Dispositivos de visión nocturna para vehículos blindados.

Dispositivos de visión nocturna para vehículos blindados..

DISPOSITIVOS DE VISIÓN NOCTURNA PARA VEHÍCULOS BLINDADOS

(Fin. Comienzo No. 5, 2004)

Las más extendidas son las miras nocturnas (NVG de artillero) basadas en tubos intensificadores de imagen. Sus principales parámetros se dan en la tabla. 1, y el diagrama de construcción y apariencia de muestras típicas en la Fig. 11, foto 1 respectivamente. Los dispositivos de visión nocturna del artillero pueden fabricarse como un dispositivo de un solo canal, pero también pueden contener un canal óptico diurno, que suele contener un telémetro láser. Puede fabricarse a partir de un láser de estado sólido basado en YAG:Nd3+ con una longitud de onda de 1,06 μm. En los últimos años se han generalizado los telémetros láser basados ​​en un láser de estado sólido a base de erbio con una longitud de onda de 1,54 micrones. La radiación en esta longitud de onda es segura para la visión y no se puede detectar utilizando NVD tradicionales basados ​​en tubos intensificadores de imagen (con la excepción de los tubos intensificadores de imagen de generación III+ [1]). Parámetros típicos de los telémetros láser: alcance de los alcances medidos 0,1 — 10 km, precisión de la medición del alcance ± 5 m, resolución del alcance 50 m, límites de la luz estroboscópica 0,15 — 3 km, ángulo del campo de visión de la vista diurna 7 — 80, aumento 7 — 8x .

Tabla 1. Parámetros básicos de las miras nocturnas del artillero (según folletos de la empresa)

Fig. 1. Diagrama típico del NVG del artillero
(mira NV 31 de Optic Electronic Corp., EE. UU.)

a – 1PN22M2M (Refinería GUP PO, Federación de Rusia);	b – 1k13-2 “BUG” (Belomo, Bielorrusia);
в – М35Э1 (Optic Electronic Corp., EE. UU.);	g – NVL53 (United Scientific, Reino Unido);
d – NV32 (AVIMO, Reino Unido)

Foto 1. Aspecto de los NVG típicos de un artillero.

Los NVG del artillero pueden cambiar la posición vertical de su eje de mira en el rango de (-10) – (-20)0 a (+20) – (+70)0. La resolución de los dispositivos de visión nocturna es de 0,2 a 0,4 mrad. El canal diurno puede tener aumentos intercambiables de 1x, 8x con un ángulo de campo de visión de 300 y 80, respectivamente. El canal nocturno suele tener un aumento de 6 — 8x con un ángulo de campo de visión de 7 — 80. El rango de enfoque es. (25 — 50) m — µ. El alcance de detección del vehículo con un nivel de iluminación nocturna natural (NIL) E = 10-3 lux es de 2,5 – 3 km, el de reconocimiento – 1,0 – 1,5 km. El relieve de la pupila de salida es de 22 a 25 mm con un diámetro de 5 mm. Los límites de configuración de dioptrías pueden ser (-2) – (+6) o ±5 dioptrías.

Normalmente, los NVG del artillero tienen una giroestabilización independiente del espejo frontal en dos planos o una estabilización dependiente debido a la conexión cinemática del espejo frontal de la mira nocturna con el espejo diurno giroestabilizado. La precisión de la estabilización giroscópica es de 0,3 a 0,5 mrad, la precisión del ajuste de la posición de la línea de visión es (± 7) mrad.

