Коллиматорные прицелы: Стрельба по маркам

В голливудских боевиках оружие участников перестрелок (а теперь уже и в сводках новостей автоматы солдат миротворческих и не очень сил) бывает оснащено необычными прицельными приспособлениями. В некоторых случаях они отдаленно напоминают «привычные» оптические прицелы с короткими тубусами и внутренней подсветкой. В других – выглядят пришельцами из будущего. Объединяет их лишь наличие линз и хорошо заметное в сумерках внутреннее свечение. Это и есть так называемые коллиматорные прицелы.

В то время как оптические прицелы являются неотъемлемой частью снайперского оружия и устанавливаются главным образом на сверхточные дальнобойные винтовки, коллиматорными прицелами оснащают преимущественно дробовики, скорострельное автоматическое оружие и даже пистолеты.

Чтобы понять причины подобного различия сфер применения «оптики» и «коллиматоров», равно как и оценить достоинства последних, следует ознакомиться с наиболее распространенными прицельными приспособлениями – открытыми и оптическими прицелами.

Просто и надежно

Открытый прицел (часто называемый механическим) представляет собой комбинацию «мушка–целик». Наведение оружия на цель при его помощи осуществляется путем совмещения в поле зрения одного из глаз стрелка трех точек: прорези целика, мушки и непосредственно цели. Преимущества подобного прицела – крайняя простота и надежность. Сюда можно было бы добавить и широчайшие углы обзора, но, к сожалению, к перекрытой зоне видимости относится и часть самой цели, закрытая прицелом. Недостатком же оказывается расположение всех трех точек линии прицеливания на разном расстоянии от глаза, чем и обусловлена относительно низкая точность данного типа прицелов. Ведь человеческий глаз на коротких дистанциях имеет очень невысокую глубину резкости и при фокусировке взгляда на целике даже изображение мушки заметно расплывается, цель же может оказаться вообще плохо различима – и наоборот. Компромиссный вариант: взгляд фокусируется на мушке ценой снижения резкости как цели, так и целика. При другом способе прицеливания стрелку нужно поочередно концентрироваться на каждой из трех точек, что, в свою очередь, отнимает значительную часть времени на аккомодацию (перефокусировку) глаза и не позволяет быстро произвести прицельный выстрел.

Дольше, но точнее

Описанного недостатка лишен оптический прицел. Помимо его широко известного свойства визуально приближать цель, то есть увеличивать ее видимые размеры, он обладает еще одним крайне важным достоинством, о котором расскажем чуть позже.

Конструктивно подобный тип прицела представляет собой длиннофокусный объектив, имеющий глубину резкости от нескольких метров или десятков метров до бесконечности. Другими словами, глядя в окуляр прицела, стрелок одинаково резко видит как близкорасположенный объект, так и находящийся сколь угодно далеко. Говоря техническим языком, почти все предметы, видимые через оптический прицел, располагаются в одной фокальной плоскости. «Слепой» зоной остается только определенная дистанция непосредственно перед прицелом. Здесь уместно будет провести аналогию с классическими фотоаппаратами. При настройке объектива на расстояние, например, 3 метра резко будут видны предметы, расположенные на дистанции приблизительно от 2 до 4 метров. В данном случае 3 метра – это точка фокусировки объектива, а диапазон от 2 до 4 метров – его глубина резкости. При установке шкалы расстояний на «бесконечность» фокусировка производится на 8–10 метров, а глубина резкости «растягивается» от еще меньшей дистанции до бесконечности. Похожим способом настраиваются и оптические прицелы, с той лишь разницей, что для снижения отрицательного влияния параллакса (см. врезку) точку фокусировки прицела обычно делают достаточно удаленной (порядка 50–100 метров). Существуют и особые прицелы с регулируемым, как у фотоаппаратов, «фокусом».

В той же фокальной плоскости, что и все обозреваемое через прицел пространство, расположена прицельная сетка (делают ее самой разной формы – от простейшего перекрестья до сложных дальномерных шкал), что позволяет произвести сверхточное прицеливание, недостижимое для открытых прицельных приспособлений. Ведь в процессе совмещения участвуют только два элемента – «сетка» и цель: оба они резко видны и отлично контролируются. Да и то, что цель видна полностью, не перекрыта снизу прицелом, сказывается на корректности выстрела.

