Оптический прицел

Особенностью зрения является то, что человек не может одновременно видеть одинаково резко разноудаленные предметы, расположенные на одной линии. При наводке с открытым прицелом стрелок видит резко целик, менее резко мушку, а контуры цели совсем расплывчаты. Если стрелку кажется, что он резко видит целик, мушку и цель, это значит, что он неосознанно циклически переводит фокус зрения (аккомодирует глаз) с целика на мушку, с мушки на цель и т.д. На переаккомодацию глаза обычно затрачивается не менее 0.8-1.5 сек, причем перевод взгляда с цели на прицельные приспособления происходит быстрее, чем в обратном направлении. Благодаря постоянным тренировкам и тому, что человек может хранить в памяти увиденное изображение в течение примерно 0.1-0.2 секунды, можно добиться хороших результатов при стрельбе с открытым прицелом по неподвижным целям. Однако такая стрельба весьма утомительна для стрелка и как результат на оружии стали появляться оптические и коллиматорные прицелы.

Оптический прицел представляет собой зрительную трубу, предназначенную для наблюдения удаленных предметов. Корпус трубы обычно изготавливается из стали или алюминиевых сплавов. Высококлассные прицелы имеют герметичную конструкцию, заполненную инертным газом под небольшим давлением - это позволяет избежать проникновения влаги и запотевания линз. Внутренние поверхности труб имеют черное антибликовое покрытие, иногда гофрированную поверхность или диафрагмы.
Внутри трубы расположена оптическая система, состоящая из нескольких линз, оптические оси которых находятся на одной прямой линии. Объектив, обращенный в сторону цели, строит в своей фокальной плоскости изображение цели. Это изображение получается перевернутым вокруг горизонтальной и вертикальной оси, поэтому в состав оптического прицела входит оборачивающая система, возвращающая изображение к нормальному виду. Изображение цели, пройдя через оборачивающую систему, формируется в фокальной плоскости окуляра. Окуляр, подобно лупе, позволяет увидеть увеличенное изображение. При вращении оправы окуляра изображение можно подстроить под особенности зрения стрелка, то есть скомпенсировать близорукость или дальнозоркость.
Объектив, коллектив, оборачивающая система и окуляр состоят из нескольких линз (в сумме обычно 9-12) для того, чтобы изображение в прицеле не имело геометрических и цветовых искажений. Дополнительно применяют многослойное "просветление" оптики и введение в оптическую систему асферических линз. Качественная оптика также повышает различимость двух рядом расположенных удаленных или неконтрастных объектов и называется разрешающей способностью.
В фокальной плоскости объектива помещается прицельная марка (иначе сетка или визир). Поскольку прицельные нити расположены в плоскости изображения цели, значит цель и прицельные нити видны одинаково резко и не нужна переаккомодация глаза. Это является основным, но не единственным, преимуществом оптических прицелов перед механическими.
Размещение рамки в фокальной плоскости объектива характерно для европейских оптических прицелов - в американских она находится в фокальной плоскости окуляра.