Si el nivel de ENO cae bruscamente, entonces se necesita iluminación artificial adicional para mantener el mismo rango. Por lo tanto, todos los tipos de dispositivos de visión nocturna para vehículos blindados deben estar equipados adicionalmente con iluminadores de infrarrojos (IR). Pueden ser iluminadores de infrarrojos basados ​​en lámparas de arco o de xenón (Tabla 2. Los diagramas típicos de iluminadores de infrarrojos se muestran en la Fig. 2, y el aspecto de muestras típicas está en la foto 2 [2]. En los proyectores OU-5 y L-4, la tapa trasera 6 (Fig.2) contiene unidades de encendido para lámparas de descarga de arco corto de xenón de los tipos DKsSh-180 y DKsEl-250 con una potencia de 180 W y 250 W. respectivamente [2]. Los focos OU-3 y L-2G utilizan, respectivamente, una lámpara reflectora incandescente tipo PZh-27-110 y una lámpara incandescente halógena tipo KG-27-200 con una potencia de 110 W y 200 W, respectivamente [2]. Los focos utilizan filtros IR de absorción IKS-970 [2]. Las desventajas de los iluminadores de infrarrojos son su importante peso, dimensiones y consumo de energía, así como la fuerte dependencia de las características espectrales del filtro de infrarrojos (y, por tanto, de la intensidad luminosa energética del iluminador) de la temperatura (Fig. 3). La vida útil de los iluminadores de infrarrojos sin sustitución de la lámpara no supera los cientos de horas.

a)

b)
Fig. 2. Diagrama de los proyectores OU-3G (a) y L4 (b):
1 – carcasa,
2 – unidad de filtro IR,
3 – reflector,
4 – fuente de luz,
5 – cartucho,
6 – cubierta posterior,
7 – conjunto de ánodo de la lámpara,
8 – bus portador de corriente [2]

a)

b)
Foto 2. Aspecto de los iluminadores IR típicos:
a – OU-3G [1];
b – L4 [1];

Arroz. 3. Curvas de sensibilidad espectral S? fotocátodos multiálcali (1) y oxígeno-plata-cesio (2) del tubo intensificador de imagen, la intensidad de la radiación de la lámpara de xenón de arco I del tipo DKsEl-250 (3) y el efecto de la temperatura de calentamiento sobre el grado de transmitancia T de la radiación de la lámpara con filtro IKS-970 (4) a temperaturas: 20? C (yo), 50? C (II), 100? C(III), 150? C(IV), 200? C (V), 250? C (VI), 300? C (VII) [2]

Tabla 2. Luces para vehículos blindados

En este sentido, resulta interesante crear iluminadores de infrarrojos basados ​​en ILPI [3, 4]. El diagrama de un iluminador láser típico y su apariencia se muestran en la Fig. 4 y foto 3 respectivamente. JSC SKS Peleng (Bielorrusia) ha desarrollado iluminadores láser IR para vehículos blindados [3, 4]. El modelo IL-1 basado en el emisor láser ILPI-114 tiene una energía luminosa de 470 W/sr, una potencia de radiación promedio de 0,15 W, un ángulo de iluminación de 1,5×0,750, una duración del pulso de radiación de 130 ns, un funcionamiento frecuencia de hasta 5,2 kHz, longitud de onda 0,85 micrones, peso 7,3 kg, dimensiones 246x174x177 mm, consumo de energía (con vidrio protector calentado) no más de 50 W, sin calefacción 20 W cuando se alimenta desde la red de a bordo = 27 + 2- 5 V en el rango de temperatura de funcionamiento (- 50) – (+50)0 С [4]. Otros modelos OU-6 y OU-6-01 tienen los mismos parámetros de salida a excepción del peso y el consumo de energía. Son de 15 kg y 100 W respectivamente. Esto se debe a la presencia de un mecanismo adicional para bombear verticalmente el eje óptico del iluminador: en el iluminador OU-6 en el rango de (+6)0 a +(30)0, en el iluminador OU-6-01 — de (+8)0 a (+32 )0. El iluminador también proporciona un movimiento horizontal de su eje óptico dentro de ±50 [4]. El tiempo de funcionamiento continuo de todos estos iluminadores es de 6 horas con un recurso total (sin sustituir el ILPI) de 200 horas. La ventaja de los iluminadores láser es que crean un punto de iluminación de forma rectangular con una distribución uniforme de brillo de energía con bordes bien definidos, mientras que los iluminadores IR crean un punto de iluminación con una distribución gaussiana de brillo de energía, de modo que el brillo en el punto de iluminación cae desde el centro de la mancha hasta sus bordes en ausencia de límites claros. La longitud de onda operativa del ILPI cambia dependiendo del cambio de temperatura a una velocidad de 2,5 A/0 C. Para garantizar una intensidad de energía efectiva suficiente de la luz del iluminador, teniendo en cuenta dicha deriva en la longitud de onda, se puede realizar un cambio automático en la corriente de bombeo del ILPI se utiliza dependiendo de la temperatura, o la estabilización termoeléctrica de la longitud de las ondas del ILPI. Los iluminadores láser pulsados ​​se pueden utilizar prácticamente sin cambios en la composición del complejo AI NVD, si se proporciona sincronización del funcionamiento de la unidad de compuerta AI NVG con el funcionamiento de la unidad de bombeo del iluminador.

