Спосіб підвищення точності прицілювання стрілецької зброї

Спосіб підвищення точності прицілювання стрілецької зброї, який містить виявлення у процесі спостереження оточуючого простору, орієнтування зброї у напрямку цілі так, аби око стрільця знаходилось у межах вихідної зіниці об'єктива колліматорного прицілу, одночасне візування цілі і зображення прицільної сітки, а також розвертання осі ствола зброї навколо точки, у якій знаходиться око, до суміщення сітки з ціллю, який відрізняється тим, що перед виявленням в площині сітки формують зображення світлоконтрастної фігури, яка охоплює малюнок сітки так, що її поточні полярні координати r (360o ³ j ³ 0 o ) контуру визначаються Технічне рішення, що пропонується, має відношення до оптичного приладобудування, зокрема, до способів прицілювання стрілецької зброї, і може бути використане при розробці колліматорних прицілів. У теперішній час відомі способи прицілювання з використанням механічного (діоптричного, а.с. 274003, МПК F41G 1/52) та оптичних прицілів: телескопічного [1, с. 280-281] або колліматорного [2, с. 247-248]. Спосіб прицілювання з використанням механічного приціла незручний у користуванні із-за необхідності жорсткої фіксації ока. Спосіб прицілювання з використанням оптичного телескопічного прицілу також незручний у користуванні із-за необхідності розміщення ока у межах малої вихідної зіниці. Тому ці способи прицілювання не знайшли широкого використання при прицілюванні автоматичної зброї, яка призначена для поразки самотньої або групової цілі, що швидко рухається. З цієї точки зору перевагу має спосіб прицілювання з використанням оптичного колліматорного прицілу. Цей приціл відомий з 1917 року й спосіб прицілювання з ним вважається класичним. З відомих способів прицілювання до запропонованого найбільш близький спосіб з використанням оптичного колліматорного прицілу [1, с.304309], який прийнято за прототип. Відомий спосіб передбачає таку послідовність операцій, яку виконує стрілець: - виявлення цілі у процесі спостереження оточуючого простору; - орієнтування зброї так, аби око знаходилось у межах вихідної зіниці коліматорного прицілу, а вісь ствола зброї була спрямована в бік цілі; - одночасне візирування цілі і зображення прицільної сітки; - розвертання осі ствола зброї навколо точки, у якій знаходиться око, до суміщення прицільної сітки з ціллю. Після виконання цих операцій стрілець натискає на спусковий гачок. Недоліки відомого способу прицілювання витікають з жорстких вимог, які пред'являються до масо-габаритних характеристик приціла. Для їх виконання необхідно мати об'єктив найпростішої конструкції, наприклад, сімплет. Але одиночній лінзі притаманна принципово неусувана помилка формування кутового положення лінії прицілювання (візирування), яка обумовлена остаточною сферичною аберацією [3, с. 326-332] і залежить від висоти променя відносно оптичної осі лінзи. Тому точність прицілювання визначається операцією орієнтування зброї, при якій око може займати довільне положення у межах вихідної зіниці приціла: на оптичній осі помилка відсутня, а залежністю r( j ) = [ m ( j) ± m д ] f / L , де: m (j ) - відповідна полярна координата краю вихідної зіниці, (19) UA (11) 37105 (13) A m д - координата вихідної зіниці, яка забезпечує допустиму помилку куто вого положення лінії візування, обумовлену сферичною аберацією об'єктива прицілу з фокусною відстанню f , L - відстань ока від вихідної зіниці, а перед розвертанням зброї зміщують око у напрямку центра вихідної зіниці до моменту спостереження повного зображення контуру сформованої фігури чи до моменту зникнення зображення контуру фі гури в залежності від знака "-" чи "+" в формулі для визначення r (j ) , відповідно. 