На первый взгляд оптический прицел просто вне конкуренции. И это действительно так! Но только в жестко заданных рамках – когда требуется произвести сверхточный выстрел на предельную дистанцию по неподвижной или малоподвижной цели, а времени на прицеливание более чем достаточно. В любых других ситуациях достоинства «оптики» с лихвой уравновешиваются ее недостатками.

К одному из недостатков относится необходимость точного расположения глаза стрелка относительно прицела. Смещение зрачка в любую сторону от оси прицела на несколько миллиметров сразу искажает наблюдаемую картину – поле зрения теряет очертания правильного круга, а положение прицельной сетки перестает соответствовать точке попадания. Допустимое продольное смещение глаза относительно оптической оси имеет очень ограниченный диапазон.

Главным же недостатком, особенно сильно проявляющимся в «оптике» с высокой кратностью, остается крайне ограниченный сектор обзора. Дело в том, что предметы, не попавшие в сектор обзора «оптики», располагаются в гораздо более отдаленных, нежели прицельная, фокальных плоскостях и в момент прицеливания видны крайне нерезко.

Поэтому при использовании «оптики», особенно с высокой кратностью, поиск даже неподвижной цели через окуляр отнимает много времени. А уж при нахождении и удержании в поле зрения подвижного или появляющегося на короткий период времени предмета эффективность «оптики» крайне низка. Для оружия ближнего боя из-за «слепой» зоны такой тип прицелов вообще неприменим.

Поймать и удержать!

А теперь вспомним общие задачи стрелка перед выстрелом: сначала максимально быстро обнаружить цель, затем в минимальный промежуток времени точно навести на нее оружие и удерживать его в таком положении вплоть до выстрела. Оружие, оснащенное открытыми прицельными приспособлениями, позволяет превосходно справиться с первой из задач (в этом случае поле зрения стрелка почти ничем не ограничено) и без всяких затруднений перейти ко второй, где и возникает сложность. При относительно быстром прицеливании сильно страдает его точность, а на более или менее точное наведение уходит существенно больше времени. Оптический прицел, в свою очередь, «пасует» именно в первой фазе – стрелку следует сначала обнаружить цель без помощи «оптики», лишь примерно навести на нее оружие, правильно расположить глаз относительно прицела и вновь перейти к поиску цели уже через окуляр. Вторая же задача производится почти идеально. «Почти» – потому что подвижная цель тут же пропадает из поля зрения «оптики», и стрелку вновь приходится возвращаться к первой фазе прицеливания.

Легко понять, что, существуй идеальный прицел, он бы совершенно не ограничивал поле зрения человеческих глаз и указывал точную направленность оружия независимо от удаленности цели. Подобными качествами, пусть и с некоторыми оговорками, обладает коллиматорный прицел.

Коллимация – это процесс получения пучков параллельных лучей, соответствующих бесконечно удаленным предметам. Именно на нем и основан принцип работы подобного типа прицельных приспособлений.

Основные конструктивные элементы прицела – тонкостенная однократная линза, установленная под небольшим углом к линии прицеливания, и излучатель, формирующий (обычно посредством светодиода и диафрагмы) светящееся изображение прицельной марки, которая чаще всего представляет собой простую точку красного цвета, хотя существуют и более сложные ее варианты. На вогнутую сторону линзы нанесено светоделительное (полупрозрачное рефлекторное) покрытие, излучатель же располагается в фокальной плоскости образовавшейся собирающей линзы, но вне ее оптической оси. Подобная конструкция позволяет стрелку одновременно наблюдать как практически неискаженное пространство за линзой, так и изображение прицельной марки. Причем последнее обладает крайне любопытными свойствами.

Например, отразившись от вогнутой поверхности линзы, лучи от марки преломляются и приходят к зрачку параллельными, а не расходящимися. Так что результирующее изображение будет соответствовать бесконечно удаленному предмету. Как и у описанных выше оптических приборов, глубина резкости человеческого глаза растет в геометрической прогрессии с увеличением расстояния до точки фокусировки. Поэтому при концентрации стрелка на более или менее удаленной цели достаточно резко будет восприниматься и прицельная марка.