Fig. 4. Diseño del iluminador láser:
1 – lente de generación de radiación,
2 – ILPI,
3 – unidad de bombeo

Foto 3. Aspecto del iluminador láser PL-1 [3, 4]

Los iluminadores IR para vehículos blindados también pueden basarse en LED IR de alta potencia [5, 6]. Los esquemas de su posible implementación se muestran en la Fig. 5, y la apariencia de muestras típicas está en la foto 4. El circuito con una lente externa (Fig. 5a) ofrece la posibilidad de instalar por separado el LED IR 2 y la lente 1 en el iluminador para generar su radiación. Los LED IR U-193 tienen una potencia de radiación de 0,17 — 0,23 W con una corriente de 0,5 A y de 0,35 — 0,44 W con una corriente de 1,0 A y un voltaje = 3 V. El ángulo de divergencia de radiación en el nivel 0,5 es 300. El LED IR U-193A contiene un cristal emisor de 1×1 mm. El LED IR U-280A contiene 6 cristales de 1×1 mm, conectados en serie. Este LED tiene una potencia de radiación de 1,1 — 1,3 W con una corriente de 0,5 A y de 1,5 — 1,8 W con una corriente de 1,0 A y un voltaje = 12 — 14 V. El ángulo de divergencia de radiación en el nivel 0,5 es 500 [5]. La desventaja del diagrama de la Fig. 5a es la dimensión longitudinal significativa del iluminador. Para reducirlo, es recomendable cambiar a un iluminador, que está diseñado de acuerdo con el circuito del emisor del grupo (Fig. 5b). Este iluminador U-200IK contiene 12 LED IR del tipo AOI 12T. Todos estos LED están instalados en el disipador. Sus ejes ópticos son mutuamente paralelos y alineados con los ejes ópticos de las correspondientes lentes Fresnel, fabricadas en forma de un único bloque de plástico. La radiación de todos los LED se resume en un único ángulo de iluminación, determinado por el ángulo de iluminación de un módulo (LED + su lente — lente Fresnel). El modelo U-200IK-A tiene una potencia de radiación de 0,7 — 1,0 W con una corriente de 0,6 A y un ángulo de iluminación de 50, y el modelo U-200IK-B tiene una potencia de radiación de 0,9 — 1,2 W con la misma corriente. y ángulo de iluminación 300. La tensión de alimentación es = 12 ± 0,5 V. El peso de los iluminadores UK-200IK no supera los 1,5 kg, dimensiones Zh170x120 mm. Todos los LED pueden tener una longitud de onda de 0,85 ± 0,01 µm o 0,86 ± 0,02 µm. El rango de temperatura de funcionamiento es (-40) – (+55)0 C, la vida útil es de al menos 5×105 horas. Un LED IR puede tener una lente incorporada para generar radiación (Fig. 5c) [6]. Su modelo AL 148A tiene una potencia de radiación de 0,2 (1,0) W con una corriente de 1 A (6 A) y voltaje = 12 V, ángulo de iluminación 6 – 80, longitud de onda de radiación 0,81 ± 0,01 μm [6]. Un LED IR de este tipo se puede utilizar para AI NVD, ya que puede funcionar en modo pulsado con una duración del pulso de radiación de 100 ns, una frecuencia de funcionamiento de 5 kHz y una corriente de pulso de 30 – 40 A [6]. La intensidad de radiación del LED es de 5 – 9 W/Sr, mientras que la potencia de emisión de los LED U-193 y U-288 es de 0,35 – 0,7 W/Sr y 0,6 – 0,7 W/Sr, respectivamente, y de los iluminadores U-200IK. -A y U-200-IK-B – 60 W/Sr y 2 W/Sr, respectivamente. La ventaja del AL 148A LED son sus pequeñas dimensiones transversales, pero esto genera peligro de contaminación. Puede crear un emisor de grupo a partir del número requerido de estos LED.

