Военная история, оружие, старые и военные карты. Дальномеры различных конструкций Приборы для передачи направления целей и сигналов
Приборы оптической разведки.
Электронно-оптические приборы.
АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ КВАНТОВЫЙ ДАЛЬНОМЕР
Артиллерийский квантовый дальномер 1Д11 с устройством селекции целей предназначен для измерения дальности до неподвижных и подвижных целей, местных предметов и разрывов снарядов, корректирования стрельбы наземной артиллерии, ведения визуальной
разведки местности, измерения вертикальных и горизонтальных углов целей, топогеодезической привязки элементов боевых порядков артиллерии.
Дальномер обеспечивает измерение дальности до целей (танк, автомобиль и т. п.) с вероятностью достоверного измерения не менее 0,9 (при уверенном обнаружении их в оптический визир и при отсутствии в створе луча посторонних предметов).
Дальномер работает при следующих климатических условиях: атмосферном давлении не менее 460 мм рт. ст., относительной влажности до 98%, температуре ±35°С.Основные тактико-технические характеристики 1Д11
Увеличение. . . .................. 8,7 х
Поле зрения. . . ................. 1-00(6°)
Перископичность.............. 330 мм
Точность измерения дальности. . ......... 5-10 м
Количество замеров дальности без замены аккумуляторной батареи- не менее 300
Время готовности дальномера к работе после включения общего питания - не более 10 с
В комплект дальномера 1Д11 входят приемопередатчик, углоизмерительная платформа, тренога, аккумуляторная батарея, кабель, одиночный комплект ЗИП, укладочный ящик.
Принцип действия дальномера основан на измерении времени прохождения светового сигнала до цели и обратно.
Мощный импульс излучения малой длительности, генерируемый оптическим квантовым генератором, формирующей оптической системой направляется к цели, дальность до которой необходимо измерить. Отраженный от цели импульс излучения, пройдя оптическую систему, попадает на фотоприемник дальномера. Момент излучения зондирующего импульса и момент поступ-
ления отраженного импульса регистрируют блоком пуска и фотоприемным устройством, которые вырабатывают электрические сигналы для пуска и остановки измерителя временных интервалов.
Измеритель временных интервалов измеряет временной интервал между фронтами излученного и отраженного импульсов. Дальность до цели, пропорциональная этому интервалу, определяется по формуле
Д=сt/2,
где с - скорость света в атмосфере, м/с;
t -измеренный интервал, с.
Результат измерения в метрах высвечивается на цифровом индикаторе, введенном в поле зрения левого окуляра.
Подготовка дальномера к работе включает установку, горизонтирование, ориентирование и проверку работоспособности
Установка дальномера проводится в таком порядке. Выбирают место для наблюдения, расставляют треногу (направив одну из ножек в сторону наблюдения) над выбранной точкой так, чтобы столик треноги располагался примерно горизонтально. Устанавливают на столик треноги углоизмерительную платформу (УИП) и надежно закрепляют ее становым винтом.
После расстановки треноги проводят грубое горизонтирование по шаровому уровню с точностью до половины деления шкалы уровня изменением длины ног треноги.
Затем устанавливают приемопередатчик хвостовиком в посадочное гнездо УИП (предварительно отведя рукоятку зажимного устройства УИП против хода часовой стрелки до упора) и, разворачивая приемопередатчик, добиваются того, чтобы фиксирующие упоры хвостовика вошли в соответствующие пазы зажимного устройства, после чего поворачивают рукоятку УИП по ходу часовой стрелки до надежного закрепления приемопередатчика. Подвешивают аккумуляторную
батарею на треногу или устанавливают ее справа от треноги с учетом возможности поворота приемопередатчика, соединенного кабелем с аккумуляторной батареей. Подключают кабель к приемопередатчику и аккумуляторной батарее, предварительно сняв заглушки с соответствующих разъемов.
Точное горизонтирование по цилиндрическому уровню проводится в таком порядке. Отводят рукоятку отводки червяка вниз до упора и разворачивают приемопередатчик таким образом, чтобы ось цилиндрического уровня была параллельна прямой, проходящей через оси двух подъемных винтов УИП. Выводят пузырек уровня на середину, одновременно вращая подъемные винты УИП в противоположные стороны. Поворачивают приемопередатчик на 90° и, вращая третий подъемный винт, вновь выводят пузырек уровня на середину, проверяют точность горизонтирования, плавно поворачивая приемопередатчик на 180°, и повторяют горизонтирование, если при поворотах пузырек цилиндрического уровня уходит от середины больше чем на половину деления.
Проверка работоспособности дальномера включает контроль напряжения аккумуляторной батареи, контроль функционирования измерителя временных интервалов (ИВИ) и проверку функционирования дальномера.
Контроль напряжения аккумуляторной батареи проводится в таком порядке. Включают выключатель ПИТАНИЕ и нажимают кнопку КОНТР. НАПР. Если в поле зрения левого окуляра загорается красная сигнальная лампочка (справа), то напряжение аккумуляторной батареи ниже допустимого и батарею необходимо заменить.
Контроль функционирования измерителя временных интервалов проводится по трем калибровочным каналам в таком порядке: устанавливают переключатель СТРОБИРОВАНИЕ в положение 0, нажимают кнопку ПУСК. переключатель ЦЕЛЬ последовательно ставят в положение 1,
2, 3 и после каждого переключения нажимают кнопку КАЛИБРОВКА, когда в поле зрения левого окуляра загорится красная сигнальная точка (слева).
При нажатии кнопки КАЛИБРОВКА показания индикатора должны быть в пределах, указанных в таблице
После проверок переключатель ЦЕЛЬ устанавливают в положение 1.
Проверка функционирования дальномера проводится контрольным измерением дальности до цели, расстояние до которой находится в пределах зоны действия дальномера и заранее известно с ошибкой не более 2 м. Если дальность точно не известна, то трижды измеряют дальность до одной и той же цели.
Результаты измерений не должны отличаться от известного значения или отличаться друг от друга на значение, не превышающее ошибку, указанную в формуляре.
Перед ориентированием дальномера устанавливают окуляр визира на резкость изображения. При необходимости устанавливают визирную вешку на головку приемопередатчика и закрепляют ее винтом.
Ориентирование дальномера, как правило, проводится по дирекционному углу ориентирного направления. Порядок ориентирования следующий: наводят приемопередатчик на ориентир, дирекционный угол на который известен, устанавливают на лимбе (по черной шкале) и на шкале
точных отсчетов отсчет, равный значению дирекционного угла на ориентир, зажимают винты фиксации лимба и гайку фиксации шкалы точных отсчетов,
Измерение горизонтальных углов проводится по сетке монокуляра (до 0-70), шкале лимба (как разность отсчетов на правую и левую точки), шкале лимба с первоначальной установкой 0 в правую точку и последующим отмечанием по левой точке. Измерение вертикальных углов проводится по сетке монокуляра (до 0-35) и шкале механизма углов места цели.
Измерение дальности дальномером 1Д11 проводится следующим образом.
Наблюдая в правый окуляр и вращая маховички механизмов горизонтальной и вертикальной наводки, наводят марку сетки на цель, включают выключатель ПИТАНИЕ, нажимают кнопку ПУСК и после того, как загорится сигнальная точка, нажимают кнопку ИЗМЕРЕНИЕ, не сбивая наводки. После этого снимают в левом окуляре отсчет измеренной дальности и количество целей в створе луча.
Если кнопка ИЗМЕРЕНИЕ не была нажата в течение 65-90 с. с момента загорания индикации готовности, дальномер автоматически выключается. Измеренная дальность высвечивается в левом окуляре в течение 5-9 с.
При наличии в створе луча нескольких целей (до трех) дальномерщик по своему выбору может измерить дальность до любой из них. Дальномер измеряет дальность до первой цели при установке переключателя ЦЕЛЬ в положение 1. Для измерения дальности до второй или третьей цели переключатель ЦЕЛЬ устанавливают соответственно в положение 2 или 3. Кроме того, дальномер обеспечивает ступенчатое стробирование дистанции по дальности. Дальномерщик установкой переключателя СТРОБИРОВАНИЕ в положения 0, 0, 4, 1, 2 и 3 может начинать измерение дальности с дистанций соответственно 200, 400, 1000, 2000 и 3000 м от дальномера.
После десяти таких измерений необходимо сделать трехминутный перерыв.
Достоверность результатов измерения зависит от правильного выбора точки прицеливания на объекте, так как мощность отраженного луча зависит от эффективной площади отражения цели и ее коэффициента отражения. Поэтому при измерении нужно выбирать точку в центре видимой площадки.
При невозможности измерения дальности непосредственно до цели измеряют дальность до местного предмета, находящегося в непосредственной близости от цели.
