Военное обозрение

Око «большого брата»

15
Око «большого брата»

В 1604 году иностранцы Ф. Липперстей и З. Янсен сконструировали первый телескоп, а в 1608 году в Европе появились первые «голландские трубы» – подзорные трубы или телескопы.


Первых значительных успехов в объединении огнестрельного оружия и телескопа добились американцы в начале 1800-х годов. Медные телескопы устанавливались на дульнозарядные «кентуккские» винтовки образца 1812 года. По слухам, на дымном порохе они показывали группу из 5 попаданий на 165 метрах с разбросом в 28 мм, что по нынешним меркам соответствует примерно 0,6 МОА на 100 метрах.


Винтовка Моргана-Джеймса с оптическим прицелом и мишень, пораженная с расстояния 200 метров, справа – увеличенная мишень (на стенде над прикладом)

С тех пор оптические приборы сильно эволюционировали и претерпели массу изменений, в том числе в самих стёклах.

В целом оптические стёкла могут быть выполнены из любого подходящего химического состава, но прежде всего должны обладать высокой степенью однородности, чистотой, высокой прозрачностью к необходимым видимым и невидимым спектральным участкам света. Например, в приборах ночного видения требуется прозрачность к инфракрасному излучению, а на фильтрах используется апохроматное покрытие, позволяющее скорректировать цветопередачу.

Стекло из кварца



Кварцевое стекло в основном применяется в приборах, работающих с видимым спектром света. Получается за счёт высокотемпературного плавления кристаллов натурального кварца, высокочистого песка, а также не натурального предварительно синтезированного и таким образом обогащённого кремнийсодержащего сырья.

Благодаря методу изготовления, кварцевые стёкла имеют высокую термическую стойкость и могут использоваться до температуры в 950 градусов по Цельсию, а температура размягчения может достигать 1 400 градусов по Цельсию. При этом из-за низкого теплового расширения их можно быстро нагревать и охлаждать без риска разрушения из-за термоудара.

Кроме этого, кварцевые стёкла достаточно инертны к большинству веществ, в том числе воздействию практически всех химических кислот. Все эти свойства позволяют применять такие стёкла не только в агрессивных средах, но и в сложных устройствах вроде лучеделителей, холодных и горячих зеркалах, элементах, смешивающих излучение разных длин волн.

Для оптических устройств кварцевое стекло хорошо тем, что имеет наименьший среди стёкол на основе оксида кремния коэффициент преломления и отличное светопропускание, особенно для ультрафиолетовых лучей.

Стекло из кремния



С одной стороны, это обыкновенное стекло, к которому мы привыкли. С другой – благодаря развитию технологий получения и обработки стекла, применению абразивных инструментов и специальных шлифовальных паст, стало возможно производить твёрдые и сверхтвёрдые оптические стёкла, сочетающие сверхвысокую изотропию (одинаковость физических свойств во всех направлениях, инвариантность, симметрию по отношению к выбору направления), низкий показатель дисперсии и самый высокий уровень преломления.

Часто оптический кремний получается методом Чохральского, когда монокристалл вытягивается и выращивается вверх. Существует несколько видов этого метода, один из которых даёт существенно более чистые, но и более требовательные к последующему технологическому процессу кристаллы, что в свою очередь сильно повышает себестоимость продукции.

В целом оптические кремниевые стёкла стойки к рентгеновскому излучению, биологически совместимы при применении в медицине и используются в производстве приборов, работающих с инфракрасным спектром.

Германиевые стёкла



Диоксид германия применяют в изготовлении линз, объективов, сенсоров, в тепловизорах, системах морского и наземного базирования для панорамного наблюдения за движущимися объектами. Германиевые стёкла имеют большую плотность, высокие коэффициенты преломления и теплового расширения, но по сравнению с силикатными стёклами менее тверды.

Германий водоустойчив и допускает прямое охлаждение водой. Его поглощение резко вырастает при температурах, превышающих 100 градусов по Цельсию, достигая непрозрачности. Германиевые стёкла обычно не содержат пузырьков воздуха и более изотропны, чем силикатные.

В целом область применения оптического германия зависит от степени легирования и вида кристаллической структуры. Оптический монокристалл выращивается методом Чохральского и имеет достаточно высокую себестоимость.

Ситалловые стёкла



Ситалл – это стеклокристаллический материал, получаемый при направленной кристаллизации различных стёкол при термообработке. Грубо говоря, физико-химические и физико-механические свойства таких стёкол зависят от того, что добавили при варке, их делят на однофазные и многофазные в зависимости от количества фаз кристаллизации. Обычно используются светочувствительные добавки (соединения Аu, Ag, Сu), которые при варке и облучении ультрафиолетом придают те самые особые свойства.

Такие стёкла используются в оптике и светофильтрах. Высокопрочные ситаллы используются в обтекателях антенн. Прозрачные, термостойкие, износостойкие и химически стойкие стёкла используются в космической и лазерной технике, астрооптике, солнечных батареях.

