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Nachsichtgeräte für Kampfpanzer

Übersetzung, Bilder und Bilderläuterung nachträglich eingefügt

Die Hauptelemente der aktiven Nachtsichtgeräte bestehen aus dem elektronenoptischen Wandler und dem IR-Scheinwerfer. Ein typischer Vertreter dieser Geräte ist das russische Nachtzielfernrohr TPN-1. Die Wirkungsweise besteht in der Umwandlung des unsichtbaren Lichts in sichtbares durch den Bildwandler. In der Regel bestehen die Geräte der 1. Generation aus einstufigen Bildwandlern. Der eingehende Infrarot-Lichtstrahl trifft auf eine Fotokathode und löst die Emittierung eines Elektrons aus. Dieses wird in einem Hochspannungsfeld beschleunigt und trifft auf eine Fotoschicht wo es eine Emission sichtbaren Lichts auslöst. Zur notwendigen aktiven Zielbeleuchtung arbeitet zum Beispiel der IR-Scheinwerfer des Leopard 1 in zwei Regimen, mit einen engen und oder breiten Strahl. Der enge Strahl hat einen Austrittswinkel von einem Grad und besitzt eine Leuchstärke von 150 x l0⁶ Candela. Der breite Strahl hat einen Austrittswinkel von 5 bis 6 Grad bei 17 x l0⁶ Candela. Zum periskopischen IR-Sichtgerät des Fahrers gehört ein Scheinwerfer mit einem Ausleuchtungswinkel von etwa 30 Grad bei 30 x l0³ Candela. Die Reichweite dieser Geräte wird bestimmt von der Empfindlichkeit der Bildwandler und der Leistung der Scheinwerfer. Bei ungünstigen meteorologischen Bedingungen (Regen, Schneefall, Nebel) sinkt sie. Zu den entscheidenden Nachteilen der Nachtsichtgeräte des aktiven Typs zählen Spezialisten den demaskierenden Lichtstrahl des Scheinwerfers. Sogar mit relativ unkomplizierten Detektoren kann der IR-Strahl auf Entfernungen aufgeklärt werden die 3 mal größer als die optimale Reichweite des Nachtsichtgerätes ist. Man verweist gleichfalls auf eine bedeutende Verringerung des Auflösungsvermögens vom Zentrum des Sichtfeldes in Nachtsichtgeräte zu dessen Rändern hin, sowie auf den ungenügenden Schutz des Scheinwerfers vor Zerstörung durch Geschosse und Granatsplitter. Außerdem besitzen Nachtsichtgeräte der 1. Generation beträchtliche Ausmaße und Massen und die Versorgung der elektrischen Anlage erfordert hohe Leistungen. Im Zusammenhang damit wurden diese Geräte in den letzten Jahren durch effektivere ersetzt.

Zu perspektivischen zählte man Anlagen die im Impuls-Verfahren arbeiten. Bei diesen nutzt man eine Impulstrahlungsquelle (z.B. Laser im IR Bereich), im Empfänger wird der Strahl dann synchron stroboskopisch wiedergespiegelt. Jedoch die hohen Kosten des Gerätes, seine Kompliziertheit und die weiterbestehende Demaskierung der Arbeit des Strahlers führten dazu, daß dieses Gerät in den modernen Panzern nicht verwendet wird. Es wird die Eigenschaft der Fotoempfangskathoden ausgenutzt, nicht nur auf IR und sichtbares Licht zu reagieren. So gibt es auch neuere Geräte passiven Typs, die ohne Beleuchtung durch Scheinwerfer, nur durch Verstärkung des Nachtlichts (Mond und Sterne) arbeiten. Die Empfindlichkeit des elektronenoptischen Wandlers hat sich, besonders gegenüber sichtbarem Licht, mit der Verwendung von Mehrkaskadenverstärkern drastisch erhöht. Die passiven Nachtsichtgeräte der 1. Generation besaßen zwei, drei Steigerungskaskaden (der Koeffizient der Verstärkung überstieg nicht 40 000). Dennoch bedingen diese Bildwandler spezielle Systeme des Schutzes und der Regulierung der Empfindlichkeit, welche die Arbeitsfähigkeit unter Bedingungen starken Lichteinfalls z.B. beim Schießen mit der eigenen Kanone oder anderen grellen Lichtquellen gewährleisten. Außerdem sind diese Geräte sperrig und nehmen damit einen bedeutenden Teil des Innenraumes des Panzers ein.

