Инфракрасный прожектор для легкобронированной военной техники

Полезная модель относится к осветительным устройствам прожекторного типа и может быть использована для защиты легкобронированной военной техники от оружия с оптико-визуальными каналами прицеливания (или наведения). Особенность конструкции заявляемого прожектора состоит в том, что он снабжен блоком токовой модуляции используемой в качестве излучающего элемента прожектора газоразрядной лампы по частоте. Длительность импульсов токовой модуляции составляет 0,05 с при частоте повторения от 8 до 13 Гц. Величина интенсивности инфракрасного излучения на выходе светопреобразующей оптической системы прожектора составляет не менее 0,18·10³ кд, но не более 1,35·10³ кд.

Полезная модель относится к осветительным устройствам прожекторного типа и предназначена для защиты легкобронированной военной техники (ВТ) от оружия с оптико-визуальным каналом прицеливания (или наведения) при ведении боевых действий ночью или в условиях плохой видимости днем (дождь, туман).

В настоящее время на вооружении сухопутных войск находится большое количество легкобронированной ВТ, в частности боевых машин пехоты (БМП-1, БМП-2, БМП-3), которые остаются практически незащищенными от поражающего воздействия наиболее массовых средств поражения объектов бронетанковой техники - ручных и станковых противотанковых гранатометов (РПГ и СПГ) и противотанковых ракетных комплексов (ПТРК) с полуавтоматической командной системой наведения. В то же время эти машины имеют достаточную подвижность, надежность и еще не выработали свой ресурс.

Опыт военных конфликтов последних лет и результаты применения станции оптико-электронного подавления ТШУ-1-7 для индивидуальной защиты основных боевых танков указывают на необходимость использования подобных устройств для индивидуальной защиты легкобронированной ВТ при минимальных затратах средств и времени на ее модернизацию. Следует сразу отметить, что упомянутая выше станция ТШУ-1-7, входящая в состав комплекса «Штора», для размещения на легкобронированной ВТ не пригодна, т.к. во-первых, эта ВТ не обладает необходимым для функционирования ТШУ-1-7 энергоресурсом, а, во-вторых, из-за особенностей конструкции этой станции ее установка на легкобронированной ВТ затруднена [1].

В настоящее время легкобронированная ВТ снабжается инфракрасными (ИК) прожекторами типа ОУ-5 и Л-4 [2]. Эти ИК прожекторы предназначены для использования в качестве источников ИК подсветки в составе активных приборов ночного видения (ПНВ). Так ИК прожектор типа ОУ-5 [3], выбранный в качестве прототипа, содержит излучающий элемент в виде газоразрядной лампы и светопреобразующую оптическую систему в составе отражателя и ИК фильтра, перекрывающего выходное отверстие прожектора.

Очевидным достоинством ИК прожектора, выбранного в качестве прототипа, является то, что он представляет собой, по существу, устройство многоцелевого назначения, способное при незначительной модернизации выполнять наряду с ИК подсветкой функцию генератора ИК излучения для ослепления противника по каналу оптико-визуального прицеливания (или наведения).

Недостаток ИК прожектора, выбранного в качестве прототипа, заключается в том, что его функционирование осуществляется, как правило, в режиме непрерывного излучения, против ослепляющего действия которого существуют сравнительно простые способы защиты органов зрения.

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в обеспечении эффективной защиты легкобронированной ВТ при ведении боевых действий ночью или в условиях плохой видимости от поражающего действия оружия с оптико-визуальным каналом прицеливания (наведения), используемого противником одновременно с пассивными ПНВ.

Заявляемый ИК прожектор как и ИК прожектор, выбранный в качестве прототипа, содержит излучающий элемент в виде газоразрядной лампы, блок питания газоразрядной лампы и светопреобразующую оптическую систему. Отличие от прототипа состоит в том, что заявляемый ИК прожектор дополнительно снабжен блоком токовой модуляции газоразрядной лампы по частоте, включенным между газоразрядной лампой и блоком питания, причем частота токовой модуляции составляет от 8 до 13 Гц, длительность импульсов токовой модуляции составляет 0,05 с, а величина интенсивности ИК излучения на выходе светообразующей оптической системы составляет не менее 0,18·10³ кд, но не более 1,35·10³ кд. Следует отметить, что блок токовой модуляции газоразрядной лампы может быть выполнен с возможностью автоматического сканирования частоты токовой модуляции в диапазоне от 8 до 13 Гц.

