RU92713U1

RU92713U1 - INFRARED SPOTLIGHT FOR EASY-ARMORED MILITARY EQUIPMENT

Info

Publication number: RU92713U1
Application number: RU2009145648/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Гавриш; Виталий Семенович Жмаев; Александр Иванович Кобзарь; Александр Казбекович Льянов; Анатолий Никандрович Соловьев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро "ЗЕНИТ"
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2010-03-27

Abstract

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 0,18·103 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.1. An infrared searchlight for lightly armored military equipment, containing a radiating element in the form of a discharge lamp, a discharge lamp power supply unit and a light converting optical system, characterized in that it is further provided with a frequency modulation unit for a discharge lamp in frequency, included between the discharge lamp and the power supply, the frequency of the current modulation is from 8 to 13 Hz, the duration of the pulses of the current modulation is 0.05 s, and the intensity of the infrared radiation at the output of the light reobrazuyuschey optical system is not less than 0.18 x 103 kd, but not more than 1.35 · 103 kd. ! 2. The infrared spotlight according to claim 1, characterized in that the current modulation unit of the discharge lamp is configured to automatically scan the frequency of the current modulation in the range from 8 to 13 Hz.

Description

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).The utility model relates to floodlight type lighting devices and is intended to protect lightly armored military equipment (VT) from weapons with an opto-visual aiming (or pointing) channel during combat operations at night or in conditions of poor visibility during the day (rain, fog).

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.Currently, the ground forces are armed with a large number of lightly armored military vehicles, in particular infantry fighting vehicles (BMP-1, BMP-2, BMP-3), which remain practically unprotected from the damaging effects of the most massive means of destruction of objects of armored vehicles - manual and easel anti-tank grenade launchers (RPGs and LNG) and anti-tank missile systems (ATGMs) with a semi-automatic command guidance system. At the same time, these machines have sufficient mobility, reliability and have not yet exhausted their resources.

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].The experience of military conflicts of recent years and the results of using the TShU-1-7 optical-electronic suppression station for individual protection of main battle tanks indicate the need to use such devices for individual protection of lightly armored military vehicles with minimal costs and time for its modernization. It should be noted right away that the TShU-1-7 station mentioned above, which is part of the Shtora complex, is not suitable for deployment on lightly armored military vehicles, because firstly, this VT does not have the energy resource necessary for the functioning of the TShU-1-7, and, secondly, due to the design features of this station, its installation on lightly armored VT is difficult [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.Currently, lightly armored VT is equipped with infrared (IR) projectors of the OU-5 and L-4 type [2]. These IR spotlights are intended for use as IR illumination sources as part of active night vision devices (NVD). Thus, an OU-5 IR illuminator [3], selected as a prototype, contains a radiating element in the form of a gas discharge lamp and a light-converting optical system consisting of a reflector and an IR filter that covers the outlet of the illuminator.

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).The obvious advantage of an IR illuminator selected as a prototype is that it is, in essence, a multi-purpose device that, with a slight modernization, can perform, along with IR illumination, the function of an IR radiation generator to blind an adversary through an optical-visual aiming channel (or pointing )

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.The disadvantage of an IR illuminator, selected as a prototype, is that its operation is usually carried out in continuous radiation mode, against the blinding action of which there are relatively simple ways to protect the organs of vision.

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.The problem to which the claimed utility model is directed is to provide effective protection for lightly armored military vehicles during combat operations at night or in conditions of poor visibility from the damaging effects of weapons with an optical-visual channel for aiming (guidance) used by the adversary simultaneously with passive air defense devices.

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.The inventive IR illuminator, as well as an IR illuminator selected as a prototype, contains a radiating element in the form of a discharge lamp, a power supply for a discharge lamp and a light-converting optical system. The difference from the prototype is that the inventive IR illuminator is additionally equipped with a current modulation unit for a discharge lamp in frequency, connected between a discharge lamp and a power supply, moreover, the frequency of the current modulation is from 8 to 13 Hz, the duration of the current modulation pulses is 0.05 s, and the intensity of the infrared radiation at the output of the light-forming optical system is not less than 0.18 · 10 ³ cd, but not more than 1.35 · 10 ³ cd. It should be noted that the current modulation unit of the discharge lamp can be configured to automatically scan the current modulation frequency in the range from 8 to 13 Hz.