Оптические натриево-силикатные стекла



Наиболее ходовые при изготовлении оптических устройств – стёкла, имеющие общее название кроны. Стекло с добавлением свинца называется флинтом и имеет больший показатель преломления, чем у крон. Оба типа стёкол используются для уменьшения хроматических аберраций (искажений изображения из-за преломления среды, через которую идёт свет) и работают в диапазоне волн видимого спектра. Увеличивающие линзы делаются из крона, уменьшающие – из флинта. Для конечного продукта подбирается конкретный сорт стекла и применяется Диаграмма Аббе для наиболее распространённых видов стекол.

В координатах зависимость показателя преломления (nD) от коэффициента дисперсии света (vD):


ЛК – лёгкий крон, ФК – фосфатный крон, ТФК – тяжелый фосфатный крон, К – крон, БК – баритовый крон, ТК – тяжелый крон, СТК – сверхтяжелый крон, КФ – кронфлинт, ЛФ – легкий флинт, Ф – флинт, БФ – баритовый флинт, ТБФ – тяжелый баритовый флинт, ТФ – тяжелый флинт, СТФ – сверхтяжелый флинт, ОК – особый крон, ОФ – особый флинт

Итоги


Я не стал добавлять категорию прозрачных керамических линз, потому что, кроме информации, что первый объектив с ними произвели CASIO, другой, как-либо связанной с военным применением – нет.

Вообще, несмотря на кажущуюся сначала простоту темы, пришлось столкнуться с рядом сложностей в поиске данных. Понятно, что оптические стёкла активно применяются в военной продукции, но какие именно – определить на глаз крайне сложно, особенно если есть напыление. Большая часть оптических и лазерных систем, а также комплексов, производится холдингом «Швабе», находящимся под управлением Ростеха.

В 2011 году холдинг выигрывает тендер на поставку в ВМФ бинокля со стабилизацией изображения, который в 2016 встаёт на вооружение – БКС 20х50. Кроме того, существует БДН-9С «День-Ночь», который сочетает в себе не только бинокль с увеличением 14,5 крат, но ПНВ с ЭОП 2+ и увеличением 5 крат.

Кроме ручных оптических устройств, совсем недавно мы могли насладиться демонстрацией достижений ракетостроения, результаты которых не могли бы быть достигнуты без продвинутой оптики.


И всё же очень меня беспокоит тот факт, что бинокли с розничной ценой в 200 000 рублей и ракеты за миллионы рублей – товар достаточно штучный, и глобально на поле боя они повлиять не способны. В это же время дешёвую и требующую массовой доступности трубу разведчика для пехоты приходится заказывать с китайских сайтов или искать оставшуюся в наследство от более развитой цивилизации.
Автор:
15 комментариев
Объявление

Подписывайтесь на наш Телеграм-канал, регулярно дополнительные сведения о спецоперации на Украине, большое количество информации, видеоролики, то что не попадает на сайт: https://t.me/topwar_official

Информация
Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо авторизоваться.
  1. ЗВЕРОБОЙ
    ЗВЕРОБОЙ 14 ноября 2022 06:35
    +2
    В производстве высококачественной оптики лидируют к сожалению Недружественные Нам страны: Германия, Австрия и США.
    Линзы и призмы в России делают достаточно качественные, а вот приборы - нет!
    1. Гражданский
      Гражданский 14 ноября 2022 07:15
      +4
      Хотя бы простенькие трубы со стабилизацией массово надо выпускать.
    2. KCA
      KCA 14 ноября 2022 09:00
      +3
      Есть такой концерн Швабе, так у них весьма неплохие изделия получаются, и оптику делают, и сами ИК матрицы, когда участвовали в международных выставках всегда за что-нибудь призы получали, может объёмов выпуска не хватает
  2. Nephilim
    Nephilim 14 ноября 2022 10:09
    +4
    В 1604 году иностранцы Ф. Липперстей и З. Янсен сконструировали первый телескоп, а в 1608 году в Европе появились первые «голландские трубы» – подзорные трубы или телескопы.

    Начнем с того, что однозначно имя первого изобретателя телескопа неизвестно, как неизвестна и дата его изобретения. К 1608 году относится первое официальное документальное упоминание о телескопе-рефракторе, то есть телескопе, использующем в качестве объектива линзу. 2 октября 1608 года Генеральные штаты Гааги получили прошение о выдаче 30-летнего патента на создание инструмента, «способного видеть предметы вдали, как если бы они были поблизости» .со стороны Иоганна Липперсгея. Через несколько недель аналогичную заявку подал Якоб Метиус. В выдаче патента им отказали выражаясь современным языком "из за отсутствия критериев патентоспособности", так как аналогичные заявки уже были поданы ранее. Что касается Янсена, которому приписывал изобретение телескопа в 1590 году Уильям де Борель, то утверждение это не нашло подтверждения и считается сомнительным.
  3. Nephilim
    Nephilim 14 ноября 2022 10:30
    +4
    Первых значительных успехов в объединении огнестрельного оружия и телескопа добились американцы в начале 1800-х годов. Медные телескопы устанавливались на дульнозарядные «кентуккские» винтовки образца 1812 года. По слухам, на дымном порохе они показывали группу из 5 попаданий на 165 метрах с разбросом в 28 мм, что по нынешним меркам соответствует примерно 0,6 МОА на 100 метрах.

