ПРИЦЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1999 года по МПК F41G1/38 F41G1/16 

Изобретение относится к системам наведения. Устройства, построенные в соответствии с предлагаемым изобретением, могут являться основой построения метрологических и геодезических приборов, прицелов к артиллерийско-стрелковому, охотничьему, спортивному и игровому оружию и тому подобного.

Широко известны классические оптические прицелы, включающие механизм крепления прицела с посадочным местом на оружие и визирную часть, формирующую изображение прицельного знака в окрестности рассматриваемого глазом изображения цели.

Существенным является то, что корректировка направления визирования (углового положения в пространстве объекта прицеливания или изображения объекта прицеливания с учетом его углового оптического увеличения в момент принятия решения о правильном наведении оружия на цель воображаемой линии, соединяющей центр зрачка глаза стрелка и прицельную точку изображения прицельного знака, по которому производят прицеливание) в таких прицелах осуществляется путем смещения прицельной сетки в фокальной плоскости окуляра. Смотри, например, US Patent N 4373269 "Adjustment Mechanism" 1983.

Такое конструктивное решение задачи выверки прицела на оружии и введения угловых поправок на параметры цели без применения кулачковых и иных передач, преобразующих характер движения органов (рукояток) введения поправок и/или выверки прицела (органов управления), не позволяет
1. при габаритах прицела, устанавливаемого на конкретный вид оружия, меньших расстояния между элементами механического прицела (целиком и мушкой), используемого на данном виде оружия, и при конечных перемещениях органов управления (которые могут быть измерены а) с помощью приборов измерения линейных перемещений с ценой деления не менее 10 мкм или б) с помощью приборов измерения угловых перемещений с ценой деления не менее 1^o - одного углового градуса) обеспечивать произвольно малые (порядка 2'' - двух угловых секунд) изменения направления визирования, действительно

где Δγ - точность (дискретность) изменения направления визирования (например, по вертикали);
Δt - точность (дискретность) изменения положения прицельной сетки (соответственно тоже по вертикали);
f'_e - фокусное расстояние окуляра или эквивалентное фокусное расстояние окуляра и оборачивающей системы (в зависимости от места установки прицельной сетки в телескопической системе прицела и типа оборачивающей системы);
видимое увеличение оптического прицела.

Тогда, например, при = 1, f'_e = 100 мм и Δγ = 2'' (≈ 0,00001 рад) Δt должно быть равно 1 мкм, что с учетом реальных конструкций механизмов тонкой подачи, существующих в них люфтов и упругих деформаций невыполнимо, даже при использовании дифференциальных винтовых передач;
2. обеспечить требуемую функциональную зависимость изменения направления визирования от поворота органов управления
Θ(γ,χ) = F(ϕ₁,ϕ₂..,ϕ_n), (2)
где Θ(γ,χ) - изменение направления визирования;
γ - угол между осью канала ствола оружия и воображаемой линией, соединяющей центр зрачка глаза стрелка и прицельную точку изображения прицельного знака, по которому осуществляется прицеливание (линией визирования) в момент принятия решения о правильном наведении оружия;
χ - угол между вертикалью и радиус-вектором, проведенным из контрольной точки (точки в плоскости цели, на которую осуществлялось наведение оружия) к средней точке поражения (точке в плоскости цели, являющейся среднеквадратическим центром попадания после принятия решения о правильном наведении оружия) в момент отстрела оружия с установленным на него прицелом;
ϕ₁, ϕ₂.., ϕ_n - углы поворота органов управления;
n - количество органов управления; что очевидно.

Известен прицел ВГА-50 (смотри, например, ЗАО "Р.О.С.ГиХ", "Ночной штурмовой прицел ВГА-50" Инструкция по эксплуатации, Москва, 1996, 16 страниц), включающий механизм крепления прицела с посадочным местом на оружие и визирную часть, формирующую изображение прицельного знака в окрестности самой цели.

Данное прицельное устройство можно принять за прототип.

Существенным является то, что корректировка направления визирования в этом прицеле осуществляется путем углового смещения визирной части относительно посадочного места на оружие механизма крепления при ее развороте органами управления относительно вертикальной и горизонтальной осей вращения.

Такое конструктивное решение задачи выверки прицела на оружии и введения угловых поправок без применения передач, преобразующих характер движения органов управления, тоже, как и в случае классических оптических прицелов (смотри также выше описание классических оптических прицелов) не позволяет
1. при ограниченных габаритах прицела и конечных перемещениях органов управления обеспечивать произвольно малые изменения направления визирования, действительно

где Δγ - смотри выше;
p - шаг резьбы винта подачи органа управления;
l - расстояние от оси вращения визирной части до упора в нее толкателя органа управления;
N - число отслеживаемых перемещений рукоятки органа управления (например, число щелчков за один оборот).