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.Figure 1 shows a block diagram of a specific embodiment of the inventive IR floodlight for lightly armored VT. In this particular case, the IR illuminator contains a radiating element made in the form of a discharge lamp 1, a power supply 2, which is connected to a discharge lamp 1 through a current modulation unit of a discharge lamp at a frequency of 3, and a control panel 4. The proposed design of the IR illuminator ensures its operation in two modes - the "IR illumination" mode and the "Protection" mode. The transition from one mode to another is carried out by giving a command from the control panel 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.The searchlight works as follows. In the "IR illumination" mode, upon the command from the control panel 4, the current modulation unit 3 is switched off and the combustion of the gas discharge lamp 1 is carried out in a continuous mode. Optical radiation from a gas discharge lamp 1 is converted by a light-converting optical system (not shown in FIG. 1) into a beam of infrared radiation of a given divergence. When a command is sent from the control panel to enter the “Protection” operating mode, the current-modulating unit of the discharge lamp at a frequency of 3 is turned on and the discharge lamp 1 switches to the pulsed mode of optical radiation generation, the frequency of radiation pulses (8–13 Hz) and their duration (0 , 05 c) are determined by the program embedded in block 3, and the intensity of the radiation pulses is determined by the program embedded in block 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.The principle of operation of the IR illuminator in the "Protection" mode is based on the well-known principle of placing active interference into the optical-visual channel for aiming the attacking enemy [4]. In fact, an IR illuminator mounted on a lightly armored VT in the "Defense" mode generates an active obstacle in the direction of the advancing enemy, the structure of which takes into account the peculiarities of human perception of video information both directly and through passive NVD. In this case, the radiation of active interference from the IR projector is converted by the NVD, which is part of the channel of the optical-visual aiming (or pointing) of the enemy, into visible radiation of the same structure, which ultimately leads the enemy into a state of disability.

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. α-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 α-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.The human vision function is a multifactorial psychophysiological process of converting primary light excitation (irritation) into a visual sensation (i.e., into the fact of awareness) and is carried out by the so-called visual analyzer, which consists of three departments - the peripheral (the eye itself), the conductive and the central (cerebral cortex, mainly the occipital lobes). Visible radiation (light) is perceived by the eye and is converted into primary impulses of the corresponding structure, which through the conductor part of the visual analyzer enter the central section, transforming into visual images. It is known [5, 6, 7] that, firstly, visual images in the human mind do not arise and disappear instantly, but with some delay relative to the moment of the appearance or end of light stimulation on the retina of the eye - the inertia time is from 0.05 s to 0.2 s, and, secondly, the electrical activity of the brain of a person at rest is characterized by the so-called α-rhythm - oscillations with a frequency of 8-13 Hz, which disappears when exposed to visual stimuli. Visual performance, i.e. the ability to perform visual work and maintain a high degree of mobilization of visual functions is maintained provided that the visual tasks are consistently solved by all three departments of the visual analyzer, and the normal functioning of the peripheral department is determined mainly by the energy aspect of the perceived light signal, and the normal functioning of the central department of the visual analyzer is determined by its information component . Consequently, light stimulation of the visual analyzer by pulsating light, the pulsation frequency of which corresponds to the α-rhythm, leads to a violation of the normal relationship between the processes of excitation and inhibition of the central part of the analyzer, impaired perception and recognition of visual images in the human mind and, consequently, reduces the effectiveness of using weapons with optical-visual means of aiming (or pointing) due to the deterioration of the visibility of the target by the operator, their loss of spatial orientation and in some cases (depending on individual sensitivity) falling into a condition which precedes the epileptic seizures.

Принято считать, что α-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).It is generally accepted that the α-rhythm of the average visual analyzer is about 10 Hz (but taking into account the individual characteristics of the attacking enemy, the frequency range of light exposure to the operator’s eye in combat conditions should be from 8 to 13 Hz).

