Приборы ночного видения бронетанковой техники

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 

высшего образования «Омский государственный 

технический университет»

С.А. БЕЛЯКОВ

ПРИБОРЫ НОЧНОГО ВИДЕНИЯ 

БРОНЕТАНКОВОЙ ТЕХНИКИ

Учебное пособие

Москва

ИНФРА-М

2019

УДК 621.384.3(075.8)

ББК 32.996я73

Б43

Беляков С.А.

Б43
Приборы ночного видения бронетанковой техники : учеб. пособие / 

С.А. Беляков. — М. : ИНФРА-М, 2019. — 71 с.

ISBN 978-5-16-107551-7 (online)

В учебном пособии рассмотрены вопросы назначения приборов наблюдения 

ночью, требований, предъявляемых к ним, принципы действия приборов ночного видения, 

дается классификация оптико-электронных систем, история их развития. Даны технические 

характеристики, устройство прибора ночного видения танка ТВНЕ-4БДКН-3, ТПНЗ-49, их 

работа. Изложены характеристики разработанных для бронетанковой техники новых 

вариантов приборов с улучшенными характеристиками.

Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся 

на военных кафедрах по программе подготовки офицеров запаса. Может быть 

использовано офицерами танковых войск в системе командирской подготовки и 

самостоятельного изучения. 

УДК 621.384.3(075.8)

ББК 32.996я73

ISBN 978-5-16-107551-7 (online)
© Беляков С.А., 2019

ФЗ № 
436-ФЗ

Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 2 ст. 1

ВВЕДЕНИЕ

С давних пор ночные условия использовались войсками для достижения 

скрытности и внезапности боевых действий, совершались внезапные нападения на 
противника, осуществлялись перегруппировки и маневр войск на поле боя, отход и занятие 
обороны на новых рубежах, проводилось преследование противника.

Значение боевых действий ночью возрастало с появлением нарезного оружия, 

пулеметов, скорострельных пушек и по мере их дальнейшего совершенствования.

Особенно широкий размах приобрели боевые действия ночью в годы Великой 

Отечественной войны. По существу, не было ни одной операции, где бы ни использовались 
ночные условия.

Настойчивые попытки широко использовать ночные условия для ведения 

активных боевых действий предпринимались еще в первую мировую войну. Возросшая 
устойчивость обороны все чаще вынуждала командиров всех степеней в целях снижения 
потерь прибегать к наступлению ночью, в том числе и крупными силами. Например, 
определенных успехов добились войска 4-й русской армии в 1916 г., начав наступление 
ночью на барановичском направлении.

Однако, отсутствие в то время необходимых средств для прорыва хорошо 

подготовленной позиционной обороны противника в высоком темпе не позволило успешно 
решить эту задачу и в ночное время. Этим объясняется провал нескольких крупных 
операций, проводившихся ночью (например, наступление в ночь на 10 сентября 1914 г. 5-й 
германской армии под Верденом). Поэтому большинство военных теоретиков того 
времени считали, что вести наступление ночью крупными силами нецелесообразно. Эти 
взгляды частично сохранились на Западе вплоть до второй мировой войны.

Между тем уже гражданская война в России, носившая, как известно, 

маневренный характер, полностью их опровергла. Отсутствие сплошных фронтов, высокая 
динамичность операций, их большой пространственный размах способствовали широкому 
использованию условий ночи для решения самых различных задач. Эффективно 
проводились ночные рейды в тыл противника соединениями и частями красной кавалерии. 
Успешно использовалось ночное время Красной Армией и для разгрома противника на 
подготовленных оборонительных рубежах и в сильных узлах сопротивления. Так, 20 
сентября 1918 г. части Красной Армии внезапной ночной атакой овладели Армавиром. 3 
января 1920 г. в результате ночного штурма был освобожден от белогвардейцев Царицын. 
В ночь на 8 ноября 1920 г. под руководством М. В. Фрунзе была проведена одна из 
наиболее дерзких и выдающихся операций - форсирование Сиваша и овладение Крымским 
перешейком.