Для перевода дальномера из боевого положения в походное необходимо выключить выключатель ПИТАНИЕ и ПОДСВЕТКА, записать показания счетчика импульсов, отсоединить кабель питания сначала от аккумуляторной батареи, а затем от приемопередатчика и уложить его в карман укладочного ящика. Снять с приемопередатчика визирную вешку, фонарь и уложить их в укладочный ящик. Закрыть заглушками штепсельные разъемы и посадочное гнездо под вешку. Отвести рукоятку зажимного устройства УИП против хода часовой стрелки до упора. Снять приемопередатчик с УИП, уложить его в укладочный ящик и закрепить в нем. Уложить аккумуляторную батарею в укладочный ящик. Снять УИП с треноги, уложить ее в укладочный ящик и закрепить в нем. Сложить треногу, очистив ее от грязи, и закрепить на укладочном ящике.
Разновидностью квантовых дальномеров являетсялазерный прибор разведки (ЛПР). Лазерный прибор разведки по отношению к артиллерийскому квантовому дальномеру имеет ряд преимуществ: габариты и масса меньше, больше источников электропитания, возможность работы «с рук». Вместе с тем основные тактико-технические характеристики АПР хуже по сравнению с ДАК, при боевой работе существенно ниже его устойчивость, прибор не имеет перископичности. Кроме того, его активный измерительный канал подвержен засветкам от яркого источника света.
Требования безопасности при работе с ЛПР, порядок и правила ориентирования прибора по дирекционному углу или буссоли, проверка его работоспособности не отличаются от аналогичных действий с ДАК.
Электропитание прибор может получать от встроенного аккумулятора, бортовой сети колесных или гусеничных машин или нештатных аккумуляторных батарей. При этом при работе от других источников (кроме встроенного аккумулятора) вместо встроенного аккумулятора устанавливают защитное устройство.
Переходной проводник подключают к источнику тока, соблюдая полярность.
Для перевода ЛПР в боевое положение:
для работы «с рук» извлекают прибор из футляра, подключают выбранный (или имеющийся) источник электропитания, проверяют функционирование прибора;
для работы с треногой из комплекта устанавливают треногу на выбранном месте по общим правилам (возможно закрепление чашки треноги в каком-либо деревянном предмете);
устанавливают углоизмерительное устройство (УИУ) шаровой опорой в чашку; вводят прижим УИУ в Т - образный паз кронштейна прибора до упора и закрепляют прибор, повернув рукоятку зажимного устройства;
для работы с перископической артиллерийской буссолью устанавливают буссоль для работы, горизонтируют и ориентируют ее; устанавливают на монокуляр буссоли переходной крон
штейн: вводят прижим кронштейна в Т - образный паз кронштейна прибора до упора и закрепляют прибор.
В походное положение ЛПР переводят в обратном порядке.
Для измерения дальности нажимают кнопку ИЗМЕРЕНИЕ-1, после загорания индикатора готовности кнопку отпускают и снимают показание индикатора дальности.
Дальномер наводят в цель так, чтобы она перекрывала возможно большую площадь разрыва сетки. Если в створ излучения попадает больше одной цели, то дальность до второй дели измеряют, нажимая кнопку ИЗМЕРЕНИЕ-2.
Измеренная величина высвечивается в индикаторе дальности в течение 3-5 с.
Горизонтальные и вертикальные углы измеряют по общим для угломерных приборов правилам. Углы, не превышающие 0-80 дел. угл., могут быть оценены по угломерной сетке с точностью не выше 0-05 дел. угл.
Для определения полярных координат цели измеряют дальность до нее и снимают отсчет азимута. Прямоугольные координаты определяют с помощью преобразователя координат, имеющегося в комплекте, или любым другим известным способом.
При работе в условиях сильных фоновых помех (цель расположена на фоне яркого неба или поверхностей, освещенных ярким солнцем, и т. п.) в оправу объектива вставляют диафрагму, хранящуюся в крышке футляра. При отрицательных температурах от -30°С и ниже диафрагму не устанавливают.
При измерении дальности до удаленных, малоразмерных или движущихся целей для удобства работы к вилке на панели дальномера подключают кабель выносных кнопок.
Подробное описание комплекта прибора, порядок действий при боевой работе и техническом обслуживании прибора приведены в Памятке расчету, прилагаемой к каждому комплекту.
19
в Избранное в Избранном из Избранного 8
Уважаемые коллеги, поскольку главгад герой « – артиллерийский офицер, пришлось Вашему покорному слуге немного поразбираться в вопросах управления стрельбой в период незадолго до и начала ПМВ. Как я и подозревал, вопрос оказался ч-ски сложный, но все же кое-какую информацию удалось собрать. Данный материал ни в коей мере не претендует на полноту и всеохватность, это лишь попытка свести воедино все факты и догадки, которыми я сейчас располагаю.
Попытаемся «на пальцах» разобраться в особенностях артиллерийской стрельбы. Для того, чтобы навести орудие на цель, нужно выставить ему правильный прицел (вертикальный угол наведения) и целик (горизонтальный угол наведения). В сущности, к установке правильного прицела и целика сводится вся хитромудрая артиллерийская наука. Однако легко сказать, да сложно сделать.
Наиболее простой случай – когда наше орудие стационарно и стоит на ровном месте и нам надо поразить такую же стационарную цель. В этом случае, казалось бы, достаточно навести орудие так, чтобы ствол прямо на цель смотрел (и будет нам правильный целик), и узнать точное расстояние до цели. Тогда, пользуясь артиллерийскими таблицами, мы можем рассчитать угол возвышения (прицел), придать его орудию и бубух! Попадем точно в цель.
На самом деле это, конечно, не так – если цель достаточно далека, нужно брать поправки на ветер, на влажность воздуха, на степень износа орудия, на температуру пороха и т.д. и т.п.– и даже после всего этого, если цель не слишком велика, придется подолбить как следует из пушки, поскольку незначительные отклонения в форме и весе снарядов, а также весе и качестве зарядов, все равно приведут к известному разбросу попаданий (эллипс рассеивания). Но если мы выпустим некоторое количество снарядов, то в конце концов по закону статистики обязательно поразим цель.
Но мы отложим пока проблему поправок в сторону, и рассмотрим орудие и цель эдакими сферическими скакунами в вакууме. Допустим, стрельба производится на абсолютно ровной поверхности, при всегда одинаковой влажности, ни ветерка, орудие создано из невыгорающего в принципе материала и т.д. и т.п. В этом случае при стрельбе из стационарной пушки по стационарной цели действительно будет достаточно знать расстояние до цели, дающее нам угол вертикальной наводки (прицел) и направление на нее (целик)
А что делать, если цель или орудие не стационарны? Вот, например, как на флоте? Орудие расположено на корабле, который двигается куда-то с некоторой скоростью. Его цель, гадство, тоже на месте не стоит, она может идти под абсолютно любым углом к нашему курсу. И с абсолютно любой скоростью, каковая только взбредет в голову ее капитану. Что тогда?
Поскольку враг смещается в пространстве и с учетом того, что стреляем мы не из турболазера, мгновенно поражающего цель, а из орудия, снаряду которого нужно некоторое время для того, чтобы долететь до цели, нужно делать упреждение, т.е. стрелять не туда, где находится вражеский корабль в момент выстрела, а туда, где он будет секунд через 20–30, ко времени подлета нашего снаряда.
Вроде бы тоже несложно – рассмотрим на схеме.
Наш корабль находится в точке О, Вражеский – в точке А. Если, находясь в точке О, наш корабль выстрелит по врагу из пушки, то пока снаряд летит, вражеский корабль переместится в точку В. Соответственно, за время полета снаряда изменятся:
- Расстояние до корабля цели (было ОА, станет ОВ);
- Пеленг на цель (был угол S, а станет угол D)
Соответственно для того, чтобы определить поправку прицела, достаточно знать разницу между длиной отрезков ОА и ОВ, т.е величину изменения расстояния (далее – ВИР). А для того, чтобы определить поправку целика, достаточно знать разницу между углами S и D, т.е. величину изменения пеленга (далее – ВИП)
- Дистанцию до корабля-цели (ОА);
- Пеленг цели (угол S);
- Курс цели;
- Скорость цели.
Теперь рассмотрим, каким образом добывалась информация, нужная для расчета ВИР и ВИП.
