ПРИЦЕЛ НА ВНУТРЕННЕЙ БАЗЕ
SIGHT ON INTERIOR BASE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к прицельным приспособлениям для оружия.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Прицелы на внешней базе
В настоящее время распространены прицелы на внешней базе, в которых измерение дальности до цели происходит по угловым размерам цели с известными линейными размерами (внешней базой).
Прицелы ПСО-1 и ОП4М-45
Классическими примерами прицелов на внешней базе являются ПСО-1 к снайперской винтовке Драгунова, где дальность измеряется по шкале, рассчитанной на цель высотой 1,7 м [«Краткое описание и инструкция по эксплуатации прицела снайперского оптического ПСО-1»] и артиллерийский прицел ОП4М-45, где дальномерная шкала рассчитана на цель высотой 2,7 м [«Учебник сержанта ракетных войск и артиллерии Сухопутных войск», Воениздат, Москва, 1976 г., стр. 70].
Прицелы серии «Гиперон» - 1П59, 1П69, 1П70, 1П71-1
В прицелах «Гиперон» угол прицеливания устанавливается одновременно с тем, как стрелок изменяя кратность прицела, вписывает цель в дальномерную метку. Дальномерные метки «Гиперона» рассчитаны на цели высотой 1,7 м или 0,75 м, либо шириной 0,5 м.
Все прицелы на внешней базе не могут обеспечить точное измерение дальности и, соответственно, точную установку угла прицеливания. Потому, что, во-первых, линейные размеры реальных целей, например рост и ширина людей, существенно различаются, следовательно, отличаются от размеров, на которые рассчитаны дальномерные шкалы и метки этих прицелов. Поэтому измеренная дальность и установленный угол прицеливания во столько же раз отличаются от реальных, во сколько раз реальные размеры цели отличаются от тех, на которые рассчитаны дальномерные шкалы и метки прицелов. Во-вторых, угловой размер целей, например ширина техники и вооружения, сильно зависит от ракурса, под которым они видны.
Прицелы на внешней базе похожи на изобретение тем, что придают оружию угол прицеливания. А отличаются тем, что их точность зависит от линейных размеров реальных целей и ракурса, под которым цели видны, что препятствует получению технического результата изобретения.
Дальномеры на внутренней базе
Дальномеры на внутренней базе измеряют дальность по величине параллактического угла с вершиной на цели (Фиг. 1). Параллактический угол на цели зависит от размеров внутренней базы (расстояния между входными окнами) и от дальности до цели, а для конкретной базы - только от дальности до цели, и не зависит от размеров цели и ее ракурса. Поэтому дальномеры на внутренней базе точно измеряют дальность до целей любых линейных размеров и видимых под любым ракурсом.
Монокулярный короткобазный саперный дальномер ДСП-30
Пучки лучей, входящие в левое и правое окна (объективы) дальномера, в зависимости от измеряемой дальности направлены под разным углом друг к другу (параллактический угол). Вследствие этого в поле зрения два изображения цели смещены относительно друг друга на расстояние, зависящее от дальности до цели. С помощью компенсатора параллакса дальномерщик совмещает изображения (аналогичное поле зрения изображено на схеме изобретения Фиг. 4). Компенсатор параллакса представляет собой оптический клин, состоящий из двух линз. Подвижной частью компенсатора параллакса является положительная линза, на которую наклеена шкала дальностей. Соответственно, при компенсации параллакса шкала дальностей перемещается вместе с положительной линзой относительно неподвижного указателя дальности [Описание саперного дальномера ДСП-30, стр. 7].
Монокулярное поле зрения можно не делить пополам, тогда при некомпенсированном параллаксе изображение будет просто «двоиться», а при компенсации - сводиться в одно (аналогичное поле зрения изображено на схеме изобретения Фиг. 5).
