Ampliar la funcionalidad de los dispositivos de visión nocturna basados ​​en módulos unificados.

Ampliación de la funcionalidad de los dispositivos de visión nocturna basados ​​en módulos unificados

GOEV Alexander Ivanovich,
Candidato de Ciencias Técnicas

AMPLIACIÓN DE LAS CAPACIDADES FUNCIONALES DE DISPOSITIVOS DE VISIONES NOCTURNOS BASADOS EN MÓDULOS UNIFICADOS  

Actualmente, los dispositivos de visión nocturna (NVD) se utilizan activamente durante operaciones especiales y antiterroristas, para proteger instalaciones, garantizar el trabajo de los servicios fronterizos y aduaneros y de las fuerzas del orden. En este sentido, el problema de la modernización de los dispositivos de visión nocturna siempre será relevante.

Los principios fundamentales de la modernización de los dispositivos de visión nocturna se consideran en el trabajo [1] y un método para su Se muestra una evaluación cuantitativa.

Consideremos ahora las principales direcciones de modernización de los dispositivos de visión nocturna basadas en el uso de módulos unificados. La creación de dichos módulos es muy conveniente desde el punto de vista de la producción, y su uso hará que sea relativamente fácil modernizar los NVG prácticamente sin modificaciones estructurales importantes.

Litton (EE.UU.) ha logrado un éxito significativo en este sentido [2]. Ha desarrollado una amplia gama de módulos de lentes unificados, oculares, adaptadores y diversos accesorios que hacen que sea relativamente fácil adaptar los NVG a nuevas funciones de aplicación. Como módulo base se utilizó el monocular nocturno M944, fabricado sobre la base de un tubo intensificador de imagen de tercera generación [3].

En la Fig. La Figura 1 muestra un diagrama de modernización NVD basado en 4 módulos unificados, realizado por Litton [2], donde:

1 – lente con distancia focal f = 27 mm, apertura relativa O = 1:1,2;
2 – lente con f = 75 mm, O = 1:1,3;
3– objetivos estándar para cámaras de televisión (TV) con f = 25 mm, O = 1:1,4; f = 75 mm, О = 1:1,3, objetivo ZOOM con distancia focal variable f = 7,5 – 75 mm, О = 1:1,8;
4 – objetivos fotográficos estándar;
5 – adaptador para montar lentes para cámaras de TV;
6 – adaptador para montar lentes fotográficos 4; b>7 – el cuerpo del monocular M944, que contiene un convertidor electrón-óptico (EOC), su sistema de alimentación y controles; Las superficies de montaje de la carcasa 7 están acopladas a los módulos de lentes 1 – 4, oculares 8 y lentes de relé 9 , 10;
8 – ocular con aumento de 10X;
9 – lente de relé que transmite una imagen en escala 1:1 desde la pantalla intensificadora de imágenes a una cámara de vídeo (o cámara de TV) formato 10 de 1 o 2/3 pulgadas usando el adaptador 11 o a la cámara 12 usando el adaptador 13 adaptador;
14 – una lente de relé que transmite una imagen a una escala de 1:0,67 a una cámara de vídeo (o cámara de televisión) 15 en 2/Formato de 3 o 1/2 pulgadas;
16 – escudo protector;
17 – ocular con salida protegida;
18 – mango para sostener el NVG en la mano;
19 – trípode;
20 – cinturón para sujetar el NVG en el vehículo;
21 – estuche rígido para guardar todo el juego de NVG junto con repuestos;
22 – bolsa para transportar el propio NVG;
23 – filtro de luz para garantizar el funcionamiento diurno con el fin de comprobar el funcionamiento del NVD;
24 – vidrio protector para proteger la superficie óptica de entrada del la lente NVG contra daños mecánicos;
25 – paquete de baterías;
26 – cartucho de secado.

Fig. 1. Esquema de modernización de NVG basado en 4 módulos unificados, realizado por Litton.

Al mismo tiempo, tres clases de esquemas de modernización de NVG basados ​​en módulos unificados se pueden distinguir.

