Odbojna stakla optičkih nišana

Nepoznavanje odbojnog stakla u celini dovodi do toga da se ono slabo čuva i održava kako na avionu, tako i u skladištu, zbog čega su česti slučajevi povrede ili loma istog. Povređena ili polomljena odbojna stakla ne mogu se zameniti običnim staklom, iako je takvih pokušaja u praksi bilo.

Da bi se odgovorilo na pitanje u čemu se sastoji problematika konstrukcije odbojnog stakla, neophodno je pre toga ukratko se osvrnuti na princip konstrukcije optičkih nišana, gde treba uočiti namenu odbojnog stakla.

Princip konstrukcije optičkih nišana

Sve nišanske sprave koje se danas nalaze u naoružanju su optičke, bez obzira na to što se pojedine, prema podeli, zovu obične (proste), poluautomatske ili automatske. Prema tome, kada je reč o osnovnim delovima nišanske sprave, onda se u prvom redu misli na optički sistem. Osnovna namena ovog sistema je u tome da obezbedi posmatraču (pilotu) lik mrežice u prostoru nišanjenja. Odbojno staklo je takođe jedan od osnovnih delova optičkog sistema. Lik mrežice je utoliko jasniji (vidljiviji), ukoliko je odbojno staklo konstruktivno bolje rešeno.

Ovde treba razlikovati pojam »odbojno staklo« i pojam »odbojno ogledalo«. Odbojno staklo je providno, jer se svetlosni zraci prelamaju u oba pravca, te je i posmatranje bilo kog predmeta (cilja) obezbeđeno. Međutim, odbojno ogledalo je neprovidno jer kod njega ne važi zakon prelamanja nego zakon odbijanja, te se njime mogu posmatrati samo predmeti koji su ispred ogledala. Zato se odbojna stakla kod nišanskih sprava koriste za projektovanje lika mrežice i za praćenje cilja u prostoru nišanjenja, dok se odbojno ogledalo primenjuje u unutrašnjosti nišana radi odbijanja svetlosnog snopa lika mrežice, te se nalazi između izvora svetlosti i odbojnog stakla.

Za konstrukciju optičkih nišana uzeti su u obzir optički zakoni prelamanja. Naime, iz fizike je poznata činjenica da se zraci koji padaju paralelno na bikonveksno ili plakonveksno sočivo posle prelamanja skupljaju u žiži fokusu (F). Zraci koji dolaze iz beskonačnosti su paralelni sami sebi kao i sa optičkom osom, pa se posle prelamanja kroz sabirno sočivo skupljaju u jednoj zajedničkoj tački - žiži (slika 1). Ove optičke zakone koristimo za konstrukciju optičkih nišana.

Slika 1

Ako za isto sočivo poznajemo žižnu daljinu i u ravni koja prolazi kroz žižu (fokusna ravan) postavimo izvor svetlosti (bilo prirodni ili veštački), dobićemo iza sočiva prelomljene zrake paralelne optičkoj osovini. Ovako prelomljeni zraci otići će u beskonačnost. Posmatrač bi iz označenog položaja video izvor svetlosti (slika 2).

Slika 2

Ako u fokusnoj ravni postavimo neki predmet okruglog oblika, koji je osvetljen, posmatrač će iz označenog položaja videti njegov lik. Za nas je ovde bitno da je dobijen lik nekog predmeta u prostoru, konkretno lik mrežice nišana (slika 3).

Slika 3

Međutim, ovako dobijeni lik mrežice nišana se ne može koristiti za nišanjenje pri gađanju, jer ne zauzima odgovarajući položaj u prostoru za praćenje ciljeva. Zato je neophodno da se svetlosni snop mrežice skrene za 90° od osnovnog položaja, kako bi strelac (pilot) mogao koristiti lik mrežice za gađanje, raketiranje i bombardovanje ciljeva. Ovo se postiže postavljanjem odbojnog stakla iznad objektiva pod uglom od 45° (slika 4).

