潜艇潜望镜和光电桅杆

<P>   
    潜艇潜望镜被人们称为潜艇的“眼睛”。它与潜艇一起，已有80多年的历史。潜艇潜望镜的主要功能是潜艇处于水下潜望深度时，对海和对空进行实时地搜索和警戒，并向潜艇火力系统提供目标方位、距离等射击诸元。第二次世界大战后的一段时间，潜望镜发展平稳；到70年代后期，出现了光电潜望镜；80年代未，新颖的光电桅杆问世，使潜艇有了能实时搜索目标、分辨力更高的“眼睛”。</P>
<P>基本结构
    潜艇潜望镜主要包括机械结构和光学系统。
    机械结构  潜望镜本体基本结构可称为双层管结构，即由外管和插入外管的内管组成。
    1、外管    由高级不锈钢材料制成，对内管起支撑作用，承受海水压力，保持整个仪器的密封性，并在潜望镜升降和回转时起导向作用。外管两端进行抗压密封，下部有控制装置。
    2、内管    装有光学部件并有各种连接缆线穿过。
    潜艇潜望镜靠液压升起，并穿过壳体和水平舵由轴承支撑。当头部升出海平面后，潜艇指挥官便可通过潜望镜对海和对空进行观察。
    光学系统  潜望镜光学系统与常规望远镜一样，仍属于望远系统。但是，为了使更多的目标光线聚集在长达10多米的内管内传输，潜望镜光学系统必须由多级望远系统串联组成，使目标图像经几次中转传到潜望镜下部的观察目镜中。另外，在头部和底部还分别加有转像棱镜，以便先使水平光线转向90°，再沿镜管向下传输，然后再经棱镜把光线转向水平方向供观察用。潜望镜光学系统有以下特点：
    1、透镜镀有增透膜层    由于潜望镜各种透镜很多，光能损失很大，因此各透镜必须镀有增透膜层。否则，只有5％的有用光线到达潜望镜底部。
    2、装有变倍机构    在潜望镜内装有2级或3级由透镜组成的变倍机构。至于采用何种倍率由操纵手控制。
    3、装有测距装置    一种较简单实用的方法是先测量出水平线与高度已知的物体（一般为镜管头部）之间的角度，然后通过解算直角三角形求出目标的距离。</P>
<P>分类方法
    潜艇潜望镜的分类方法不尽相同，大致有以下几种：
    按外管直径分类  潜望镜的外管直径一般为127毫米和254毫米，中间还有几种直径规格，如190毫米等。不同外管直径的潜望镜性能也不相同，因而应用领域也下一样。
    按功能分类  可分为指挥（攻击）潜望镜和搜索（或导航）潜望镜两种。这两种潜望镜的主要区别是所用的光学系统不同。为减少被敌方发现的可能性，指挥（攻击）潜望镜的头部比搜索潜望镜的小，细部直径为30～50毫米，俯仰范围为-10°～＋30°。
    按用途分类  可分为一般用途和特殊用途。特殊用途的潜望镜如专用天文导航潜望镜、水下观察潜望镜等。</P>
<P>常规光学潜望镜
    技术特点  常规光学潜望镜的主要技术特点如下：
    1、加入35毫米相机    进行隐蔽侦察照相。
    2、加入小型六分仪    当潜艇在通气管状态航行时，使用六分仪可解决潜艇的导航问题。
    3、采用大俯仰角头部棱镜    可增加潜艇的对空警戒能力。
    防振措施  随着潜艇在通气管状态航行速度的提高，潜望镜的防振问题成为保持图像清晰的关键问题。各国潜艇采取了不同的措施。
    1、英国皮尔金顿光电公司    采用较大直径（如254毫米）的外管、抗振的光学系统以及用高品级的不锈钢制造潜望镜管，如装在“特拉法尔加”级潜艇上的CK34搜索潜望镜和CH84攻击潜望镜。
    2、美国科尔摩根公司    在190毫米直径外管周围采用水压导流罩，如装在“鲟鱼”级和“洛杉矶”级潜艇上的2型攻击潜望镜和18型搜索潜望镜。
    3、德国蔡司公司    在镜管头部采用陀螺稳定，如装在208型潜艇上的“施塔布”40系列潜望镜。</P>
<P>光电潜望镜
    技术特点  光电潜望镜除具有常规目视光学通道外，还可选装多种光电器件和光电传感器。