Тогда, например, при l = 35 мм (ВГА-50), N = 80 (ВГА-50) и Δγ = 2''p должен быть приблизительно равен 0,03 мм, что с учетом реальных нагрузок на механизм выверки недопустимо;
2. обеспечить требуемую функциональную зависимость (2) изменения направления визирования от поворота органов управления.

Изобретение направлено на решение задач
1. повышения точности корректировки направления визирования, необходимой для выверки прицела на оружии и/или введения поправок на параметры цели и внешние условия (корректировки),
2. уменьшения габаритов (а следовательно - и массы) прицельных устройств при сохранении точности корректировки, необходимой для обеспечения выверки прицела на оружии в соответствии с параметрами последнего и введения поправок в соответствии с обеспечиваемой используемым типом оружия вероятностью поражения цели,
3. упрощения конструкции прицела (сокращения количества деталей, их технологического упрощения и так далее) при обеспечении требуемой функциональной зависимости изменения направления визирования от поворота органов управления,
4. снижения уровня требований к физико-механическим свойствам материалов, используемых в прицеле,
5. ослабления требований к жесткости и прочности места на оружии, предназначенного для установки прицельного устройства, при сохранении точностных параметров системы оружие-прицел,
6. повышения надежности прицелов при снижении их стоимости.

Заявляемый технический результат по представляемому изобретению достигается следующим.

1. В прицельное устройство, содержащее механизм крепления (деталь или узел, или элемент корпуса прицельного устройства), задающий положение в пространстве посадочного места для установки на оружие, и визирную часть, формирующую изображение прицельного знака в окрестности цели или ее изображения, введен следующий отличительный признак: оно снабжено механическим дифференциальным процессором (механический вычислитель с одним или более последовательно механически жестко - исключая все шесть степеней свободы взаимного перемещения - контактирующих друг с другом рабочих органов - деформируемых механических элементов, профиль продольного и/или поперечного сечения которых определяют, исходя из требуемого изгиба, смотри ниже, решая дифференциальное уравнение связи деформаций (смотри, например, В.И. Феодосьев, "Сопротивление материалов", Москва, "Наука", 1986, страницы 133-189), расположенным между механизмом крепления и визирной частью и выполненным с возможностью изгиба по меньшей мере одного его рабочего органа для изменения углового положения визирной части относительно упомянутого посадочного места.

2. В прицельное устройство по п. 1 введен следующий отличительный признак: механический дифференциальный процессор выполнен в виде отдельной составной части прицельного устройства или в виде части его тела.

3. В прицельное устройство по пп. 1 или 2 введен следующий отличительный признак: между механизмом крепления и выбранным фрагментом механического дифференциального процессора обеспечивают исключающий все шесть степеней свободы взаимного перемещения контактирующих тел жесткий механический контакт (контакт), контакт также обеспечивают между иным (отличным от предыдущего) выбранным фрагментом механического дифференциального процессора и визирной частью, контакты механического дифференциального процессора с визирной частью и механизмом крепления выполняют с возможностью углового смещения визирной части относительно упомянутого посадочного места при изгибе рабочих органов механического дифференциального процессора.

4. В прицельное устройство по пп. 1 или 2 или 3 введен следующий отличительный признак: длина и/или профиль продольного и/или поперечного сечения рабочих органов механического дифференциального процессора выполнены в соответствии с требуемой функциональной зависимостью величины и направления углового смещения визирной части от величины поступательного и/или вращательного перемещения дополнительно введенных органов выверки и/или поправок.

5. В прицельное устройство по пп. 1 или 2 или 3 или 4 введен следующий отличительный признак: места упомянутого контакта рабочих органов механического дифференциального процессора друг с другом и/или с визирной частью и/или с механизмом крепления выполнены в соответствии с требуемой функциональной зависимостью величины и направления углового смещения визирной части от величины поступательного и/или вращательного перемещения дополнительно введенных органов выверки и/или поправок.

В настоящее время в результате анализа всех сведений, общедоступных на территории Российской Федерации, заявителю не известны прицельные устройства, в которых есть признаки, являющиеся отличительными в заявляемом изобретении, то есть данные решения являются новыми. Заявляемый вариант прицельного устройства имеет изобретательский уровень, так как для специалиста данные технические решения явным образом не следуют из существующего уровня техники. Авторами инициативно были проведены теоретические и экспериментальные изыскания, позволившие выявить отличительные признаки, обеспечивающие достижение вышеуказанного технического результата.

