Принцип дії і види коліматорних прицілів

Приціл коліматора - це оптична система на основі пучка паралельних променів. Паралельність їх розташування забезпечує неспотворене спостереження цілі в межах видимості, оскільки для ока стрільця рефлектор є плоско-паралельну пластину. Прицілювання може здійснюватися як одним, так і двома очима, що створює для стрілка нічим не обмежене поле зору.
Всякий, хто хоча б один раз тримав в руках стрілецьку зброю, знає як не просто буває прицілитися, особливо, починаючому стрілку. Якщо зброя має відкритий механічний приціл, необхідно, прикривши одне око, навести зброю на об'єкт стрільби. При цьому необхідно однаково добре бачити як прицільні пристосування - цілик і мушку, так і саму мету, що, через оптичних властивостей очі досить важко. Як відомо, дія звичайних механічних прицілів (візирів) засновано на схемі наведення зброї, при якій промінь зору ока стрільця повинен проходити через проріз цілика, вершину мушки і точку наведення (мета). Інакше кажучи, очей повинен бачити одночасно три об'єкти, розташовані щодо очі на різних відстанях.
Здатність ока чітко бачити віддалені предмети і предмети, розташовані близько, полягає в особливому властивості кришталика, званому акомодацією. Це властивість, проте не дозволяє бачити одночасно різко предмети розташовані на різних відстанях, в процесі візування очей навідника зброї змушений швидко і послідовно пристосовуватися до того, щоб бачити спочатку один об'єкт, потім інший і третій. У стрільців з добре натренованим і, в цілому, здоровим зором процес акомодації проходить швидко і без значних зусиль м'язів кришталика, в той час як для інших візування по трьом точкам - досить складне дію, що викликає стомлення зору. При стрільбі по рухомих цілях час на проведення наведення вкрай обмежена, тому кількість помилок прицілювання зростає.
На зброї, від якого потрібна велика дальність і висока точність стрільби, встановлюються оптичні приціли. Оптичний приціл дозволяє отримати зображення об'єкта і сітки в одній площині з однаковою виразністю. Таким чином, в оптичні приціли стрілок бачить одночасно прицільне пристосування (сітку або так звану марку) і зображення предмета (мети), що знаходяться в одній площині і на одному видимому видаленні. Це досягається за рахунок оптичного перенесення зображення сітки в нескінченність. Отже, в оптичні приціли очей повинен акомодувати тільки на одне відстань, що значно полегшує процес наведення зброї і підвищує точність стрільби, в порівнянні з механічним прицілом.
Оптичні візири не позбавлені недоліків, головним з яких є обмежене поле зору. І чим більше в прицілі оптичне збільшення, тим, за інших рівних умов, менше поле зору. У свою чергу, обмеження поля ускладнює перенесення прицільного вогню по фронту, а також наведення зброї при стрільбі по рухомих цілях, що з'являються на короткий час.
В таких умовах більш придатні візири, які не мають видимого оптичного збільшення - так звані коллиматорние. Використання прицілу коліматора при стрільбі з автоматичної стрілецької зброї підвищує ефективність ведення вогню в порівнянні з механічним прицілом в 2-3 рази по рухомих цілях і в 1,5-2 рази по нерухомих цілях і дозволяє впевнено вражати цілі на відстані до 300 м. Коліматорі називають оптичну систему, що дає на виході пучок паралельних променів, тобто імітує нескінченно віддалену точку.

Приціли, створені на основі коллиматора, називають коллиматорними прицілами.

Приціл коліматора найпростішої конструкції (див. Схему нижче) складається з лінзи 2, в фокальній площині якої встановлена плоскопаралельна пластина 1 із зображенням прицільної марки, тому при спостереженні з боку лінзи око бачить зображення марки як би віднесене в нескінченність. Процес візування з використанням такого прицілу полягає в поєднанні зображення перехрестя з обраною метою (точкою наведення), яка при цьому спостерігається другим оком.