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.During visual observation of a light source, the peripheral section of the visual analyzer (eye) reacts directly to the brightness of the source in a rather wide range [6] - from 2 · 10 ^-6 cd / m ² to 2 · 10 ⁵ cd / m (the so-called blinding brightness ) It is generally accepted that the brightness value of a light source for its normal perception by the eye should (not less than 30%) exceed the brightness threshold, but not exceed the glare brightness (be no more than 80% glare brightness). Thus, the brightness directly perceived by the eye (the visible range of the optical spectrum) should be from 0.21 · 10 ⁵ cd / m ² to 1.6 · 10 ⁵ cd / m ² .

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].It is quite obvious that the channel of optical-visual aiming (or pointing) in the IR range is organized similarly - the physiological conversion of radiant energy into the energy of the nervous process. The only difference is that the channel of optical-visual aiming (pointing) in the IR range additionally contains an electron-optical converter - the main NVD element, through which an invisible signal in the IR range is converted into a signal that is visible and, accordingly, perceived by the eye. Currently, RPG, LNG, and ATGM operators, as a rule, use passive NVDs when conducting combat operations at night, the spectral sensitivity range of which corresponds to the emission spectrum of an IR spotlight to illuminate targets, and the conversion coefficient of an NVD EOP is about 5 · 10 ⁴ [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.Thus, taking into account the fact that the effective firing range is not more than 1000 m, and the radiation angle of the IR illuminator does not exceed 1.5 °, the magnitude of the intensity of IR radiation at the output of the optical system of the IR illuminator should be at least 0.18 · 10 ³ cd , but not more than 1.35 · 10 ³ cd.

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.The inventive IR floodlight is capable of protecting lightly armored VTs from RPGs, LNGs and ATGMs with a semi-automatic command control system for the entire time they are in the zone of probable fire. The proposed solution makes it possible to upgrade a lightly armored VT at the minimum cost and time directly from the user by supplying the elements necessary for the modernization of an IR illuminator.

Промышленная применимость заявляемого ИК прожектора определяется возможностью его многократного воспроизведения в процессе производства с использованием стандартного оборудования, современных материалов и технологии.The industrial applicability of the claimed IR illuminator is determined by the possibility of its multiple reproduction in the production process using standard equipment, modern materials and technology.

Литература:Literature:

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.136.1. S.K. Artyukh, P.M. Yukhno, A.S. Evstafeev, O.D. Odintsov "The main directions of the development of ESL for individual protection of MBTT", proceedings of the tenth scientific-practical conference "Actual problems of protection and security", St. Petersburg, 2009, p.136.

2. Ю.Г.Басов, А.Г.Раквиашвили, В.В.Сысук «Специальная светотехника», Минск, Изд. центр БГУ, 2008.2. Yu.G. Basov, A. G. Rakviashvili, V. V. Sysuk “Special Lighting Engineering”, Minsk, Ed. Center of BSU, 2008.

3. Светотехника, №3, 2004, стр.31.3. Lighting engineering, No. 3, 2004, p.31.

4. Патент на ПМ №62451, F41H 13/00.4. Patent for PM No. 62451, F41H 13/00.

5. Д.Хьюбел «Глаз, мозг, зрение», Мир, 1990.5. D. Hubel "Eye, brain, vision", World, 1990.

6. Н.П.Гвоздева, К.И.Коркина «Теория оптических систем и оптических измерений», М.: Мир, 1990.6. NP Gvozdeva, KI Korkin "Theory of optical systems and optical measurements", M .: Mir, 1990.

7. А.Н.Лунзов «Инерция зрения», М.: Оборонгаз, 1961.7. A.N. Lunzov “Inertia of Vision”, Moscow: Oborongaz, 1961.

Claims

1. An infrared searchlight for lightly armored military equipment, containing a radiating element in the form of a discharge lamp, a discharge lamp power supply unit and a light converting optical system, characterized in that it is further provided with a frequency modulation unit for a discharge lamp in frequency, included between the discharge lamp and the power supply, the frequency of the current modulation is from 8 to 13 Hz, the duration of the pulses of the current modulation is 0.05 s, and the intensity of the infrared radiation at the output of the light reobrazuyuschey optical system is not less than 0.18 × 10 ³ kd, but not more than 1.35 × 10 ³ cd.

2. The infrared spotlight according to claim 1, characterized in that the current modulation unit of the discharge lamp is configured to automatically scan the frequency of the current modulation in the range from 8 to 13 Hz.