a – con una lente externa:
1 – lente de formación de radiación,
2 – LED IR;

b – grupo emisor de 12 módulos:
1 – placa de lentes Fresnel,
2 – placa LED,
3 – disipador de calor para eliminación de calor;

в – con lente incorporada:
1 – incorporada lente,
2 – cuerpo luminoso del LED IR,
3 – salida eléctrica,
4 – varilla roscada para fijar el LED

Fig. 5. Diagrama de iluminadores LED:

a – con lente incorporada;

b – grupo emisor
Foto 4. Aspecto del iluminador LED.

La mitad del ancho del espectro de los iluminadores láser basados ​​en ILPI es de 3 a 5 nm, y el de los iluminadores LED es de 50 a 60 nm. En este sentido, los iluminadores láser proporcionan una mejor calidad de selección espectral de objetivos cuando se instala un filtro de banda estrecha en el NVD, y los iluminadores LED crean una mejor coincidencia en el espectro de su radiación con el fotocátodo del tubo intensificador de imagen. La elección de un tipo específico de iluminador está determinada por las características de los NVG y las diferentes generaciones de tubos intensificadores de imagen [8].

Así, existen varias opciones para los NVG y sus iluminadores, lo que le permite elegir la mejor opción para casi cualquier vehículo blindado.

Literatura.

1. Zakharov A. MILEX 2003. ARMS Defense Technologies Review, 2003, No. 3 (16), pág. 54.
2. Basov Yu.G., Rakviashvili A.G., Sysun V.V. Proyectores infrarrojos de radiación constante./Optical Journal, 2003, v. 70, no 3, p. 59 – 64.
3. Volkov V.G. Iluminadores láser y designadores de objetivos para dispositivos de visión nocturna./Equipos especiales, 2002, núm. 2, p. 2 – 10.
4. Arhutik S.T., Zaitseva E.I., Kozlov K.V. Resultados de la modernización de los sistemas de visión nocturna. XVII Congreso Científico y Técnico Internacional sobre Fotoelectrónica y Dispositivos de Visión Nocturna. Resúmenes de informes. RF, M., 2002, pág. 167 – 168.
5. LEDs infrarrojos e iluminadores basados ​​en ellos. Prospect NPI OEP “OPTEL”, RF, M., 2004.
6. Willisov A.A., Zakharov G.N., Kukhta A.M., Nefedtsev I.V. Potente diodo emisor AL 148 A. Industria electrónica, edición de 1990. 10, pág. 130 – 134.
7. Foco reflector de arco de xenón PH 14 para luz visible e infrarroja. Folleto de la empresa Sopelem, Francia, 1990.
8. V.G. Volkov. Dispositivos de visión nocturna de nuevas generaciones./Equipos especiales, 2001, nº 5, págs. 2 – 8.