ZASTOSOWANIE CZUJNIKÓW PODCZERWIENI W TECHNICE
ROZDZIAŁY  
  WSTĘP
  WPROWADZENIE
  CZUJNIKI PODCZERWIENI
  ZASTOSOWANIA CYWILNE
  ZASTOSOWANIA WOJSKOWE
  => Urządzenia noktowizyjne
  => System IRST
  => System FLIR
  => System LANTIRN
  => Celowniki termowizyjne
  => Rakiety naprowadzane na podczerwień
  PODSUMOWANIE
  ŹRÓDŁA
Urządzenia noktowizyjne
            Są to przyrządy umożliwiające widzenie w ciemności. Wykorzystuje je głównie wojsko (m.in. oddziały specjalne, piloci) jak również inne służby mundurowe, straż graniczna, wybrzeża, oddziały paramilitarne czy myśliwi do obserwacji terenu w nocy bądź przy znikomym świetle (ciemne pomieszczenia, lasy, jaskinie). Dzięki takim urządzeniom można dostrzec ludzi bez konieczności używania dodatkowych źródeł oświetlenia. Dzielą się one na dwie grupy: noktowizory osobiste (gogle, lornetki bądź lunety noktowizyjne do broni) oraz noktowizory w pojazdach (celowniki, peryskopy). Wszystkie te przyrządy zbudowane są podobnie.
Rysunek 54. Schemat działania urządzenia noktowizyjngo. [38]

Zasadniczym elementem noktowizorów jest przetwornik obrazu, który pracuje dzięki specjalnym układom elektronicznym i wzmacniaczowi obrazu oraz odpowiednio dobranemu zasilaniu w energię elektryczną. Dodatkowo urządzenia noktowizyjne posiadają również układy optyczne składające się z obiektywu i okularu bądź ekranu czy innego wyświetlacza.

NOKTOWIZORY OSOBISTE

            Noktowizory mogą być jedno lub dwuokularowe, ale ze względu na zastosowane w nich przetworniki obrazu zostały podzielone na generacje. Najstarsze z nich zostały sklasyfikowane jako generacja zerowa (0). Do grupy tej zaliczają się wszelkie urządzenia wymagające doświetlenia, począwszy od tych opracowanych jeszcze w czasie wojny przez Brytyjczyków, Niemców i Amerykanów. Na kilku poniższych rysunkach widoczne noktowizory brytyjskiej serii Tabby. Pierwsze takie urządzenia opracowano pod koniec lat trzydziestych, a w kolejnych latach były sukcesywnie ulepszane. Stworzono kilkanaście różnych wariantów o rozmaitym przeznaczeniu.


Rysunek 55. Noktowizor dwuokularowy Tabby Type E. [39]

Noktowizory Tabby Type E zostały wprowadzone do służby w grudniu 1942 roku. Były używane między innymi przez brytyjskie oddziały specjalne, montowano je na czołgach oraz na samochodach ciężarowych. W roku 1943 około dwóch tysięcy takich noktowizorów zamontowano na stanowiskach kierowców opancerzonych wozów bojowych.  Widoczny poniżej noktowizor Tabby Type K, w przeciwieństwie do modelu E nie był przeznaczony do obserwacji terenu w czasie jazdy, lecz do zastosowań osobistych. W obudowie była już umieszczona bateria więc nie było potrzeby zabierania ze sobą ciężkich, nieporęcznych akumulatorów ani dodatkowego okablowania. Urządzenie było uruchamiane przyciskiem widocznym z boku obudowy. Całość przenoszona była w niepozornym, skórzanym futerale, który przypomina pojemnik na manierkę.
 


Rysunek 56. Reflektor podczerwony stosowany do podświetlania, używany wraz z noktowizorami Tabby. [39]


Rysunek 57. Noktowizor jedno okularowy Tabby Type K. [39]


Rysunek 58. Noktowizor Tabby Type F. [39]

Innym wariantem noktowizora Tabby był monokular typu F. Stosowany przez pilotów angielskich podczas wojny. Idea wykorzystania tych noktowizorów polegała na obserwowaniu nieba w poszukiwaniu samolotów. Maszyny sojusznicze były wyposażone w lampy emitujące światło w paśmie podczerwonym, które było widoczne dla obserwatora wyposażonego w ten sprzęt. Powstał swego rodzaju system identyfikacji, pozwalający odróżniać samoloty własne od nieprzyjacielskich.