На фиг.1 представлен вид сбоку варианта конструктивного исполнения прицела GS-5 (разработка 1997 г.), в котором реализовано представляемое изобретение.

На фиг. 2 представлен вид сзади на GS-5, в котором реализовано представляемое изобретение.

На фиг. 3 представлен вид сверху на GS-5, в котором реализовано представляемое изобретение.

На фиг. 4 представлен вид спереди на GS-5, в котором реализовано представляемое изобретение.

На фиг. 5 представлен вид снизу варианта на GS-5, в котором реализовано представляемое изобретение.

Вариант конструктивного исполнения прицела GS-5, в котором реализовано представляемое изобретение (фиг. 1, 2, 3, 4 и 5), приведен для пояснения принципа построения дифференциального процессора. На чертежах отмечены визирная часть 6, посадочное место на оружие механизма крепления 7, механизм крепления 8, блокировочный винт механизма крепления 9, первый рабочий орган дифференциального процессора 2, место контакта первого рабочего органа со вторым рабочим органом 11, место контакта второго рабочего органа с механизмом крепления 1, второй рабочий орган дифференциального процессора 10, изгибающийся в месте 12, место контакта визирной части со вторым рабочим органом 3, орган управления 4 и орган управления 5.

Авторами в 1997 году был инициативно разработан и в 1998 году совместно с Главным управлением боевой подготовки Вооруженных сил Российской федерации (ГУБП ВС РФ) испытан прицел модели GS-3 в исполнении на штатное место для крепления оптических прицелов автомата АК-74, построенный в соответствии с заявляемым изобретением. По результатам испытаний утвержден (08.07.98 Начальником ГУБП ВС РФ генерал-полковником А. Головневым) Акт "Оценочных испытаний макетных образцов коллиматорных прицелов с вынесенным маркером моделей 1993 и 1997 гг. - ВГА-50 и GS-3". Физическое моделирование подтвердило возможность осуществления представляемого изобретения. При этом были подтверждены ожидаемые от реализации изобретений результаты, связанные с точностью, функциональной зависимостью (смотри выше) и проч.

На фиг. 1 - 5 изображен еще один вариант исполнения прицела, в котором реализовано представляемое изобретение. Данный прицел (модель GS-5) предназначен для установки на прицельную планку автомата АК-74. Суть работы используемого в нем дифференциального процессора сводится к следующему. Визирная часть прицела 6 механически жестко установлена в месте контакта 3 на рабочем органе дифференциального процессора 10, изгиб которого в месте 12, вводимый вращением органа управления 5, обеспечивает угловое смещение визирной части по горизонтали относительно посадочного места на оружие 7 механизма крепления 8, блокируемого винтом 9. С другой стороны, рабочий орган дифференциального процессора 10 механически жестко соединен с другим рабочим органом 2 в месте контакта 11. Изгиб рабочего органа 2 по всей длине за исключением утолщенного места контакта с рабочим органом 10, вводимый поворотом органа управления 4, обеспечивает угловое смещение визирной части по вертикали относительного посадочного места на оружие механизма крепления. В свою очередь рабочий орган 2 механически жестко соединен с механизмом крепления в месте контакта 1.

Из фиг. 1 - 5 видно, что осуществление изобретения позволит получить технический результат, который можно выразить следующими расчетными характеристиками и особенностями прицельных устройств.

1. Достижимая точность выверки прицела на оружии - теоретически не ограничена. Действительно, смещение, например, места контакта 11 рабочих органов 2 и 10 между собой в направлении органа управления 5 позволит произвольно уменьшить угловое смещение визирной части по вертикали относительно посадочного места на оружие механизма крепления при заданном смещении (повороте) органа управления 4. Тот же результат может быть получен при увеличении жесткости основания рабочего органа 2 (которое на чертеже имеет треугольный профиль) или при увеличении его длины. В прицеле, изображенном на фиг. 1 - 5, точность выверки по вертикали - 0,1 ТД, по горизонтали - 0,5 ТД.

2. Ориентировочные габариты (длина) и масса прицельного устройства в составе корпуса, механизма крепления с посадочным местом на оружие, визирной части, а также дифференциального процессора (смотри ниже), обеспечивающего требуемые видом оружия отклонения средней точки поражения от контрольной точки (смотри выше), при работе с пистолетами (типа ПМ) и пистолетами-пулеметами - 20 мм, 30 г; при работе с автоматами (типа АК-74) - 40 мм, 50 г; при работе со снайперскими винтовками (типа СВД) - 80 мм, 80 г. Так, габариты прицела, изображенного на фиг. 1, 2, 3, 4 и 5, равны 25•40•15, а его вес в металлическом исполнении корпуса - 30 г, пластмассовом - 15 г.