En la figura. La figura 2 muestra un esquema de un NVD multifuncional basado en su único cuerpo, en el que se pueden instalar tubos intensificadores de imagen intercambiables de generaciones II+, II++, III, IV [3,4}, y también con el que se pueden instalar módulos intercambiables de lentes, oculares, y lentes de relé se pueden combinar para acoplar NVG con cámaras fotográficas y de televisión, varios accesorios para garantizar un funcionamiento versátil de los NVG. Un dispositivo de visión nocturna unificado de este tipo permite observar y apuntar directamente, tomar fotografías y vídeos e instalarlo en cualquier medio.

En la figura. La Figura 3 muestra un diagrama de una clase de NVD pasivo-activos que funcionan en la región espectral tradicional (0,4 – 0,9 µm), así como en la prometedora región espectral del IR cercano (1 – 1,8 µm). En este caso, los NVD deberían funcionar principalmente en modo pasivo (sin iluminación), pero con niveles de luz muy reducidos y en completa oscuridad, en modo activo (con iluminación). Este modo se implementa mediante el uso de iluminadores unificados basados ​​en emisores láser semiconductores de infrarrojos y LED de infrarrojos que funcionan en modo continuo. Para operar NVD en rangos extendidos en presencia de pequeños ángulos de iluminación (del orden de 1? y menos), se utilizan emisores láser, en otros casos, emisores LED. Si la tarea no es solo ver en la oscuridad, sino también trabajar en condiciones de transparencia reducida de la atmósfera (neblina, niebla, lluvia, nevadas, etc.), cuando se exponen a interferencias luminosas, combinadas con la necesidad de medir con precisión la distancia al objeto de observación, entonces se utiliza el modo de pulso activo [7].

Su implementación requiere el uso de iluminadores unificados basados ​​​​en emisores semiconductores de láser pulsado por infrarrojos o LED de infrarrojos pulsados, y en el propio NVD es necesario introducir una unidad de compuerta [7] que controla el funcionamiento sincrónico del iluminador y el NVD. El principio de funcionamiento de los NVD en modo de pulso activo se describe en detalle en [7].

En la figura. La Figura 4 muestra un diagrama de una clase de dispositivos unificados integrados multicanal que funcionan en las regiones visible, de infrarrojo cercano, térmica (3–5 u 8–14 μm) y de radiofrecuencia (milimétrica) del espectro. Este esquema permite el funcionamiento las 24 horas y en cualquier clima, porque las deficiencias de algunos canales se compensan con las capacidades de otros [7], medición precisa de la distancia al objeto de observación, sus coordenadas y temperatura.

En particular, la combinación de un dispositivo de visión nocturna con un visor diurno permite la vigilancia las 24 horas del día, con un dispositivo de imagen térmica, además de funcionamiento en todo tipo de clima, medición remota de la temperatura y su distribución sobre la superficie del objeto observado. , con una estación de radar: detección del objeto observado en condiciones de visibilidad difíciles, medición de sus coordenadas y distancia a él, telémetro láser: observación las 24 horas y medición precisa del alcance, pirómetro: medición remota de la temperatura (en combinación con una ronda -observación del reloj, si el pirómetro incluye una mira diurna).

Al implementar estos esquemas, se debe tener en cuenta el costo de sus principales módulos unificados. Según datos de abril de 2002, extraídos de Internet, el coste de los módulos más importantes es:

• lentes con distancia focal fija: $50 — 300;
• lentes con distancia focal variable: $200 — 3000;
• IEC generación II+: $400 — 600, generación III — $1500 – 1800, generación IV – hasta $10,000;
• oculares – 10 – $30;
• Emisores LED – $1 – 5;
• emisores semiconductores láser – $100 – 400 ;
• lentes moldeadores de radiación – $5 10;
• unidades de bombeo – $20 – 30;
• unidades de control: entre 150 y 300 dólares;
• pirómetros: entre 200 y 400 dólares;
• telémetros láser portátiles: entre 500 y 1.000 dólares;
• dispositivos de imágenes térmicas: entre 5.000 y 30.000 dólares;

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• estaciones de radar portátiles $3000 – 5000;
• dispositivos de observación diurna – $100 – 300.

Basado en estos precios, se puede calcular en cada caso concreto, de los módulos unificados surge un NVD que tiene la máxima relación coste/efectividad.