Появление ядерного оружия и других средств поражения повысило роль и значение высокой активности, решительности и непрерывности ведения боя, внезапности 
действий, что возможно только при самом эффективном использовании ночных условий 
для активных действий.

В настоящее время боевые действия в условиях ограниченной 
видимости 

ночью 
и в непогоду или из-за применения противником средств искусственной 

маскировки можно 
вести 
без особых 
ограничений, так как повысились тактикотехнические характеристики (ТТХ) новых приборов и значительно возросло их число 
в войсках. Особенно 
заметные 
изменения произошли в аппаратуре наблюдения 

теплоизлучающих целей. 
Теплопеленгация, 
применявшаяся в первой 
и второй 

мировых войнах, уступила место новой технике воспроизведения 
изображения -  

тепловидению, когда теплоизлучающая цель фиксируется 
не 
в виде отметки или 

всплеска на индикаторе, а наблюдается в виде картины с четкостью телевизионного 
стандарта.

После второй мировой войны развитие ИК-техники шло в основном по пути 

совершенствования уже имеющейся техники ночного видения: уменьшения габаритных 
размеров и массы аппаратуры за счёт использования более эффективных источников света 
-  ИК-прожекторов, энергоёмких источников тока, маломощных высоковольтных 
преобразователей. Однако качественные изменения в приборах ночного видения (ПНВ) 
произошли в конце 50-х -  начале 60-х гг., когда начатые ещё немецкими исследователями 
работы по созданию электронно-оптических преобразователей (ЭОП) с усилителями 
яркости изображения (УЯИ) были успешно завершены учёными и инженерами ведущих 
стран мира.

С созданием пассивных ПНВ и ликвидацией ИК-прожекторов вооружённые силы 

получили новый класс приборов ночного видения, обеспечивающих возможность решения 
ряда тактических задач с той же эффективностью, что и днём, с одновременным усилением 
морального воздействия на противника, особенно не располагающего подобными 
приборами. Появились ночные бинокли, и даже очки, что существенно приблизило 
решение задачи, поставленной перед современной техникой: превраиение ночи в день.
80-е годы называют "вторым золотым веком" ИК-техники, так как в это десятилетие 
произошло качественное изменение приборов ночного видения, заключающееся в 
становлении нового направления ИК-техники -  тепловидения. Тепловизионные приборы 
(ТВП), отличающиеся от ПНВ принципом действия, заключающимся в наблюдении 
местности и целей в спектре их собственного теплового излучения, обладают 
возможностью видения не только ночью, как ПНВ, но и днём в условиях плохой 
видимости, вызванной как погодными условиями, так и использованием противником 
средств искусственной маскировки и камуфляжа.

В это же десятилетие произошёл скачок и в технике ночного видения: 

исследования и разработки ряда промышленных фирм Западной Европы и США привели к 
созданию ПНВ III поколения, способных вести наблюдение в очень тёмные ночи, что 
обеспечивает возможность видения целей в средних широтах практически круглые сутки.

Рассмотрим приборы, обеспечивающие визуальное наблюдение местности и 

расположенных на ней объектов:

приборы ночного видения, использующие принцип преобразования невидимого для 
невооружённого глаза изображения местности и 
целей ночью в видимое 

изображение;
приборы 
ночного 
видения, 
основанные 
на 
использовании 
телевизионных 

передающих трубок, работающих при низких уровнях ЕНО;
тепловизионные приборы, использующие принцип преобразования собственного 
теплового излучения местности и целей (тепловой картины) в изображение, 
наблюдаемое человеческим глазом, в том числе в условиях тумана, дождя и снегопада 
и искусственных помех -  задымления и применения маскирующих аэрозольных 
образований днём и ночью;
приборы ночного видения, использующие лазерную подсветку целей для наблюдения 
в ограниченных условиях видимости днём и ночью, вызванных метеорологическими 
факторами или применением противником средств искусственной маскировки и 
противодействия.

