Электронные пули

Недавно смотрел фильм про минибеспилотники , как удобно ,небольшому подразделению, с их помощью заглянуть за холм и посмотреть, что там происходит.

И подумал: А зачем беспилотник?

Делаем электронную пулю с микрокамерой (как на мобильнике) - выстреливаем её в сторону и поверх холма и получаем фотографию того, что за холмом.
Современная технология все это уже позволяет - камеры для телефонов уже достаточно дешевы, особенно в случае массового производства, электроника миниатюрна.
Почему бы не сделать такую пулю?
Перед минибеспилотником имеет следующие преимущества:
- можно заглянуть не только за холм, но и ... в окна домов, в чащу леса, и т.п.
- быстрота получения информации
- незаметность , пулю противник точно не обнаружит
- индивидуальность - средством разведки может воспользоваться один человек, а не подразделение.
- минимальный вес и удобство применения.

Таким методом можно быстро проверить подозрительные места - здания или кусты, где может находиться засада и убедиться, что там никого нет или есть.

Такие пули (пока гранаты) уже делают. Выстреливается из подствольника, камера трнасслирует картинку сверху. Продукция IMI, Израиль...

Пуля более технологична и трудна в разработке, но усилия могут многократно окупиться.
Например, придется построить завод по массовому производству микро объективов (ведь таких пуль для армии и на экспорт может понадобиться миллионы).
Но это значит, что ,в качестве побочного эффекта, может быть завален рынок камер для мобильных телефонов (дешевым и массовым их предложением) и значит частично захвачен.
А там, глядишь, и рынок телефонов паровозом пойдет.

И по сравнению с гранатой:
- пулю можно отстрелить дальше - на несколько километров

Смотри ка , прям как в воду глядел, оказывается нечто эдакое уже разрабатывается:
http://armstass.su/?page=article&aid=119432&cid=%0A25

"В последнее время появились технологии, которые обеспечивают, несмотря на любое противодействие противника, надежную связь между стрелком и боеприпасом на дистанциях "городской зоны" (от 0 до 1,5 км) и, тем самым, позволяют решать задачи разведки и уничтожения. И у нас есть наработки, которые позволят в ближайшее время получить качественное изменение в характере боеприпаса и в характере ведения боевых действий в стесненных условиях", - подчеркнул Владимир Кореньков.

"Боеприпас - ударно-разведывательный комплекс - наиболее эффективная идеология, - считает ученый. - Все остальное - сначала разведка, например, беспилотником, а потом стрельба - это потеря оперативности". При этом, обеспечивая вынесение остальных функций к бойцу, дает, помимо удешевления боеприпаса, и другие преимущества, например, расширяет возможности СББ вплоть до его сетевого применения.

(у меня ,наверное, есть экстрасенсорные способности - могу угадывать секретные данные о новых разработках :) )

Андрей_К, ИМХО до пуль дело вряд-ли дойдёт.

"линейная" траектория пули - высокая скорость полёта - малое "время жизни"(1) - маленькие размеры пули => (маленькая камера (2) - передатчик (мощность) - источник питания) - частотный диапазон (3).

(1) нет возможности наблюдать относительно длительно и непрерывно передвижения противника;
(2) маленькая камера -> светосила объектива + маленький сенсор + высокая скорость движения + сверх малые выдержки - низкое разрешение;
(3) как разделять частотный диапазон, если такой боеприпас может применять любой боец подразделения?

Как планируете применять на практике, в боевой обстановке?
- в магазин каждую третью и очередью в направлении противника?
- или пере-заряжать штатное оружие перед применением?
- или для "удобства" отдельное оружие для спец-боеприпаса ?

Допустим, задача увидеть конкретное расположение бойцов противника в окопе. Расстояние 300м. Время вечер, раннее утро или ночь. Да пусть день, - как будете стрелять чтобы решить задачу такой "пулей"?

т.е. раскройте ваше видение поподробней по применению, а технические сложности с материалами, камерой, передатчиком, источником питания допустим решит будущее.