На фиг.1 приведена блок-схема варианта конкретного выполнения заявляемого ИК прожектора для легкобронированной ВТ. В данном конкретном случае ИК прожектор содержит излучающий элемент, выполненный в виде газоразрядной лампы 1, блок питания 2, который подключен к газоразрядной лампе 1 через блок токовой модуляции газоразрядной лампы по частоте 3, и пульт управления 4. Предлагаемая конструкция ИК прожектора обеспечивает его работу в двух режимах - режим «ИК подсветка» и режим «Защита». Переход с одного режима на другой осуществляется подачей команды с пульта управления 4.

Прожектор работает следующим образом. В режиме «ИК подсветка» по команде с пульта управления 4 блок токовой модуляции 3 отключен и горения газоразрядной лампы 1 осуществляются в непрерывном режиме. Оптическое излучение от газоразрядной лампы 1 преобразуется светопреобразующей оптической системой (на фиг.1 не показана) в пучок ИК излучения заданной расходимости. При подаче с пульта управления команды на переход в режим функционирования «Защита» включается блок токовой модуляции газоразрядной лампы по частоте 3 и газоразрядная лампа 1 переходит в импульсный режим генерации оптического излучения, причем частота импульсов излучения (8-13 Гц) и их длительность (0,05 с) определяются программой, заложенной в блок 3, а интенсивность импульсов излучения определяется программой, заложенной в блок 2.

Принцип действия ИК прожектора в режиме «Защита» основан на известном принципе постановки активной помехи в оптиковизуальный канал прицеливания атакующего противника [4]. Фактически ИК прожектор, установленный на легкобронированной ВТ, в режиме «Защита» формирует в направлении на наступающего противника активную помеху, структура которой учитывает особенности восприятия человеком видеоинформации как непосредственно, так и через пассивный ПНВ. При этом излучение активной помехи от ИК прожектора преобразуется ПНВ, входящего в состав канала оптико-визуального прицеливания (или наведения) противника, в видимое излучение той же структуры, которое в конечном итоге и приводит противника в состояние недееспособности.

Функция зрения человека является многофакторным психофизиологическим процессом преобразования первичного светового возбуждения (раздражения) в зрительное ощущение (т.е. в факт осознания) и осуществляется т.н. зрительным анализатором, который состоит из трех отделов - периферийного (собственно глаз), проводящего и центрального (кора больших полушарий головного мозга, преимущественно затылочных долей). Видимое излучение (свет) воспринимается глазом и преобразуется в первичные импульсы соответствующей структуры, которые через проводниковую часть зрительного анализатора поступают в центральный отдел, трансформируясь в зрительные образы. Известно [5, 6, 7], что, во-первых, зрительные образы в сознании человека возникают и исчезают не мгновенно, а с некоторым запозданием относительно момента возникновения или окончания светового раздражения на сетчатку глаза - время инерции составляет от 0,05 с до 0,2 с, а, во-вторых, электрическая активность головного мозга человека, находящегося в состоянии покоя, характеризуется т.н. -ритмом - колебаниями с частотой 8-13 Гц, который исчезает при воздействии зрительных раздражителей. Зрительная работоспособность, т.е. способность выполнять зрительную работу и поддерживать высокую степень мобилизации зрительных функций, сохраняется при условии последовательного решения зрительных задач всеми тремя отделами зрительного анализатора, причем нормальное функционирование периферийного отдела определяется в основном энергетическим аспектом воспринимаемого светового сигнала, а нормальное функционирование центрального отдела зрительного анализатора определяется его информационной составляющей. Следовательно световая стимуляция зрительного анализатора пульсирующим светом, частота пульсаций которого соответствует -ритму, приводит к нарушению нормального соотношения между процессами возбуждения и торможения центрального отдела анализатора, нарушению восприятия и узнавания зрительных образов в сознании человека и, соответственно, приводит к снижению эффективности применения оружия с оптико-визуальными средствами прицеливания (или наведения) за счет ухудшения видимости цели оператором, потери им пространственной ориентации и в ряде случаев (в зависимости от индивидуальной чувствительности) впадение в состояние, которое предшествует эпилептическому припадку.