1. Дистанция до корабля-цели – очевидно, по данным дальномера. А еще лучше – нескольких дальномеров, желательно – не менее трех. Тогда наиболее отклоняющееся значение можно отбросить, а от двух других взять среднее арифметическое. Определение расстояния по нескольким дальномерам очевидно эффективнее
2. Пеленг цели (курсовой угол, если угодно) – с точностью «пол-палец-потолок» определяется любым угломером, но для более точного измерения желательно иметь визир – устройство с качественной оптикой, способное (в том числе) очень точно определять курсовой угол цели. У визиров, предназначенных для центральной наводки, положение корабля-цели определялось с погрешностью в 1-2 деления целика прицела артиллерийского орудия (т.е. 1-2 тысячных дистанции, на дистанции в 90 кбт положение корабля определялось с точностью до 30 метров)
3. Курс цели. Вот для этого уже требовались арифметические расчеты и специальный артиллерийский бинокль, с нанесенными на него делениями. Делалось это так – сперва нужно было идентифицировать корабль-цель. Вспомнить его длину. Измерить дистанцию до него. Перевести длину корабля в количество делений на артиллерийском бинокле для данной дистанции. Т.е. посчитать: «Тааак, длина этого корабля 150 метров, на 70 кбт корабль длиной в 150 метров должен занимать 7 делений артиллерийского бинокля». После этого посмотреть на корабль в артиллерийский бинокль и определить, какое количество делений он по факту там занимает. Если, к примеру, корабль занимает 7 делений, это значит, что он развернут к нам всем бортом. А если меньше (допустим – 5 делений) – это означает, что корабль расположен к нам под каким-то углом. Посчитать, опять же, не слишком сложно – если нам известна длина корабля (т.е. гипотенуза АВ, в примере равна 7) и мы с помощью артбинокля определили, длину ее проекции (т.е катет АС в примере – длина 5) то уж угол S посчитать – дело житейское.
Единственно, что хотелось бы добавить – роль артиллерийского бинокля мог выполнять все тот же визир
4. Скорость цели. Вот это было уже сложнее. В принципе, скорость можно было бы прикинуть «на глаз» (с соответствующей точностью), но можно, конечно, точнее – зная дистанцию до цели и ее курс, можно понаблюдать за целью и определить ее скорость углового смещения – т.е. как быстро меняется пеленг на цель. Дальше определяется пройденное кораблем расстояние (опять же – ничего сложнее прямоугольных треугольников считать не придется) и его скорость.
Тут, правда, можно спросить – а зачем, к примеру, нам так все усложнять, если можно просто измерить изменения ВИП, понаблюдав за кораблем-целью в визир? Но тут дело такое – изменение ВИП нелинейно, а потому данные текущих измерений быстро устаревают.
Следующий вопрос – чего мы хотим от системы управления огнем (СУО)? А вот чего.
СУО должно получать следующие данные:
- Дистанцию до вражеского корабля-цели и пеленг на него;
- Курс и скорость собственного корабля.
При этом, естественно, данные должны постоянно обновляться со всей возможной скоростью
- Курс и скорость вражеского корабля-цели;
- Преобразовать курс/скорости в модель движения кораблей (своего и вражеского), с помощью которой можно прогнозировать положение кораблей;
- Упреждение для стрельбы с учетом ВИР, ВИП и времени полета снаряда;
- Прицел и целик с учетом упреждения (с учетом всевозможных поправок (температура пороха, ветер, влажность и проч)).
СУО должно передать прицел и целик с дающего прибора в боевой рубке (центральном посту) на артиллерийские орудия так, чтобы функции наводчиков при орудиях были минимальны (в идеале – собственные прицелы орудий не используются вообще).
СУО должно обеспечить залповую стрельбу орудий, выбранных старшим артиллеристом в им же выбранный момент времени.
Приборы управления артиллерийским огнем обр 1910 г завода Н.К. Гейслер и К
Устанавливались на русских дредноутах (как балтийских, так и черноморских) и включали в себя много механизмов различного назначения. Все приборы можно подразделить на дающие (в которые вводились данные) и принимающие (которые выдавали некоторые данные). Помимо них существовало множество вспомогательных приборов, обеспечивающих работу остальных, но о них мы говорить не будем, перечислим основные:
Приборы для передачи показаний дальномеров
Дающие – располагались в дальномерной рубке. Имели шкалу, позволяющую установить дистанцию от 30 до 50 кбт с точностью до полкабельтова, от 50 до 75 кбт – 1 кабельтов и от 75 до 150 кбт – 5 кабельтов. Оператор, определив дальность при помощи дальномера, устанавливал соответствующее значение вручную
Принимающие – располагались в боевой рубке и ЦП, имели абсолютно такой же циферблат, как и дающие. Как только оператор дающего прибора задавал некое значение – оно тут же отражалось на циферблате принимающего прибора.
Приборы для передачи направления целей и сигналов
Довольно забавные приборы, задачей которых было указать корабль, по которому следует вести огонь (но отнюдь не пеленг на этот корабль), и отдавались приказы о виде атаки «дробь/атака/пристрелка/залп/беглый огонь»
Дающие приборы находились в боевой рубке, принимающие – у каждого казематного орудия и по одному на каждую башню. Работали аналогично приборам для передачи показаний дальномеров.
Целиковые приборы (приборы для передачи горизонтального прицела)
Тут начинаются неясности. С дающими приборами более-менее все понятно – они располагались в боевой рубке и имели шкалу на 140 делений, соответствовавших делениям орудийных прицелов (т.е. 1 деление – 1/1000 дистанции) Принимающие приборы размещались непосредственно на прицельных приспособлениях орудий. Работала система так – оператор дающего прибора в боевой рубке (ЦП) устанавливал на шкале определенное значение. Соответственно, то же значение показывалось и на принимающих приборах, после чего задачей наводчика было крутить прицельные механизмы до тех пор, пока горизонтальная наводка орудия не совпадет со стрелкой на приборе. Тогда – вроде бы ажур, орудие наведено правильно
Есть подозрение, что прибор выдавал не угол горизонтального прицела, а только поправку на упреждение. Непроверено.
Приборы для передачи высоты прицела
Самый сложный агрегат.
Дающие приборы располагались в боевой рубке (ЦП). В прибор вручную вводились данные о дистанции до цели и ВИР (величина изменения расстояния, если кто забыл), после чего данный прибор начинал чем-то там щелкать и выдавать дистанцию до цели в текущем времени. Т.е. прибор самостоятельно прибавлял/отнимал ВИР от дистанции и передавал эту информацию на принимающие приборы.
Принимающие приборы так же, как и принимающие целиковые приборы, устанавливались на прицельных приспособлениях орудий. Но на них появлялась не дистанция, а прицел. Т.е. приборы для передачи высоты прицела самостоятельно преобразовывали дистанцию в угол прицела и выдавали ее на орудия. Процесс выполнялся постоянно, т.е. в каждый момент времени стрелка принимающего прибора показывала актуальный прицел на текущий момент. Более того – в принимающий прибор этой системы можно было внести поправки (подсоединив нескольких эксцентриков). Т.е. если, например, орудие было сильно расстреляно и его дальность стрельбы падала, скажем, на 3 кбт по сравнению с новым, достаточно было установить соответствующий эксцентрик – теперь к углу прицела, переданного с дающего прибора, конкретно для этого орудия прибавлялся угол, призванный скомпенсировать трехкабельтовый недострел. Это были индивидуальные поправки, для каждого орудия.
Точно по такому же принципу можно было вводить корректировки на температуру пороха (она принималась такой же, как температура в погребах), а также корректировки на тип заряда/снаряда «учебный/боевой/практический»
Но и это еще не все.
Дело в том, что точность установки прицела выходила «плюс-минус трамвайная остановка с поправкой на азимут Полярной звезды» Несложно было ошибиться как с дальностью до цели, так и с размером ВИР. Особый цинизм заключался еще и в том, что дальность от дальномерщиков всегда поступала с известным запаздыванием. Дело в том, что дальномерщик определял дальность до объекта в момент начала измерения. Но чтобы определить эту дальность, он должен был произвести ряд действий, в том числе – «совмещение картинки» и т.д. Все это требовало определенного времени. Еще какое-то время требовалось на то, чтобы сообщить определенную дальность и выставить ее значение на дающем приборе для передачи показаний дальномера. Таким образом, по различным данным, старший артиллерийский офицер видел на принимающем приборе передачи показаний дальномеров не текущую дальность, а ту, которая была едва ли не минуту тому назад.
Так вот, дающий прибор для передачи высоты прицела давал старшему артиллеристу для этого самые широкие возможности. В любой момент работы прибора можно было вручную ввести поправку на дальность или на размер ВИР, и прибор с момента ввода поправки продолжал расчет уже с ее учетом. Можно было вообще отключить прибор и выставлять значения прицела вручную. А еще можно было выставлять значения «рывком» – т.е. если, к примеру, наш прибор показывает прицел в 15 град, то мы можем дать три залпа подряд – на 14, на 15 и на 16 град не дожидаясь падений снарядов и не вводя корректуру по дальности/ВИРу, но первоначальная настройка автомата при этом не сбивалась.