Стереоскопические дальномеры ДС-0,9, ДС-1, ДС-2, ДС-2М
Стереоскопические дальномеры имеют не только два окна, но и два окуляра (бинокулярны) и используют стереоскопичность зрения человека. В этих дальномерах при компенсации параллакса дальномерная метка как бы перемещается по глубине (дальности) относительно изображения местных предметов. Совместив по глубине метку с целью, дальномерщик считывает дальность до цели со шкалы дальностей, которая механически через карданный валик, пару конических шестерен и микрометренный винт связана с подвижной частью компенсатора параллакса - положительной линзой - и перемещается относительно неподвижного указателя дальности [«Руководство по применению приборов для разведки и стрельбы наземной артиллерии», Минобороны СССР, Воениздат, Москва, 1972 г., и «Специальные оптические приборы. Лекция 6», Михайлов И.О.]. Стереоскопическое поле зрения изображено на Фиг. 6.
Дальномеры на внутренней базе похожи на изобретение тем, что принцип действия основан на компенсации параллакса на цели, и они могут измерять дальность до целей любых линейных размеров и видимых под любым ракурсом. А отличаются тем, что дальномеры не предназначены для непосредственной установки угла прицеливания и/или взятия поправки на деривацию на оружии, что препятствует получению технического результата изобретения. Измеренная такими дальномерами дальность передается наводчику (стрелку), который отдельной операцией устанавливает ее на прицеле оружия. Это отнимает время. Кроме того, возможны ошибки при передаче информации об измеренной дальности и при установке ее на оружии.
Параллакс прицела
Даже при незначительном смещении глаза стрелка (наводчика) от оптической оси прицела возникает параллакс с вершиной на прицельной метке (Фиг. 2). Этот параллакс часто называют «параллакс прицела (parallax of the telescopic sight)» [CA 2589391 A1 2006/06/08]. Даже незначительный параллакс прицела в пространстве предметов (у цели) дает существенную ошибку наводки. В классических прицелах от параллакса прицела стрелок избавляется, совместив глаз с оптической осью прицела, что является обязательным действием, например, при стрельбе с прицелом ПСО-1 (Фиг. 3). Процедура «взятия ровной мушки» на секторном прицеле автоматов Калашникова тоже есть не что иное, как совмещение глаза стрелка с оптической осью прицела с целью избавиться от параллакса прицела с вершиной на мушке.
Патент ЕР 1817538
В пп. 1, 2, 4 формулы и Fig. 20, 21 патента ЕР 1817538 (WO 2006060489) упоминается параллакс. Но в указанных пунктах и фигурах, как и в ЕР 1817538 в целом, нет указаний на параллакс на цели, нет указаний на измерение дальности с помощью параллакса, нет указаний на установку угла прицеливания на основании параллакса и/или установку поправки на деривацию на основании параллакса [ЕР 1817538, пп. 1, 2, 4 формулы и Fig. 20 и Fig. 21].
Для определения дальности до цели с помощью параллакса на цели прицел должен иметь базу - два входных окна, как указано выше у дальномеров на внутренней базе и на Фиг. 1. Но в ЕР 1817538 во всех вариантах указан прицел только с одним входным окном, коим является единственный объектив того прицела [СА 2589391 A1 2006/06/08, с Fig. 4 до Fig. 13]. С одним входным окном невозможно определять дальность до цели с помощью параллакса на цели. И действительно, дальность в ЕР 1817538 определяется не через параллакс, а неким отдельным дальномером - «RANG FINDER» 301 [СА 2589391 A1 2006/06/08, Fig. 3. Именно Fig. 3 помещена на первую страницу ЕР 1817538 как наиболее полно раскрывающая изобретение].
В патенте ЕР 1817538 речь идет не о параллаксе на цели, а о параллаксе прицела, там указана только «регулировка параллакса прицела (Telescope parallax adjustment)» [Fig. 20, 2009]. Дело в том, что у прицела ЕР 1817538 оптическая ось перемещается приводами независимо от воли стрелка: «3.3.6… Приводы являются электромеханическими сборками, использующими двунаправленные двигатели для перемещения оптической оси в вертикальном и горизонтальном направлениях (3.3.6… The actuators are electromechanical assemblies using bi-directional motors to move the optical axis in elevation and windage directions)» [CA 2589391 A1 2006/06/08, пункт 3.3.6], тo есть приводы периодически уводят оптическую ось прицела от глаза стрелка, чем создают параллакс прицела. И стрелку надо отстраиваться от этого параллакса каждый раз, как приводы по команде процессора сместят оптическую ось. Это создает для стрелка проблемы.