Принято считать, что -ритм среднестатистического зрительного анализатора составляет порядка 10 Гц (но с учетом индивидуальных особенностей атакующего противника диапазон частот светового воздействия на глаз оператора в боевых условиях должен составлять от 8 до 13 Гц).

При визуальном наблюдении источника света периферийный отдел зрительного анализатора (глаз) реагирует непосредственно на яркость источника в достаточно широком диапазоне [6] - от 2·10 ^-6 кд/м² до 2·10⁵ кд/м (т.н. слепящая яркость). Принято считать, что величина яркости источника света для его нормального восприятия глазом должна (не менее чем на 30%) превышать порог яркости, но не превышать слепящей яркости (составлять не более 80% слепящей яркости). Таким образом, непосредственно воспринимаемая глазом яркость (видимый диапазон оптического спектра) должна составлять от 0,21·10⁵ кд/м² до 1,6·10⁵ кд/м² .

Совершенно очевидно, что канал оптико-визуального прицеливания (или наведения) в ИК диапазоне организован аналогично - физиологическое преобразование лучистой энергии в энергию нервного процесса. Отличие состоит только в том, что канал оптико-визуального прицеливания (наведения) в ИК диапазоне дополнительно содержит электронно-оптический преобразователь - основной элемент ПНВ, посредством которого невидимый глазом сигнал в ИК диапазоне преобразуется в видимый и, соответственно, воспринимаемый глазом сигнал. В настоящее время операторы РПГ, СПГ и ПТРК при ведении боевых действий в ночных условиях как правило используют пассивные ПНВ, спектральный диапазон чувствительности которых соответствует спектру излучения ИК прожектора для подсветки целей, а коэффициент преобразования ЭОП ПНВ составляет порядка 5·10⁴ [2].

Таким образом, с учетом того, что эффективная дальность стрельбы составляет не более 1000 м, а угол излучения ИК прожектора не превышает 1,5°, величина интенсивности ИК излучения на выходе светооптической системы ИК прожектора должна составлять не менее 0,18·10³ кд, но не более 1,35·10³ кд.

Заявляемый ИК прожектор способен обеспечивать защиту легкобронированной ВТ от РПГ, СПГ и ПТРК с полуавтоматической командной системой управления в течение всего времени нахождения в зоне вероятного обстрела. Предлагаемое решение дает возможность модернизировать легкобронированную ВТ при минимальных затратах средств и времени непосредственно у пользователя путем поставки необходимых для модернизации ИК прожектора элементов.

Промышленная применимость заявляемого ИК прожектора определяется возможностью его многократного воспроизведения в процессе производства с использованием стандартного оборудования, современных материалов и технологии.

Литература:

1. С.К.Артюх, П.М.Юхно, А.С.Евстафеев, О.Д.Одинцов «Основные направления развития СОЭП для индивидуальной защиты ОБТТ», труды десятой научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности», Санкт-Петербург, 2009, с.136.

2. Ю.Г.Басов, А.Г.Раквиашвили, В.В.Сысук «Специальная светотехника», Минск, Изд. центр БГУ, 2008.

3. Светотехника, 3, 2004, стр.31.

4. Патент на ПМ 62451, F41H 13/00.

5. Д.Хьюбел «Глаз, мозг, зрение», Мир, 1990.

6. Н.П.Гвоздева, К.И.Коркина «Теория оптических систем и оптических измерений», М.: Мир, 1990.

7. А.Н.Лунзов «Инерция зрения», М.: Оборонгаз, 1961.

1. Инфракрасный прожектор для легкобронированной военной техники, содержащий излучающий элемент в виде газоразрядной лампы, блок питания газоразрядной лампы и светопреобразующую оптическую систему, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен блоком токовой модуляции газоразрядной лампы по частоте, включенным между газоразрядной лампой и блоком питания, причем частота токовой модуляции составляет от 8 до 13 Гц, длительность импульсов токовой модуляции составляет 0,05 с, а величина интенсивности инфракрасного излучения на выходе светопреобразующей оптической системы составляет не менее 0,18·10 ³ кд, но не более 1,35·10³ кд.

2. Инфракрасный прожектор по п.1, отличающийся тем, что блок токовой модуляции газоразрядной лампы выполнен с возможностью автоматического сканирования частоты токовой модуляции в диапазоне от 8 до 13 Гц.