37105 на краю зіниці - максимальна. Для зменшення цієї похибки зменшують ви хідний отвір об'єктива, але мала лінійна апертура лінзи приводить до тих же недоліків, що і у телескопічних прицілів: до незручностей при прицілюванні та до довгого часу при виконанні операції орієнтування зброї. Таким чином, відомому способу прицілювання властива низька точність або довгий час прицілювання, обумовлений незручностями пошуку ви хідної зіниці. У винаході, що пропонується, вирішувалась задача підвищення точності прицілювання при використанні колліматорного приціла найпростішої конструкції. Поставлена мета досягається тим, що у відомому способі, який передбачає операції: виявлення у процесі спостереження оточуючого простору, орієнтування зброї у напрямку цілі так, аби око стрільця знаходилось у межах вихідної зіниці об'єктива коліматорного прицілу, одночасного візування цілі і зображення прицільної сітки, а також розвертання осі ствола зброї навколо точки, у якій знаходиться око, до суміщення сітки з ціллю, перед виявленням цілі в площині сітки формують зображення фігури, яка охоплює малюнок сітки так, що її поточні полярні координати o o r( 360 ³j ³0 ) контуру визначаються залежністю ня око стрільця може займати довільне положення у межах вихідної зіниці приціла. Тому, при використанні об'єктива, у якому неможливо виправити сферичну аберацію, має місце помилка кутового положення лінії прицілювання. Якщо це об'єктив сімплет, з фокусною відстанню f = 50 мм і діаметром вихідної зіниці 2m = 25 мм , то найбільша похибка d max кутового положення лінії прицілювання буде визначатись залежністю [3]: d max= ±1 / 2( m / f ) 3 Pmin = 1 / 2(12 / 50) 3 2,14 = ±0,0167рад, (1) де: Pmin = 2,14 - основний параметр лінзи (див. фіг. 11.2 [3]). На дистанції у 100 м це становить 1,67 м, що допустимо не для всіх типів цілей. При використанні запропонованого способу ця похибка може бути зменшена у декілька разів. Наприклад, для забезпечення допустимої помилки d д = ±0,00835 рад (0,835 м на дистанції 100 м) m д повинно бути: m д= f ( 2d д / Pmin )1/ 3 = 50( 2 ´ 0,00835/ 2 ,14)1 / 3 = 9,45 мм. (2) Для мінімізації цієї похибки m д повинно дорівнювати нулю. Але, якщо врахувати помилку позиціювання ока, яка порівняна з його діаметром, тобто m д = 3 мм, маємо: r( j ) = [ m ( j) ± m д ] f / L , де: m (j ) - відповідна полярна координата краю вихідної зіниці, m д - координата вихідної зіниці, яка забезпечує допустиму помилку кутового положення лінії візування, обумовлену сферичною аберацією об'єктива прицілу з фокусною відстанню f , L - відстань ока від вихідної зіниці, а перед розвертанням зброї зміщують око у напрямку центра вихідної зіниці до моменту спостереження повного зображення контуру сформованої фігури чи до моменту зникнення зображення контуру фігури в залежності від знака "-" чи "+" в формулі для визначення r (j ) , відповідно. Зіставлення запропонованого технічного рішення з прототипом свідчить про таке. Спосіб, що пропонується, відрізняється введенням двох нових операцій: - формування зображення в площині сітки фігури певної форми в залежності від форми вихідної зіниці, яка охоплює зображення прицільної сітки; - переміщення ока стрільця в напрямку центра вихідної зіниці до моменту спостереження всього зображення сформованої фігури чи до моменту зникнення зображення цього контур у. Оскільки в інших те хнічних рішеннях в області оптичного приладобудування аналогічної сукупності ознак не виявлено, то можна зробити висновок при новизну запропонованого способу прицілювання. Аналіз операцій запропонованого способу свідчить, що вони реалізуються відомою елементною базою, як буде показано далі в прикладах, що дозволяє зробити висновок