Night Stalker II NVG Rail Assembly System For DSLR Camera

 

현재 미군에서는 전투사진병과가 있습니다. 이병과는 전쟁에 관련된 기록업무를 담당하고 여러가지 군요청사항의 사진들을찍고 정리하고 배포를 하고 있습니다. 군 특징상 사진촬령이 용이한 주간이나 스트로보를 이용한 야간 촬영이 어려운 경우가 많이 있습니다. 이런 경우에 촬영을 원활히 하기위해서 야간투시경(야시경)을 이용한 사진촬영을 하고 있습니다. 이때 사용되는 야시경은 2.5세대들로 DSLR카메라에 맞도록 특수 제작된 어셈블리 시스템이 사용되고 있습니다.

Military personel editing images captured with night vision gear. (By Laurence Chen on November 28, 2011 / Photo: Laurence Chen) 

Navy Combat Camera’s standard-issue Nikon D700 and Nightstalker II night vision system by Tactical Solutions LLC. (By Laurence Chen on November 28, 2011 / Photo: Laurence Chen)


국내에서는 미군처럼 세분화된 사진병과가 없이 정훈에 포함 되어있어, 미군처럼 야간 촬영에 대한 수요가 적을 수 밖에 없어 국내에서는 개발 여건이 되지 않았었습니다. 하지만 국내에 이와 관련된 제품을 개발하고 있어 소개를 하고 자합니다.

설계제작은 Vanguard6Group사가 개발하고 있습니다. Vanguard6Group를 간단하게 소개를 하면 군경용 및 어에소프트건용 커스텀 제품을 주문제작을 하는 전문 회사입니다. 설계 및 제품을 CAD베이스로 하고 제품 제작단계에서 제품의 성능을 가상시뮬레이션(유한요소법)하여 제품의 퀄러티를 높이고 있습니다. 현재 제품의 제작은 소량제작이 가능하면서 퀄러티를 높이기 위해 컴퓨터제어 자동밀링머신으로 제품을 제작하여 마켓에서 호평을 받고 있습니다.

Vanguard6Group에서는 Tactical Solutions의 니콘 카메라와 Night Stalker II NVG 를 결합한 야간 촬영 시스템(컴뱃 카메라병과용)을 참고로 개발을 하고 있습니다.

야시경은 전세계적으로 많이 사용되는 PVS-14 제품을 기준으로, 제품 특징상 극한 상황에서 충격에 강하도록 외부 가이드를 세우고 가이트에 레일을 부착하여 제품의 강성과 부속기기(IR라이트등)들의 탈부착이 용이하도록 컨셉을 맞추어 디자인을 하였습니다. 특히 슈파이어에 IR제품군인 뱀파이어(Vampipe)제품의 부착이 가능하도록 수직손잡이가 설치가 가능합니다.

개발자가 Canon카메라를 사용하는 관계로 시제품은 Canon으로 먼저제작하고, Nikon도 제작을 2차로 할 예정입니다.

▶ 아래는 렌더링한 시제품 디자인 시안입니다. (모든 디자인과 설계 노하우는 Vanguard6Group사의 소유입니다)

▶ 설계 모듈들의 각 뷰를 통해서 설계된 중점 사항을을 보겠습니다.

전체 형상을 NVG본체를 3면으로 레일을 설치해서 감싸는 형상을 하고 있습니다. 그리고 NVG의 배터리등 조작부의 돌출부는 오픈을 해서 조작(전원 On/Off, 디옵터 조절 및 대물부 초점 조절)및 배터리 교환이 용이하도록 디자인 했습니다. (미군과 동일한 컨셉인것 같습니다.)

제품의 경량성을 위해서 Rail은 알루미늄을 절삭하고, 판넬은 알루미늄 플레이트를 이용해서 절곡할 예정입니다.
알미늄은 적절한 강성과 무게의 장점이 있고, 가공이 쉬워 원가 부분에 많은 장점이 있습니다.

NVG의 삼면을 최대한 넓게 감싸는 디자인으로 인해서 야전이나 긴급상황에서 외부 충격에 대해서 제품의 보호를 할 수 있을것으로 기대합니다.

카메라 렌즈 조작은 대부분 왼손으로 조작하기 때문에 왼손이 위치 할 곳에 NVG 조작이 가능하도록 위치를 잡았습니다.