В простейшем случае прицельная марка представляет собой рамку с натянутыми на ней крестообразно двумя тонкими проволочками. Вместо рамки все чаще применяют стеклянную пластину в вытравленными на ней изображениями шкал, перекрестий и дополнительных значков. Рамка может независимо перемещаться как в горизонтальной так и в вертикальной плоскости. Для перемещения рамки служат так называемые маховички вертикальных и боковых поправок, выведенные на поверхность трубки прицела и соединенные с рамкой винтами.
При пристрелке оружия или при вводе поправок в процессе стрельбы рамка с прицельной маркой смещается относительно оптической оси прицела, иногда весьма значительно. Принимая во внимание, что наиболее качественное и яркое изображение формируется вблизи оптической оси прицела и, к тому же, глаз стрелка всегда рефлекторно отыскивает центр изображения (здесь - круга), в современных оптических прицелах стали применять системы с "центрированной маркой". В таких системах внутри корпуса прицела на шарнирах установлена трубка, в которой располагаются оптические элементы прицельной марки и оборачивающей системы. Маховики ввода поправок соединены с внутренней трубкой, поэтому при их вращении перемещается вся трубка, а не только прицельная марка. Поэтому марка всегда находится на оптической оси прицела, что позволяет корректировать весьма значительные погрешности, возникающие при монтаже прицела, или при применении пуль, обладающих крутой траекторией.
Маховик вертикальных поправок - углов возвышения - располагается сверху прицельной трубки, а маховик боковых поправок располагается сбоку.
Маховики ввода поправок могут функционировать по-разному, в зависимости от назначения прицела.
На "охотничьих" прицелах положение маховиков изменяется редко, обычно только при пристрелке оружия или введении поправок на замену боеприпаса или изменение метеоусловий. Подразумевается, что стрельба будет вестись на дальности прямого выстрела, поэтому чаще всего маховики имеют только шлицы под инструмент и, после пристрелки, закрываются заглушками, чтобы избежать непреднамеренного смещения.
"Снайперские" прицелы подразумевают стрельбу на предельных дистанциях или по малоразмерным целям и предполагают коррекцию положения прицельной марки после каждого выстрела, поэтому на их крупных маховиках имеются шкалы боковых поправок, размеченных в "тысячных" дистанции, и шкалы вертикальных поправок, размеченных в десятках или сотнях метров.
Прицелы с "баллистическим компенсатором" имеют логарифмические шкалы дальности, привязанные к баллистике конкретного боеприпаса. При переходе на другой боеприпас необходимо заменять шкалу. К сожалению, логарифмические шкалы таких прицелов привязаны к неким стандартным метеоусловиям и при их изменении также требуют внесения корректив в установки шкал.
Минимальное деление (угол поворота) маховика ввода поправок иногда называют "щелчком", потому что при вращении маховика на каждом делении шкалы раздается щелчек, что позволяет на слух вводить поправки даже в темноте. В высококлассных прицелах поворот на один щелчок маховика ввода боковых поправок обычно смещает точку попадания на дистанции 100 метров на 4-5 мм, в простых - на 2-3 см.