про можливість промислового відтворення способу прицілювання. Аналіз мети винаходу, операцій, що існують та вводяться для її досягнення, дозволяє зробити такі судження. При існуючому способі прицілюван d min = ±1 / 2( m д / f ) 3 Pmin = 1 / 2( 3 / 50) 3 2,14 = ±0,00023рад, (3) або 0,023 м на дистанції 100 м. Таким чином, запропонований спосіб прицілювання підвищує точність до 57 крат, що свідчить про його корисний ефект і підтверджує винахідницький рівень пропозиції. Отже, запропонований спосіб відповідає усім необхідним критеріям патентоздатності. Викладена суть пропозиції пояснюється нижченаведеним описом та кресленнями, де зображено на: - фіг. 1 - операцію формування зображення світлоконтрастної фігури навколо прицільної сітки; - фіг. 2 та 5 - оптичні схеми, які пояснюють призначення сформованої фігури; - фіг. З, 4, 6 та 7 - поля зору стрільця; - фіг. 8 - операції орієнтування зброї у напрямку цілі та одночасного спостереження цілі і візирування прицільної сітки; - фіг. 9 - операцію зміщення ока у напрямку центра вихідної зіниці; - фіг. 10 - операцію довертання осі зброї для суміщення прицільної сітки з ціллю. Примітка: малюнок, що спостерігає стрілець, на всіх кресленнях подано як негатив, тобто чорному кольору на кресленнях відповідає світлий у натурі, і навпаки. Спосіб, що пропонується, передбачає наступну послідовність операцій. 1. В площині прицільної сітки 1 (фіг. 1), яка розміщена у фокальній поверхні об'єктива 2 з фокусною відстанню f`, формують зображення світлоконтрастної фігури З, яка охоплює малюнок сітки. Поточні полярні координати r (360o ³ j ³ 0o ) кон 2 37105 ходиться у межах зони Æ2m д, то помилка кутового положення лінії прицілювання не перевищує допуск. Якщо око не виходить за межі зони Æ2m д, то стрілець не бачить зображення контуру сформованої фігури 3. При торканні оком межі зони Æ2m д стрілець починає бачити частину зображення сформованої фігури 3. А при виході ока за межі зони Æ2m д має місце чітке бачення частини зображення контуру фігури 3; зокрема, при віддаленні ока від оптичної осі на відстань m (край вихідної зіниці) стрілець бачить близько її чверті. Пучки променів, які відповідають межі поля зору стрільця крізь вихідну зіницю, показані пунктиром з двома стрілками. Тобто, знаходячись в межах зони Æ2m д, око стрільця бачить тільки прицільну сітку 1 (фіг. 6). За межами цієї зони стрілець бачить прицільну сітку 1 та частину зображення контур у фігури 3, що її о хоплює (фіг. 7). Таким чином, сформована фігура 3 є індикатором положення ока відносно оптичної осі і сигналізує про момент виходу ока з зони, де помилка кутового положення лінії прицілювання не перевищує доп уск. Функцію додаткової фігури 3 може виконувати сама прицільна сітка , якщо вона має вигляд перехрестя. Для реалізації цього довжина штрихів повинна визначатись формулою (4) при чотирьох значеннях параметру j: 0°, 90°, 180° та 270°. 2. Візуально виявляють ціль в процесі спостереження оточуючого простору. 3. Орієнтують зброю 4 (фіг. 8) у напрямку цілі 5 так, аби око стрільця (позначено точкою А) знаходилось у межах ви хідної зіниці об'єктива 2 колліматорного прицілу 6. Конструктивно ця операція здійснюється руками стрільця, який спрямовує вісь ствола зброї 4 на ціль 5 і притискає щоку до приклада у робоче положення. При цьому око стрільця займає довільне положення у межах вихідної зіниці об'єктива 2, яке характеризується відстанню m i, від оптичної осі. На фіг. 8 буквою Б позначена база очей. 4. Одночасно візирують ціль 5 і зображення сітки 1 приціла 6. Реалізація цієї операції залежить від конструкції приціла. Якщо він має у своєму складі напівпрозоре дзеркало (світлоподілювач), то стрілець крізь нього бачить ціль, а