И, наконец,
Ревуны и звонки
Дающие приборы располагаются в боевой рубке (ЦП) а сами ревуны – по одному у каждого орудия. Когда управляющий огнем хочет дать залп – он замыкает соответствующие цепи и комендоры при орудиях производят выстрелы.
К сожалению, говорить о Гейслере образца 1910 г как о полноценной СУО решительно нельзя. Почему?
- СУО Гейслера не располагало прибором, позволяющим определить пеленг на цель (визира не было);
- Не было прибора, который мог бы посчитать ее курс и скорость корабля-цели. Так что получив дальность (от прибора передачи показаний дальномеров) и определив подручными средствами пеленг на нее, все остальное нужно было считать вручную;
- Не имелось также приборов, позволяющих определить курс и скорость собственного корабля – их тоже нужно было получать «подручными средствами», т.е не входящими в комплект Гейслера;
- Не было прибора автоматического расчета ВИР и ВИП – т.е. получив и рассчитав курсы/скорости собственного корабля и цели, нужно было считать и ВИР и ВИП опять же вручную.
Таким образом, несмотря на наличие весьма продвинутых приборов, автоматически считающих высоту прицела, СУО Гейслера все равно требовало очень большого количества ручных расчетов – и это не было хорошо.
СУО Гейслера не исключало, да и не могло исключить использование орудийных прицелов наводчиками орудий. Дело в том, что автомат высоты прицела рассчитывал прицел… конечно же для момента, когда корабль стоит на ровном киле. А корабль испытывает как продольную, так и поперечную качку. И вот ее-то СУО Гейслера не учитывало вообще и никак. Поэтому есть предположение, крайне похожее на правду, что в задачу наводчика орудия входило такое «подкручивание» наводки, которое позволяло бы компенсировать качку корабля. Понятно, что «крутить» нужно было постоянно, хотя есть сомнения, что 305-мм орудия удавалось бы «стабилизировать» вручную. Также, если я прав в том, что СУО Гейслера передавало не угол горизонтальной наводки, а только упреждение, то наводчик каждого орудия самостоятельно наводил свою пушку в горизонтальной плоскости и только упреждение брал по указке свыше.
СУО Гейслера позволяло вести залповую стрельбу. Но старший артиллерист не мог дать одновременного залпа – он мог дать сигнал, по которому следовало открыть огонь , а это не одно и тоже. Т.е. представим себе картину – четыре башни «Севастополя», в каждой наводчики «подкручивают» прицелы, компенсируя качку. Вдруг – ревун! У кого-то прицел в норме, он стреляет, а кто-то не докрутил еще, он докручивает, дает выстрел… а разница в 2–3 секунды весьма существенно увеличивает разброс снарядов. Таким образом, дать сигнал – еще не означает получить единовременный залп.
Но вот с чем СУО Гейслера справлялась по настоящему хорошо – так это с передачей данных от дающих приборов в боевой рубке к принимающим у орудий. Тут никаких проблем не было, и система оказалась весьма надежной и быстродействующей.
Иными словами, приборы Гейслера образца 1910 г представляли собой не столько СУО, сколько способ передачи данных от главарта к орудиям (хотя наличие автоматического расчета высоты прицела дает право отнести Гейслер именно к СУО).
В СУО Эриксона появлялся визир, при этом он был связан с электромеханическим прибором, выдающим угол горизонтальной наводки. Таким образом, по всей видимости, поворот визира приводил к автоматическому смещению стрелок на прицельных приспособлениях орудий.
В СУО Эриксона было 2 центральных наводчика, один из них занимался горизонтальной наводкой, второй – вертикальной, причем именно они (а не наводчики орудий) учитывали угол качки – этот угол постоянно измерялся и прибавлялся к углу наводки на ровном киле. Так что наводчикам оставалось только подкручивать свои орудия так, чтобы прицел и целик соответствовали значениям стрелок на прицельных приспособлениях. Наводчику больше не нужно было смотреть в орудийный прицел.
Вообще говоря, попытка «угнаться» за качкой, стабилизируя орудие вручную, выглядит странно. Куда проще было бы решить вопрос, используя иной принцип – прибор, который замыкал бы цепь и производил выстрел тогда, когда корабль оказывался на ровном киле. В России имелись приборы контроля качки, основанные на работе маятника. Но увы – они обладали изрядной погрешностью и не могли быть использованы для артиллерийской стрельбы. Правду сказать, у немцев такой прибор появился только после Ютланда, а Эриксон все же выдавал результаты, не худшие, чем «ручная стабилизация».
Залповая стрельба осуществлялась по новому принципу – теперь, когда наводчики в башне были готовы, они нажимали на специальную педаль, а старший артиллерист замыкал цепь, нажимая собственную педаль в боевой рубке (ЦП) по мере готовности башен. Т.е. залпы стали действительно единовременными.
Был ли у Эриксона приборы автоматического расчета ВИР и ВИП – мне неизвестно. А вот что известно достоверно - по состоянию на 1911–1912 гг. СУО Эриксона была трагически неготова. Плохо работали механизмы передачи от дающих приборов к принимающим. Процесс занимал куда больше времени, чем в СУО Гейслера, но при этом постоянно происходили рассогласования. Приборы контроля качки работали слишком медленно, так что прицел и целик центральных наводчиков «не успевали» за качкой – с соответствующими последствиями для точности стрельбы. Что было делать?
Российский императорский флот пошел по достаточно оригинальному пути. На новейшие линкоры установили систему Гейслера, образца 1910 г. А поскольку из всего СУО там только и было, что приборы расчета высоты прицела, то, по всей видимости, решено было не ждать, пока доведут до ума СУО Эриксона, не пытаться купить новое СУО (допустим, у англичан) целиком, а приобретать/доводить до ума недостающие приборы и попросту дополнять ими систему Гейслера.
Интересную последовательность приводит господин Serg на цусиме: http://tsushima.su/forums/viewtopic.php?id=6342&p=1
11г январь на Севах МТК решил установить систему Эриксона.
12г май Эриксон не готов, заключен контракт с Гейслером.
12г сентябрь заключон контракт с Эриксоном на установку дополнительных приборов.
13г сентябрь доработка Эриксоном прибора Поллена и АВП Гейслера.
14г январь монтаж комплекта приборов Поллена на ПВ.
14г июнь завершены испытания приборов Поллена на ПВ
15г декабрь заключение контракта на разработку и установку ЦН.
16г осень завершена установка ЦН.
17г стрельбы с ЦН.
В результате СУО наших «Севастополей» стало той еще сборной солянкой. Автоматы расчета ВИР и ВИП поставили английские, купленные у Поллэна. Визиры – у Эриксона. Автомат расчета высоты прицела сначала был гейслеровский, потом заменили на Эриксона. Для определения курсов поставили гироскоп (но не факт, что в ПМВ, может и позднее…) В общем, примерно в 1916 г. наши «Севастополи» получили вполне первоклассную по тем временам систему центральной наводки.
А что у наших заклятых друзей?
Похоже на то, что лучше всего к Ютланду дело обстояло у англичан. Парни с острова придумали так называемый «Столик Дрейера», максимально автоматизировавший процессы выработки вертикального и горизонтального прицелов.
Брать пеленг и определять дистанцию до цели англичанам приходилось вручную, но курс и скорость вражеского корабля считал автоматически прибор Дюмареска. Опять же, насколько я понял, результаты этих расчетов автоматически передавались на «столик Дрейера», который получал данные о собственном курсе/скорости от какого-то аналога спидометра и гирокомпаса, сам выстраивал модель движения кораблей, рассчитывал ВИР и ВИП. У нас же, даже после появления прибора Поллэна, который рассчитывал ВИР, передача ВИР в автомат расчета высоты прицела происходила так – оператор читал показания Поллэна, потом вводил их в автомат расчета высоты прицела. У англичан все происходило автоматически.
Я попробовал свести данные по СУО в единую таблицу, получилось вот что:
Увы мне – вероятно таблица грешит многими ошибками, данные о немецком СУО чрезвычайно лапидарны: http://navycollection.narod.ru/library/Haase/artillery.htm
А по английским – на английском языке, которого я не знаю: http://www.dreadnoughtproject.org/tfs/index.php/Dreyer_Fire_Control_Table
Как решили вопрос англичане с компенсацией продольной/поперечной качки – мне неизвестно. Но у немцев никаких компенсирующих приборов не было (появились только после Ютланда).
Вообще говоря, получается, что СУО балтийских дредноутов все же уступало англичанам, и находилось примерно на одном уровне с немцами. Правда, за одним исключением.
На немецком «Дерфлингере» имело место быть 7 (прописью – СЕМЬ) дальномеров. И все они замеряли дистанцию до врага, а в автомат расчета прицела попадало усредненное значение. На отечественных «Севастополях» изначально стояло всего два дальномера (были еще т.н. дальномеры Крылова, но они представляли собой не что иное, как усовершенствованные микрометры Люжоля-Мякишева и не обеспечивали качественных замеров на больших дистанциях).
