新時期射擊瞄準鏡光學系統(tǒng)設(shè)計的若干思考

齊魯工業(yè)大學(山東省科學院) 山東省科學院激光研究所 山東 濟南 250103

引言

槍炮類武器在國際上已經(jīng)有了上百年的發(fā)展歷史,自從人類進入熱兵器時代后,槍炮的使用不僅成為了扭轉(zhuǎn)戰(zhàn)局的關(guān)鍵,更加彰顯了一個國家的武器裝備和軍事力量。隨著現(xiàn)代化戰(zhàn)爭需求的不斷轉(zhuǎn)變,其武器裝備的聯(lián)合作戰(zhàn)需求也在不斷的提高和適應(yīng)當中,作為射擊必備的瞄準鏡,其需要提高的不僅有精確性,還有全面性,為了能夠更好的使用戰(zhàn)場環(huán)境的波云詭譎,瞄準系統(tǒng)需要更加輕巧便于攜帶和轉(zhuǎn)移,因此,自十九世紀以后,光學瞄準裝置開始逐步的走上歷史的舞臺。從機械瞄準設(shè)備到光學瞄準設(shè)備,可以說是一個巨大的飛躍,而在非機械瞄具的發(fā)展進程中,其光學系統(tǒng)的設(shè)計更為細致和有針對性。

1 瞄準鏡的光學特征

瞄準鏡的光學特性與其各部分的組成有關(guān),物鏡組在整個瞄準鏡中起到的是采集光點的作用,瞄準鏡在不同環(huán)境下都要具備明確看到目標的能力,清晰的目標影像會直接提高其射擊的準確度,因此,較大尺寸的物鏡在瞄準的過程中能夠提高目標物體展示的亮度,給予更好的瞄準能力。校正鏡管主要有兩個功能,一個是調(diào)整角度,通過校正鏡管的高低按鈕可以對光學系統(tǒng)的成像進行校正。另一個是可以改變倍率,根據(jù)當前所處環(huán)境的不同對實際情況進行調(diào)整,有其相對應(yīng)的放大倍率環(huán)。目鏡組主要負責調(diào)整光線,確保在不同光環(huán)境下都能夠看到清晰的成像,能夠在一個較大的視野下觀察目標。

2 瞄準鏡的分類

光學瞄準鏡主要由物鏡組、校正光管、目鏡組這三大部分構(gòu)成。其中構(gòu)成物鏡組的三個部分為:攝遠型鏡組、正場鏡和對稱式轉(zhuǎn)向鏡組。目鏡組的作用類似與放大鏡,能夠方便觀察物體,在瞄準的同時可以將遠處事物匹配到物鏡中,二者結(jié)合完成放大。目鏡可以分為惠更斯目鏡,冉斯登目鏡,對稱式目鏡,無畸變目鏡,光角目鏡。

3 射擊瞄準鏡光學系統(tǒng)設(shè)計

3.1 外形尺寸設(shè)計 根據(jù)其技術(shù)指標進行外形尺寸的相關(guān)設(shè)計,首先要確定目鏡的視場角、入瞳直徑和出瞳直徑、物鏡焦距和目鏡焦距。外形尺寸的計算需要根據(jù)相關(guān)的技術(shù)要求,采用透鏡轉(zhuǎn)向式望遠系統(tǒng)結(jié)構(gòu),但是它最大的缺點是體積較大,可以通過在設(shè)計物鏡組的時候采用攝遠型結(jié)構(gòu)來減少整個系統(tǒng)在縱向方位上的尺寸。瞄準鏡的光學系統(tǒng)主要由物鏡組、場鏡、轉(zhuǎn)向鏡組、分劃板和目鏡組成,物鏡組的正光焦度和負光焦度組成了整個的攝遠型結(jié)構(gòu),場鏡主要是為了降低轉(zhuǎn)向鏡組的通光口徑,分劃板的表面有一定的分劃刻度,可以用來瞄準時進行測量,而目鏡主要是在分劃板后面進行成像,人眼在瞄準物體時只要對準目鏡,并通過分劃板的刻度,就能夠很好的瞄準目標。

3.2 組合物鏡設(shè)計 組合物鏡組主要起到的是轉(zhuǎn)像的作用,使用透鏡轉(zhuǎn)像式結(jié)構(gòu)可以減少在瞄準鏡實際使用和作戰(zhàn)過程中受到外界影響而發(fā)生的輕微震動感,這樣一來能夠直接降低實戰(zhàn)過程中對棱鏡位置的影響。在實際的設(shè)計過程中主要采用的是攝遠型結(jié)構(gòu),場鏡采用的是平凸透鏡主要作用是能夠使州外的光束達到聚集降低后面轉(zhuǎn)向鏡組的通光口徑。轉(zhuǎn)向鏡組在實際的應(yīng)用過程中被放置在物鏡的實像附近,物鏡的像平面和轉(zhuǎn)向鏡的物平面是相對一致的,且目鏡的物方焦平面和轉(zhuǎn)像鏡組的像平面是一致的。

3.3 目鏡的設(shè)計 目鏡的出瞳距離十分的重要,是整個瞄準鏡光學設(shè)計中的關(guān)鍵,普通的望遠系統(tǒng)的出瞳距離最小在20mm,最大在25mm,因此,在設(shè)計的過程中出瞳距離一定要維持在這一區(qū)間內(nèi),在實戰(zhàn)過程中,瞄準系統(tǒng)會完全依靠這一距離進行瞄準,不當?shù)某鐾嚯x會直接影響到射手的眼睛,因此,很大一部分狙擊手在日常訓練中會佩戴眼罩,這也是為了能夠降低對人員的影響,射擊過后的炮火也不容易對射手產(chǎn)生干擾。目鏡應(yīng)該具備一定的長出瞳距離,這樣才能真正程度上保護射擊手。目鏡在設(shè)計的過程中需要重點注意彗差、像散、場曲、畸變這三個要素以及倍率的色差。分配光焦度會很大程度上影響場曲和被率色差,若前者的分配焦度合理,那么其余兩個要素就能夠被很快的進行修正。而光焦度的分配其實較為輕松,總共分為三個正組,第一組和第二組可以合并為一個大組,成為后續(xù)的組合鏡組,其余的一個組單獨為一組,根據(jù)焦度分配的不同進行相關(guān)的計算就能得出最終的結(jié)果。

結(jié)束語

瞄準鏡的光學系統(tǒng)設(shè)計一定會隨著科學技術(shù)和綜合軍事水平的不斷發(fā)展而進入更高層次的發(fā)展階段,未來對相關(guān)瞄準鏡的光學設(shè)計一定有更大的更新和發(fā)展的空間,還可以解決更多的發(fā)展難題,將更多高的科學技術(shù)融入到儀器,真正的發(fā)揮出更高水平的武器力量。因此,我們要盡量的發(fā)現(xiàn)當前光學系統(tǒng)設(shè)計中的不足之處,時刻抓住科技變化的動向,一點一滴的將其推進和擴展開來。