    1、像增强器     工作在可见光波段和近红外区，在夜间可对由目标反射的微光（月光或星光）进行放大，得到增强的目视图像。像增强器安装在潜望镜底部，接收与传统目镜一样的图像。如果环境光线足够强，便可得到清晰的夜间目标图像。
    2、激光测距机    装在潜望镜的顶部，用于取代传统的光学测距装置，一般测量距离小于10海里。但由于海洋大气湿度的影响，其实际测量值远小于10海里。目前，只有德国蔡司公司和美国科尔摩根公司生产的攻击潜望镜中装有标准化的激光测距机。其它国家的一些公司认为，常规光学测距亦可满足战术要求，且价格低廉，性能可靠。
    3、红外热像仪    工作在3～5微米和8～12微米红外波段，大多装在搜索潜望镜中。这类潜望镜有两个主要的特点：一是头部尺寸增大，因为其头部除装有常规光学棱镜外，还装有热像仪及为提高其探测灵敏度必须配备的冷却装置。二是采用可透过红外辐射的锗窗口。但是锗材料易受海水腐蚀，因而锗窗口上必须镀上硬膜。
    典型产品  法国萨吉姆公司和索珀朗公司联合研制的“皮韦尔”光电潜望镜系列是一种典型的光电潜望镜。其特点是：采用双轴稳定装置，装有法国电信公司的CTX热像仪，采用分开的光学通道和光电通道，装有倍率控制装置和光学通道滤光器。在桅杆顶部还装有电子支援测量系统；在桅杆底部，装有六分仪、35毫米相机、红外监视器、双目观察镜以及把目标数据和指令传送给控制室的传活器。</P>
<P>光电桅杆
    技术特点  潜艇光电桅杆是在光电潜望镜的基础上发展的。光电桅杆的头内装有电视摄像机、热像仪和像增强器等光电传感器，与传统的光电潜望镜相比，其主要特点如下：
    1、光电桅杆直接安装在潜艇耐压壳体的上方，可以升降，但不穿透耐压壳体。这就给潜艇艇体节省了许多空间。
    2、光电桅杆向控制室传输的图像信息是通过电缆或光缆，而不是用多个透镜，这就使图像传送系统大为简单。传送到控  制室内的图像在屏幕上显示，可供多人同时观察和分析；并可与声纳、雷达或电子支援侧最系统的数据进行比较。光电桅杆的升降或其它功能亦由控制室经缆线传送来的信号进行控制。
    3、采用光电潜望镜的潜艇指挥台围壳的位置设计由潜望镜的位置决定，因而难以使其处于最佳流体动力学位置。而采用光电桅杆的潜艇不仅可使指挥台围壳处于最佳位置，而且还可使控制室更紧凑。另外，可升降的光电桅杆上可涂上雷达吸波材料，以降低被敌方雷达探测到的概率。
    4、当光电桅杆用于搜索时，在它露出水而后只需快速旋转一周就可缩回，既大大缩短了搜索时间，又可防止受到敌方的攻击。
典型产品  法、德、英、美等国都有已研制成功的光电桅杆。
    1、法国    萨吉姆公司已研制成功3种产品，即基本型红外桅杆、装有电视摄像讥和红外传感器的搜索型光电桅杆以及上述光电传感器与导航雷达相结合的光电／雷达桅杆。
    它们的头部直径范围从基本型红外桅杆的210毫米到光电／雷达桅杆的360毫米。基本型红外桅杆已在丹麦“诺瓦伦”级潜艇上服役。光电／雷达桅杆已用于法国的“胜利”级潜艇。搜索型光电桅杆已在法国“桂树神”号、挪威“科本”号和瑞典”西哥德兰”号潜艇上作了试验，并正在推销给法国出口的“鲉鱼”号潜艇和北欧各国装备的CM2000级潜艇。
    2、德国    蔡司公司已研制出100型光电／雷达桅杆。桅杆头部装有电视摄像机和热像仪，头部直径220毫米，重280公斤。该光电／雷达桅杆正装在206级的U21型潜艇上进行试验。
    3、英国    皮尔金顿公司已研制出CM010型光电桅杆，于1996年年初在英国海军的潜艇上进行试验。
    4、美国    科尔摩根公司研制的红外通道和电视通道上、下配置的NPP光电桅杆曾在美国“孟菲斯”号潜艇上做过18个月的试验。此外，科尔摩根公司还为新设计的核动力潜艇生产3套光电桅杆。桅杆头部装有彩色电视摄像机、高清晰度黑白电视摄像机和3～5微米热像仪；组装在一起的还有电子支援测量系统、全球定位系统接收机和通信天线。 </P><P>   