С одной стороны, казалось бы, что такие дальномеры (намного лучшего качества, чем у британцев) как раз и обеспечили германцам быструю пристрелку в Ютланде, но так ли это? Тот же «Дерфлингер» пристрелялся только с 6-го залпа, да и то в общем-то случайно (по идее шестой залп должен был дать перелет, главарт «Дерфлингера» Хазе пытался взять британца в вилку, однако, к его удивлению, произошло накрытие). «Гебен» в общем тоже не показал блестящих результатов. Но нужно учесть, что немцы все же стреляли куда лучше англичан, наверное какая-то заслуга немецких дальномеров в этом есть.
Но я полагаю, что лучшая точность немецких кораблей – это отнюдь не результат превосходства над англичанами в материальной части, а совершенно иная система тренировки артиллеристов.
Тут я позволю себе сделать некоторые выдержки из книги Hector Charles Bywater and Hubert Cecil Ferraby «Strange Intelligence. Memoirs of Naval Secret Service». Constable, London, 1931: http://militera.lib.ru/h/bywater_ferraby/index.html
Под влиянием адмирала Томсена немецкий военно-морской флот начал эксперименты со стрельбой на большие дистанции в 1895 году… …Новосозданный флот может себе позволить быть менее консервативным, чем флоты со старыми традициями. И потому в Германии всем новинкам, способным усилить боевую мощь флота, заранее гарантировалось официальное одобрение….
Немцы, убедившись, что стрельба на большие дистанции осуществима на практике, немедленно придали своим бортовым пушкам максимально большой угол наводки…
…Если орудийные башни немцев уже в 1900 году позволяли орудиям поднимать стволы на 30 градусов, то на британских кораблях угол подъема не превышал 13,5 градусов, что давало немецким кораблям существенные преимущества. Если бы война разразилась в то время, немецкий флот значительно, даже в решающей степени, превзошел бы нас в точности и дальности ведения огня….
…Централизованной системы управления огнем «Fire-director», установленной, как уже отмечалось, на кораблях британского флота, у немцев не было еще и некоторое время после Ютландской битвы, но эффективность их огня была подтверждена результатами этого сражения.
Конечно, эти результаты были плодом двадцати лет интенсивного труда, настойчивого и тщательного, что вообще свойственно немцам. На каждую сотню фунтов, которые мы выделяли в те годы на исследования в области артиллерии, Германия выделяла тысячу. Приведем всего один пример. Агенты Секретной службы узнали в 1910 году, что немцы на учения выделяют намного больше снарядов, чем мы - для крупнокалиберных пушек - на 80 процентов больше выстрелов. Учения с боевыми стрельбами по бронированным кораблям-мишеням были у немцев постоянной практикой, тогда как в британском флоте они были очень редки или даже совсем не проводились….
…В 1910 году на Балтике состоялись важные учения с использованием прибора «Richtungsweiser», установленного на борту кораблей «Нассау» и «Вестфален». Был продемонстрирован высокий процент попаданий по подвижным целям с дистанций до 11 000 метров, и после определенных усовершенствований, были организованы новые практические испытания.
Но в марте 1911 года была получена точная и многое объясняющая информация. Она касалась результатов учебных стрельб, проводившихся дивизией немецких боевых кораблей, оснащенных 280-мм пушками, по буксируемой мишени на дистанции в среднем в 11 500 метров при довольно большом волнении моря и умеренной видимости. 8 процентов снарядов попали в цель. Этот результат намного превосходил все, что нам сообщалось раньше. Потому эксперты проявили скептицизм, но свидетельство было вполне надежным.
Было совершенно ясно, что поход был предпринят для проверки и сравнения достоинств систем целеуказания и наведения. Одна из них уже стояла на броненосце «Эльзас», а другая, экспериментальная, была установлена на «Блюхере». Место стрельб находилось в 30 милях к юго-западу от Фарерских островов, целью был легкий крейсер, входивший в дивизию. Понятно, что стреляли не по самому крейсеру. Он, как выражаются в британском флоте, был «сдвинутой целью», то есть, прицеливание осуществлялось по кораблю-цели, сами же пушки наводились со сдвигом на определенный угол и стреляли. Проверка очень проста - если приборы работают правильно, то снаряды упадут точно в рассчитанном удалении от кормы корабля-цели.
Принципиальным преимуществом такого метода, изобретенного, если верить их собственным утверждениям, немцами, является то, что он, не ухудшая точности полученных результатов, позволяет заменить на стрельбах обычные цели, которые из-за тяжелых двигателей и механизмов можно буксировать лишь на малой скорости и обычно при хорошей погоде.
Оценку стрельбы «со сдвигом» можно было бы назвать только приблизительной в определенной мере, потому что в ней недостает окончательного факта - пробоин в цели, но с другой стороны, и полученные при ней данные достаточно точны для всех практических целей.
Во время первого опыта «Эльзас» и «Блюхер» вели огонь с дистанции 10 000 метров по цели, которую изображал легкий крейсер, идущий на скорости от 14 до 20 узлов.
Эти условия были необычно жесткими для той эпохи, и неудивительно, что донесение о результатах этих стрельб вызвало дискуссии, и даже его достоверность опровергалась некоторыми британскими экспертами по корабельной артиллерии. Тем не менее, эти сведения были правдивы, и результаты испытаний действительно оказались невероятно успешными.
С 10 000 метров «Эльзас», вооруженный старыми 280-мм пушками, дал трехорудийный залп по кильватеру цели, то есть, если бы орудия были наведены не «со сдвигом», снаряды попали бы точно в цель. То же самое легко удалось броненосцу и при стрельбе с дистанции в 12 000 метров.
«Блюхер» был вооружен 12 новыми орудиями калибром 210 мм. Ему тоже легко удалось поразить цель, большая часть снарядов попала в непосредственной близости или прямо в кильватерную струю, оставляемую крейсером-целью.
На второй день дистанция была увеличена до 13 000 метров. Погода была хорошей, и небольшое волнение качало корабли. Несмотря на увеличившуюся дистанцию «Эльзас» отстрелялся хорошо, что до «Блюхера», то он превзошел все ожидания.
Двигаясь на скорости 21 узел, броненосный крейсер поймал «в вилку» корабль-цель, идущий на 18 узлах, с третьего залпа. Причем, согласно оценкам экспертов, находившихся на крейсере-цели, можно было бы с уверенностью констатировать попадание одного или нескольких снарядов в каждом из одиннадцати последовавших за этим залпов. Учитывая сравнительно небольшой калибр пушек, большую скорость, с которой шли и «стрелок» и цель, и состояние моря, результат стрельбы по состоянию на то время можно было бы назвать феноменальным. Все эти подробности, как и многое другое, содержались в рапорте, отправленном нашим агентом в Секретную службу.
Когда донесение попало в Адмиралтейство, некоторые старые офицеры посчитали его ошибочным либо фальшивым. Агента, составившего рапорт, вызвали в Лондон для обсуждения вопроса. Ему заявили, что указанные им в рапорте сведения о результатах испытаний являются «абсолютно невозможными», что ни один корабль не сможет поразить на ходу движущуюся цель на расстоянии свыше 11 000 метров, в общем, что все это выдумка или ошибка.
Совершенно случайно, эти результаты немецких стрельб стали известны за несколько недель до первого испытания британским флотом системы управления огнем адмирала Скотта, прозванной «Fire-director». Корабль Его Величества «Нептун» был первым кораблем, на котором эта система была установлена. Он провел учебные стрельбы в марте 1911 года с великолепными результатами. Но официальный консерватизм затормозил внедрение прибора на других кораблях. Это положение продлилось до ноября 1912 года, когда прошли сравнительные испытания системы «Director», установленной на корабле «Тандерер», и старой системы, установленной на «Орионе»
Сэр Перси Скотт описал учения следующими словами:
« Дистанция составляла 8200 метров, корабли-»стрелки» шли на скорости 12 узлов, мишени буксировали с такой же скоростью . Оба корабля одновременно открыли огонь сразу после сигнала. «Тандерер» стрелял очень хорошо. «Орион» посылал свои снаряды по всем направлениям. Через три минуты был подан сигнал «Прекратить огонь!», и проведена проверка мишени. В результате выяснилось, что «Тандерер» сделал на шесть попаданий больше, чем «Орион».
Насколько нам известно, первые боевые стрельбы в британском флоте на дистанцию в 13 000 метров состоялись в 1913 году , когда корабль «Нептун» стрелял по цели с такого расстояния.