마운트는 Canon사의 최신 마운트인 Canon EF-S Mount에 사용이 가능하도록 되어있습니다. 2차 개발에는 Nikon 마운트도 개발을 할예정입니다. 현재는 M모드로만 촬영이 가능합니다.

개인적인 의견으로는 이번제품 개발이 끝나면 Canon과 Nikon모델 제작시 컨펌칩을 내장해서 포커싱 검출기능이 사용이 가능하도록 디지틀 연동 부분에 보강이 있으면 좋겠습니다. 현재 대만과 중국에서 개발된 컨펌칩을 응용하면 될것 같습니다.

제품의 외관은 PVS14 사이즈를 참고로 제작되고 고, 전체 사이즈는 18-55 EF-S 번들렌즈 두께정도 되고 길이는 1.5배정도로 예정되어있습니다.

제작 제품 예정 무게는 NVG를 제외하고 230g정도 예정 되었습니다.

레일 마운트 조립체에 NVG는 유격 조절 및 조정용 링이 포함되어 조립이 될 예정입니다.
중간에 0.2mm 정도 되는 SIM Ring을 적용해서 공차에 따른 유격을 최소화하여 조립이 가능 할 것으로 보입니다.

레일은 조립은 가이드와 볼트로 조립이 되어질것이고 고정은 조립용(고정용이 아닌 볼트지지용 접착제) 결합성을 높이면 좋을것 같습니다.

▶ Night Stalker II NVG Rail Assembly System Analysis

일반적으로 강성 실험은 제품을 실제로 마운팅해놓고 전체에 UTM(유니버셜 텐션머신)이란 테스트 전문기기로 일정 가속도의 충격량을 가하는 실험이 정확하지만 캐도를 기반한 설계도록 시뮬레이팅프로그램으로 시험을 진행했습니다.

1. 충격테스트
Night Stalker II NVG Rail Assembly System이 가장 많이 취약한 부분이 이동이나 촬영시 외부와 많이 접촉되는 부분에 의한 집중응력이 발생될 경우가 많이 있습니니다. 외부 힘의 유입으로 인한 포인트 유입테스트를 가상으로 테스트 했습니다.
상하 대칭인 모양이니 위에서 아래쪽으로, 옆에서 약 50G의 가속도로 힘이 가해졌다고 가정해서 테스트 했습니다.
* 분홍색이화살표가 힘입니다.

측면에서 힘이 가했을때 변형이 예상되는 부분입니다.
끝에서 0.03mm 만큼 휘어져서 탄성 복원이 가능한 범위로 볼 수 있습니다.

힘을 가했을 때 전체에서 퍼져서 나가는 응력(Stress)를 시뮬레이팅 한것입니다.
전반적으로 잘 분산이 되는것으로 보입니다.

Canon EF-S 마운트 부분 시뮬레이터 결과입니다.
마운트에 전체 하중이 가해지기때문에 많은 하중이 가는것으로 보입니다. 금속소재로 가공이 필요한 부분입니다.

상부에서 하부로 50G로 힘이 가해질때의 시뮬레이션 결과입니다.
옆에서 누를 때보다 위에서 누를때 0.1mm 정도의 변형이 생기는데 이도 탄성 복원이 가능한 범위 내에 있습니다.

Rail이 프레임에 골고루 힘을 분산시캐면서 전체 밸런스가 잘 되고 있습니다.

EF-S 마운트부분이 이 경우에도 힘을 많이 받는것으로 보입니다.

좌우측에서 힘을 효율적으로 분산하는것과 마찬가지로 전체 방향에서도 잘 분산이 되고 있습니다.
무게 경량화를 위해서 외부 알류미늄 판넬의 두께를 좀더 얇게해도 될것 같다는 설계자 의견이 있었습니다.

2. 진동테스트
진동테스트에서는 제품이 외부의 영향을 받아 공진이 어떻게 일어나는지를 시뮬레이션 하는것이 포인트입니다.

공진을 간단히 말하면 외부의 진동이 물체로 유입되었을때 물체가 가진 특유의 '고유 진동수'와 외부에서 유입된 진동의 흔들림 주기(주파수)가 같아져서 진폭이 증폭되어 파괴되는 현상을 말합니다.

이 현상이 일어나면 제품에 결정적인 결함이 되므로 중요한 테스트라 할 수 있습니다.

제품의 고유 주파수를 시뮬레이션 입니다.

 

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