Rysunek 59. Przetworniki CV144 stosowane w noktowizorach Tabby. Do końca wojny wyprodukowano ich ponad 100.000 sztuk [39]

Brytyjskie noktowizory Tabby były przystosowywane także do współpracy w peryskopami czołgowymi w drugiej połowie wojny. Różne wersje tych noktowizorów służyły na wszystkich teatrach działań wojennych. Wyposażeni w nie komandosi brali udział w rajdach na fiordy norweskie. Użyte zostały również podczas forsowania Renu w 1945 roku, wtedy to zamontowano je na amfibiach amerykańskich LVT.


Rysunek 60. Schemat amerykańskiego przetwornika optoelektronicznego generacji 0. [40]

Noktowizory generacji zerowej zwane są również aktywnymi, ponieważ do prawidłowego funkcjonowania potrzebują oświetlania obserwowanego terenu promiennikiem podczerwieni. Bez niego noktowizor ma drastycznie obniżony zasięg widzenia do kilku zaledwie metrów. Promiennikami są zwykle specjalne reflektory (szperacze czołgów, samochodów opancerzonych czy transporterów) z założonym odpowiednim filtrem. Prowizorycznym promiennikiem mogłoby być w dzisiejszych czasach kilka (naście) diód emitujących promieniowanie podczerwone lub nawet jedna z nich (np. pilot od telewizora). Oczywiście takie reflektorki nie wystarczyły by do należytego oświetlenia i noktowizor umożliwiałby widzenie tylko na kilkanaście metrów, znacznie poniżej swoich możliwości. Oprócz niewygody związanej z dodatkowym doświetlaniem zestawy takie były nieporęczne ze względu na konieczność stosowania zajmujących spore gabaryty źródeł zasilania oraz przetwornicy która również ma swoje rozmiary, a jest niezbędna ponieważ za jej pomocą napięcie z akumulatorów (o wartości kilku czy kilkunastu woltów) jest zmieniane na napięcie rzędu kV. Przedstawiony na poniższym rysunku noktowizor PNW-57A jest klasycznym przedstawicielem urządzeń generacji 0-wej. Wprowadzony do służby w latach sześćdziesiątych, znajdował się na wyposażeniu w krajach Układu Warszawskiego w latach 70 i 80, a ponoć jeszcze później. Noktowizor przymocowany do hełmofonu, przeznaczony był dla kierowców pojazdów. Widoczna z prawej strony przetwornica posiada zworę umożliwiającą wybór zasilania prądem o stałym napięciu 12 albo 24 V, całość pracowała podłączona do instalacji pokładowej pojazdu. Zasięg obserwacji wynosił około 150 metrów. Przetworniki pierwszych noktowizorów są wrażliwe na silne światło, zatem nagły błysk może je uszkodzić. Aktywny tryb pracy ułatwia dostrzeganie przez przeciwnika, który jest wyposażony w noktowizory pasywne wyższych generacji. Noktowizory generacji 0-wej, poprzez swoje rozmiary oraz nieporęczność nie są już masowo wykorzystywane.



Rysunek 61. Filtr podczerwieni i latarka mogą posłużyć jako reflektor podczerwieni.

 


Rysunek 62. Noktowizor PNW-57A produkcji radzieckiej.
 

           Następna, pierwsza (I) generacja zaczęła pojawiać się na przełomie lat 60 i 70 minionego stulecia. Były to już noktowizory pasywne, mogące pracować bez dodatkowych reflektorów podczerwonych. Począwszy o tej, każda kolejna generacja to urządzenia pasywne, w których promienniki są tylko dodatkowym elementem poprawiającym jakość widzenia, bowiem w całkowitych ciemnościach przez noktowizory wczesnych generacji nie wiele można dostrzec. Innym elementem, który pojawił się w tej generacji sprzętu jest wzmacniacz obrazu. Powoduje on wzmocnienie natężenia światła od bardzo niskich wartości do takich, które już umożliwiają obserwację. W praktyce światło zostaje wzmocnione kilka tysięcy razy, więc do działania wystarczy teraz rozproszone, pochodzące od księżyca, gwiazd czy innych obiektów emitujących światło szczątkowe. Przyrządy pierwszej generacji nadal były niezbyt poręczne, masa takiego zestawu dochodziła do 2 kg, mimo tego były używane w wojnie wietnamskiej przez armię Stanów Zjednoczonych. W tej generacji zasięg obserwacji zwiększył się do około 250 metrów, więc zaczęły wypierać urządzenia starszej, wcześniejszej generacji.