Но ведь давая сигнал на определенное смещение оптической оси прицела, процессор может одновременно рассчитать и величину параллакса прицела, который возникнет от такого смещения оси; соответственно, может дать команду и на компенсацию возникающего параллакса прицела. Это и реализовано в ЕР 1817538: вместе с перемещением оптической оси одними приводами, другие приводы по командам процессора «перемещают внутренний оптический элемент, корректирующий параллакс (3.3.6… The actuators… to move the optical axis in elevation and windage directions, and an optical element internal to the optics assembly to correct for parallax)» [CA 2589391 A1 2006/06/08, пункт 3.3.6].
Таким образом, между изобретением по данной завке и патентом ЕР 1817538 принципиальная разница: в изобретении параллакс на цели (угол между входными окнами с вершиной на цели) используется для установки угла прицеливания и поправки на деривацию и не рассматривается параллакс прицела; а в ЕР 1817538 постоянно создают и отстраиваются от параллакса прицела и не рассматривают параллакс на цели, а дальность измеряют дополнительным дальномером, то есть патент ЕР 1817538 является документом, лишь определяющим общий уровень техники, и не препятствует признанию новизны и изобретательского уровня данной заявки.
Наиболее близкий аналог (прототип)
Наиболее близки к изобретению дальномеры на внутренней базе, которые тоже имеют два входных окна, компенсатор параллакса с вершиной на цели и такие же визуальные способы контроля компенсации параллакса (Фиг. 4, 5, 6).
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Существенные признаки, характеризующие изобретение
Прицел имеет два входных окна, расстояние между которыми служит внутренней базой для параллактического угла с вершиной на цели, а также компенсатор параллакса, с помощью которого стрелок совмещает два изображения цели из входных окон в одно. Подвижная часть компенсатора параллакса через механическое соединение или через датчик положения подвижной части, баллистический калькулятор и приводы либо придает стволу оружия угол прицеливания и поправку на деривацию, соответствующие той дальности, на которой текущее положение подвижной части компенсатора полностью компенсирует параллактический угол, либо перемещает прицельную метку в поле зрения стрелка, чтобы ствол оружия получал такие угол прицеливания и поправку на деривацию при наведении метки в цель.
Варианты схем изобретения показаны на Фиг. 4 и 5, вариант стереоскопического поля зрения - на Фиг. 6.
Признаки, отличительные от наиболее близкого аналога
От дальномеров на внутренней базе изобретение отличается тем, что подвижная часть компенсатора параллакса перемещает не дальномерную шкалу, а прицельную метку либо ствол оружия относительно оптической оси прицела или прицел (оптическую ось прицела) относительно оси ствола. А от всех прицелов изобретение отличается тем, что имеет два входных окна (объектива), расстояние между которыми служит внутренней базой для параллактического угла с вершиной на цели, и компенсатор параллакса, с помощью которого стрелок совмещает два изображения цели из входных окон в одно и тем устанавливает требуемые угол прицеливания и поправку на деривацию.
Эти признаки обеспечивают получение технического результата во всех случаях, и на них распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Эти признаки характеризуют изобретение в различных формах его выполнения:
- как в монокулярном, так и в стереоскопическом (бинокулярном);
- в любом рабочем диапазоне длин волн: видимом, инфракрасном, ультрафиолетовом и так далее;
- при любой внутренней базе (расстоянии между входными окнами) и для любых видов оружия и боеприпасов: от «короткобазных» для стрелкового вооружения, до «длиннобазных» для артиллерийских или танковых орудий и так далее;
- при любой конструкции компенсатора параллакса: поворотном зеркале, поворотной призме, оптическом клине и так далее и при любом месте размещения компенсатора в конструкции прицела;
- при любой конструкции соединения подвижной части компенсатора параллакса с устройствами установки угла прицеливания и поправки на деривацию: механической из шестеренок, винтов, червячных передач, валиков, коленчатых валиков, параллелограммов и тому подобного; электромеханической с потенциометром на подвижной части компенсатора параллакса или иным датчиком положения подвижной части, баллистическим калькулятором, формирующим команды на исполнительные приводы на устройствах установки угла прицеливания и поправки на деривацию - шаговые или серводвигатели и тому подобное; электронной, перемещающей прицельную метку по экрану прицела по команде баллистического калькулятора на основании данных датчика положения подвижной части компенсатора параллакса; и тому подобных;
- с прицельными метками любой формы, с любыми шкалами дальностей или без них, с надписями, символами или без них;
- с любыми дополнениями для поправок на иные условия стрельбы или без них.