Вищеописаний приціл коліматора називають прицілом «закритого» або «бінокулярного» типу. Такі приціли є вельми простими і компактними приладами, однак, через те, що їх дія заснована на використанні обох очей, точність наведення залежить від здатності зору навідника зберігати паралельність зорових осей правого і лівого ока.
Коліматорні системи закритого типу зовні схожі з простими оптичними прицілами, хоча дещо відрізняються габаритами. Базова комплектація дозволяє збільшувати зображення всього в 1,5 рази, що практично не позначається на вугіллі огляду. Також можна придбати додаткові насадки, які забезпечують збільшення зображення в два рази. Для подальшого наближення використовуються оптичні лінзи. У підсумку можна отримати свого роду симбіоз оптичного прицілу і КОЛЛИМАТОРНОЙ системи.
Більш досконалим видом прицілу коліматора є приціл «відкритого» типу, що складається з об'єктива 2 і пластинки з сіткою 1, розташованої в фокальній площині об'єктива (див. Схему нижче). Сітка зазвичай висвітлюється будь-яким джерелом світла. Над об'єктивом є встановлена під кутом 45 градусів до оптичної осі об'єктива плоскопаралельна пластина 3, що є напівпрозорим дзеркалом. Тому навідник бачить відбите від пластини 3 зображення перехрестя, з яким він поєднує мета, спостерігаючи її крізь ту ж саму пластину. Паралельні пучки променів від прицільної марки сприймаються оком як промені, що надходять від нескінченно віддаленого предмета. Отже, навідник повинен акомодувати своє око тільки на одне відстань, так як мета і зображення прицільного знака здаються йому розташованими в одній площині.

Завдяки тому, що такі приціли допускають наведення зброї з використанням одного очі, в них максимально виключені помилки візування, викликані недоліками зору стріляючого, а точність прицілювання залежить лише від особливостей конструкції, якості оптики і конфігурації прицільного знака.
Вищеописаний принцип дії коліматорних прицілів відомий з 1930-1940гг, але найбільшого поширення такі приціли отримали лише в зенітної і авіаційної артилерії. На фотографії кабіна Мессершмітт Me.262. Приціл коліматора обведений червоним кольором.

З середини 60-х років стали з'являтися коллиматорние приціли для стрілецької зброї. Однак, значного інтересу в той час до таких пристроїв не було і тому серйозних конструкторських розробок не проводилось. Варіанти коліматорних прицілів для стрілецької зброї, що мають практичне значення, були розроблені лише в останні роки. Почасти це пов'язано з сталася переоцінкою ролі штурмової зброї і усвідомленням того, що його застосування найбільш ефективно на невеликих відстанях.
Незважаючи на те, що закриті приціли якнайкраще захистити від засмічення установкою прозорих ковпаків з обох сторін, і вони зазвичай виконуються повністю герметичними, такі властивості закритих прицілів як значне закриття корпусом прицілу огляду, менша світлосила і висока маса таких моделей будуть виправдані тільки при установці на нарізну зброю. Перераховані вище недоліки дуже істотні, вони відчутно змінюють картинку прицілу і замість просто прицільної марки на тлі місцевості, що досягається в кращих відкритих моделях, особливо мають знімний захисний козирок, ми отримуємо явний вид через приціл, з закриттям частини поля зору його корпусом. До того ж через істотно більшої маси змінюється балансування зброї. Для ефективної стрільби дробом по бистролетящій мети найкраща картинка і меншу вагу прицілу відкритого типу предпочтітеленее.
Конструкції відомих в даний час коллиматорние приціли для стрілецької зброї представлені досить широко. Серед них є різноманітні варіанти, розроблені як для бойового, так і для мисливської зброї і створені на основі «закритою» і «відкритої» оптичних схем коллиматора. Як було сказано вище, найбільш простими коллиматорними прицілами є приціли «закритого» типу. Серед вітчизняних приладів даного класу можна назвати такі приціли як «Світлячок», «Мушка», «Завірюха» і «ВГА». Всі вони створені за однією і тією ж оптичній схемі і відрізняються один від одного лише конструктивним виконанням. Нижче на малюнку наведено зовнішній вигляд прицілу коліматора «Завірюха-45-2» для автомата Калашникова (на малюнку ліворуч) і мисливського прицілу коліматора «Світлячок».