Um diese Mängel zu beseitigen besitzen die passiven Nachtsichtgeräte der 2. Generation spezielle automatische Einrichtungen des Schutzes des Empfängers vor der Energie heller Lichtquellen. Das Gerät selbst erhielt einen Mikrokanalverstärker. Der Mikrokanalverstärker besteht aus einer Glasscheibe mit einer großen Anzahl äußerst kleiner Kanäle (der Durchmesser beträgt l0 bis 15 Mikrometer). Die Innenwände der Kanäle sind mit einem Material beschichtet, das einen hohen Koeffizienten der Elektronenemission besitzt. Am Eingang des Verstärkers befindet sich eine Fotokathode auf einer Glasfaserplatte und am Ausgang eine Glasfaserplatte mit einem aufgetragenen Bildschirm. Die ersten von der Fotokathode emittierten Elektronen treffen auf die Mikrokanäle, unter der Einwirkung einer hohen Spannung werden sie beschleunigt bis ihre Energie ausreicht in den Kanälen eine zweite Elektronenemission auszulösen. Das verstärkte Bild eines primären Elektronenstroms trifft dann auf den Bildschirm. Die Nutzung von Mikrokanalverstärkern gewährleistet eine ausreichende Lichtverstärkung (bis 20.000 ) schon in einer Kaskade, senkt die Trägheit und den Koeffizienten der Bildverzerrung. Masse und Ausmaße eines Bildverstärkers mit Mikrokanalverstärker betragen etwa 40 % der eines Verstärkers der ersten Generation. Die Fähigkeit des Mikrokanalverstärkers zur Begrenzung großer Ströme verringert Überlastungen und verhütet das Verschwinden des Beobachtungsbildes, im Ergebnis dessen wird das Bild auf dem Schirm kontrastreicher. Zu den Mängeln der Nachtsichtgeräte der zweiten Generation zählen Fachleute die komplizierte Herstellung und die hohen Kosten. Nichtsdestoweniger sind sie in einer Reihe von Fahrzeugen eingesetzt worden. Insbesondere der Panzer M60A3 (USA) besaß ein passiv-aktives Modul für das Zielfernrohr M36E1 des Richtschützen mit einer Beobachtungsentfernung bei Nacht bis 1300 Meter und ein binokulares passiv-aktives Beobachtungsgerät für den Fahrer, das die Beobachtung auf Wegen bis zu 100 Meter gewährleistet, Ein gleiches Gerät wird für den Fahrer des Panzers M1 eingesetzt. In den Panzern Leopard 1A5 und Leopard 2 wird ein periskopisches passiv-aktives Beobachtungsgerät verwendet, das im passiven Regime eine Beobachtung bis zu 100 Meter und im aktiven Regime von bis 80 Metern gewährleistet.

Zu einer weiteren Richtung bei der Entwicklung passiver Nachtsichtgeräte zählten Spezialisten die Nutzung von Fernsehsystemen, die bei einem niedrigen Beleuchtungsniveau arbeiten. Die Kamera ist gewöhnlich an der Kanone befestigt, der Steuerblock und die Videokontrolleinrichtung befinden sich im Kampfraum. Solch ein, bei niedrigem Beleuchtungsniveau arbeitendes Fernsehvisier besaß der französische Panzer AMX-32. Der Panzer Leopard 2 war zeitweilig ausgerüstet mit einem Fernsehvisier des Typs PZB-200 mit Videokontrolleinrichtung. Die Reichweite dieser Systeme beträgt. nach Angaben von Experten, etwa 1,5 Km. Die Möglichkeiten der Vervollkommnung dieser Fernsehsysteme niedrigen Beleuchtungsniveaus verbinden sich mit der Konstruktion von Röhren, die für IR-Strahlung des nahen und weiten Spektralbereiches empfindlich sind, sowie für Wärmestrahlung. In Fernsehsystemen wird die Verbindung zwischen Kamera und Videokontrolleinrichtung nur über elektrische Kabel realisiert. Das erleichtert die Lösung einiger Fragen der Gestaltung des Panzers und der Panzerung. Außerdem können Kommandant und Richtschütze gleichzeitig ein und dasselbe Bild beobachten, sowie andere Besatzungsmitglieder über Verbindungskanäle an der Beobachtung beteiligt werden. Als ernste Mängel kennzeichnet man die Kompliziertheit, hohe Baukosten, große Abmaße und Masse und gleichfalls den ungeschützten Eingang der Kamera vor Geschossen und Granatsplittern. Mit Anwendung dieser Systeme verringerte sich nicht die Abhängigkeit der Reichweite des Gerätes vom Niveau der natürlichen Beleuchtung.