    "Кентукских винтовок" образца 1812 года, ни с оптическим прицелом, ни без такового, не существовало в природе. Первый задокументированный оптический прицел был изобретен и запатентован между 1835 и 1840 годами Джоном Р. Чепменом, британским инженером (оптический прицел Чепмена-Джеймса). Этот прицел устанавливался на винтовки американского производителя оружия Моргана Джеймса. На фото в статье как раз такая винтовка, из которой в 1860 году стрелял лейтенант Холаберд из Вест-Пойнта. Мишень, по которой он стрелял, рядом с винтовкой.
    1. eule
      eule 15 ноября 2022 12:14
      +1
      Более того, слово "образца" и "кентуккская винтовка" - несовместимы в одном предложении.
      Кентуккская винтовка - это ТИП оружия, производившегося в штатах Пенсильвания и Кентукки немецкоязычными выходцами из Европы. Ее признаки: Длинный ствол малого калибра с высоким качеством обработки, калибр меньше 0.6 дюйма как правило, длинная ложа, вплоть до полной (до дульного среза, бергштуцер), часто спуск со шнеллером.
      В те времена не было никаких "правил оборота оружия", и всякий кто умел делать винтовки, их делал. Кто не умел - мог пытаться, и научиться. В книге "винтовки и револьверы Дикого Запада" приводился пример некоего священника, который сначала чинил ружья, а потом научился ковать и сверлить стволы, и стал оружейным мастером, перестав проповедовать, и стал делать винтовки.
      1. Nephilim
        Nephilim 15 ноября 2022 12:33
        +1
        Более того, слово "образца" и "кентуккская винтовка" - несовместимы в одном предложении.

        Я этот момент упустил. У автора такое количество ляпов, что все сразу не охватишь.
  4. Nephilim
    Nephilim 14 ноября 2022 10:44
    +6
    "Стекло из кварца" - это тоже "стекло из кремния", потому что в обеих случаях используется диоксид кремния. У автора масса технических и прочих ошибок. Как такая статья попала на сайт?
  5. Nephilim
    Nephilim 14 ноября 2022 13:32
    +2
    Я не стал добавлять категорию прозрачных керамических линз, потому что, кроме информации, что первый объектив с ними произвели CASIO, другой, как-либо связанной с военным применением – нет.

    Информации о военном применении прозрачной керамики море - начиная от приборов ночного видения и тепловизоров до бронестекла. Писать не переписать.Автор явно взялся за тему, от которой очень далек во всех отношениях. Фразы про "трудности с поиском информации" и определении вида стекла "на глаз" - это вообще конгениально.
  6. dunkan
    dunkan 14 ноября 2022 18:30
    0
    "Стекло из кремния" - это как?
    Монокристаллический кремний по определению не является стеклом.
    Правильнее писать о каких-то оптических элементах из монокристаллического кремния.
    Вот оксид кремния (кварц) - это стеклообразующий оксид.
    1. Nephilim
      Nephilim 14 ноября 2022 20:04
      +2
      "Стекло из кремния" - это как?

      Автор взялся писать о том, о чем не имеет ни малейшего понятия. Оптический кремний используется, например - для изготовления оптических окон в оптическом диапазоне от 3 до 5 мкм. Это инфракрасное излучение. В этом диапазоне работают инфракрасные головки самонаведения ракет "земля - воздух" или тепловизоры. А оптическое окно - это не линза. Оптическое окно - это прозрачная, оптически плоская подложка, которая используется для разделения двух разных сред, при этом позволяя свету проходить через них.
  7. Архитектор
    Архитектор 14 ноября 2022 20:57
    0
    А чего на главной фотография Медведева к этой теме ?
  8. Zaurbek
    Zaurbek 14 ноября 2022 22:56
    +1
    Показывали даже отечественный объектив для Кенона , но стабилизацию не освоили.
    1. eule
      eule 15 ноября 2022 12:17
      0
      Через переходник в Кэнон можно вкрутить любой советский резьбовой объектив, что особенно оправдано с Юпитер 85/2 и 135/2, так как аналоги стоят непотребно дорого. И с серией ЗЛО, которые стоят очень всерьез дешевле линзовых японских телевиков, да и весят гораздо меньше.
  9. Knell Wardenheart
    Knell Wardenheart 15 ноября 2022 00:26
    0
    Хорошая, годная статья !
    Насчет "дешевой оптики" -сама по себе дешевая оптика будет тогда, когда озаботятся максимальным внедрением отечественной оптики в большую часть производимого в стране - вплоть до каких-нибудь фонариков. Потому что военные заказы это замечательно, но крупные производства при капитализме в основном жируют с гражданской продукции . В свою очередь исключительно подход "на национальный рынок" - это путь в никуда для большинства современных производств , нужно иметь стратегию завоевания рынков СНГ хотя бы. За всем этим должен стоять очень серьезный план действий и гос.поддержки - пока этого нет придется "покупать у китайцев" потому, что у них это есть.