Те, кто следил за развитием инструментов и приемов ведения артиллерийского огня в Германии, знали, чего нам следует ожидать. И если что и оказалось сюрпризом, так только тот факт, что в Ютландской битве соотношение количества снарядов, попавших в цель, к общему числу выпущенных снарядов не превысило 3,5.%
Возьму на себя смелость утверждать – качество немецкой стрельбы заключалось в системе подготовки артиллеристов, каковая была много лучше, чем у англичан. В результате чего немцы профессионализмом компенсировали некоторое превосходство британцев в СУО.
Создание лазерных импульсных дальномеров явилось одним из первых применений лазеров в военной технике. Измерение дальности до цели является типовой задачей артиллерийской стрельбы, которая уже давно решалась оптическими средствами, но с недостаточной точностью, требовала громоздких приборов и высокой квалификации и тренированности персонала. Радиолокация позволила измерять дальность до целей путём измерения времени задержки отражённого от цели радиоимпульса. Принцип действия квантовых дальномеров основан на измерении времени прохождения светового сигнала до цели и обратно и заключается в следующем: мощный импульс излучения малой длительности, генерируемый оптическим квантовым генератором (ОКГ) дальномера, формируется оптической системой и направляется к цели, дальность до которой необходимо измерить. Отраженный от цели импульс излучения, пройдя оптическую систему, попадает на фотоприемник дальномера. Момент излучения зондирующего и моменты поступления отраженных сигналов регистрируются блоком запуска (БЗ) и фотоприемным устройством (ФПУ), которые вырабатывают электрические сигналы для запуска и остановки измерителя временных интервалов (ИВИ). ИВИ измеряет временной интервал между передними фронтами излученного и отраженного импульсов. Дальность до цели пропорциональна этому интервалу и определяется по формуле, где - дальность до цели, м; - скорость света в атмосфере, м/с; - измеренный временной интервал, с.
Результат измерения в метрах высвечивается на цифровом индикаторе в поле зрения левого окуляра дальномера. Для создания оптического аналога радиолокатора не хватало только мощного импульсного источника света с хорошей направленностью луча. Твердотельный лазер с модулированной добротностью явился прекрасным решением этой проблемы. Первые советские лазерные дальномеры были разработаны в середине 60-х годов предприятиями оборонной промышленности, имевшими огромный опыт в создании оптических приборов. НИИ «Полюс» в это время ещё только формировался. Первой работой института в этом направлении была разработка рубинового элемента 5,5 х 75 для лазерного дальномера, создаваемого ЦНИИАГ. Разработка была успешно завершена в 1970 г созданием такого элемента с приёмкой заказчика. Отдел института, возглавляемый В.М. Кривцуном, в эти же годы разрабатывал рубиновые лазеры для космических траекторных измерений и оптической локации Луны. Был накоплен большой задел по созданию твердотельных лазеров полевого применения и их стыковке с аппаратурой заказчика. С использованием нашего лазера НИИ Космического приборостроения (Директор - Л.И. Гусев, Главный конструктор комплекса - В.Д. Шаргородский) провёл в 1972 - 73 гг успешную оптическую локацию Луноходов, доставленных советскими космическими кораблями на поверхность Луны. При этом определялось и местонахождение Луноходов на Луне методом сканирования лазерного луча. В 70-х годах эти работы были продолжены разработкой локационного лазера на гранате с неодимом («Кандела», Главный конструктор Зверев Г.М., ведущие исполнители М.Б. Житкова, В.В. Шульженко, В.П. Мызников). Ранее намеченный для использования в авиации, этот лазер был успешно применен для оснащения и многолетней эксплуатации широкой сети лазерных станций траекторных измерений спутников на Майданаке на Памире, на Дальнем Востоке, в Крыму и в Казахстане. В настоящее время на этих станциях работает уже 3-е поколение лазеров, разработанных в НИИ «Полюс» (И.В.Васильев, С.В.Зиновьев и др.). Опыт разработки лазеров военного применения дал возможность приступить к разработке непосредственно лазерных дальномеров в «Полюсе». Инициатива по разработке дальномеров в институте, проявленная Г.М. Зверевым, в 1970 г. возглавившим комплексное отделение института по разработке активных и нелинейных элементов, твердотельных лазеров и приборов на них, была активно поддержана директором М.Ф.Стельмахом и руководством отрасли.
В начале 70-х годов институт единственный в стране владел технологией выращивания монокристаллов и электрооптических затворов, что дало возможность создавать приборы существенно меньшей массы и габаритов. Так, типовая энергия накачки рубинового лазера для дальномера составляла 200 Дж, а для гранатового лазера только 10 Дж. В несколько раз сокращалась и длительность импульса лазера, что повышало точность измерений. Первая разработка прибора началась в конце 60-х годов под руководством В.М. Кривцуна. В качестве компоновочной идеи им была выбрано схема с одним объективом, с использованием электрооптического элемента в качестве коммутатора входного и выходного каналов. Эта схема была подобна схеме радиолокатора с антенным переключателем. Был выбран лазер на кристалле АИГ:Nd, позволявший получать достаточную выходную энергию ИК излучения (20 мДж). Завершить разработку прибора В.М.Кривцуну не удалось, он тяжело заболел и в 1971 г. скончался. Завершать разработку пришлось А.Г. Ершову, ранее разрабатывавшему перестраиваемые лазеры для научных исследований. Оптическую схему пришлось сменить на классическую с раздельными объективами передатчика и приёмника, так как в совмещённой схеме не удалось справиться с засветкой фотоприёмника мощным импульсом передатчика. Успешные натурные испытания первого НИР-овского образца прибора «Контраст- 2» прошли в июне 1971 г. Заказчиком ОКР первого в стране лазерного дальномера выступило Военно-топографическое управление. Разработка была завершена в очень короткий срок. Уже в 1974 году квантовый топографический дальномер КТД-1(рис. 1.2.1) был принят на снабжение и передан в серийное производство на завод «Тантал» в Саратове.
Рис. 1.2.1
При этой разработке полностью проявился талант Главного конструктора А.Г. Ершова, сумевшего правильно выбрать основные технические решения прибора, организовать разработку смежными подразделениями его блоков и узлов, новых функциональных элементов. Прибор обладал дальностью действия до 20 км с погрешностью менее 1,7 м. Дальномер КТД-1 выпускался серийно много лет в Саратове, а так же на заводе ВТУ в Москве. За период 1974 - 1980гг. в войска поступило более 1000 таких приборов. Они успешно использовались при решении многих задач военной и гражданской топографии. Для лазерных дальномеров в институте бы разработан целый рях новых элементов. В материаловедческих подразделениях под руководством В.М. Гармаша и В.П. Клюева были созданы высококачественные активные элементы из алюмо-иттриевого граната и алюмината иттрия с неодимом. Н.Б. Ангертом, В.А. Пашковым и А.М. Онищенко были созданы не имеющие аналогов в мире электрооптические затворы из ниобата лития. В подразделении П.А. Цетлин были созданы пассивные затворы на красителях. На этой элементной базе Е.М. Швом и Н.С. Устименко разработали малогабаритные лазерные излучатели ИЛТИ-201 и ИЗ-60 для малогабаритных дальномеров. В это же время были разработаны перспективные фотоприемные устройства на базе германиевого лавинного фотодиода в отделе А.В. Иевского В.А. Афанасьевым и М.М. Земляновым. Первый малогабаритный (в виде бинокля) лазерный дальномер ЛДИ-3(рис. 1.2.2) был испытан на полигоне в 1977 г., а в 1980г. были успешно проведены Государственные испытания.
Рис. 1.2.2
Прибор был освоен серийно на Ульяновском радиоламповом заводе. В 1982 году проводились Государственные сравнительные испытания прибора ЛДИ-3 и прибора 1Д13, разработанного Казанским оптико-механическим заводам по заказу МО. По ряду причин комиссия пыталась отдать предпочтение прибору КОМЗ, однако безупречная работа дальномера НИИ «Полюс» во время испытаний привела к тому, что были рекомендованы к принятию на снабжение и серийному производству оба прибора: 1Д13 для сухопутных войск и ЛДИ-3 для ВМФ. Всего за 10 лет было выпущено в производстве несколько тысяч приборов ЛДИ-3 и его дальнейшей модификации ЛДИ-3-1. В конце 80-х годов А.Г.Ершовым была разработана последняя версия дальномера-бинокля ЛДИ-3-1М с массой менее 1,3 кг. Она оказалась последней работой талантливого Главного конструктора, рано ушедшего из жизни в 1989г.
Линия разработок для ВТУ, начатая КТД-1, была продолжена новыми приборами. В результате творческого сотрудничества НИИ «Полюс» и 29 НИИ ВТС были созданы дальномер - гиротеодолит ДГТ-1 («Капитан»), измеряющий расстояния до предметов на местности с погрешностью менее 1м и угловые координаты - точнее 20 угл.сек. В 1986 г. разработан и принят на снабжение лазерный дальномер КТД-2-2 - насадка на теодолит (рис. 1.2.3).