3. Вид функциональной зависимости изменения направления визирования от поворота органов управления - теоретически любой. Действительно, вид формы профиля рабочих органов определяет вид их изгиба, который в свою очередь определяет угловое смещение визирной части относительно посадочного места на оружие механизма выверки. Следовательно, задав форму профиля, можно предопределить функциональную зависимость. Так, в прицеле, изображенном на фиг. 1 - 5, форма профиля рабочих органов дифференциального процессора была выбрана из следующих соображений: рабочего органа 10 - чтобы между поворотом органа управления 5 и угловым смещением визирной части по горизонтали относительно посадочного места на оружие механизма крепления была линейная зависимость; рабочего органа 2 - чтобы между поворотом органа управления 4 и угловым смещением визирной части по вертикали относительно посадочного места на оружие механизма крепления была сложная степенная зависимость, предполагающая осуществление а) путем введения остаточных деформаций рабочего органа 2 выверки прицела на оружие и б) путем вращения органа управления - введения поправок на дальность до цели. Информация о величине поправок, соответствующих задаваемым перемещениям органов управления, оказывается как бы "зашитой" в форму профиля рабочих органов.

4. Материалом, из которого изготавливается 90% объема прицела, может являться пластмасса, что очевидно исходя из массы (а следовательно, исходя из момента инерции) прицела.

5. По этим же соображениям прицел может быть установлен на подвижные затворные рамы.

6. Ориентировочная себестоимость прицелов - 5 ... 50 US$ в зависимости от вида оружия, для которого они предназначены. Из фиг. 1 - 5 видно, что весь прицел состоит из 5 деталей - трех титановых винтов, пластмассового корпуса и визирной части - светодиодного целеуказателя с вынесенным маркером. Рабочие органы дифференциального процессора такого прицела являются частями тела корпуса. Себестоимость его изготовления при серийном производстве - 10 US$.

Использование: для прицельной стрельбы, для ориентации геодезического и метрологического оборудования. Технический результат заключается в повышении точности выверки прицела на оружии и введении поправок при стрельбе, в упрощении конструкции прицела и сокращении его массогабаритных параметров. Сущность изобретения: на оружие устанавливают дифференциальный процессор (механический вычислитель с одним или более последовательно механически жестко контактирующих друг с другом рабочих органов). Рабочие органы представляют собой деформируемые механические элементы, профиль продольного и/или поперечного сечения которых определяют исходя из требуемых выверки и поправок, решая дифференциальное уравнение связи деформаций выбранной группы точек рабочего органа, и выполнены в виде части конструкции прицела либо в виде части тела его корпуса. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Прицельное устройство, содержащее механизм крепления (деталь, или узел, или элемент корпуса прицельного устройства), задающий положение в пространстве посадочного места для установки на оружие, и визирную часть, формирующую изображение прицельного знака в окрестности цели или ее изображения, отличающееся тем, что оно снабжено механическим дифференциальным процессором, расположенным между механизмом крепления и визирной частью и выполненным с возможностью изгиба по меньшей мере одного его рабочего органа для изменения углового положения визирной части относительно упомянутого посадочного места. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механический дифференциальный процессор выполнен в виде отдельной составной части прицельного устройства или в виде части его тела. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что между механизмом крепления и выбранным фрагментом механического дифференциального процессора обеспечивают исключающий все шесть степеней свободы взаимного перемещения контактирующих тел жесткий механический контакт (контакт), контакт также обеспечивают между иным (отличным от предыдущего) выбранным фрагментом механического дифференциального процессора и визирной частью, контакты механического дифференциального процессора с визирной частью и механизмом крепления выполняют с возможностью углового смещения визирной части относительно упомянутого посадочного места при изгибе рабочих органов механического дифференциального процессора. 4. Устройство по п.1, или 2, или 3, отличающееся тем, что длина и/или профиль продольного и/или поперечного сечения рабочих органов механического дифференциального процессора выполнены в соответствии с требуемой функциональной зависимостью величины и направления углового смещения визирной части от величины поступательного и/или вращательного перемещения дополнительно введенных органов выверки и/или поправок. 5. Устройство по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающееся тем, что места упомянутого контакта рабочих органов механического дифференциального процессора друг с другом, и/или с визирной частью, и/или с механизмом крепления выполнены в соответствии с требуемой функциональной зависимостью величины и направления углового смещения визирной части от величины поступательного и/или вращательного перемещения дополнительно введенных органов выверки и/или поправок.