Технический результат изобретения
Изобретение без применения излучающих средств дальнометрирования устанавливает на оружии такой угол прицеливания и поправку на деривацию, которые по всей глубине прицельной дальности точно соответствуют дальности до цели любого линейного размера видимой под любым ракурсом.
В случае комплектации прицела шкалой дальности, соединенной любым известным из уровня техники способом с подвижной частью компенсатора параллакса [например, как указано в Описании саперного дальномера ДСП-30, стр. 7] проявляется второй технический результат - без применения излучающих средств дальнометрирования точное измерение дальности до цели любого линейного размера под любым ракурсом.
Задача, на решение которой направлено изобретение
Изобретение обеспечивает прицеливание с максимальной вероятностью попадания в цель любого линейного размера под любым ракурсом по всей глубине прицельной дальности с обеспечением скрытности прицеливания.
Материал, из которого выполнено изобретение
Изобретение может быть выполнено из существующих материалов, применяемых в оптическом приборостроении.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Основные указания
Чем больше внутренняя база и увеличение (кратность) прицела, тем точнее стрелок (наводчик) сможет компенсировать параллакс и соответственно точнее устанавливается угол прицеливания и поправка на деривацию, что особенно важно при стрельбе на большие дальности.
На оружии, имеющем лафет, оптимальной может быть схема, в которой при работе компенсатором параллакса относительно лафета будет смещаться ствол орудия, получая требуемый угол прицеливания и поправку на деривацию, а оптическая ось прицела относительно лафета смещаться не будет. Это упростит удержание цели в поле зрения (Фиг. 5). На стрелковом оружии оптимальной может быть схема, в которой при работе компенсатором параллакса прицельная метка перемещается в поле зрения (Фиг. 4).
Углы прицеливания и поправки на деривацию (на отклонение пули или снаряда, как правило, вправо из-за вращения) брать из документации по оружию. Например, для стрелкового оружия - из «Основных» таблиц и таблиц «Поправки на изменения метеорологических и баллистических условий стрельбы и деривацию» сборника «Таблицы стрельбы по наземным целям из стрелкового оружия калибров 5,45 и 7,62 мм», МО СССР, ТС / ГРАУ №61, Военное издательство МО СССР, Москва, 1977 г.
Прицеливание с помощью изобретения
С монокулярным прицелом необходимо компенсатором параллакса совместить два изображения цели в одно (Фиг. 4 и 5) и затем навести прицельную метку в центр этого единого изображения цели.
Со стереоскопическим прицелом необходимо компенсатором параллакса совместить прицельную метку с целью по глубине (дальности) (Фиг. 6) и навести прицельную метку в центр цели.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1. Принцип измерения дальности на внутренней базе
А, В - входные окна; расстояние от А до Б - внутренняя база.
Чем больше внутренняя база, тем точнее может быть измерен и компенсирован параллактический угол, что особенно важно при больших дальностях до цели.
Фиг. 2. Параллакс оптического прицела
Положение прицельной метки в любом прицеле рассчитывается из предположения, что глаз стрелка находится на оптической оси прицела. В случае отклонения глаза от оптической оси прицела возникает параллакс на прицельной метке ^, который приводит к ошибке наводки.
Линия визирования б) не попадает на цель из-за параллакса. И если стрелок не обнаружит параллакс и не отстроится от него (не сместит глаз в позицию а) - на оптическую ось прицела), то он просто наведет в цель линию визирования б); соответственно правильная линия визирования а) отклонится от цели на величину ошибки наводки и произойдет промах.
Фиг. 3. Параллакс прицела ПСО-1
Позиции «5» и «6» показывают, что параллакс прицела приводит к промаху, а обнаруживается параллакс по наличию лунообразной полутени. Позиция «4» показывает, что смещением глаза на оптическую ось прицела необходимо избавиться от параллакса и тогда наводка станет точной.