Еще интереснее другая особенность «коллиматоров». При наведенном на какую-либо цель оружии положение светящейся точки будет жестко связано не с корпусом прицела… а с самой целью! Если, глядя на цель через «коллиматор», перемещать голову вправо-влево, то окажется, что марка «плавает» внутри прицела, строго удерживая линию прицеливания.

В итоге стрелок, использующий коллиматорный прицел, одним глазом видит все окружающее его пространство, в том числе и цель, а другим – цель, яркую прицельную марку и почти все, за исключением перекрытой корпусом прицела области, окружающее пространство. За счет свойства подсознания объединять в одно целое изображения от разных глаз, конечная картина содержит и ничем не перекрытое, объемно воспринимаемое окружающее пространство, и прицельную марку. Для прицеливания требуется лишь совместить марку с видимой через прицел целью, не задумываясь о правильном положении головы, а после отдачи выстрела линия прицеливания хоть и смещается, но не «теряется», то есть остается полностью под контролем стрелка.

Портит столь идиллическую картину лишь один эффект, вызванный кривизной поверхности линзы. Лучи, отраженные от разных точек ее поверхности, оказываются непараллельными, вследствие чего возникает явление, схожее с параллаксом у оптических прицелов. Впрочем, у лучших моделей «коллиматоров» максимальная погрешность прицеливания даже на дистанции 100 м составляет лишь 10–12 см. А относительно недавно появились и так называемые беспараллаксные (parallax-free), или двухлинзовые, прицелы, созданные на принципе зеркала Манжена, безошибочно указывающие на цель.

Типы «коллиматоров»

«Коллиматоры» делятся на открытые и закрытые. Первые легче и почти не закрывают поле зрения даже для «прицельного» глаза, но излучатель в них не защищен от окружающей среды, а в случае его загрязнения прицельная марка «расплывается» или даже смещается. Закрытые подобной болезнью не страдают, но заметно тяжелее, то есть сильнее изменяют баланс оружия. Почти всегда для использования в разных условиях освещенности прицельная марка имеет регулируемый автоматически или вручную уровень подсветки.

К питанию излучателя некоторые производители стремятся подходить творчески. Так, существуют прицелы вообще без светодиода и батарей. На некоторых моделях змеевидно расположенное на внешней поверхности корпуса оптоволокно в светлое время суток собирает свет и направляет его к прицельной марке (причем от внешней освещенности зависит и яркость точки), а в условиях сумерек работу продолжает специальный «тритиевый» элемент, гарантирующий непрерывное слабое свечение в видимом спектре на протяжении 15 лет.

К экзотическим типам «коллиматоров» стоит отнести модели с увеличением. Их преимущество перед оптическими – менее строгие требования к положению глаза стрелка относительно окуляра и стереоскопические («слепые») прицелы. Последние состоят из непрозрачного вогнутого зеркала, перед которым располагается неподсвеченная прицельная марка на контрастном фоне. Так, один глаз видит только пространство с целью, а другой – точку прицеливания. Объединение изображений достигается посредствам того же подсознания. Такие модели легки, компактны и надежны, но обладают весьма низкой точностью.

В заключение стоит упомянуть еще один тип прицельных приспособлений – голографический прицел, который из-за аналогичного способа работы также часто называют «коллиматором», хотя устроен он совершенно иначе. На прозрачной пластине, находящейся в корпусе прицела, записано голографическое изображение прицельной марки. При появлении опорного когерентного излучения голограмма проецируется далеко в пространство. Слабый эффект, схожий с параллактическим, есть и здесь – абсолютная точность прицеливания независимо от положения марки внутри прицела будет достигаться лишь на той дистанции, на которой создается изображение. Преимущество такого прицела перед настоящими «коллиматорами» заключается в возможности оперативной замены фотопластины с необходимой дистанцией записи голограммы. Недостаток – высокое энергопотребление и, как следствие, прямая зависимость времени работы от массы батарей, а также ухудшение изображения сетки при наблюдении ярких источников света непосредственно через прицел.

 

 

Александр Мухоненко
Популярная механика 11-2006