Рис. 1.2.3
В 1970-х годах на вооружение поступили принципиально новые квантовые дальномеры (ДАК-1, ДАК-2, 1Д5 и др.). Они позволяли в короткое время с высокой точностью определять координаты объектов (целей) и разрывов снарядов. Чтобы убедиться в превосходстве их характеристик, достаточно сравнить срединные ошибки измерения дальности: ДС-1 -- 1,5 проц. (при дальности наблюдения до 3 км), ДАК -- 10 м (независимо от дальности).Применение дальномеров позволило значительно сократить время обнаружения целей, повысить вероятность их вскрытия днём и ночью и тем самым повысить эффективность огня артиллерии. Артиллерийские квантовые дальномеры являются одним из основных средств ведения разведки в артиллерийских подразделениях. Кроме основного назначения - измерения дальности, квантовые дальномеры позволяют решать задачи ведения визуальной разведки местности и противника, корректирования стрельбы, измерения горизонтальных и вертикальных углов, топогеодезической привязки элементов боевых порядков артиллерийских подразделений. Кроме того, лазерный дальномер-целеуказатель 1Д15 позволяет осуществлять подсветку целей лазерным излучением с полуактивным наведением при выполнении огневых задач высокоточными боеприпасами с головками самонаведения.В настоящее время на вооружении находятся следующие виды квантовых дальномеров: дальномер командирских и разведывательных машин ДКМР-1 (индекс 1Д8), дальномер артиллерийский квантовый ДАК-2 (1Д11) и его модификации ДАК-2М-1 (1Д11М-1) и ДАК-2М-2 (1Д11М-2), лазерный прибор разведки ЛПР-1 (1Д13), дальномер-целеуказатель 1Д15.
Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова
Квантовый артиллерийский дальномер ДАК-2М.
Санкт-Петербург 2002
Наводить включенный дальномер на людей,
Наводить дальномер на зеркально отражающие поверхности и на поверхности близкие по отражению к зеркальным,
Наводить дальномер на солнце.
1. Цель работы.
Целью настоящей работы является изучение принципов работы квантовых дальномерных устройств, а также их основных узлов и особенностей построения.
2. Введение.
Наряду с радиолокационными, существуют и другие методы определения координат объекта. Так широкое применение на практике получили оптические локаторы, позволяющие определять все три координаты объекта с высокой точностью. Изучение применения оптических локаторов в качестве угломерных устройств выходит за рамки настоящей работы, в дальнейшем будет рассматриваться только определение дальности. Методы определения дальности с помощью оптико-электронных средств можно разделить на активные, использующие зондирующие сигналы, и пассивные. К последним относятся стреоскопические дальномеры и дальномеры с фокусировкой изображения (например, дальномеры двойного изображения).
Оптические локаторы, к которым относится и данный квантовый дальномер, характеризуются очень высокой разрешающей способностью по дальности и угловым координатам, что обусловлено уменьшением, по сравнению с устройствами радиодиапазона, длины волны на несколько порядков. В квантовых (лазерных) дальномерах повышение рабочих частот позволяет расширить используемую полосу частот. Это позволяет формировать очень короткие (до десятков наносекунд) зондирующие импульсы. Практически это позволяет получать разрешающую способность по дальности порядка 1 метра при дальности в несколько километров.
Лазерное излучение имеет высокую направленность, что упрощает селекцию объектов, находящихся приблизительно в одном угловом направлении, но на существенно различных дальностях, и позволяет устранить связанные с этим ошибки.
3. Назначение дальномера.
Артиллерийский квантовый дальномер ДАК-2М с устройством селекции целей предназначен для:
измерения дальности до подвижных и неподвижных целей, местных предметов и разрывов снарядов;
корректировки стрельбы наземной артиллерии;
ведения визуальной разведки местности;
измерения горизонтальных и вертикальных углов целей;
топогеодезической привязки элементов боевых порядков артиллерии с помощью других топогеодезических приборов.
Дальномер ДАК-2М может включаться в состав комплекса управления огнем артиллерии как устройство разведки и наблюдения, а также сопрягаться со счетно-решающими приборами комплекса.
Дальномер обеспечивает измерение дальности до целей типа танк, автомашина с вероятностью достоверного измерения 0.9 (при отсутствии в створе луча посторонних предметов).
4. Тактико-технические данные.
Максимальная измеряемая дальность по целям типа танк-автомашина, м 9000
Диапазон углов наведения:
диапазон вертикальных углов наведения ±4-50
диапазон горизонтальных углов наведения ±30
3. Точность измерения параметров цели:
количество целей, фиксируемых на индикаторе счетчика целей 3
максимальная ошибка измерения дальности, м <6
разрешающая способность по дальности, м 3
точность измерения угловых координат в обеих плоскостях ±00-01
4. Оптические характеристики канала приемника:
диаметр входного зрачка, мм 96
Угол поля зрения 3"
В соответствии с планами дальнейшего наращивания мощи вооружённых сил капиталистических государств в сухопутные войска этих стран, и прежде всего входящих в агрессивный блок , поставляются оружие и боевая техника, созданные на базе последних достижений науки.
В настоящее время подразделения пехотных, механизированных и бронетанковых дивизий многих капиталистических стран оснащаются артиллерийскими лазерными дальномерами.
В работе лазерных дальномеров иностранных армий используется импульсный метод определения расстояния до цели, то есть измеряется интервал времени между моментом излучения зондирующего импульса и моментом приема отражённого от цели сигнала. По времени запаздывания отражённого сигнала относительно зондирующего импульса определяется дальность, значение которой в цифровой форме проецируется на специальном табло или в поле зрения окуляра. Угловые координаты цели определяются с помощью гониометров.
Аппаратура артиллерийского дальномера включает следующие основные части: передатчик, приёмник, счётчик дальности, устройство отображения, а также встроенный оптический прицел для наведения дальномера на цель. Электропитание аппаратуры осуществляется от аккумуляторных батарей.
Передатчик выполняется на основе твердотельного лазера. В качестве активного вещества применяются рубин, иттриево-алюминиевый гранат с примесью неодима и неодимовое стекло. Источниками накачки служат мощные газоразрядные импульсные лампы-вспышки. Формирование импульсов лазерного излучения мегаваттной мощности и длительностью несколько наносекунд обеспечивается модуляцией (переключением) добротности оптического резонатора. Наиболее распространен механический способ модуляции добротности с помощью вращающейся призмы. В портативных дальномерах применяется электрооптическая модуляция добротности с использованием эффекта Поккельса.
Приёмник дальномера представляет собой приёмник прямого усиления с детектором типа фотоумножителя или фотодиода. Передающая оптика уменьшает расходимость лазерного луча, а оптика приёмника фокусирует отражённый сигнал лазерного излучения на фотодетектор.
Применение артиллерийских лазерных дальномеров позволяет решать следующие задачи:
- определение координат целей с автоматической выдачей информации в систему управления огнём;
- корректировка огня с передового наблюдательного пункта путём измерения и выдачи координат целей по каналам связи на КП (ПУ) артиллерийских частей (подразделений);
- ведение разведки местности и объектов противника.
Артиллерийские лазерные дальномеры разрабатываются и серийно выпускаются в , Великобритании, Франции, Норвегии, Швеции, Нидерландах и других капиталистических странах.
В США для сухопутных войск разработаны артиллерийские лазерные дальномеры AN/GVS-3 и AN/GVS-5.
Дальномер AN/GVS-3 предназначен в основном для передовых наблюдателей полевой артиллерии. В пределах прямой видимости он обеспечивает измерение дальности и угловых координат цели с точностью ±10 м и ±7" соответственно. Координаты цели на КП (ПУ) выдаются по каналам связи путём считывания их наблюдателем с табло (дальности) и шкал на гониометрической платформе (азимута и угла места). Для боевой работы дальномер устанавливается на треноге.
Передатчик дальномера AN/GVS-3 выполнен на рубиновом лазере, модуляция добротности осуществляется с помощью вращающейся призмы. В качестве детектора используется фотоумножитель. Электропитание аппаратуры дальномера обеспечивает аккумуляторная батарея напряжением 24 В, которая в рабочем положении крепится на сошке треноги.
Дальномер AN/GVS-5 предназначен для передовых наблюдателей полевой артиллерии (как и AN/GVS-3). Кроме того, американские специалисты считают, что его можно использовать в ВВС и ВМС. По внешнему виду он напоминает полевой бинокль (рис. 1). Сообщалось, что по заказу сухопутных войск США фирма «Рэдио корпорейшн оф Америка» изготовит 20 комплектов таких дальномеров для проведения испытаний. С помощью дальномера AN/GVS-5 дальность можно измерять с точностью до ±10 м в пределах прямой видимости. Результаты измерений высвечиваются с помощью светодиодов и отображаются в окуляре оптического прицела дальномера четырёхразрядным числом (в метрах).
