Корабельные приборы ночного видения (Часть2).

ВОЛКОВ Виктор Генрихович, кандидат технических наук, доцент

КОРАБЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ НОЧНОГО ВИДЕНИЯ (Часть2)

Источник: журнал «Специальная Техника» №2 2006 год.

В состав многоканальных систем корабельных ПНВ чаще всего входят дневная ТВ-система, НТВС, ТВП, а также лазерный дальномер и РЛС сопровождения цели. Такой приборный комплекс сопряжен с корабельной РЛС дальнего обнаружения.

Обнаруженный с ее помощью объект захватывается полем зрения многоканального ПНВ, который обеспечивает распознавание цели, измерение дальности и ее координат, прицеливание и наведение на цель средств поражения – пушечного вооружения или ракет.

В последнем случае используется РЛС слежения и сопровождения цели либо лазерная система наведения.

Многоканальные системы выпускают в виде приборных комплексов, конструктивно выполненных из отдельных блоков, установленных на общей гиростабилизированной платформе, либо из комбинированных каналов, имеющих частичное или полное совмещение оптических осей и общее входное окно.

Основные параметры многоканальных систем (по данным проспектов фирм) приведены в таблице 1 и таблице 2.

На рис. 1 и 2 представлены схемы построения типичных корабельных комбинированных многоканальных систем Volcan фирмы SAGEM (Франция) (рис. 1) и Model 975 фирмы Kollmorgen (США) (рис. 2) [1].

Рис. 1. Схема построения корабельного многоканального комбинированного ПНВ VOLCAN, где: 1 – основание; 2 – лазер; 3 – ТВП; 4 – ТВ-камера; 5 – колонна управления артиллерийским огнем; 6 – дихроичное зеркало; 7 – ось оптическая 1;8 – вращающаяся головка; 9 – ось оптическая 2; 10 – ось оптическая 3; 11 – входное окно; 12 – зеркало гиростабилизированное; 13 – вращающийся элемент с окном; 14 – зеркало точного совмещения линии визирования ТВП (3) и ТВ-камеры (4)

Рис. 2. Схема построения корабельного многоканального комбинированного ПНВ Model 975: А – вращающаяся часть; Б – неподвижная часть; 1 – общее входное окно; 2 – поворотное зеркало; 3 – модуль контроля совмещения осей отдельных каналов; 4 – лазер; 5 – ТВП; 6 – контактное кольцо; 7 – привод перемещения по горизонту

Система Volcan предназначена для обнаружения, распознавания и слежения за надводными и воздушными целями. Она имеет автоматическое устройство слежения, ТВ- и ТВП-каналы, лазерный дальномер. Все каналы имеют общее входное окно диаметром 80 мм.

Система Model 975 имеет то же назначение. В ней имеется не только общее для всех каналов входное окно, но и совмещение оптических осей некоторых каналов, установленных на единой гиростабилизированной платформе с размерами 600х600 мм.

Платформа может быть размещена в любой точке палубы или на мачте.

В состав системы входит блок юстировки оптических осей отдельных каналов. Предусмотрены ручной и автоматический режимы слежения за целью, а также режим слежения, задаваемый РЛС корабля.

Внешний вид комплексированных и комбинированных ПНВ представлен на фото 1, 2 соответственно.

а – IR18;

б – LEMUR;

в – PALMA SU;

г – PALMA SU, размещенная на корабле;

д – MIRADOR;

е – RADAMEC
Фото 1. Многоканальные корабельные комплексированные приборные системы:

а – TS-20;

б – VOLCAN;

в – Sirius;

г – SPIRTAS;

д – IRSCAN
Фото 2. Многоканальные корабельные комбинированные приборные системы:

Рассмотрим параметры типичных каналов, входящих в состав многоканальной системы. НТВС и ТВП уже описаны [18].

Дневная цветная ТВ-система KESTREL [2] (фото 3а) выполнена на базе полноформатной матрицы ПЗС формата 1/4 дюйма с числом пикселей 752х582. Отношение сигнал/шум составляет свыше 46 дБ, угол поля зрения может плавно регулироваться в пределах от 47х35 до 3х2,250. Масса ТВ-камеры не превышает 2,5 кг, габариты Ж130×370 мм, энергопотребление 5 Вт при напряжении =9 – 32 В, диапазон рабочих температур от –30 до +500 С.