Для наблюдения за полем боя, целеуказания наводчику, корректирования огня, 

разведки целей и ориентировочного определения дальности до них у командира танка 
(танки Т-64, Т-72, Т-80, Т-80Б) установлен комбинированный (дневной-ночной) 
перископический бинокулярный прибор ТКН-ЗВ с пятикратным увеличением и дневной с 
4,2-кратным увеличением ночной ветвей, работающий с осветителем инфракрасного 
излучения. На танках Т-80У(Т-80УД), Т-90 у командира установлен комбинированный 
дневной-ночной прицел ТКН-4С, имеющий независимую стабилизацию поля зрения в 
вертикальной плоскости (в состав прибора входит два дневных оптических канала 
(однократного и 7,5-кратного увеличения) и пассивно-активный ночной канал).

Для обнаружения целей на поле боя, целеуказания, подготовки исходных данных 

для стрельбы, прицеливания, оценки результатов стрельбы и ввода корректур в темное 
время суток у наводчика-оператора расположен пассивно-активный электроннооптический 
прибор ТПН1-49 или ТПНЗ-49 (танки Т-64, Т-72, модификации Т-80). На машинах серии 
Т-80У, Т-90 установлен танковый ночной пассивно-активный прицел ТПН-4С.

Для наблюдения за дорогой и местностью при вождении машины ночью 

механику-водителю служит пассивно-активный электронно-оптический прибор ночного 
видения ТВНЕ-4Б.

Приборы ночного видения, применяемые в основных танках России, приведены

в таблице.

Таблица

Марка машины

Приборы ночного видения

командира
наводчика
механикаводителя

Т-64 (все модификации)
ткн-з
ТПН-1-49
ТВНЕ-4Б

Т-72, Т-72К
то же
ТПН-1-49
то же

Т-72А, Т-72АК, Т-72М, Т-72М1, 
Т-72АВ, Т-72Б, Т-72Б1, Т-72С

то же
ТПН-3-49
то же

Т-80, Т-80Б, Т-80БВ
то же
ТПН-3-49
то же

Г-80У, Т-80УД
ТКН-4С
ТПН-4С
то же

Т-90 (все модификации)
ТКН-4С
ТПН-4С
то же

В 
методическом 
пособии 
рассматриваются 
приборы 

устанавливаемые на основных образцах бронетанковой техники- ТВНЕ-4Б,
ТПН-3-49.

наблюдения,

ТКН-3,

2

1. 
ГЛАЗ И ЕГО ВОЗМОЖНОСТИ В ПРОЦЕССЕ НАБЛЮДЕНИЯ

1.1. 
Глаз и его возможности

"Видеть -  значит различать врага и друга и окружающее во всех подробностях..."

-  писал замечательный советский физик С И Вавилов. [1]

Зрение служило не только основным, но и почти единственным способом 

обнаружить врага, оно должно было действовать и в сумерки и даже при свете зв ё зд , когда 
энергия поступает лишь редкими порциями.

Однако изучение органов зрения продолжается и будет продолжаться, чтобы 

глубже исследовать и понять процессы, происходящие в зрительном аппарате от входного 
зрачка до нервных окончаний 
в отделах головного мозга. Цель такого изучения -  

создание аппаратуры в помощь глазу способной преодолеть барьер, поставленный 
природой человеку: возможность видения ночью, в туман и дым, что представляет 
интерес не только для войны, но и мирной жизни человека.

Великий русский учёный М.В. Ломоносов, изучая глаз совы, заметил: "Но всё же 

размеры зрачка совы даже в присутствии света ясно показывают, что для ночного зрения 
много значит большее количество света, собранное большим отверстием..." И далее: 
"Поскольку наш зрачок не может расширяться ещё больше и собирать большое количество 
света, я применил два стекла -  одно с большой поверхностью, которое захватило бы 
огромную массу лучей и собирало бы их преломлением, другое, значительно меньше, 
которое, снова преломляя лучи, превращало бы их в параллельные".