Рис. 1. Американский дальномер AN/GVS-5
Передатчик дальномера выполнен на основе иттриево-алюминиевого граната с примесью неодима. Добротность оптического резонатора лазера (его размеры сравнимы с размерами фильтра сигареты) модулируется электрооптическим способом с использованием красителя. Детектором приёмника служит лавинный кремниевый фотодиод. Оптическая часть дальномера состоит из передающего объектива и приемной оптики, совмещённой с прицелом и устройством защиты органов зрения наблюдателя от поражения лазерным излучением в процессе измерений. Электропитание дальномера осуществляется от встроенной кадмиево-никелевой батареи. Дальномер AN/GVS-5 поступит на вооружение войск США в ближайшие годы.
В Великобритании разработано несколько образцов дальномеров.
Дальномер фирмы предназначен для применения передовыми наблюдателями полевой артиллерии, а также целеуказания авиации при решении задач непосредственной поддержки сухопутных войск. Особенность данного дальномера - возможность подсветки цели лазерным лучом. Дальномер может совмещаться с прибором ночного видения (рис. 2). Результаты измерения угловых координат при работе с дальномером зависят от точности шкал гониометрической платформы, на которой он установлен.
Рис. 2. Английский дальномер фирмы «Ферранти», совмещённый с прибором ночного видения
Передатчик дальномера выполнен на основе иттриево-алюминиевого граната с примесью неодима. Добротность оптического резонатора модулируется электрооптическим способом с использованием ячейки Поккельса. Лазерный передатчик имеет водяное охлаждение для обеспечения работы в режиме целеуказания с высокой частотой повторения импульсов. В режиме измерения дальности частоту повторения импульсов можно изменять в зависимости от условий работы и требований по темпу выдачи координат целей. В качестве детектора приёмника используется фотодиод.
Аппаратура дальнометра позволяет измерять дальности до трёх целей, находящихся в створе лазерного луча (разнос расстояний между ними около 100 м). Результаты измерений хранятся в запоминающем устройстве дальномера, и наблюдатель может последовательно просмотреть их на цифровом табло. Электропитание аппаратуры дальномера обеспечивает аккумуляторная батарея напряжением 24 В.
Дальномер фирмы «Бар энд Страуд» портативный, он предназначается для передовых наблюдателей полевой артиллерии, а также подразделений разведки, по внешнему виду напоминает полевой бинокль (рис. 3). Для точного отсчета угловых координат он устанавливается на треноге, его можно сопрягать с приборами ночного видения или оптическими системами слежения за воздушными и наземными целями. Поступление в войска ожидается в ближайшие годы.
Рис. 3. Английский портативный дальномер фирмы «Бар энд Страуд»
Передатчик дальномера выполнен на основе иттриево-алюминиевого граната с примесью неодима. Добротность оптического резонатора лазера модулируется с помощью ячейки Поккельса. В качестве детектора приёмника используется кремниевый лавинный фотодиод. В целях уменьшения влияния помех на небольших дальностях в приёмнике предусмотрено стробирование по дальности с измерением коэффициента усиления видеоусилителя.
Оптическая часть дальномера состоит из монокулярного прицепа (служит также для передачи лазерного излучения) и приёмного объектива с узкополосным фильтром. В дальномере предусмотрена специальная защита глаз наблюдателя от поражения лазерным излучением в процессе измерения.
Дальномер работает в двух режимах - зарядка и измерение дальности. После включения питания дальномера и наведения его на цель нажимается кнопка включения передатчика. В результате первого нажатия кнопки заряжается конденсатор схемы накачки лазера. Через несколько секунд наблюдатель вторично нажимает кнопку, включая передатчик на излучение, и дальномер переводится в режим измерения дальности. В режима зарядки дальномер может находится не более 30 с, после чего конденсатор схемы накачки автоматически разряжается (если не последует включения в режим измерения дальности).
Дальность до цели отображается на цифровом светодиодном табло в течение 5 с. Для электропитания дальномера служит встроенная аккумуляторная батарея напряжением 24 В, ёмкость которой дает возможность делать несколько сотен измерений дальности. Поступление в войска этого лазерного дальномера ожидается в ближайшие годы.
В Нидерландах разработан лазерный артиллерийский дальномер LAR, предназначенный для разведывательных подразделений и полевой артиллерии. Кроме того, голландские специалисты считают, что его можно приспособить для применения в корабельной и береговой артиллерии. Дальномер изготавливается в переносном варианте (рис. 4), а также для установки на разведывательных машинах. Характерная особенность дальномера - наличие в нем встроенного электронно-оптического устройства измерения азимута и угла места цели, точность работы 2-3".
Рис. 4. Голландский дальномер LAR
Передатчик дальномера выполнен на основе лазера из неодимового стекла. Добротность оптического резонатора модулируется вращающейся призмой. В качестве детектора приёмника используется фотодиод. Для защиты зрения наблюдателя служит специальный фильтр, встроенный в оптический прицел.
С помощью дальномера LAR можно измерять дальности одновременно до двух целей, находящихся в створе лазерного луча и на удалении друг от друга не менее 30 м. Результаты измерений отображаются на цифровых табло поочерёдно (дальность до первой и второй целей, азимут, угол места) при включении соответствующих органов управления. Дальномер сопрягается с автоматизированными системами управления артиллерийским огнем, обеспечивая выдачу информации о координатах цели в двоичном коде. Для электропитания переносного дальномера служит аккумуляторная батареи напряжением 24 В, емкость которой достаточна для 150 измерений в летних условиях. При размещении дальномера на разведывательной машине электропитание подается от бортовой сети.
В Норвегии передовые наблюдатели полевой артиллерии используют лазерные дальномеры РМ81 и LP3.
Дальномер РМ81 можно сопрягать с автоматизированными системами управления артиллерийским огнем. В этом случае информация о дальности выдается в двоичном коде автоматически, а угловые координаты целей считывают со шкал гониометра (точность измерения до 3") и вводят в систему вручную. Для боевой работы дальномер устанавливается на специальной треноге.
Передатчик дальномера выполнен на основе неодимового лазера. Добротность оптического резонатора модулируется с помощью вращающейся призмы. Детектором приёмника служит фотодиод. Оптический прицел совмещён с приёмным объективом, для защиты глаз наблюдателя от поражения лазерным излучением применяется дихроичное зеркало, не пропускающее отражённый лазерный луч.
Дальномер обеспечивает измерение дальности по трём целям, находящимся в створе лазерного луча. Влияние помех от местных предметов исключается путём стробирования дальности в пределах 200-3000 м.
Дальномер LP3 производится серийно для норвежской армии и закупается многими капиталистическими странами. Для боевой работы он устанавливается на треноге (рис. 5). Угловые координаты цели считываются со шкал гониометра с точностью около 3", пределы работы по углу места цели ±20°, а по азимуту 360°.
Рис. 5. Норвежский дальномер LP3
Передатчик дальномера выполнен на основе неодимового лазера, модуляция добротности оптического резонатора осуществляется вращающейся призмой. В качестве детектора приёмника используется фотодиод. Помехи от местных предметов исключаются путём стробирования дальности в пределах 200-6000 м. Благодаря специальному устройству обеспечивается защита глаз наблюдателя от поражающего воздействия лазерного излучения.
Табло дальности выполнено на светодиодах, на нём отображаются в виде пятизначного числа (в метрах) результаты измерения расстояний одновременно до двух целей. Электропитание дальномера осуществляется стандартной аккумуляторной батареей напряжением 24 В, обеспечивающей 500-600 измерений дальности в летних условиях и не менее 50 измерений при температуре окружающего воздуха - 30°.
Во Франции имеются дальномеры ТМ-10 и TMV-26. Дальномер ТМ-10 используется артиллерийскими наблюдателями постов полевой артиллерии, а также топографическими подразделениями. Его характерная особенность - наличие гирокомпаса для точной ориентации на местности (точность привязки около ±30"). Оптическая система дальномера перископического типа. Измерять дальности можно одновременно по двум целям. Результаты измерений, включая дальность и угловые координаты, считываются наблюдателем с табло дальности и шкал гониометра через окуляр-индикатор.
Дальномер TMV-26 предназначен для применения в системах управления огнем корабельных артиллерийских установок калибра 100 мм. Приёмопередатчик дальномера устанавливается на антенной системе корабельной радиолокационной станции управления огнём. Передатчик дальномера выполнен на основе неодимового лазера, а в качестве детектора приёмника используется фотодиод.