Slika 4

Ako je izvor svetlosti postavljen u fokusnoj ravni objektiva, a iznad izvora mrežica kao predmet, lik svetleće mrežice prvo će se projektovati na odbojno staklo a zatim po zakonu odbijanja odlaziće u oko posmatrača. Dospevši u oko posmatrača, svetlosni zraci se prelamaju kroz bikonveksno »sočivo« - očno sočivo. Posle prelamanja zraci prolaze kroz očnu žižu (f) i padaju na mrežnjaču oka. Ovim se mrežnjača nadraži i preko nervnog sistema draž se prenosi u koru velikog mozga. Kao rezultat ovoga mi svesno posmatramo lik mrežice. Nama se u stvari čini da je lik mrežice ispred odbojnog stakla u beskonačnosti (lažan lik mrežice), međutim, lik mrežice je u oku posmatrača. To bi ukratko bio princip optike, koja se primenjuje pri konstrukciji optičkih nišana.

Problem postavljanja odbojnog stakla

Iz napred izloženog može se zaključiti da je odbojno staklo jedan od osnovnih delova optičkih nišana i da je njegova namena dvostruka:

• obezbeđuje prelamanje svetlosnog snopa lika mrežice za 90°,

• omogućuje viđenje lika mrežice u prostoru u kome se nalazi i cilj.

Sve ovo govori o tome da odbojno staklo konstruktivno treba rešiti tako da odgovori svojoj nameni. Upravo se odavde polazi u sagledavanju problematike postavljanja odbojnog stakla. Naime, nije svejedno koristiti isto odbojno staklo pri veštačkom i prirodnom izvoru svetlosti. Zato treba prvo razmotriti problematiku korišćenja odbojnog stakla kada je veštački izvor svetlosti, a zatim kad je prirodni izvor svetlosti.

Veštački izvor svetlosti

Pošto je veštački izvor svetlosti (sijalica) postavljen u fokusnoj ravni objektiva, gde je i mrežica, to će se lik mrežice posle prelamanja kroz objektiv pojaviti u beskonačnosti, odnosno u oku posmatrača (slika 4). Iz slike se jasno vidi da u odbojno staklo udaraju dva svetlosna snopa i to: veštački svetlosni snop (A) i prirodni svetlosni snop (B).

Veštački snop (A) prenosi lik mrežice u oko posmatrača, a prirodnim snopom (B) prenosi se lik cilja takođe u oko posmatrača, što znači da se u ravni oka posmatrača (pilota) nalaze dva lika: lik mrežice nišana i cilja. Ovako svesno posmatrana dva elementa daju mogućnost razmišljanja pri nišanjenju o upotrebi naoružanja za precizno pogađanje ciljeva na zemlji i u vazduhu.

Razmatrajući ovu zakonitost prelamanja i odbijanja svetlosti možemo uočiti da je svetlost (D) u stvari jedna polovina razlike svetlosti (A) i (B), odnosno:

D = ½ (A - B)

Ovde je jasno da svetlosti (A) i (B) predstavljaju zbir svojih komponenata (a1, a2) i (b1 i b2), gde komponenta (a1), odnosno (b2) predstavljaju odbijenu svetlost a (a2) odnosno (b1) prelomljenu svetlost. Međutim, svetlosti (C) i (D) ne predstavljaju zbir, već razliku ovih komponenata. Ovo zbog toga što u stvaranju lika mrežice učestvuje samo svetlosni snop (A), dok svetlost (B) svojim prisustvom umanjuje viđenje lika mrežice. Zato ne možemo napisati da je D=C,  jer je viđenje lika mrežice sa obe strane odbojnog stakla isto po jačini svetlosti, već ćemo prikazati odnosom: 

2D = A - B 

ili

D = ½ (A - B)

Ovde je važno uočiti da jačina svetlosti (A) nije jednaka jačini svetlosti (B), odnosno ova dva svetlosna snopa ne smeju biti jednaka, jer u slučaju jednakosti ne bi videli lik mrežice u prostoru nišanjenja. Prema tome, svetlost koja učestvuje u stvaranju lika mrežice (A) mora uvek da bude jača od prirodne svetlosti (B), odnosno A>B. Ovo se postiže postavljanjem reostata u kolu struje izvora svetlosti, kojim se može podešavati potrebna vidljivost lika mrežice. Zato se može reći da veštački izvor svetlosti ima promenljivu vrednost po jačini svetlosti, koju po želji regulišemo, dok je prirodni izvor svetlosti nezavisan i ne može se regulisati.