P.S. Мне кажется, что это очевидные вопросы, лежащие на поверхности.
P.S.2 Думаю, по вашей ссылке речь идёт о барражирующих боеприпасах.

Да, тут только уместно вспомнить о уже существующих образцах пуль с лазерным наведением:

В носовой части пули расположен оптический сенсор, который 30 раз в секунду отслеживает положение лазерной точки от прицела. Расположенные внутри боеприпаса приводы поворачивают стабилизаторы, корректируя таким образом направление полета пули. Инженеры лаборатории Sandia провели испытания на основе компьютерной модели и в условиях реального мира. Они установили, что при расположении цели на расстоянии 800 метров средняя погрешность огнестрельного оружия составляет порядка 10 метров, тогда как с новыми самонаводящимися пулями этот показатель сокращается всего до 20 см. Одним из важнейших достоинств разработки является тот факт, что для изготовления пули с лазерным наведением инженеры использовали только коммерчески доступные компоненты.

Вот вариант этой новости:
"Умные" самонаводящиеся пули, поражающие цель на расстоянии 2 км, готовы к производству и применению.

Нынешняя "умная" пуля имеет длину около 10 сантиметров. Оптический чувствительный элемент обнаруживает пятно лазерного луча на цели, сигнал от этого датчика, пройдя через микропроцессорную систему управления используется для изменения угла наклона крошечных закрылков пули, что позволяет пуле корректировать траекторию полета и попадать точно в цель. Испытания показали, что такая технология позволяет на 98 процентов увеличить точность стрельбы на удалении от цели в 2 километра ...
Согласно заявлению Ларри Шипперса (Larry Shippers), менеджера в области новых технологических систем лаборатории Сандиа, проведенные испытания показали, что аккумуляторная батарея, датчики и элементы электронных схем пули успешно переживают нагрузки при стрельбе из нарезного оружия 50-го калибра."Внутренняя начинка "умной" пули успешно выдержала ускорение в 120000 g и давление 344.7 мегапаскаль, с которым сталкивается пуля, вылетающая на огромной скорости из ствола оружия".

Если интересно, вот (одна из многих) ссылка на статью по барражирующим:

Технологии: "Барражирующая смерть".  Июнь 2012 г. Журнал "Братишка".

Peter Tsk
Можно вместо радио использовать маленький лазер в днище пули.
Его "огонек" будет виден на несколько километров, при помощи модуляции (миганием) можно передавать кодированный сигнал.
(Примерно так же работает инфракрасный переключатель телевизора.)
Но лазер нужен для того чтоб мигать с очень высокой частотой (чтоб фотографии можно было передавать по этому каналу).

Тогда эта пуля будет совмещать в себе еще и функции трассирующей.
За сигналом может следить фото матрица встроенная в прицел - прицел придется сделать электронным работающим через фотоматрицу, а не через прямую видимость.

Работать с ней так: стреляешь в нужном направлении и через прицел же (который является и монитором) рассматриваешь кадры, снятые пулей по дороге, компьютер может находить и подсвечивать интересные объекты - людей и подозрительную технику, попавшую в кадр.
В случае необходимости он же вычислит и передаст по сети точные координаты, где был сделан этот снимок.

Для удобства просмотр снимков можно организовать так: стрелок водит прицелом вдоль линии горизонта, а компьютер дополняет (как в гугл-технологии дополнительной реальности) вид из прицела кадрами сделанными пулей - например может показать, что находиться за стеной, если у него есть соответствующий снимок.

Например, стрелок наводит прицел на окно, но в базе данных нет снимка - что находится внутри комнаты - или снимок устарел - тогда стрелок стреляет туда и у него сразу по центру прицела  появляется как бы дыра в стене (стена становиться полупрозрачной), сквозь которое он рассматривает содержимое комнаты, можно специальным джойтиком регулировать глубину просмотра увеличение кадра или совсем её отключать.

Или стрелок делает очередь веером по зарослям, а потом, водя прицелом рассматривает что же там было обнаружено за кустами.