Оптические прицелы характеризуются рядом параметров, которые необходимо знать для обоснованного выбора прицела и эффективного его использования.
Основной характеристикой прицела является увеличение (кратность), как отношение видимого невооруженным глазом размера предмета к его размеру, наблюдаемому в оптический прицел. Увеличение предмета наблюдения воспринимается как его приближение (уменьшение дистанции) на величину кратности. Кратность прицела обозначается знаком "х" и может быть от 1.5х до 50х и даже больше. Существуют прицелы с постоянной и переменной кратностью увеличения.
Кратность прицела взаимосвязана с видимым полем зрения. Поле зрения - это часть пространства, наблюдаемая в оптический прицел. Поле зрения выражается в угловой или линейной мере. Линейная мера определяется поперечным размером наблюдаемого пространства на заданной дистанции (обычно 100 или 50 метров). На поле зрения влияют диаметр линз оптической системы и расстояние от глаза стрелка до окуляра. В любом случае, чем больше увеличение прицела, тем меньше поле зрения. Существуют так называемые "широкоугольные" прицелы, у которых угол зрения увеличен на 20-40° по сравнению с обычными прицелами. Ниже представлены ориентировочные характеристики для типичных оптических прицелов:

Входной зрачок - отверстие, ограничивающее пучок лучей, попадающих в объектив. Размер входного зрачка равен диаметру передней линзы объектива. Чем больше входной зрачок, тем больше светосила объектива. Большая светосила объектива позволяет вести стрельбу в условиях пониженной освещенности, в сумерки, туман и т.п. Однако светосильные объективы дороги, имеют большой вес и при монтаже их оптическая ось располагается высоко над осью ствола.
Выходной зрачок - это изображение входного зрачка, формируемое оптической системой прицела на некотором расстоянии за окуляром. Диаметр выходного зрачка равен диаметру входного, деленного на кратность прицела. Например, для прицела 4х20 диаметр выходного зрачка равен 20: 4 = 5 (мм). При прицеливании глаз стрелка должен быть совмещен с выходным зрачком. При их несовпадении в продольном или поперечном направлении будет происходить затемнение части поля зрения. Диаметр зрачка глаза в зависимости от освещенности меняется в пределах от 2 мм (при ярком освещении) и до 7 мм (в сумерки), поэтому обычно при проектировании хорошего оптического прицела принимают диаметр выходного зрачка не менее 8 мм.
Удаление выходного зрачка - это расстояние между последней линзой окуляра и положением выходного зрачка, а значит глаза стрелка. Обычно удаление выбирается равным 75-80 мм, чтобы при отдаче огнестрельного оружия прицел не травмировал стрелка. Естественно, для малокалиберного огнестрельного оружия, а тем более для пневматики вынос выходного зрачка может быть меньше - 45-50 мм.
Параллакс - это видимое смещение одного объекта относительно другого. Любой объект, расположенный от оптического прицела на некотором расстоянии (обычно 50 или 100 метров) и до бесконечности виден резко. Его изображение формируется в фокальной плоскости объектива там же, где находится прицельная марка. Изображение объекта, расположенного к стрелку ближе этого, вполне определенного для каждого конкретного оптического прицела расстояния, будет сформировано за плоскостью прицельной марки, то есть ближе к окуляру. Таким образом, между изображениями цели и марки будет некоторое расстояние. Если глаз стрелка находится точно на оптической оси прицела изображения цели и марки будут перекрывать друг друга (визуально совпадать). Однако, если глаз стрелка будет смещен в боковом направлении относительно оси прицела, то он увидит кажущееся несовпадение цели и прицельной марки. Попытка скорректировать (совместить) цель и марку, путем поворота оружия или смещения марки с помощью маховиков поправок приведет к действительному отклонению оружия от цели и промаху.
Выпускаются прицелы, позволяющие оптически корректировать параллакс при стрельбе на ту или иную дистанцию. Самым простым подручным способом уменьшения параллакса является использование диафрагмы, установленной перед объективом, и имеющей отверстие меньшее, чем входной зрачок - впрочем, в этом случае падает освещенность изображения в прицеле.

При прицеливании с помощью оптики необходимо, чтобы глаз стрелка всегда находился точно на оптической оси прибора и в точке выходного зрачка. Навык однообразной прикладки к ложе и положение головы вырабатываются постепенно. Для ускорения этого процесса можно смонтировать оптический прицел как можно ближе к оси ствола; использовать регулируемую или накладную щеку приклада; резиновую трубку (наглазник), надеваемую на прицел со стороны окуляра и равную по длине удалению выходного зрачка. Заметим, что чем больше диаметр выходного зрачка, тем больше отклонение глаза допускается от оси прицела - этим заметно сокращается время прицеливания.
Для уменьшения паразитной боковой засветки и бликования линз в сторону цели на прицел со стороны объектива также рекомендуется надевать резиновую или пластиковую трубку - светозащитную бленду.
При транспортировке оружия для предохранения линз окуляра и объектива применяют защитные крышки, которые могут быть съемными или постоянно закрепленными на прицеле. Иногда крышки выполняют в виде прозрачных фильтров, которые помимо защитной функции улучшают различимость цели при стрельбе. Обычно применяют желто-зеленые, нейтрально-серые и поляризационные фильтры.