Таким образом, уже более двухсот лет назад была предвосхищена современная 

идея совершенствования человеческого зрения путём использования промежуточного 
звена между объектом наблюдения и глазом человека -  интерфейса. Современная оптика 
широко использует светосильные объективы с большим входным отверстием для работы в 
сумерки и даже ночью.

Объём информации, поступающий от органов зрения, составляет, по данным 

науки; 90% всей информации органов чувств человека!

На войне зрение является одним из источников получения наиважнейшей 

информации, необходимой для принятия решения, независимо от того, получены эти 
сведения визуально или через промежуточную систему -  оптический или оптикоэлектронный прибор, экран РЛС или путём дешифрования аэрофотоснимков и 
звукометрических лент.
Известно, для того чтобы видеть какой-либо предмет, необходимо, чтобы этот предмет 
был освещён. Успешная работа зрения зависит от степени освещённости наблюдаемой 
картины В дневное время, когда освещённость создаётся светом солнца, глаз человека 
обладает наибольшей световой и контрастной чувствительностью. В сумерки, когда 
солнечный диск постепенно уходит за линию горизонта, освещённость падает в 
зависимости от глубины погружения Солнца. Уменьшение освещённости вызывает 
ухудшение 
работы 
зрения, а, следовательно, сокращение дальности наблюдения и 

ухудшение цветоразличения.

В ночное время освещённость создаётся Луной, отражающей свет Солнца, а в её 

отсутствие -  звёздным светом. На рис. 1 приводятся данные уровней естественной 
освещённости днём и ночью.

(
1

Сплошная 
облачность 
без луны.

Чистое

безлунное

небо.
Полнолуние.

Искусственное

освещение.

Ясный

солнечный

день.

10'5 
ю‘4 

1 
1

ю '3 
10‘2 

1 
1

10'1 
1 

1 
1

о

о

о

ю 4 
ю 5
Освещен

1 
1
1
■ 
1 
1
1 
■
1 
1 
1

10'6 
10‘5

О

‘о

'3 
10'2 
10’1
1 
10 
10

О

о

Рис. 1. Естественные уровни освещённости.

1.2. Поиск и наблюдение

В.В. Шаронов -  автор известного труда "Свет и цвет"- считает, что объект нельзя 

обнаружить или он будет виден очень плохо, если его угловые размеры слишком малы, 
если он не выделяется на окружающем его фоне или сливается с ним, если он находится в 
темноте и сам не светится, если время его пребывания в поле зрения слишком мало, если 
свет окружающих его ярких источников вызывает ослепление.

Невооружённый глаз человека имеет поле зрения умеренного качества 40° по 

горизонтали и 30“ по вертикали (что определило выбор соотношения горизонтального и 
вертикального размеров кино и телевидения как 4:3).

При ухудшении видимости, при необходимости поиска малоразмерных объектов 

или изменения поля образа используют оптические приборы.

Увеличение прибора является его важнейшей характеристикой. Оно определяет 

возможность обнаружения и опознавания объектов с малыми угловыми размерами на 
заданной дальности, а также объектов, движущихся с большой скоростью.

Величина поля зрения выбирается в зависимости от назначения прибора: приборы 

наблюдения должны располагать большим полем зрения в отличие от прицелов, задачей 
которых является наведение боеприпаса в самые уязвимые места цели, что обеспечивается 
увеличением.

1.3 Естественная ночная освещённость

Источником излучения, создающим естественную ночную освещённость (ЕНО) в 

безлунную ночь при безоблачном небе, является всё тот же солнечный свет, отражённый 
от больших и малых планет, скопления звёзд, туманностей, а также свечение кислорода и 
азота в верхних слоях атмосферы на высоте 100 -  300 км, воспринимаемое 
адаптированным человеческим глазом

Несколько иная картина имеет место в лунную ночь при безоблачном небе, когда 

ЕНО, создаваемая отражённым от Луны солнечным светом, ослабленным в 105 раз, 
составляет около 0,3 лк в полнолуние.