В окопе - то же самое - пуля пролетая над окопом делает снимок и стрелок может сквозь прицел наблюдать кадры ниже земли (земля показывается как прозрачный оъект) затем маркером помечает нужные объекты, компьютер вычисляет их координаты и передаёт их на автоматический миномет или артиллерии.

Насчет качества изображения - существуют технологии, которые из двух некачественных снимков могут сделать один качественный.
Чем больше пуля нащелкает кадров (даже не четкой фотоматрицей) тем лучше будет результирующее изображение.
Не думаю что тут нужна какая-то сильно большая выдержка.
Хотя чувствительность матрицы - тут слабое место ...

PS/
К стати этот электронный прицел можно использовать для получения сообщений от союзных войск на расстоянии прямой видимости.
Отправитель сообщения направляет в сторону союзников мигающий передатчик , а любой солдат, наведя свой прицел на эту светящуюся точку получает сообщение.
Эта связь никакими помехами не может быть забита.

Можно вместо радио использовать маленький лазер в днище пули.

- экий Вы изобретательный :))

обдумаю вашу идею, может, напишу чего завтра, если будут мысли.

А сейчас, первым делом, что пришло в голову: криволинейная траектория полёта пули, её прецессия, диаграмма направленности лазера, + потребная мощность лазера;



прозрачность атмосферы (в общем): скорость пули (в общем случае) ~330м/с, следовательно, сильное возмущение атмосферы в её донной части, выхлоп выстрела (гарь), метеоусловия (но это для всех), доплеровский эффект...

"2.3.1 Траектория полета пули"


С уважением, спок. ночи :)

Peter Tsk
Вращающаяся пуля, хоть и будет лететь по настильной траектории, направление носа изменять не будет - так и будет падать боком по параболе.
Т.е. лучь лазера всегда будет смотреть в сторону наблюдателя.
Его свет очень слабо затухает с увеличением расстояния - почти не затухает, т.е. ведет себя не как трассирущая пуля - а намного дольше и дальше.
Об этом вам скажут пилоты самолетов, которых простой лазерной указкой хулиганы с земли слепят.

Ну и почти вся парабола будет видна стрелку в прицел, но если надо он может и проследить за ней прицелом, если нужны кадры на очень большом расстоянии.

Пример фото пули летящей со сверхзвуковой скоростью


обратите внимание на турбулентность за её донной частью, как раз там вы предлагаете разместить лазер, который ещё надо защитить от воздействия пламени и пороховых газов в стволе (отделяющееся в полёте защитное донце?).




P.S. А это просто красиво, гляньте: "Высокоскоростные фотографии полёта пуль (26 фото)"

Теперь по поводу вращения. Если ориентироваться на штатное стрелковое оружие, оно в массе своей нарезное.

Как пример, для АК-47 скорость пули ~710м/с (V), шаг нарезов 240мм (L), => расчётная скорость вращения пули ~2958 об/сек. (T=V/L). Проверьте.

Следовательно, CMOS сенсор, жёстко закреплённый в теле пули, будет вращаться с такой же скоростью ~2958 об/сек.

Учитывая (сверхзвуковую) скорость движения пули (+малую высоту полёта над поверхностью земли) и её скорость вращения считаю, что кроме "мыла" CMOS сенсор ничего не выдаст.

Так что, для применения вашей Идеи потребуется специальное гладкоствольное оружие и оперённая пуля?

Да , посмотрел, красивые фото.

Теперь по техническим проблемам:
-Ну , турбулентность будет немного расфокусировать луч, но нам это как раз и нужно - строго направленный луч лазера может пройти мимо наблюдателя, а нам же надо чтоб он был виден с любого расстояния - т.е. небольшая расфокусировка нужна по любому может даже не придется делать дно в виде линзы - всю работу сделает турбуленция.

-От температуры защитит какое ни будь термостойкое стекло - главное чтоб на него сажа не осела при выстреле или что там может это стекло запачкать.

-Ну и скорость вращения - это действительно проблема и также скорость полета.