В поле зрения современного оптического прицела кроме прицельной марки могут находиться вспомогательные шкалы и обозначения. Визирные нити, дальномерные шкалы и обозначения в некоторых моделях оптических прицелов могут подсвечиваться, что позволяет стрелять при недостаточном освещении. Подсветка может быть двухцветной: красная - при пониженной освещенности (например в густой тени), а желто-зеленая - в сумерки.
Виды прицельных марок исключительно разнообразны, но обычно они имеют некое подобие креста: горизонтальная линия препятствует сваливанию оружия при прицеливании, а вертикальная позволяет наводить оружие в цель. В высококлассных прицелах иногда используют указатель уровня, что позволяет избегать сваливания оружия. Следует заметить, что марка в виде сплошного перекрестья, особенно с жирными линиями, непрактична, так как часто полностью закрывает собой малоразмерные или удаленные цели. Часто марка представляет собой горизонтальную разорванную посередине линию и вертикально направленный угол или штрих ("угольник" или "пенек"), по острию которых осуществляется прицеливание. Таких угольников, расположенных строго один под другим, может быть несколько - каждый предназначен для прицеливания на определенную дистанцию стрельбы. Обычно при стрельбе используется только основной угольник, а вертикальные поправки вводятся поворотом соответствующего маховика. На предельных дистанциях стрельбы диапазона вращения маховика ввода вертикальных поправок может не хватить, поэтому в этом случае маховиком устанавливается максимальная поправка, а прицеливание ведется по дополнительным угольникам.

Определение дистанции необходимо при смене боеприпаса (пули), стрельбе на предельные дальности или под углом к горизонту, при крутой траектории полета пули. В оптических прицелах для определения дистанции используют дальномерные шкалы, отградуированные для целей стандартного размера. Шкала может представлять собой линию с делениями или просто разрыв в горизонтальной линии крестообразной прицельной марки.

Так в российских оптических прицелах разрыв в боковых выравнивающих нитях спроектирован таким образом, чтобы перекрывать 7 тысячных дистанции до цели. Это означает, что, если цель шириной 70 см один раз укладывается в базе (разрыве нитей), значит дистанция до цели равна 100 метрам.
Формула расчета проста:
Дистанция=100*((КоличествоЦелейВБазе*ШиринаЦелиВСм) / 70 см)
Например, если цель размером 35 см укладывается в базе 3 раза, то дистанция равна 100*((3*35)/70)=150 м.
или если цель размером 35 см укладывается в базе 0,5 раза, то дистанция равна 100*((0,5*35)/70)=25 м.
Для прицеливания по мелким целям можно пользоваться полубазой - расстоянием от конца горизонтальной нити до прицельного пенька.

Таким образом, введение понятия "тысячных" позволяет легко переходить от расчетов угловых величин в линейные и обратно, то есть по угловым размерам цели известного размера определять дистанцию до нее или, зная дистанцию до цели, определять ее линейный размер.
В импортных прицелах аналог "тысячных" обозначается "mil", но основой линейной меры является ярд, а не метр. Ярд равен 0,9 метра.

Если оптический прицел содержит мелкие деления измерительной шкалы (до 1 тысячной), то для расчетов дистанции можно пользоваться обобщенной формулой:
ДистанцияВМетрах=(1004*РазмерЦелиВМетрах) / РазмерЦелиВТысячных
Например, если цель размером 35 см "равна" 5 тысячным, то дистанция равна (1004*0,35) / 5 =70 м.

Если дистанция до цели известна, исходя из той же формулы можно определить размер цели:
РазмерЦелиВМетрах = (ДистанцияВМетрах*РазмерЦелиВТысячных) / 1004
Например, если на дистанции 70 метров цель "равна" 5 тысячным, то размер цели (70 * 5) / 1004 = 0,35 м.

Поскольку для пневматического оружия эффективная дальность стрельбы не превышает 70-80 метров, а размеры целей - десятков сантиметров, то вышеуказанные формулы можно упростить:
ДистанцияВМетрах=(10*РазмерЦелиВСм) / РазмерЦелиВТысячных
РазмерЦелиВСм = (ДистанцияВМетрах*РазмерЦелиВТысячных) / 10

Для упрощенного определения дистанции до цели стандартного размера в поле зрения прицела может вводиться дальномерная шкала. Для охотничьих оптических прицелов размер (высота) стандартной цели принимается равной 0,7 м, для военных - 1,7 м. Дальномерная шкала обычно имеет вид двух линий - одна горизонтальная, а другая наклонная (параболическая), с нанесенными на ней метками дистанций. При измерении цель помещается впритык между двумя линиями, а над целью на параболической шкале можно увидеть значение дальности. В других прицелах дальномерная шкала может иметь вид нескольких вложенных друг в друга прямоугольных "окошек" или "ступенек" с общим основанием. Как и в предыдущем дальномере цель помещается между основанием и вершиной подходящего прямоугольника - правда из-за дискретности размеров прямоугольников точность измерения дистанции в этом случае будет ниже.