Rysunek 63. Schemat radzieckiego przetwornika optoelektronicznego generacji 1. [40]

Rysunek 64. Pasywny noktowizor radziecki pierwszej generacji PNW-57E. [41]

            Kolejna generacja, druga (II) opracowana została w połowie lat 70. Najważniejszą modyfikacją w tych noktowizorach było dodanie płytki mikrokanalikowej (MCP – ang. Micro-Channel Plate), służącej do zwiększania ilości elektronów przez namnożenie ich w polu elektrycznym. Płytka taka średnicy koła 18 – 25 mm, grubości 0,75 – 2 mm wykonana jest ze szkła, posiadającego otwory mające średnice 6 - 20 μm oddalonych od siebie o około 15 μm. Kanały są ustawione pod kątem 2 - 8° w stosunku do płaszczyzny płytki i może być ich tam kilka milionów.
 

Rysunek 65. Schemat amerykańskiego przetwornika optoelektronicznego generacji 2. [40]

Wprowadzenie tej innowacji przyczyniło się wprost do fenomenalnego zwiększenia wzmocnienia światła przetwornika obrazu nawet do kilkudziesięciu tysięcy razy. Tak duże wzmocnienia umożliwiają obserwację także w przypadku braku światła księżycowego czy zachmurzonego nieba. Wprowadzono również bardziej zaawansowane elektronicznie układy sterujące, pozwalające dobrać odpowiedni stopień wzmocnienia (oraz kontrast). Zainstalowano jednocześnie układ automatycznego odłączenia zasilania, w przypadku nagłego oświetlenia silnym źródłem światła, co pozawala na ochronę przetworników przed uszkodzeniem. Przeciętny zasięg obserwacji wynosi 400 metrów Noktowizor, jak ten przedstawiony na poniższym rysunku nie przypomina już wcześniejszych, nieco topornych noktowizorów wcześniejszych generacji. Urządzenia tej klasy charakteryzują się niewielkimi rozmiarami, zwiększoną niezawodnością, małą wagą i zasilane są bateriami.


Rysunek 66. Noktowizor 2-giej generacji ATN NVG-7 [42]

            Dalszy rozwój elektroniki doprowadził do powstania w latach 80 trzeciej generacji noktowizorów (III).

Rysunek 67. Noktowizor generacji trzeciej AN/PVS-7. [43]


Najważniejszą modyfikacją w stosunku do poprzedniej jest wprowadzenie nowocześniejszej fotokatody z arsenku galu, co znacznie zwiększyło jej czułość. Dodatkowo płytka mikrokanalikowa pokryta została specjalną warstwą tlenku aluminium, który chroni ją przed nadmiernym zużyciem. Ta generacja umożliwia wykorzystanie promieniowania emitowanego przez niebo w nocy, więc przetwornik w jeszcze mniejszym stopniu uzależniony jest od iluminatora podczerwieni. Zasięg widzenia dzięki tym przyrządom wynosi 600 i więcej metrów. Generacja trzecia jest w Stanach Zjednoczonych traktowana jako sprzęt o znaczeniu strategicznym dla obronności kraju, dlatego eksport jest mocno ograniczony. W wielu krajach noktowizory te nie są oferowane osobom cywilnym (m. in. Polska). Obecnie opracowywane są rozwiązania mające na celu ulepszenie generacji trzeciej. Nie są to jednak tak rewolucyjne zmiany, aby można było wyodrębnić i ogłosić powstanie kolejnej generacji. Nowe urządzenia mają posiadać automatyczny układ zasilania, regulujący napięcie fotokatody w celu dostosowanie pracy przetwornika do zmieniających się warunków w zależności od natężenia światła. Inne usprawnienie to rozważane zmniejszenie lub nawet całkowita rezygnacja z warstwy tlenku aluminium, którą pokryta jest płytka mikrokanalikowa i taka jej modyfikacja aby uzyskać jeszcze większą czułość fotokatody.

 

Rysunek 68. Schemat amerykańskiego przetwornika optoelektronicznego generacji 3. [40]



Rysunek 69. Przekrój amerykańskiego przetwornika stosowanego w noktowizorach II i III generacji. [43]

Lunety noktowizyjne do broni pojawiły się  pod koniec II wojny światowej. Jednym z pierwszych systemów tego typu był używany w ostatnich miesiącach walk w Europie niemiecki ZG 1229 Vampir.

Rysunek 70. ZG 1229 Vampir dołączony do karabinka StG 44. [44]


Składał się z reflektora emitującego światło podczerwone zamocowanego nad lunetą, którą z kolei dołączono do karabinka szturmowego Sturmgewehr 44 (StG 44). Luneta zbudowana była z elementów optycznych i przetwornika obrazu. System  połączony przewodami z układem sterującym oraz akumulatorami zasilającymi przenoszonymi przez żołnierza na plecach. Waga zestawu (ponad 2 kg) czyniła go nieporęcznym, a dodatkowo był to system aktywny więc w dzisiejszych czasach łatwo można by dostrzec jego posiadacza z pomocą noktowizorów wyższych generacji, lecz wtedy wyposażeni w ten sposób żołnierze posiadali dużą przewagę w walkach nocnych, której mroki mogło rozproszyć jedynie światło latarki czy flary. System Vampir był używany w jednostkach SS w ostatnich miesiącach wojny, między innymi podczas walk o Berlin.