зображення прицільної сітки спостерігає у променях, відбитих від світлоподілювача. Якщо приціл без цього елемента (фіг. 8), то стрілець одним оком спостерігає ціль 5, а іншим - зображення прицільної сітки 1 і частину контуру зображення сформованої фігури 3 у разі m>m i>m д (фіг. 4, 7). Після виконання цієї операції між лінією 7 візирування (спостереження) цілі 5 і лінією 8 візирування прицільної сітки 1 має місце деякий кут розбіжності g, обумовлений грубою орієнтацією зброї 4 та помилкою кутового положення лінії прицілювання 8 для поточної координати mi. 5. Зміщують око у напрямку центра вихідної зіниці (фіг. 9). Якщо реалізується формула r(j) = = [m(j)-m д]f`/L, то око зміщують до моменту спостереження повного зображення контуру фігури 3, який охоплює зображення прицільної сітки 1. При цьому поле зору приціла при круглій вихідній зіниці має вигляд, наведений на фіг. З та 9, а око займає місце А у межах зони Æ2m д, при якому помилка туру цієї фігури 3 визначаються залежністю: r (j ) = [m (j ) ± m д ] f / L , (4) де: m(j) - відповідна полярна координата краю вихідної зіниці об'єктива 2, m д - координата вихідної зіниці, яка забезпечує допустиму помилку кутового положення лінії візирування, обумовлену сферичною аберацією об'єктива 2 приціла, згідно до залежності (2), a L - відстань ока від вихідної зіниці. Зокрема, якщо вихідна зіниці має форму кола, то m(j) = m = const і формула (4) приймає вигляд r = (m ±m д)f`/L = const. Тобто контур фігури 3 являє собою коло Æ2r. Для мінімізації помилки m д = 0 і формула (4) має вигляд: r(j)=[m(j)]f`/L. Для мінімізації помилки при вихідній зіниці у формі кола формула (4) трансформується у r = mf`/L= const. Реалізація цієї операції залежить від типу формувача зображення прицільної сітки у коліматорному прицілі. Якщо він оптико-електронний (екран електронно-променевої трубки), то реалізація залежності (4) здійснюється генератором символів. При цьому контур фігури 3 може мати яку завгодно форму, визначену формулою (4). Якщо формувач оптико-механічний (сітка з освітлювачем), то при круглій апертурі вихідної зіниці операцію можна реалізувати за допомогою ірисової діафрагми з полірованою внутрішньою фаскою, яка освічується окремим джерелом [2, с. 257]. Розглянемо призначення цієї фігури при круглій формі вихідної зіниці та при умові r=(m-m д)f`/L. При переміщенні ока в межах усієї ви хідної зіниці Æ2m (фіг. 2, де 1 - прицільна сітка, 2 - об'єктив, 3 світлоконтрастна фігура) стрілець бачить коллімоване зображення прицільної сітки 1. Пучки променів, які створюють це зображення, показані пунктиром з одною стрілкою. При цьому, якщо око знаходиться у межах зони Æ2m д, то помилка кутового положення лінії прицілювання не перевищує допуск. Якщо око не виходить за межі зони Æ2m д, то стрілець бачить також повне зображення контуру сформованої фігури 3. При торканні оком межі зони Æ2m д починається віньєтування (зрізання) частини зображення фігури 3 оправою об'єктива 2. А при виході ока за межі зони Æ2m д має місце чітке віньєтування частини зображення контуру фігури 3; зокрема, при віддаленні ока від оптичної осі на відстань m (край вихідної зіниці) віньєтування становить до 50%. Пучки променів, які відповідають межі поля зору стрільця крізь вихідну зіницю, показані пунктиром з двома стрілками. Тобто знаходячись в межах зони Æ2m д, око стрільця бачить прицільну сітку 1 і повний контур фігури 3, що її охоплює (фіг. З). За межами цієї зони стрілець бачить прицільну сітку 1 та частину зображення контуру 3 (фіг. 4). Розглянемо призначення цієї фігури при круглій формі вихідної зіниці та при умові r=(m+m д)f`/L. При переміщенні ока в межах усієї ви хідної зіниці Æ2m (фіг. 5, де 1 - прицільна