При проведенні стрілецьких випробувань прицілів «закритого» типу мають місце, на перший погляд, суперечливі результати: одні військовослужбовці стріляють з високою ефективністю, інші - слабо, треті взагалі - незадовільно, хоча при контрольній стрільбі з механічним прицілом їх результати приблизно однакові. Це пояснюється тим, що якість бінокулярного зору стрільців може мати різні відхилення від норми. В окремих випадках ці відхилення проявляються у вигляді прихованого косоокості (гетерофории). При цьому пороці зору у людини з зовні бездоганним розташуванням очей можуть спостерігатися мимовільні (некеровані) відхилення зорових осей, викликані роз'єднанням зорових образів, яке є характерною особливістю «закритих» прицілів. Дані офтальмологічних досліджень показують, що різними формами гетерофории володіють більше 50% населення. За чинною до теперішнього часу Інструкції ВМК приховане косоокість не виявляється військово-медичними комісіями для переважної більшості військових спеціальностей. У зв'язку з цим серед основної маси військовослужбовців особи з порушеннями бінокулярного зору зустрічаються так само часто. Крім цього відомо, що приховане косоокість може проявлятися у людини в умовах засмученого психофізіологічного стану (збудження, втоми, під дією медичних препаратів і т.п.). Тобто, головним недоліком прицілів «закритого» типу є те, що прицілювання з їх допомогою носить мало передбачуваний характер. Саме тому приціли «закритого» типу не застосовуються у військовій практиці, тобто там, де ефективність бойової стрільби будь-яким бійцем, по можливості, повинна бути цілком реальною.
Серед прицілів «відкритого» типу найбільшого поширення набули два варіанти оптичної схеми. Перший - передбачає використання в якості коллиматора, діхроічним увігнутого дзеркала - рефлектора. Площина рефлектора злегка нахилена до візирної осі, а в його фокальній площині розміщується світиться марка. наприклад, світлодіод. Для світіння світлодіода ці приціли повинні в своєму складі обов'язково мати електричний джерело енергії (батарею або акумулятор). Завдяки яскравому джерела світла (найчастіше червоного кольору), можливості легкого управління його яскравістю і виборчому відображенню дзеркала в таких прицілах можна забезпечити дуже хорошу видимість прицільної марки і високе світлопропускання. Серед відомих таких конструкцій можна назвати коллиматорние приціли «Тайга» і «Компакт».

Відмінною особливістю прицілів, подібних прицілу «Тайга», є те, що рефлектор і світиться прицільний знак не перебувають в загальному корпусі і між ними є незахищений від вологи і пилу проміжок. З одного боку, це знижує вагу і габарити приладу, але і погіршує експлуатаційні властивості, так як найменше забруднення світлодіода істотно впливає на можливість точного прицілювання. Іноді замість світлодіода в прицілах з рефлектором встановлюють світлодіодну матрицю з яскраво світяться елементами. Це дозволяє, використовуючи різні свячень точки матриці, забезпечувати високу якість зображення прицільного знака, змінювати його вигляд, а також вводити кути прицілювання. Такі можливості реалізовані, наприклад, в коліматорних прицілах «Кобра» і «Лайка», але «незахищена» конструкція цих прицілів, як і прицілу «Тайга», не відповідає військовим вимогам за умовами експлуатації. Крім цього, істотним недоліком прицілів «Кобра» і «Лайка» є те, що використані джерела з високою яскравістю створюють демаскирующий світло в осьовому напрямку прицілу. Тобто, такі приціли можуть легко виявлятися противником в темний час.
Другий варіант відкритих коліматорних прицілів будується за класичною схемою з використанням светоделітельних елементів (кубиків або напівпрозорих дзеркал). До відомих прицілів з такою схемою відносяться «Нитка-А», «ПК-1» і «Заспів-2». У цих виробах зображення прицільної марки об'єднується із зображенням предметів на місцевості відповідно до коефіцієнта светоделенія. Як правило, 1/2 частина світла надходить від спостережуваної місцевості, а друга половина - від об'єктива, що формує зображення прицільного знака. На малюнках показані експериментальний зразок прицілу «Заспів -2», і приціл коліматора "Нитка-А".