Фиг. 4. Схема оптического прицела на внутренней базе для стрелкового оружия (вариант)
А, К - входные окна прицела;
расстояние от А до К - внутренняя база прицела.
Поле зрения разделено пополам, как в дальномере ДСП-30; в каждую половину выводится изображение из одного окна. Компенсатор параллакса двигает изображение одной из половинок поля зрения. Совместив эту половинку цели со второй половинкой (позиция б)) компенсируем параллакс и получаем угол прицеливания и поправку на деривацию, соответствующие дальности до цели, потому что при повороте на оси компенсатора параллакса (зеркало К) его зубчатый сектор через зубчатую рейку перемещает прицельную метку как по вертикали, устанавливая угол прицеливания, так и по горизонтали, устанавливая поправку на деривацию. Это один из множества вариантов механического соединения подвижной части компенсатора параллакса с прицельной меткой.
В позиции а) компенсатор параллакса находился на малой дальности и для компенсации параллакса его повернули по часовой стрелке (позиция б), при этом прицельная метка сместилась в поле зрения ниже и правее, тем устанавливая угол прицеливания и поправку на деривацию для большей дальности. Если следующая цель окажется ближе, то для сведения двух ее изображений в одно надо будет компенсатор параллакса повернуть против часовой стрелки, при этом прицельная метка сместится в поле зрения выше и левее, тем устанавливая угол прицеливания и поправку на деривацию для меньшей дальности.
Величина смещения прицельной метки по вертикали подбирается количеством и шагом зубцов сектора и рейки, а по горизонтали - изгибом рейки.
Фиг. 5. Схема оптико-электронного прицела на внутренней базе для артиллерии (вариант)
А, З - входные окна прицела;
расстояние от А до З - внутренняя база прицела.
С полупрозрачного зеркала А оба изображения цели поступают на фотоприемную матрицу М, например матрицу микроболометров в тепловизионном прицеле, а с матрицы - на монитор прицела.
Поле зрения пополам не поделено; при параллаксе изображение цели просто «двоится» (позиция а)) и задача - компенсатором параллакса свести сдвоенное изображение цели в одно (позиция б)).
Оператора оружия (наводчик) компенсатором параллакса сводит два изображения цели на мониторе в одно. Скрепленный с подвижной частью компенсатора параллакса (оптическим клином К) датчик (Д) посылает информацию о положении подвижной части на баллистический калькулятор (БК). Баллистический калькулятор выдает команды: вертикальному приводу - на придание стволу угла прицеливания, а горизонтальному приводу - на взятие поправки на деривацию, соответствующих положению компенсатора параллакса, то есть соответствующих дальности до цели, если параллакс на цели компенсирован (два изображения цели сведены в одно). Наводчик наводит прицельную метку в центр цели и по завершении работы приводов орудия может стрелять.
Позиция а) означает, что угол прицеливания и поправка на деривацию, установленные на орудии, не соответствуют дальности до цели. Позиция б) означает, что угол прицеливания и поправка на деривацию соответствуют дальности до цели, можно наводить прицельную метку в центр цели и стрелять.
Фиг. 6. Стереоскопическое (бинокулярное) поле зрения (вариант)
На плоской схеме невозможно показать разницу между совмещенной и не совмещенной по дальности (глубине) стереоскопической прицельной меткой, поэтому на схеме показана только одна позиция.
Прицельная метка может располагаться посредине вилки двух пар вспомогательных меток [«Руководство по применению приборов для разведки и стрельбы наземной артиллерии», Минобороны СССР, Воениздат, Москва, 1972 г.]. Прицельная метка компенсатором параллакса как бы перемещается по глубине (дальности).
Когда прицельная метка не совмещена по дальности с целью - параллакс не компенсирован, угол прицеливания и поправка на деривацию не соответствуют дальности до цели. Когда компенсатором параллакса прицельная метка совмещена по дальности с целью - параллакс компенсирован, угол прицеливания и поправка на деривацию соответствуют дальности до цели. Осталось навести прицельную метку в центр цели и можно стрелять.