сітка, 2 - об'єктив, 3 світлоконтрастна фігура) стрілець бачить коллімоване зображення прицільної сітки 1. Пучки променів, які створюють це зображення, показані пунктиром з одною стрілкою. При цьому, якщо око зна 3 37105 кутового положення лінії прицілювання 8 не перевищує допуск. Якщо реалізується формула r(j)=[m(j)+m д)f`/L, то око зміщують до моменту зникнення з поля зору зображення частини фігури 3. При цьому поле зору при круглій вихідній зіниці має вигляд, наведений на фіг. 6, а око займає місце А у межах зони Æ2m д, при якому помилка кутового положення лінії прицілювання 8 не перевищує доп уск. Якщо функцію додаткової фігури виконує сама прицільна сітка 1, то у першому варіанті дії стрільця зводяться до пошуку такого положення ока, при якому він бачить всі чотири краї перехрестя. У другому варіанті - коли з поля зору зникнуть краї перехрестя. Після виконання цієї операції кут розбіжності у між лінією 7 спостереження цілі 5 та лінією 8 візирування прицільної сітки 1 ще зберігається, але він обумовлений зараз лише грубою орієнтацією зброї 4. 6. Довертають вісь ствола зброї 4 навколо точки А, в якій знаходиться око стрільця, до суміщення прицільної сітки 1 з ціллю 5 (фіг. 10). Конструктивно ця операція реалізується руками і очима стрільця: стрілець розвертає зброю 4, не гублячи з поля зору зображення прицільної сітки 1, і накладає його на ціль 5. На великих відстанях стрільби (більш, ніж 25 м) це означає коллінеарність осі ствола зброї 4, лінії 7 спостереження цілі 5 та лінії 8 візирування прицільної сітки 1, тобто g = 0. У результаті виконаних операцій стрілець бачить суміщене з ціллю зображення прицільної сітки, а його око займає місце у вихідній зіниці, при якому помилка кутового положення лінії прицілювання не перевищує допуск. Таким чином, у порівнянні з прототипом, запропонований спосіб прицілювання підвищує точ ність прицілювання завдяки мінімізації помилки кутового положення лінії прицілювання. При цьому максимальний виграш становить 57 крат при використанні колліматорного прицілу на базі об'єктивасімплета з відносним отвором 1:2 (f` = 50 мм). Підвищення точності прицілювання підіймає бойову ефективність зброї. Крім того, цей спосіб дозволяє використовува ти дешевий приціл, об'єктив якого має велику вихідну зіницю, що скорочує час на пошук зображення прицільної сітки і також підіймає бойову ефективність зброї. Таким чином, запропонований спосіб буде ефективним при стрільбі по самотній або груповій цілі, що швидко рухається. Запропонований спосіб може також бути застосованим при прицілюванні мисливської зброї. Всі існуючі способи прицілювання не мають мож ливості задавати заздалегідь потрібну точність в залежності від типу (цінна дичина, якій потрібно вцілити в око, інша дичина або птиця) та розмірів дичини. В запропонованому способі така можливість є: перед виконанням операції формування контуру фігури розраховують по формулі (2) значення допустимої координати m д. В механічному колліматорному прицілі з круглою ви хідною зіницею для реалізації цього достатньо проградуювати у радіанах (тисячних відстані) той механічний елемент, який змінює діаметр ірисової діафрагми з дзеркальною фаскою в площині прицільної сітки. Джерела інформації: 1. С.В.Кулагин, В.Н.Дикарев, Г.М.Мосягин и др. Оптико-механические приборы. - М.: Ма шиностроение, 1987. - С. 399. 2. Л.П.Лазарев. Оптико-электронные приборы наведения. - М.: Машиностроение, 1989. - С. 509. 3. И.А.Турыгин. Прикладная оптика, ч.2. - М.: Машиностроение, 1966. - С. 431. 4 37105 Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 Фіг. 4 5 37105 Фіг. 5 Фіг. 6 Фіг. 7 Фіг. 8 6 37105 Фіг. 9 Фіг. 10 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 7