Бойові умови застосування прицілів характеризуються широким діапазоном освітлення (від яскравого сонячного дня до повної темряви) і зміною різноманітних фонів місцевості, тому прицільний знак повинен бути найкращим чином освітлений. За способом підсвічування прицільної знака коллиматорние приціли поділяються на конструкції, що використовують додаткові джерела світла і без них (активні і пасивні коллиматорние приціли), тобто з підсвічуванням від природного освітлення. В якості додаткових джерел світла, як правило, застосовуються світлодіоди, світлодіодні матриці або радіолюмінесцентний светоелементом. Приціли, що використовують природний світло, відрізняються надійністю і простотою, однак в нічних умовах прицільний знак в них не видно. У прицілах з електричними джерелами світла, як правило, може бути досягнута дуже висока контрастність прицільного знака на будь-яких фонах місцевості, однак через малу часу не потребує постійного обслуговування роботи такі приціли у військовій практиці можуть знайти лише обмежене застосування. В даний час в коліматорних прицілах для бойової зброї використовують комбінацію двох способів освітлення прицільного знака: вдень - з використанням природного світла, а вночі, якщо яскравість прицільного знака недостатня, - з підключенням додаткового джерела, найчастіше на основі тритієвих светоелементом, термін потребує постійного обслуговування експлуатації яких може бути більше 5 років.
Коліматорні приціли відкритого і закритого типу деякі джерела називають наскрізні (крізь корпус або меніск прицілу проходить світло, прицілюватися можна одним і двома очима) і сліпі, їх ще називають "стереоскопічні" (проектують тільки марку для правого ока, через приціл нічого крім марки не видно , прицілювання здійснюється тільки двома очима).
З недоліків конструкції коліматорних прицілів, мабуть, можна відзначити лише особливість оптичної схеми, при якій коллиматорние приціли мають одноразове збільшення, що обмежує їх застосування для пострілів на великих дистанціях.

Підсумуємо гідності коллиматоров.

Коліматорні приціли значно спрощують і прискорюють процес прицілювання, так як необхідно тільки поєднати марку і мета. При цьому відпадає проблема різної фокусування очі на мішені і марці. Це робить приціл коліматора особливо привабливим для осіб, які не мають досвіду стрільби і практично ідеальним прицілом для пневматичного гвинтівки (приціл для пневматики) і прицілом для дрібнокаліберної зброї (приціл для мелкашки).
Дозволяють пристрелять рушницю кулею при значному зміщенні СТП (середньої точки при целіванія) - приціли мають юстировку в широких межах.
Виправляє недоліки прикладистости рушниці, балансу, кута пітч та ін.
З встановленим коллиматорном прицілом на дробовом рушницю (приціл коліматора для гладкоствольної зброї), зручно виробляти стрілянину по птаху вліт.
Прицільна марка не закриває мета.
Дозволяють виробляти прицільну стрілянину в умовах низької освітленості.
Полегшують прицілювання людям з недостатньою гостротою зору, наприклад, астигматизм, короткозорість.

Простота конструкції прицілу коліматора крім надійності і зручності прицілювання робить його доступним і широко використовуваним у всіх областях застосування прицілів для мисливської, спортивної та військової зброї.