Rysunek 71. Amerykański celownik noktowizyjny „Sniperscope” stosowany w ostatnich miesiącach walk na Pacyfiku. Z tego zdjęcia można odczytać, iż z broni wyposażonej właśnie w ten celownik poległo 30% japońskich żołnierzy walczących na Okinawie. [45]
 

             Lunety noktowizyjne do broni zwane również celownikami noktowizyjnymi są przyrządami umożliwiającymi celowanie w ciemności. Jest to w zasadzie rodzaj noktowizora jednookularowego wzbogaconego o siatkę celowniczą, wraz z odpowiednim mechanizmem kalibracji i szyną montażową, dzięki czemu pełni on rolę celownika. Urządzenia wykorzystywane są przede wszystkim przez wojsko. Używa ich również policja i oddziały paramilitarne oraz myśliwi (w niektórych krajach stosowanie celowników noktowizyjnych jest zakazane obowiązującym prawem, m.in. w Polsce). Lunety noktowizyjne pozwalają wyposażonym w nie oddziałom unieszkodliwiać przeciwników w czasie starć nocnych, bez użycia oświetlenia i zdradzania własnych pozycji. Opisane wcześniej lunety noktowizyjne zarówno niemiecka jak i amerykańska należą do zerowej generacji przyrządów tej klasy (celowniki aktywne). Bowiem wraz z rozwojem technologii noktowizyjnych także lunety były ulepszane i generacje noktowizorów posiadają odpowiedniki wśród celowników noktowizyjnych. Lunety noktowizyjne są bardziej rozbudowane pod względem optycznym niż noktowizory. W przypadku tych pierwszych, przetworniki obrazu muszą także współpracować ze  złożonymi układami optycznymi umożliwiającymi powiększanie widzianego obrazu.

 



Rysunek 72. Radziecki noktowizyjny celownik generacji zerowej NSP-2 zamontowany na karabinku AK używany w latach pięćdziesiątych [46]

 

Rysunek 73. Schemat kaskadowego, trójstopniowego, amerykańskiego przetwornika optoelektronicznego generacji 1. [40]


Natomiast przetworniki obrazu w lunetach są kilkustopniowe tj. do przetwornika jest dołączony kolejny przetwornik a za nim jeszcze jeden (wszystko w tubusie danej lunety). Taki układ zwany również kaskadowym umożliwia uzyskanie znacznego wzmocnienia za pomocą posiadanych przetworników.



Rysunek 74. Amerykański celownik noktowizyjny AN/PVS-2 używany w latach siedemdziesiątych podczas wojny wietnamskiej. Przyrząd generacji pierwszej dołączony jest tutaj do karabinka M-16. [47]



Rysunek 75. Luneta noktowizyjna generacji drugiej AN/PVS-4, która weszła na wyposażenie jednostek amerykańskich w latach osiemdziesiątych. [48]



Rysunek 76. Zaawansowany celownik noktowizyjny trzeciej generacji AN/PVS-10, w użyciu od lat dziewięćdziesiątych. Zamontowany do snajperskiego karabinu M 107. [49]


Lornetki noktowizyjne posiadają budowę zbliżoną do noktowizorów i wymiary zbliżone do klasycznych lornetek.


Rysunek 77. Współczesna lornetka noktowizyjna pasywna z podświetlaczem. [50]


Posiadają cechy noktowizora (bez zaczepów umożliwiających przymocowanie np. do hełmu), ich zaawansowanie techniczne wyraża również generacja zastosowanego przetwornika i jednocześnie muszą umożliwiać powiększenie obserwowanego obrazu.