5

1. 
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПТИКО -  ЭЛЕКТРОННЫХ 
ПРИБОРОВ 

ЭЛЕКТРОННО -  ОПТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ (ЭОП) 

ПРИБОРОВ НОЧНОГО ВИДЕНИЯ

Схема электронно-оптического преобразователя для визуальной регистрации 

изображения довольно проста (с современной точки зрения).

Рис.2.

1 -фотокатод;
2- металлизированный 
люминесцентный экран;
3- стеклянный цилиндр;
4- поток электронов;
5- электроны не получившие 
достаточного ускорения.

В вакуумном стеклянном 

цилиндре (рис.2) на один из торцов 
(назовём его входным) наносится 
полупрозрачный 
светочувствительный слой из окиси серебра, 
очувствлённой 
цезием 
(кислородно-цезиевый 
серебряный 

фотокатод), с выведенным наружу 
проводником. 
Противоположный 

конец покрывается изнутри слоем 
люминофора, 
на 
который 

наносится полупрозрачный металлизированный экран, соединённый с проводником, 
выведенным наружу. Если на фотокатод такого преобразователя, называемого стаканом 
Холста, направить поток ИК-лучей, или сфокусированное объективом изображение 
какого-либо предмета в ИК-лучах, то его кванты вырывают из фотокатода электроны, 
которые под действием 
ускоряющего поля, создаваемого высоким напряжением, 

направляются к экрану, где в месте соударения электронов с люминофором возникает 
свечение, наблюдаемое глазом.

Прибор такого рода называется электронно-оптическим преобразователем. Однако 

электронно-оптический преобразователь (ЭОП), применяемый в приборах ночного 
видения (ПНВ), представляет собой довольно сложный электровакуумный прибор, 
созданный путём эволюции стакана Холста. Дело в том, что в стакане Холста происходит 
прямой перенос электронов с фотокатода на экран, хотя в действительности имеет место 
разлёт электронов, поэтому изображение в ИК-лучах, спроецированное на фотокатод, 
получается не чётким на экране. Так как оптическое преобразование должно обладать 
высокой чёткостью, современный преобразователь существенно отличается от ЭОП, 
созданных в 30-е годы. Прежде всего в стакане 
Холста отсутствовала фокусировка 

электронов, осуществляемая в современных ЭОП электронной линзой, действующей 
аналогично линзам, применяемым в оптике. Реальные ЭОП, применяемые в ПНВ -  это 
довольно сложные в конструктивном и технологическом отношениях электровакуумные 
приборы (рис.З). ЭОП со сферическим фотокатодом представляет собой отработанный 
образец, пригодный для использования в различных областях техники, в том числе и в 
военной (во время второй мировой войны ЭОП такого типа оснащались ночные 
наблюдательные приборы и прицелы активного типа с подсветкой цели ИК-прожектором).

/Г/Л0ГОА' Хож /па

У 
.2

6

Процесс преобразования в таком ЭОП, называемого по современной технологии 

трубкой нулевого поколения, начинается с вылета фотоэлектронов с катодного слоя при 
проецировании на него ИК-излучения. Количество освобождённых фотоэлектронов 
зависит от плотности и интенсивности излучения на фотокатоде, а их поток в целом 
оказывается промодулированным в пространстве той картиной, какая была заложена в 
потоке излучения.

Ускорение вылетевших из фотокатода фотоэлектронов происходит под действием 

электрического поля, образованного высоким напряжением, приложенным к экрану 
трубки: фотоэлектроны получают энергию. Под действием электронов, бомбардирующих 
экран, возникает свечение люминофора экрана, но уже в видимой области, которое можно 
наблюдать невооружённым глазом. При этом изображение на экране по распределению 
светлых и тёмных мест отвечает картине, спроецированной на фотокатод, но по 
энергетическим характеристикам интенсивность на выходе трубки (экрана) будет в 20-50 
раз больше, чем интенсивность излучения на входе. Такое усиление называется фотонным, 
т е. световым.