Para un NVG multifuncional de primera clase según el esquema (Fig. 1) tenemos:

1 – carcasa NVD que contiene módulos IC de generación intercambiables II+, III, IV con fuente de alimentación de alto voltaje (HVS) incorporada;
2 – lentes intercambiables con distancia focal fija f = 20, 25, 50 , 80, 100, 150, 200 mm y una apertura relativa de 1:1,2 – 1:1,4 o lentes ZOOM intercambiables con distancias focales de 15 – 150 mm, 20 – 300 mm y una apertura relativa de 1:1,4;
3– lentes de espejo intercambiables con distancias focales de 100, 150, 200, 250 y 300 mm y una apertura relativa efectiva de 1:1,2;
4 – lentes fotográficas estándar con lentes fijas o variables distancia focal [5], conectada al cuerpo 1 mediante el adaptador 5;
6 – lentes estándar [6] con distancia focal fija y variable para cámaras de TV, conectadas a la carcasa 1 usando el adaptador 7,
8 – filtro KS-17, KS-19 (para aumentar el contraste de la imagen), filtro CdTe:Zn [7] y filtro de silicio [7] para funcionar cuando se ilumina con láseres IR y LED; Los filtros de luz se conectan al cuerpo 1 y a las lentes 2 – 6 usando el adaptador 9;
10 — cubiertas de goma con orificios de diámetro pequeño (para lentes, un orificio en en el centro de la cubierta, para las de lentes de espejo — tres orificios a lo largo de la periferia a distancias angulares iguales entre sí) para trabajos de ajuste durante el día;
11 – enchufe que cubre la parte de entrada de la carcasa 1 en caso de ausencia de lente;
12 – fuente de energía primaria (baterías recargables 3, 6, corriente de 9 o 12 V CC), a través del correspondiente convertidor de voltaje 13 conectado al tubo intensificador de imágenes en la carcasa 1;
14 – un enchufe que cubre la entrada parte de la carcasa 1 en ausencia de ocular o lente de relé ;
15 – lupa biocular con aumento de 5X y ocular 16– para convertir NVG en binoculares nocturnos;
17 – pseudobinocular con aumento de 10X y con dos oculares 18 para el ojo derecho e izquierdo respectivamente – para convertir NVG en gafas de visión nocturna Dispositivo de visión o de observación nocturna con mayor alcance;
19 – ocular con aumento de 10X, con ocular 20, que contiene una marca de puntería con un dispositivo para iluminarla, un mecanismo para su alineación según dos coordenadas y que tiene un distancia ocular significativa (aproximadamente 50 mm);
21 – ocular con un aumento de 10X o 12X con ocular 22 para observación NVD convencional con un monocular nocturno;
23 – lente de relé con una escala de imagen de 1:0,5 para acoplar la imagen intensificador en la carcasa 1 mediante adaptador 24 con cámara de TV 25 formato 1/3 o 1/2 pulgadas;
26 – Lente de relé con imágenes a escala 1:1 para conectar el tubo intensificador de imagen en la carcasa 1 mediante el adaptador 27 con la cámara de TV 28 de formato 2/3 o 1 pulgada;
29– una cámara conectada al intensificador de imagen en la carcasa 1 mediante un adaptador 30 y una lente de relé 26;
31 – mascarilla fijada a la diadema 32 para instalar los NVG en la cabeza del operador;
33 – cinturón para colgar los NVG en el cinturón y para montarlos dentro del vehículo;
34 – mango para sujetar el NVD en la mano;
35 – gancho roscado para fijar el NVD a un árbol;
36 – soporte para fijar dispositivos de visión nocturna a la pared o al interior del vehículo;
37– un adaptador para instalar un NVD como mira en un arma;
38 – un trípode fotográfico estándar;
39 – un dial para asegurar la rotación del NVG en acimut y dirección del ángulo de elevación del objetivo al montar el NVG en un trípode 38 o trípode 40;
41 – palanca para rotar el NVG en objetivos de acimut y elevación al instalar el NVD en un trípode 38 o trípode 40;
42 – cubierta para el NVD;
43 – bolsa de embalaje blanda para transportar los NVG de un lugar a otro;
44 – estuche rígido para colocar dispositivos de visión nocturna con módulos reemplazables y repuestos 45;
46 – cartucho secador.