Шкала "тысячных", расположенная на горизонтальной линии перекрестья прицела, позволяет вводить упреждение при стрельбе по движущейся цели без вращения маховика боковых поправок.

Оптические прицелы могут иметь постоянное и переменное увеличение. Прицелы с постоянным увеличением отличаются повышенной надежностью по сравнению с панкратическими (прицелами с переменной кратностью). Прицелы с небольшой кратностью (1.5х-4х) обладают доступной ценой, малым весом и широким полем зрения, что позволяет вести стрельбу даже по подвижным целям. Поскольку для пневматики предельная дальность прицельной стрельбы равна 70-80 метрам, прицелы с малым увеличением наиболее практичны. При стрельбе с оптическим прицелом с большой кратностью увеличения (более 4х) необходима стабилизация оружия (упор, сошки, станок и т.п.), потому что даже дыхание стрелка приводит к колебанию перекрестья визира в районе точки прицеливания.
В обозначении оптических прицелов с постоянной кратностью обязательно указывается коэффициент увеличения (8х) и диаметр передней линзы объектива (56 мм), например, 8х56.

В панкратических прицелах применяются объективы с переменным фокусным расстоянием или подвижной оборачивающей системой, что позволяет плавно менять степень увеличения. Конструктивно такие прицелы более сложные и потенциально менее надежные, чем прицелы с постоянным увеличением.
В обозначении оптических прицелов с переменной кратностью указывается диапазон увеличения и диаметр передней линзы объектива, например, 3,5-10х43.
Встречаются оптические прицелы (т.н. бустеры) только с двумя значениями увеличения - при необходимости в таких прицелах перед объективом можно установить на резьбе блок дополнительных линз.
В зависимости от условий стрельбы прицелы с переменным увеличением позволяют подобрать требуемую кратность увеличения. Например, поиск цели можно производить при минимальном увеличении, а прицеливание - при максимальном. В жаркую погоду, когда потоки горячего воздуха искажают контуры цели, выбор подходящей кратности увеличения позволяет в значительной степени "отстроиться" от такой помехи.
Заметим, что в панкратических прицелах диаметр выходного зрачка меняется при изменении кратности и на предельных увеличениях может быть слишком мал (3-4) мм.
Некоторые панкратические прицелы позволяют определять дистанцию и автоматически вводить углы возвышения. В таком прицеле имеются две горизонтальные линии, одна из которых движется при изменении кратности. Расстояние между линиями подобрано так, что при изменении увеличения оно остается постоянным и равным, например, 7 тысячным дистанции. При прицеливании по цели высотой 70 см стрелок, меняя кратность прицела и, соответственно, изменяя расстояние между нитями, добивается того, чтобы цель была "зажата" между верхней и нижней нитью. При этом автоматически смещается вверх или вниз прицельная марка, вводя требуемый угол возвышения. Заметим, что обычно автоматический ввод поправок производится только для одного стандартного боеприпаса, но существуют прицелы, где можно задавать поправки для разных боеприпасов.