.Но сначала по чувствительности - я тут почитал о принципе работы фотоматрицы - так вот, оказывается наибольший вклад в плане создания цены и низкой чувствительности вносит цветность камеры.
Конструкторам приходиться разделять свет на несколько частей (на три части), использовать фильтры, причем упор делать на зеленую часть спектра, т.к. человеческий глаз к ней наиболее чувствителен.
Нам же это все не надо - изображение достаточно черно-белое, а какой спектр удасться захватить вообще не важно - хоть инфракрасный - инфракрасный даже лучше.
Т.е. чувствительность можно очень сильно повысить, а цена таких матриц будет вообще копейки.
Дорогие эти матрицы именно из-за цветности (там даже приходится на каждый сенсор свою отдельную микролинзу с персональным фильтром создавать).

И вот, если матрица будет сильно чувствительна , то показания с неё можно считывать гараздо чаще , например, 10000 раз в секунду.
Есть матрицы, использующие разные принципы работы - есть с накоплением заряда, а есть фиксирующие протекающий через сенсоры ток - последние подходят для скоростной съёмки.
Далее можно сложить показания тех сенсоров которые в данный момент времени "смотрят" в каком-то одном направлении и получить изображение пиксела в этом направлении.

Вообще, точность разрешения современных матриц ограничена их "зернистостью".
Однако, в природе (насекомым) да и людям это нисколько не мешает - человеческий глаз постоянно движется и мозг складывает смазанные кадры и нечеткие показания полученные в движении ,с разных позиций, таким образом сильно увеличивая четкость изображения.
Т.е. снимать фото можно вообще при помощи одного единственного сенсора!
Если только тот будет находиться в постоянном движении - постоянно снимая с него показатели и усредняя по тем положениям где он находился дважды - мы получаем качественную и четкую картину превышающую возможностями съёмку с неподвижных сенсоров.

Я тут подумал - ведь если кому-то удасться разработоать подобную технологию - съёмка на вращающуюся фотоматрицу -, то её можно применять для повышения чувствительности видеодатчиков наблюдения - т.е. автоматический прицельный комплекс сможет более четко визуально различать цель и значит точнее стрелять - что может быть заменой или дублированием радаров - невидимыми в видеодиапазоне самолеты еще не научились делать.

Ну хорошо, уговорили, вращение пули пока непреодолимое препятствие.
Тогда делаем так:
Под действием центробежной силы у пули раскрываются стабилизаторы, которые могут свободно вращаться на кольце , которое вращаясь относительно корпуса пули заряжает её внутренние конденсаторы.
Это избавляет от необходимости заряжать такие пули заранее или использовать в них батарейки - всю энергию пуля получает в первый момент выстрела из такой вот динамо-машины.
Через секунду вращение пули останавливается, конденсаторы заряжены и можно приступать к съёмке местности.
Заодно и скорость пули немного снижается что делает съёмку более комфортной.

PS
К стати, если вручную согнуть эти стабилизаторы под углом и разместить пулю на дереве (проволочным креплением), то этот пропеллер будет раскручиваться ветром заряжая конденсаторы и пуля превратиться в неподвижную веб-камеру, передавая назад полученное изображение.
Судя по событиям в Сирии использование веб камер очень помогает в обороне городских районов.

Андрей, я сюда заглядываю, но нормальный комментарий писать нет времени. Напишу, как станет посвободнее.

Идея с механической развёрткой изображения - мне понравилась, но с оговорками, а как же :)

Фантазия с динамо-машиной мне тоже приходила в голову :)) только мне 'привиделось' так: в качестве свободновращающегося ротора сверхсильный магнит (но можно и по другому, без него), катушки статора - по стенкам пули. При выстреле пуля (статор) начинает вращаться вокруг пытающегося сохранить покой ротора, который постепенно раскручивается под действием сил трения и магнитных сил. (Начальный момент, когда силы трения действующие на опорный подшипник будут максимальны, - опускаем :))