NOKTOWIZORY NA POJAZDACH

             Urządzenia tego typu opracowali między innymi  Niemcy podczas drugiej wojny światowej. Heereswaffenamt WaPrüf 8 współpracujący z AEG opracowywał tego typu przyrządy optyczne od roku 1936, lecz prace nie były zbyt zaawansowane aż do 1943r, kiedy to Alianci uzyskali bardzo znaczną przewagę w powietrzu i rozpoczęli ataki lotnicze na Niemcy hitlerowskie. Od tego momentu projekt stał się bardziej priorytetowy i uzyskał większe wsparcie materiałowe. Efektem prac badawczych pod kierunkiem Dr. H. Gärtnera z Heereswaffenamt WaPrüf 8 było przekazanie już w roku 1943 do celów testowych kilku czołgów Panther wyposażonych w zestawy noktowizyjne FG 1250 z reflektorami podczerwonymi o średnicy 200 mm wyposażonymi w przetworniki obrazu Bildwandler. Pierwsze doświadczenia z nowym sprzętem były przeprowadzane w szkole wojsk pancernych w Fallingbostel (Północne Niemcy) w pobliżu Hanoweru, gdzie załogi ćwiczyły prowadzenie pojazdu i celowanie w warunkach nocnych. Urządzenia z reflektorami podczerwonymi umożliwiały obserwacje terenu i celowanie na odległość do 600m, co ograniczało przewagę doskonałej, długolufowej armaty kalibru 75 mm KwK42 L/70 w jaką wyposażony był czołg.

Rysunek 78.  Zestaw noktowizyjny FG 1250. [51]


Rysunek 79. Przyrząd noktowizyjny FG 1250. [51]

 
Rysunek 80. Czołg PzKpf V Panther z zamontowanym, widocznym na wieży zestawem noktowizyjnym FG 1250. [52]

Właśnie ze względu na niezadowalający zasięg całego zestawu konstruktorzy niemieccy zamontowali jeszcze większy, bo o średnicy 600 mm reflektor podczerwony na transporterze półgąsienicowym SdKfz 250/20. Pojazd ten nazwany UHU, miał być przydzielany do każdego plutonu piechoty, aby oświetlając teren potężnym reflektorem  podczerwonym umożliwić tym samym nocną walkę piechocie. Były także transportery  wyposażone w noktowizory dla kierowców zwane FALKE. Transporter taki miał przewozić żołnierzy, którzy na swych karabinach StG 44 mieli zamontowane celowniki noktowizyjne VAMPIR. Pojazdy UHU mogły też oświetlać teren czołgom Panther, które nie musiały by używać swoich słabszych i o mniejszym zasięgu reflektorów do walki. Była to próba stworzenia quasi-pasywnego systemu nocnej obserwacji/celowania, którego zasięg znacząco wzrósł do 2500 m. Opisane urządzenia należą oczywiście do generacji zerowej przyrządów noktowizyjnych. Są to przyrządy o aktywnym charakterze pracy. Po zakończeniu wojny państwa koalicji antyhitlerowskiej (głównie Rosja i Stany Zjednoczone) kontynuowały prace nad ulepszeniem zdobytego sprzętu opracowanego przez Niemców i opracowaniem własnych urządzeń tego typu.

Rysunek 81. Transporter opancerzony SdKfz 250/20 UHU z zamontowanym monstrualnym reflektorem o średenicy 600mm pracującym w podczerwieni. Czerwonym okręgiem obrysowany noktowizor dla kierowcy FALKE. [51]


Rysunek 82. Noktowizor FALKE, przeznaczony do obserwacji terenu przez kierowcę. Powiękzenie poprzedniego zdjęcia. [51]

 
Rysunek 83. Powojenne noktowizyjne celowniki peryskopowe produkcji radzieckiej montowane na pojazdach wojskowych. Lewe zdjęcie: TPN-1-22-11 i TKN3B, prawe zdjęcie przyrządy  TKN-1 i TKN-1s. [53]

 

Rysunek 84. Kolejne radzieckie peryskopowe celowniki noktowizyjne dla opancerzonych wozów bojowych lat powojennych typu TBHO-2 i TVN-2. [53]

Współczesne czołgi, jak choćby T-90, produkcji radzieckiej również wyposażony jest w noktowizory. Jeden z nich to uniwersalny aktywno-pasywny, przeznaczony dla kierowcy, obserwacyjny przyrząd TWK-2 o skutecznym zasięgu 400 m w pasywnym trybie pracy. Drugim urządzeniem, przeznaczonym dla dowódcy jest TKN-4S Agat-S, z 5,1 krotnym nocnym powiększeniem. Jego zasięg w trybie pasywnym wynosi 700 m i około 1000 m wtrybie aktywnym (podświetlenia dokonują widoczne na rysunku 85, zasłonięte emitery OTSzU-1-7 systemu Sztora).

Rysunek 85. Zbliżenie wieży czołgu T-90 z zamontowanymi przyrządami

obserwacyjno-celowniczymi. [54]
AKTUALNA GODZINA  
   
This website was created for free with Stronygratis.pl. Would you also like to have your own website?
Sign up for free