    潜艇潜望镜被人们称为潜艇的“眼睛”。它与潜艇一起，已有80多年的历史。潜艇潜望镜的主要功能是潜艇处于水下潜望深度时，对海和对空进行实时地搜索和警戒，并向潜艇火力系统提供目标方位、距离等射击诸元。第二次世界大战后的一段时间，潜望镜发展平稳；到70年代后期，出现了光电潜望镜；80年代未，新颖的光电桅杆问世，使潜艇有了能实时搜索目标、分辨力更高的“眼睛”。</P>
<P>基本结构
    潜艇潜望镜主要包括机械结构和光学系统。
    机械结构  潜望镜本体基本结构可称为双层管结构，即由外管和插入外管的内管组成。
    1、外管    由高级不锈钢材料制成，对内管起支撑作用，承受海水压力，保持整个仪器的密封性，并在潜望镜升降和回转时起导向作用。外管两端进行抗压密封，下部有控制装置。
    2、内管    装有光学部件并有各种连接缆线穿过。
    潜艇潜望镜靠液压升起，并穿过壳体和水平舵由轴承支撑。当头部升出海平面后，潜艇指挥官便可通过潜望镜对海和对空进行观察。
    光学系统  潜望镜光学系统与常规望远镜一样，仍属于望远系统。但是，为了使更多的目标光线聚集在长达10多米的内管内传输，潜望镜光学系统必须由多级望远系统串联组成，使目标图像经几次中转传到潜望镜下部的观察目镜中。另外，在头部和底部还分别加有转像棱镜，以便先使水平光线转向90°，再沿镜管向下传输，然后再经棱镜把光线转向水平方向供观察用。潜望镜光学系统有以下特点：
    1、透镜镀有增透膜层    由于潜望镜各种透镜很多，光能损失很大，因此各透镜必须镀有增透膜层。否则，只有5％的有用光线到达潜望镜底部。
    2、装有变倍机构    在潜望镜内装有2级或3级由透镜组成的变倍机构。至于采用何种倍率由操纵手控制。
    3、装有测距装置    一种较简单实用的方法是先测量出水平线与高度已知的物体（一般为镜管头部）之间的角度，然后通过解算直角三角形求出目标的距离。</P>
<P>分类方法
    潜艇潜望镜的分类方法不尽相同，大致有以下几种：
    按外管直径分类  潜望镜的外管直径一般为127毫米和254毫米，中间还有几种直径规格，如190毫米等。不同外管直径的潜望镜性能也不相同，因而应用领域也下一样。
    按功能分类  可分为指挥（攻击）潜望镜和搜索（或导航）潜望镜两种。这两种潜望镜的主要区别是所用的光学系统不同。为减少被敌方发现的可能性，指挥（攻击）潜望镜的头部比搜索潜望镜的小，细部直径为30～50毫米，俯仰范围为-10°～＋30°。
    按用途分类  可分为一般用途和特殊用途。特殊用途的潜望镜如专用天文导航潜望镜、水下观察潜望镜等。</P>
<P>常规光学潜望镜
    技术特点  常规光学潜望镜的主要技术特点如下：
    1、加入35毫米相机    进行隐蔽侦察照相。
    2、加入小型六分仪    当潜艇在通气管状态航行时，使用六分仪可解决潜艇的导航问题。
    3、采用大俯仰角头部棱镜    可增加潜艇的对空警戒能力。
    防振措施  随着潜艇在通气管状态航行速度的提高，潜望镜的防振问题成为保持图像清晰的关键问题。各国潜艇采取了不同的措施。
    1、英国皮尔金顿光电公司    采用较大直径（如254毫米）的外管、抗振的光学系统以及用高品级的不锈钢制造潜望镜管，如装在“特拉法尔加”级潜艇上的CK34搜索潜望镜和CH84攻击潜望镜。
    2、美国科尔摩根公司    在190毫米直径外管周围采用水压导流罩，如装在“鲟鱼”级和“洛杉矶”级潜艇上的2型攻击潜望镜和18型搜索潜望镜。
    3、德国蔡司公司    在镜管头部采用陀螺稳定，如装在208型潜艇上的“施塔布”40系列潜望镜。</P>
<P>光电潜望镜
    技术特点  光电潜望镜除具有常规目视光学通道外，还可选装多种光电器件和光电传感器。