Трубки 
нулевого 
поколения 
обладают 
незначительным 
усилением, 
что 

объясняется недостаточной эффективностью входного катода Ag02Cs, тепловой эмиссией 
электронов из фотокатода, создающую паразитную засветку на экране (фон), а также не 
высокой светоотдачей материала экрана. По этой причине трубки нулевого поколения 
нельзя использовать в ПНВ для наблюдения в ночных условиях без постороннего 
источника подсветки - ИК-прожектора, так как естественная ночная освещённость крайне 
незначительна (при Луне 0,1 лк, а при свете звёзд в безлунную ночь всего 0,001 лк), хотя 
спекгр ЕНО ближе к спектральной чувствительности глаза.

Трубки 
нулевого 
поколения 
стали 
основой 
создания 
активных 
ПНВ, 

положительным качеством которых является независимость от величины ЕНО, что 
обеспечивает возможность их применения в условиях полной темноты: в закрытых 
помещениях, глубоких траншеях, подземных сооружениях

Рис.4. Схема работы ПНВ нулевого поколения.

1-объект наблюдения; 2-поток ИК-лучей; 3-ИК-прожектор; 4-лампа накаливания; 

5-ИК-фильтр; 6-электронно-оптический прибор; 
7-объектив; 8-окудяр; 9-электронно- 

оптический преобразователь; 10-фотокатод; 11-люминесцентный экран.

Принцип действия активного ПНВ показан на рис. 4. В ухудшенных условиях 

видимости -  дождь, туман, снегопад -  дальность наблюдения в активные ПНВ резко 
сокращается, так как капли дождя, хлопья снега и частицы тумана отражают излучение 
ИК-прожектора, создавая так называемую обратную засветку на фотокатоде ЭОП прибора

Несмотря на существенные недостатки активных ПНВ, их техническое 

совершенствование продолжалось и в послевоенные годы, когда в начале 50-х годов был 
разработан новый кислородно-цезиевый серебряный фотокатод 81. В результате ЭОП с 
этим фотокатодом нашел применение в новых улучшенных образцах активных ПНВ с 
большей чувствительностью, но по-прежнему использующих активный метод подсветки 
целей, что исключает скрытность и внезапность открытия огня, так как активные ПНВ с 
включением ИК-прожектора легко обнаруживаются противником. Поэтому активный 
способ, сыгравший большую роль в становлении и развитии техники ночного видения, 
уступил, в конце концов, место новому направлению -  пассивным ПНВ, действующим в 
условиях ЕНО без применения ИК-прожекторов за счёт усиления слабого рассеянного 
излучения, отражённого от небесных светил.

Переход на новые принципы ночного видения был необходим ещё и потому, что 

активные приборы не обеспечивают возможность разведки и ведения прицельного огня на 
тактических дальностях, соответствующих огневым возможностям оружия, 
а также 

вследствие недостаточной мобильности из-за значительных габаритных размеров и массы 
аппаратуры активных ПНВ, особенно ИК-прожекторов и источников тока для их питания.

Несмотря на появление нового поколения ПНВ, активные приборы продолжают 

оставаться на вооружении армий многих стран мира, что объясняется большими затратами 
на их приобретение: кроме того, активные приборы вполне пригодны для решения многих 
тактических задач, таких, например, как боевые действия в полной темноте, стрельба по 
активным источникам излучения -  лазерным локаторам и дальномерам, открытым 
источникам света.

Основой создания пассивных ПНВ послужил всё тот же электронно-оптический 

преобразователь, основными элементами которого служит фотокатод, фокусирующая 
система и экран, главными характеристиками которого является светоотдача и высокая 
разрешающая способность, был отработан достаточно полно и резервов на улучшение не