Однако при 3000 об/с может порвать и обычную пулю, с оболочкой надрезанной нарезами и без таких фантазий. А ведь ещё продольное ускорение при выстреле ...
Если оценить время выстрела из АК за 0,001-0,002 сек то a=710'000 - 355000 м/с^2 (ЕМНИП должно быть ~1,2 мс?)
Скоко же это будет в "жэ"? :))

Так что, это не более чем разминка для фантазии :)

Ну, сложный механизм "динамомашины" не обязателен.
Даже если внутрь пули поместить магнитный стержень и окружить его витками провода, то уже тогда под действием сил инерции этот цилиндрик ,вращаясь, будет создавать ток в цепи, достаточный для работы всей электроники.
Стабилизаторы не сломаются, если их не делать слишком длинными - надо всего лишь подобрать их длину так, чтоб они не сломались при трении об воздух.
При такой схеме зарядка конденсаторов будет происходить дважды: при выстреле, когда пуля раскручивается, а магнит внутри по инерции остаётся неподвижным и потом, кода пуля начинает тормозить о воздух, а вот магнит наоборот продолжает вращение.

Скоростная съёмка это конечно перспективно ... но очень уж сложно и нужны большие теоретические исследования, а заказчикам (гипотетическим) нужно уже продемонстрировать готовый результат.

Поэтому проще затормозить пулю стабилизаторами и сделать "изделие первого этапа" а потому уже по результатам думать что еще можно сделать для улучшения качества изображения.

Например можно не тормозить пулю до конца - сделать стабилизаторы на пружинах, и как только скорость вращения станет низкой, центробежная сила перестанет уравновешивать силу пружин и стабилизаторы вернуться в исходное положение - внутри пули.
Тогда камера будет снимать в комфортных условиях не очень сильно вращающейся пули и получать качественное усредненное изображение при помощи слабопиксельной матрицы.

ИМХО, родственная тема (текст читайте по ссылке):

"МВД России: дагестанские силовики вооружатся шарами-видеокамерами"



Видеокамера по размеру сопоставима с шаром для большого тенниса

"Известия" на ту-же тему:
"Бронированные шары помогут избавиться от террористов на Кавказе"

...
Сам шар сопоставим по размерам с мячом для большого тенниса, а его корпус покрыт резиновой оболочкой. Шар-шпион оснащен радиопередатчиком радиусом действия до 25 м и всенаправленной видеокамерой, дающей 360-градусный обзор.
...
По словам экспертов, в арсенале спецподразделений существует огромное количество различных систем дистанционного видеонаблюдения, в том числе микросамолеты и вертолеты, которые способны зависать в воздухе напротив нужного окна или залетать в опасное помещение.

Посмотрел на этот шар и в голову пришла другая идея:
Арбалет, со стрелами - вебкамерами.
До пуль еще техника не скоро дойдет, а вот засадить стрелу в любое удобное место и с её помощью наблюдать за территорией очень неплохо.
Для городского боя лучше чем беспилотники.
В остальном все те же преимущества - выстрелить в окно, за холм ... разве что лес так не прочешешь.

Шар может только с земли наблюдать, а оттуда вид не очень - а стрелу можно в дерево воткнуть или оконную раму.

К стати , стрелами можно с беспилотника "заминировать" место предстоящей контреррористической операции и иметь оперативную информацию по всей территории.

Висящий сверху беспилотник тоже хорошо ... но вдруг их сбивать научаться?

А было предложение снабдить пулю лазерной микро-системой, что бы та вращаясь сканировала пролетаемое пространство и передавала результат на мини-экран солдата будущего?

Ну, это тоже вариант.
Если мощности Веб камеры не хватает для получения качественных снимков (или ночью) то можно сканировать "освещать" окружающую местность лазером, тогда вместо вебкамеры достаточно одного датчика , смотрящего в направлении лазерного зайчика и фиксирующего его яркость, тогда как бы быстро не вращалась пуля, все равно смазанности не будет - можно вычислить куда в данный момент смотрел лазер - получиться этакая поточечная развертка.
А снимать показания с одного пикселя всагда проще чем с тысячи - это можно делать со скоростью частоты процессора - на каждый такт - а это миллионы в секунду.