    1、像增强器     工作在可见光波段和近红外区，在夜间可对由目标反射的微光（月光或星光）进行放大，得到增强的目视图像。像增强器安装在潜望镜底部，接收与传统目镜一样的图像。如果环境光线足够强，便可得到清晰的夜间目标图像。
    2、激光测距机    装在潜望镜的顶部，用于取代传统的光学测距装置，一般测量距离小于10海里。但由于海洋大气湿度的影响，其实际测量值远小于10海里。目前，只有德国蔡司公司和美国科尔摩根公司生产的攻击潜望镜中装有标准化的激光测距机。其它国家的一些公司认为，常规光学测距亦可满足战术要求，且价格低廉，性能可靠。
    3、红外热像仪    工作在3～5微米和8～12微米红外波段，大多装在搜索潜望镜中。这类潜望镜有两个主要的特点：一是头部尺寸增大，因为其头部除装有常规光学棱镜外，还装有热像仪及为提高其探测灵敏度必须配备的冷却装置。二是采用可透过红外辐射的锗窗口。但是锗材料易受海水腐蚀，因而锗窗口上必须镀上硬膜。
    典型产品  法国萨吉姆公司和索珀朗公司联合研制的“皮韦尔”光电潜望镜系列是一种典型的光电潜望镜。其特点是：采用双轴稳定装置，装有法国电信公司的CTX热像仪，采用分开的光学通道和光电通道，装有倍率控制装置和光学通道滤光器。在桅杆顶部还装有电子支援测量系统；在桅杆底部，装有六分仪、35毫米相机、红外监视器、双目观察镜以及把目标数据和指令传送给控制室的传活器。</P>
<P>光电桅杆
    技术特点  潜艇光电桅杆是在光电潜望镜的基础上发展的。光电桅杆的头内装有电视摄像机、热像仪和像增强器等光电传感器，与传统的光电潜望镜相比，其主要特点如下：
    1、光电桅杆直接安装在潜艇耐压壳体的上方，可以升降，但不穿透耐压壳体。这就给潜艇艇体节省了许多空间。
    2、光电桅杆向控制室传输的图像信息是通过电缆或光缆，而不是用多个透镜，这就使图像传送系统大为简单。传送到控  制室内的图像在屏幕上显示，可供多人同时观察和分析；并可与声纳、雷达或电子支援侧最系统的数据进行比较。光电桅杆的升降或其它功能亦由控制室经缆线传送来的信号进行控制。
    3、采用光电潜望镜的潜艇指挥台围壳的位置设计由潜望镜的位置决定，因而难以使其处于最佳流体动力学位置。而采用光电桅杆的潜艇不仅可使指挥台围壳处于最佳位置，而且还可使控制室更紧凑。另外，可升降的光电桅杆上可涂上雷达吸波材料，以降低被敌方雷达探测到的概率。
    4、当光电桅杆用于搜索时，在它露出水而后只需快速旋转一周就可缩回，既大大缩短了搜索时间，又可防止受到敌方的攻击。
典型产品  法、德、英、美等国都有已研制成功的光电桅杆。
    1、法国    萨吉姆公司已研制成功3种产品，即基本型红外桅杆、装有电视摄像讥和红外传感器的搜索型光电桅杆以及上述光电传感器与导航雷达相结合的光电／雷达桅杆。
    它们的头部直径范围从基本型红外桅杆的210毫米到光电／雷达桅杆的360毫米。基本型红外桅杆已在丹麦“诺瓦伦”级潜艇上服役。光电／雷达桅杆已用于法国的“胜利”级潜艇。搜索型光电桅杆已在法国“桂树神”号、挪威“科本”号和瑞典”西哥德兰”号潜艇上作了试验，并正在推销给法国出口的“鲉鱼”号潜艇和北欧各国装备的CM2000级潜艇。
    2、德国    蔡司公司已研制出100型光电／雷达桅杆。桅杆头部装有电视摄像机和热像仪，头部直径220毫米，重280公斤。该光电／雷达桅杆正装在206级的U21型潜艇上进行试验。
    3、英国    皮尔金顿公司已研制出CM010型光电桅杆，于1996年年初在英国海军的潜艇上进行试验。
    4、美国    科尔摩根公司研制的红外通道和电视通道上、下配置的NPP光电桅杆曾在美国“孟菲斯”号潜艇上做过18个月的试验。此外，科尔摩根公司还为新设计的核动力潜艇生产3套光电桅杆。桅杆头部装有彩色电视摄像机、高清晰度黑白电视摄像机和3～5微米热像仪；组装在一起的还有电子支援测量系统、全球定位系统接收机和通信天线。 </P>