Характерным примером современной цветной дневной ТВ-камеры является модель LCL-217HS Watec (фото 3б) [3]. Она выполнена на базе матрицы ПЗС формата 1/3 дюйма с числом пикселей 795х586 и размером пикселя 6,5х6,25 мкм.

Чувствительность ТВ-камеры равна 0,2 лк, разрешающая способность составляет более 480 ТВ-линий, рабочая область спектра 0,4 – 0,75 мкм, отношение сигнал/шум более 50 дБ, напряжение питания =12 В, потребляемый ток 140 мА, масса 85 г, габариты 34х34х39 мм, диапазон рабочих температур от –10 до +400 С. Бескорпусная цветная ТВ-камера LCL-613 формата 1/4 дюйма той же фирмы [3] (фото 3в) с числом пикселей 512х582 имеет чувствительность 5 лк, разрешающую способность более 330 ТВ-линий, отношение сигнал/шум более 46 дБ, напряжение питания =4,8 – 5,5 В, потребляемый ток 160 мА, массу 20 г, габариты 28х28х19 мм, диапазон рабочих температур от 0 до +400 С.

а – KESTREL;

б – LCL-217HS;

в – LCL-613
Фото 3. Типичные цветные дневные ТВ-камеры:

Лазерные дальномеры модульной конструкции излучают на длине волны 1,064 мкм или 1,54 (1,57) мкм и обеспечивают измерение дальности до 40 км с точностью ± 5 м [4 – 7]. Характерным примером такого дальномера является модель MOLEM фирмы Zeiss Optronik GmbH (фото 4) [6]. Этот дальномер излучает на длине волны 1,543 мкм энергию в импульсе 10 мДж при длительности импульса излучения 5 нс и частоте 1 Гц. Угловая расходимость излучения составляет 0,5 мрад, диапазон измеряемых дальностей с точностью 5 м составляет 50 – 39995 м. Дистанция различения целей по дальности составляет 20 м, возможно стробирование по дальности с шагом 10 м, масса 2,5 кг, габариты 180х124х112 мм, напряжение питания =18 – 32 В, ток потребления менее 2 А, диапазон рабочих температур от –35 до +630 С.

Фото 4. Типичный корабельный лазерный дальномер MOLEM

Примером типичной РЛС может служить модель 9GR600 фирмы Celsius Tech AB (Швеция). РЛС в режиме поиска работает в диапазонах частот 1,01 – 1,11 ГГц, 1,25 – 1,35 ГГЦ (D-диапазон) и 8,5 – 9,6 ГГц (I-диапазон). Масса РЛС составляет 1550 кг. Гиростабилизированная в двух плоскостях параболическая антенна с размерами 2700х700 мм и массой 375 кг обеспечивает просмотр по горизонту в пределах 3600, а по вертикали от –25 до +850 со скоростью до 85 град./с. Мощность излучения в импульсе составляет 200 кВт при частоте 400 МГц. Расходимость радиолуча по горизонту составляет для D-диапазона частот 6 – 80 и 20 – 250 по вертикали, а для I-диапазона частот 1 и 30 соответственно. РЛС может обнаружить корабль на дальности свыше 20 км, а ракету – на дальности свыше 10 км. Точность измерения дальности составляет 45 м, а угловых координат до 0,20.

Многоканальные системы для подводных лодок заключены в единый модуль, который может быть поднят или опущен с помощью подвижной мачты перископа. В состав модуля входит РЛС, ТВ- и ТВП-каналы. Наблюдение за водной поверхностью осуществляется с пульта управления перископа с ТВ- или окулярным выводом информации. Схема построения типичной многоканальной системы для перископа подводной лодки представлена на рис. 3 [8, 9]. Внешний вид типичных систем такого типа представлен на рис. 4 [12]. Длина перископа составляет в зависимости от типа подводной лодки от 10 до 40 м.