Da bi se povećao stepen odbijanja i smanjio stepen prelamanja svetlosnog snopa, na odbojno staklo, obično sa obe strane, nabacuje se odgovarajući zaštitni sloj-boja. Ovim se omogućuje posmatraču (pilotu) da jasnije vidi lik mrežice u prostoru nišanjenja. Sve ovo se praktično može videti na odbojnim staklima optičkog nišana K-14C (najizrazitije), MK-2L i A-4. Iz ovoga je jasno zbog čega se polomljena ili povređena odbojna stakla ne mogu zameniti običnim staklom.

Prirodni izvor svetlosti

Za razliku od veštačkog izvora svetlosti gde se odbojno staklo izrađuje iz jednog komada, prirodni izvor svetlosti zahteva složeniju konstrukciju i odbojnog stakla i optičkog sistema u celini. Naime, osnovni problem se sastoji u tome što dnevna svetlost jednovremeno pada i na mrežicu nišana i na odbojno staklo (slika 5).

Slika 5

Prema tome, svetlosni zraci A i B su po jačini jednaki (A=B), te neće doći do viđenja lika mrežice, jer je:

D = ½ (A - B) = 0

Osim toga, prirodni izvor svetlosti (dnevna sevtlost) zahteva postavljanje prizme radi skretanja (odbijanja) svetlosnog snopa (B) za 90°. Umesto prizme može se postaviti i odbojno ogledalo, što u prvom redu zavisi od konstrukcije nišana.

Postavlja se pitanje kako konstruktivno rešiti odbojno staklo pa da se zadovolji uslov (zahtev) da je A>B, odnosno a₁>b₁, jer samo ispunjenjem ovog zahteva moguće je videti lik mrežice u prostoru nišanjenja.

Očigledno je da se rešenje sastoji u tome što treba uzeti dva odbojna stakla, premazati im po jednu površinu odgovarajućim slojem srebra i slepiti ih. Kada je reč o odgovarajućem sloju srebra, onda se u prvom redu misli na procentualni sastav srebra i drugih sastojaka potrebnih za ispunjenje napred postavljenog zahteva. Slepljivanjem dva obična stakla dobija se tzv. dvojno odbojno staklo koje, gledano sa jedne strane, predstavlja slabije ogledalo a ujedno i providno staklo. Kao slabije ogledalo usloviće da se svetlosni snop (A) jače odbija, a svetlosni snop (B) slabije prelama, te će se kao rezultat ovakvog rešenja ispuniti traženi zahtev. Naime, ovakvim rešenjem odbojnog stakla dobija se:

A = B= a₁ + a₂= b₁ + b₂ = konstantno

a₁> b₁    i    b₂> a₂

D = a₁ - b₁

Nedostatak ovakvog rešenja optičkih nišana je u tome što se oni ne mogu koristiti u noćnim uslovima, jer ne postoje svetlosni zraci A i B. Zbog toga se kod svih optičkih nišana koji koriste prirodni izvor svetlosti zahteva da imaju i veštački izvor svetlosti. Kao primer univerzalnog rešenja optičkih nišana mogu se navesti ruski nišani PBP-1, PBP-1A, PBP-1B. Svi ovi nišani imaju i prirodni i veštački izvor svetlosti i pokazali su se kao prilično dobro rešenje u smislu navođenja oružja na cilj.

Da bi odbojno staklo odgovorilo svojoj nameni, treba ga dimenzionisati tako da lik mrežice, koji se projektuje na odbojno staklo, odgovori svim uslovima nišanjenja pri gađanju, raketiranju i bombardovanju. Naime, matematičkim putem treba odrediti dužinu i širinu odbojnog stakla u zavisnosti od konstruktivnog rešenja optičkog sistema. Proračunom optičkog sistema dobijaju se osnovni podaci koji su potrebni za dimenzionisanje odbojnog stakla. Takvi podaci su: prečnik objektiva (Dob), prečnik mrežice (Dm) i fokusno rastojanje objektiva (fob). Na osnovu ovih podataka vrši se proračun elemenata, potrebnih za dimenzionisanje i konstruisanje odbojnog stakla.

Umesto zaključka potrebno je još jednom napomenuti da je odbojno staklo jedan od osnovnih delova optičkog sistema, da je vrlo osetljivo te zahteva pažljivo rukovanje, čuvanje i održavanje i da se, prema tome, ne može zameniti običnim staklom pri oštećenju ili lomu. Ovu konstataciju potvrđuje nam i napred izloženi tekst, te smatram da će naši odnosi prema optičkim nišanima, posebno prema odbojnom staklu, biti ubuduće pažljiviji i dosledniji.