Оптические прицелы, сконструированные для огнестрельного и пневматического оружия, отличаются тем, что пневматические прицелы обычно проектируются как более дешевые, а значит более простые - конструктивно и функционально. Они рассчитаны на малые дистанции стрельбы (до 100 метров); параллакс становится заметен на дистанции менее 10 метров (у "огнестрельных" - менее 50 или 100 метров); имеют меньшую светосилу и меньшую разрешающую способность; лимб вертикальных поправок размечен в десятках, а не сотнях метров; прицельная марка упрощена; отсутствует подсветка визирных линий. Заметим, что как правило только прицелы, специально предназначенные для мощной пружинно- поршневой пневматики, хорошо переносят ее "двойную отдачу", в то время как прицелы даже для мощного огнестрельного оружия рассчитаны только на однонаправленную отдачу.
Практически во всех случаях выбора прицела для пневматики следует отдавать предпочтение оптическим "снайперским" прицелам для огнестрельного оружия, поскольку только очень дорогие прицелы для пневматики имеют сопоставимые с ними эксплуатационные характеристики. Оптимальным можно считать оптический прицел с постоянным увеличением от 4 до 6 крат и диаметром передней линзы от 24 до 32 мм. Для стрельбы на предельные дистанции лучше применять панкратический прицел, разработанный для пневматического оружия.

При монтаже оптического прицела на оружии необходимо, чтобы его оптическая ось была параллельна оси канала ствола. Это требование трудно удовлетворить, если ствол и ствольная коробка оружия, к которой посредством кронштейнов крепится прицел, могут перемещаться относительно друг друга. Так в широко распространенных пневматиках с "переломом ствола" ствол изначально может быть не параллелен ствольной коробке, а в процессе эксплуатации оружия узел запирания ствола расшатывается все сильнее. Если посадочное место под кронштейн не выфрезеровано на ствольной коробке, а выполнено в виде отдельной детали, укрепленной тем или иным способом на ствольной коробке, параллельность осей прицела и ствола также может быть нарушена.
Виды кронштейнов и способы их крепления к оружию весьма разнообразны. Обычно кронштейн представляет собой деталь, подобную по форме цифре "8" или букве "Q". Верхнее кольцо разрезано по горизонтали и его половинки соединяются винтами. В это кольцо продевается и там фиксируется средняя часть трубки оптического прицела. Диаметры трубок в месте крепления кронштейна могут отличаться для разных моделей прицелов, обычно диаметр равен 25.4 или 26 мм. Отверстие в кронштейне должно точно соответствовать диаметру трубки прицела, чтобы после затяжки винтов трубка не болталась и не деформировалась. Трубку прицела удерживают два кронштейна. К оружию каждый кронштейн крепиться в отдельной точке. Нижние кольца или опоры кронштейнов чаще всего имеют пазы типа "ласточкин хвост", а посадочные места на оружии - соответствующие по форме выступы. Ширина посадочного места или планки чаще всего равна 5, 10 или 11 мм. Кронштейны надвигаются на выступы и фиксируется винтами или подпружиненной защелкой. Для того, чтобы при стрельбе из мощной пружинно- поршневой пневматики прицел от отдачи не сдвигался назад, за посадочным местом заднего кронштейна в ствольной коробке должен быть предусмотрен ограничительный выступ, стопорный винт или специальное устройство - пружинный поглотитель отдачи ОП.
Иногда нижнее кольцо (полукольцо) кронштейна делают выше, чем обычно, - "в виде арки" - это отверстие позволяет пользоваться не только оптическим, но и открытым прицелом.
Часто в месте крепления к оружию оба кронштейна могут объединяться вместе - получается так называемый моноблок. Моноблок может крепиться к ствольной коробке не только сверху, но и сбоку. Крепление моноблоком всегда предпочтительнее, особенно для мощной пружинно- поршневой пневматики.
При выборе кронштейнов нужно учитывать, чтобы после установки оптический прицел не мешал заряжанию пули, движению досылателя и т.п.

В результате "правильного" монтажа оптического прицела должно получиться так, чтобы при установке маховичков вертикальных и горизонтальных поправок в среднее положение - которое определяется по числу оборотов маховика между его крайним левым и крайним правым положением - должна сохраниться возможность смещений прицельной марки в любую сторону для ввода требуемых боковых и вертикальных поправок для всех дистанций стрельбы.