Nach Meinung der Spezialisten treten diese Mängel bei Wärmebildgeräten nicht mehr auf, da sie nach dem Prinzip der Registrierung des Wärmekontrastes zwischen Objekten (Zielen), dem umgebenden Hintergrund und seinen einzelnen Elementen funktionieren. Die Geräte bestehen hauptsächlich aus einem mosaikartigen, aus vielen Elementen bestehenden IR-Detektor mit einer Kühleinrichtung, die den ununterbrochenen Betrieb über einige Stunden gewährleistet. Zu den Vorzügen der Wärmebildgeräte zählt man die Verborgenheit der Arbeit, relativ geringe Störanfälligkeit, die Möglichkeit zur Aufklärung und Identifikation von Zielen hinter Nebelwänden, Staub, Rauch, mäßigem Nebel, da langwellige Wärmestrahlung diese Hindernisse völlig durchdringt, besser als es das Auge vermag. Wärmebildgeräte sind unempfindlich gegenüber dem Tageslicht, dem Mündungsfeuer und aufblitzenden Leuchtsätzen, Die Wärmebildgeräte nutzen jedoch für ihre Arbeit nicht den gesamten IR-Wärmespektralbereich, sondern nur einige Intervalle, sogenannte offene atmosphärische Fenster (1,8 bis 2 Mikrometer, 2,8 bis 4,8 Mikrometer und 8 bis 14 Mikrometer. Bei Niederschlägen und dichtem Nebel (mit einem Tröpfchendurchmesser von 0,8 bis 0,5 Mikrometer) sinkt die Reichweite des Wärmebildgerätes ab. Sie verfügen außerdem über eine niedrige Trennfähigkeit, die es erschwert, einzelne Elemente von Objekten vom Hintergrund abzuheben. Gegenwärtig finden Wärmebildgeräte breite Anwendung. So verfügt das Hauptzielfernrohr des Richtschützen des Panzers Ml Abrams über ein kombiniertes, periskopisches Tag und Nacht-(Wärmebild) Zielfernrohr mit 3 und l0-facher Vergrößerung und einer Aufklärungsentfernung, bei einem Ziel vom Typ Panzer, von bis 3000 m. Bei ungünstigen Witterungsbedingungen sichert es die Sichtbarkeit zum gleichen Ziel auf Entfernungen bis 1200 m. Die Bilddarstellung im Wärmebildzielfernrohr wird von einem Elektronenstrahlindikator überlagert, auf dem gleichzeitig alle für das Schießen nötigen Darstellungen und Daten erscheinen. Bei Verwendung kombinierter, verschiedener Nachtsichtgeräte erhofft man sich eine Kompensierung einzelner Mängel in der Anwendung der Systeme im Panzer. Werden die Darstellungen von Wärmebildgerät und Restlichtfernsehsystem in einem Bild vereinigt, überschreitet die Grenzentfernung für die Aufklärung von Zielen merklich die Entfernungen der einzelnen Bildkanäle.

Aufbau eines Wärmebildgerätes der ersten Generation:
1. Kopfspiegel
2. Scanner und Infrarot-Imager
3. Detektor mit einer Abtastzeile von 150 Elementen
4. Kühler (-196 °Celsius)
5. Verstärker
6. LED-Array
7. Strahlenteiler
8. Bildverstärker
9. Okular
10. Zielmarkenprojektor

Funktion:
Die Wärmestrahlung trifft durch die Eintrittsscheibe (meistens aus Germanium) auf den Kopfspiegel und geht durch das Linsensystem des Vergrößerungswechslers. Ein schwingender Spiegel erfüllt die Funktion des Scanners. Er tastet das Bild zeilenförmig ab und sendet die Daten jeweils einer Bildzeile zum Infrarotdedektor. Dieser besitzt ca. 150 einzelne Elemente die auf eine Temperatur von etwa -196 °Celsius heruntergekühlt wurden. Hier wird die Wärmestrahlung in elektrische Energie umgewandelt. Über Verstärker und ein Leuchtdiodenfeld wird eine sichtbare Bildzeile erzeugt. Über einen Schwingspiegel und einen Bildverstärker wird dann ein aus den einzelnen Bildzeilen zusammengesetztes Bild erzeugt. Das Strichbild wird über einen Strahlenteiler eingespiegelt.

Nach Meinung von Spezialisten stellen bei der Entwicklung von Nachtsichtgeräten, die mehr im langwelligen Spektralbereich der elektromagnetischen Wellen arbeiten, einen weiteren Weg dar. Es werden kombinierte Geräte geschaffen, die gleichzeitig in verschiedenen Spektralbereichen elektromagnetischer Wellen arbeiten und die Darstellungen gleichzeitig aus zwei oder mehr Informationskanälen beziehen. Es wird festgestellt, daß die wesentlichsten Unterschiede zu den Geräten der letzten Generation Nachtsichtgeräte im Grad der automatischen Erarbeitung von Informationen liegen.

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Stefan Kotsch