Рис. 3. Схема построения оптико-электронного перископа подводной лодки: 1 – антенна РЛС раннего обнаружения; 2 – цветная дневная ТВ-камера; 3 – НТВС (содержит ЭОП III поколения, стыкованный с матрицей ПЗС); 4 – вращающаяся часть мачты перископа; 5 – стационарная часть мачты перископа; 6 – поверхность раздела мачты перископа и корпуса подводной лодки; 7 – кольцевой узел вращения; 8 – двигатель, управляющий вертикальным перемещением перископа; 9 – ТВП; 10 – входное окно ТВП; 11 – входное окно ТВ-камеры; 12 – модуль перископа; 13 – подъемная часть мачты перископа; 14 – перископ в опущенном состоянии

Рис. 4. Типичные виды перископов (вверху) и их окулярной (дисплейной) части (внизу): а – ASC 17 NavS; б – SERO 40 STAB (SERO 400); в – SERO 15; г – SERO 14; д – OMS 100 (опытный образец)

Перспективы связаны с переходом на ТВП III поколения, в которых используются фокально-плоскостные матрицы фотоприемников, работающих в области спектра 3 – 5 и 8 – 12 мкм [15]. Многоканальные системы являются составной частью систем управления огнем (СУО) корабельного вооружения. Схема типичных корабельных СУО представлена на рис. 5, 6 [1, 17].

Рис. 5. Блок-схема построения корабельной системы управления NA 30 фирмы Alenia (Италия) [1]: 1 – поисковая РЛС; 2 – блок управления ее перемещением; 3 – РЛС сопровождения цели; 4 – многоканальный оптико-электронный блок; 5 – пушка типа 50/70; 6 – пушка типа 76/62; 7 – ракетный комплекс ALBATROS/ASPIDE; 8 – блок наведения ракет; 9 – блоки управления системой управления огнем и РЛС; 10 – блок электронной обработки; 11 – консоль управления; 12 – источник питания

Рис. 6. Системa управления огнем корабельного ракетного комплекса “Вихрь-К”: 1 – цель; 2 – ракета “Вихрь-1”; 3 – луч лазера; 4 – ТВП; 5 – оптико-электронный блок, содержащий ТВ-камеру, лазерный дальномер и канал управления наведением ракеты; 6 – ракеты “Вихрь-1”; 7 – пушка ГШ-60-30Л; 8 – ракетно-артиллерийская установка АК-306М; 9 – компьютер; 10 – блок автоматического сопровождения цели; 11 – блок контроля и панель управления с дисплеем; 12 – пост контроля

Дальнейшим развитием многоканальных корабельных ПНВ станет создание полностью интегрированных систем с автоматическим обнаружением, распознаванием и наведением средств поражения на цель. Такие системы находятся пока еще в стадии разработки.

Литература

1. Jane’s Ship Weapon Control Systems, США, 2003, p. 64.
2. Colour Day Camera KESTREL. Проспект фирмы Istro Precision Ltd., Великобритания, 2005.
3. Цветные ТВ-камеры. Проспект фирмы “Армо-групп”, РФ, М., 2004.
4. High Repetition Rate Laser Rangefinder. Проспект фирмы ELOPTRO, ЮАР, 2004.
5. LDM 38 Laser Distance Messurement. Проспект фирмы Zeiss Optronic GmbH, Германия, 2004.
6. Eyesafe, Modular Laser Rangefinder MOLEM. Проспект фирмы Zeiss Optronic GmbH, Германия, 2004.
7. Eyesafe, Modular Laser Rangefinder ELRF. Проспект фирмы Zeiss Optronic GmbH, Германия, 2004.
8. Rhea J. New electro-optic eyes for the submarine of the future. Maritime Defence, 1989, Vol. 14, No. 7, p. 201 – 202.
9. L van Ginderen. Periscopes. Navy International, 1989, Vol. 94, No. 12, p. 503 – 508.
10. Optronics Mast System OMS 100. Проспект фирмы Zeiss Optronic GmbH, Германия, 2004.
11. Periscope system SERO 400. Проспект фирмы Zeiss Optronic GmbH, Германия, 2004.
12. We ensure clear vision. Optics and Optronics for the navy. Проспект фирмы Zeiss Optronic GmbH, Германия, 2004.
13. 2nd Generation Thermal |cameras OPHELIOS. Проспект фирмы Zeiss Optronic GmbH, Германия, 2004.
14. Thermal Camera Attica MW/LW. Проспект фирмы Zeiss Optronic GmbH, Германия, 2004.
15. FOR THE High-end Range: Thermal Camera HDIR. Проспект фирмы Zeiss Optronic GmbH, Германия, 2004.
16. Lok J. J. Countering threats with naval electro-optical systems. Jane’s International Defence Review, 2003, Vol. 26, No. 6, p. 53 – 57.
17. WIKHR-K Gun-Missile System. Defense Technologies. 2003, Vol. 1, No. 2, p. 26 – 27; 60.
18. Волков В. Г. Корабельные приборы ночного видения./Специальная техника, 2006, № 1, с. 2 – 8.