Fig. 2.

Para la clase de NVG multifuncionales pasivo-activos según el esquema (Fig. 3) tenemos:

1– Vivienda NVD; En este diagrama, para simplificar, los módulos que se muestran en la Fig. 2, con el que se puede equipar el NVD;
2 – iluminador LED que funciona en modo continuo;
3 – lente moldeadora de radiación [7] para estrechamiento de la divergencia angular de la radiación LED (puede que no exista, ya que hay LED con una lente incorporada que proporciona ángulos de divergencia de 5?, 10?, 15? [8]);
4 – LED IR (puede utilizar LED que también funcionan en la región visible del espectro, por ejemplo, verde para el funcionamiento de NVG bajo el agua) [8];
5 – fuente de energía primaria (baterías);
6 – convertidor-estabilizador de voltaje;
7 – iluminador láser, operando en modo continuo [9];
8 – lente de generación de radiación;
9 – emisor láser semiconductor que opera en modo continuo [9] ;
10 – fuente de energía primaria;
11 – unidad de bombeo;
12 – iluminadores del soporte de montaje 2 y 7a la carcasa 1 NVD;
13 – panel de control (si es necesario) para encender los iluminadores y ajustar su intensidad de energía luminosa;
14 – iluminador LED que funciona en modo pulsado;
15 – lente de generación de radiación [7] (puede no estar presente);
16 – LED IR;
17 – fuente de alimentación primaria;
18 – convertidor regulador de voltaje;
20 – lente de generación de radiación;
21– emisor semiconductor láser pulsado [9];
22 – fuente de energía primaria;
23 – unidad de bombeo;
24 – soporte para fijar los iluminadores 14, 19 al cuerpo de 1 NVD;
25 – unidad de control para garantizar el funcionamiento pulsado sincrónico de los iluminadores y dispositivos de visión nocturna 14, 19;
26– un panel de control que contiene interruptores para encender e indicadores de modos de funcionamiento (pasivo, activo-continuo, activo-pulso), indicador de rango, varios controles.

Fig. 3.

Para la tercera clase de dispositivos integrados multifuncionales según el esquema (Fig. 4) tenemos:

1 – cuerpo NVD (Fig. 2, 3);
2 – pirómetro, por ejemplo, “Thermotest 3P” [10] con adaptador 3para fijación al cuerpo de 1 NVG;
4 – telémetro láser portátil, por ejemplo, DL-10 [11], con adaptador 5 para fijar al cuerpo de 1 NVD;
6 – estación de radar portátil, por ejemplo, “Speedgun” [12] con adaptador 7 para su fijación al cuerpo de 1 NVD;
8 – una cámara termográfica de tamaño pequeño, por ejemplo, TN-4604MP [13 ] con un adaptador 9 para montar en el cuerpo de 1 NVD;
10 – mira diurna, por ejemplo, PO 4×34 [ 14] con adaptador 11para fijación a la carcasa 1 NVD;
12 – panel de control (si es necesario) para controlar el dispositivo integrado.

Fig. 4.

Este enfoque para construir dispositivos, como se desprende de los diagramas de la Fig. 2, 3, 4 tiene suficiente flexibilidad, brindando la capacidad de adaptar los NVG tanto a una amplia gama de aplicaciones como al funcionamiento las 24 horas y en cualquier clima en combinación con la multifuncionalidad.

Literatura

1. Goev A.I. Modernización de dispositivos de visión nocturna. Equipo especial, 2002, No. 2, p. 11 – 14.
2. Sistema modular de visión nocturna Litton M944 Gen 3. Folleto de Litton Electron Devices, EE. UU., 1990.
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13. Radar multifuncional “Spidgan”. Prospekt Empresa de investigación y producción de San Petersburgo “Sintez”. RF, San Petersburgo, 2001.
14. Miras ópticas PO 4×34, PO 3-9×39, PO 4,5-13×56. Prospect PA ZOMZ, RF, Sergiev Posad, 2001.