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从潜望镜到潜艇综合成像系统(2)

http://military.china.com 2006-01-17 14:48:45 【大中小】

　　

　　执行警戒和侦察任务(特别是在浅水水域活动)的潜艇，在处于水下潜没状态时，可通过电子成像系统获得潜望镜无法获得的水上目标的图像信息。这种广义的电子成像系统包括：无人潜航器上潜望镜——一种装在水下运载器折叠式桅杆上的小型成像组件和雷达预警组件。该系统放置在潜水器仪表舱部分，可搜集到水上的图像信息和雷达信息；以及潜艇无人机——一种装在潜艇桅杆内、由潜艇发射、可自由飞行的无人机。其实，自潜艇光电桅杆研究成功后，美国海军一直在积极开展潜艇无人机的研究。1997年就已基本研制成功了用于潜艇的“捕食者”无人机。

　　图3：
　　

　　构成潜艇成像系统的八个分系统

　　按目前的技术水平，潜艇综合成像系统基本上由八大类成像系统构成。下面就依照艇上和艇外成像系统的顺序，分别描述八种成像系统的技术现状和特点。

　　潜望镜成像系统

　　现代潜艇潜望镜是在20世纪初发明的。1906年德国海军建成第一艘潜艇时，已使用了相当完善的光学潜望镜，由物镜、转像系统和目镜等组成。当时潜望镜的潜望力在5~7米，观察距离很近、视场狭窄、图像质量也很差，而且夜间无法使用。传统潜望镜的主要功能包括观察水面的舰船、对空观察飞机、估算被攻击目标的距离、将其方位和距离提供给火控系统、在潜没状态下实施地标导航或天文导航等。

　　现代的潜望镜制造商应用微光夜视、红外热成像、激光测距、计算机、自动控制、隐身等光电技术的最新成果，开发出新一代光电潜望镜。以2003年德国研制的最新一款SERO 400型潜望镜为例。主要技术性能包括：俯仰范围-15度～+60度，1.5倍、6倍和12倍三种放大倍率，高精度的瞄准线双轴稳定，潜望镜入瞳直径>21毫米，潜望力约12米。它能配置多种摄像机和传感器，如数码摄像机、微光电视摄像机、彩色电视摄像机、热像仪、人眼安全型激光测距仪等，供潜艇指挥员根据实战需要选用；还能把视频信号实时提供给作战系统监视器，实现同步观察。潜望镜系统的串行接口可供不同的作战系统控制台实现遥控操作。该潜望镜系统在昼光和夜间条件下部有相当好的观察效果，能有效监视海面和海空、收集导航数据、搜索和识别各种海上目标，观察到的图像可以录像供回放。

　　美国海军最近开发的全景潜望镜也值得关注。它是早期全景潜望镜技术在现代技术条件下的重新应用，技术的前景还在验证中。此外，国外对潜望镜的模块化设计相当重视而且已广泛采用。无需改动潜望镜的基本结构和功能，就可以方便地根据需要替换陈旧的传感器，提升潜望镜的性能。

　　现代光电潜望镜技术已经相当成熟，不可能再有很大提高。传统的穿透式潜望镜的固有弊端已十分明显：最主要的缺陷是潜望镜必须穿透潜艇壳体，镜管直径越大对潜艇耐压性的影响就越大；其二，潜望镜目镜头的转动直径一般为0 6米，在原本有限的艇内占据较太空间，对潜艇指挥舱的布置十分不利，其三，潜望镜只适合一人操作观察，无法实现多人同时观察，不利于作战信息资源的共享。尽管存在上进缺陷，但光电潜望镜在现在和将来依然是各国海军潜艇最普遍使用的成像观察装置。

　　图4：
　　

　　光电桅杆系统

　　1976年，美国科尔摩根公司正式提出最初的光电桅杆原理供海军评审。80年代，非穿透光电桅杆的开发计划正式启动。如今，光电桅杆已从概念、原理样机发展成为工程型号。美、英、法三国海军在新型核动力潜艇上淘汰了传统的穿透武潜望镜，都将配备光电桅杆。选标志着潜艇光电桅杆技术已经达到相当成熟和可靠的水平。光电桅杆和常规潜望镜的最大差别在于，光电桅杆是“非穿透桅杆”。它由光电桅杆观察头、非穿透桅杆和艇内操控台三部分组成。美国“弗吉尼亚”级潜艇上的光电桅杆系统是AN／BVS-1成像系统，它除了现有潜望镜系统的功能外，还能提供电子情报收集、监视和目标打击等功能。

　　光电桅杆与传统的穿透式潜望镜相比有诸多优点：如光电桅杆不穿透耐压艇壳，直接布置在指挥舱的合适位置，不但提高了潜艇耐压强度，也方便了指挥舱的布置；光电桅杆的观察头部装有多种光电探测传感器、电子战和通讯天线等装置；艇外情况可通过电视和红外摄像机摄取，然后传输到艇内，显示在操控台监视器及大屏幕上。光电桅杆正在逐步取代穿透式潜望镜，成为潜艇作战信息系统的重要组成部分。

　　但由于技术复杂、价格昂贵等原因，目前只有少数潜艇使用了一根光电桅杆，例如俄罗斯“德尔塔Ⅲ”和“德尔塔Ⅳ”级导弹核潜艇装备有一根“砖雨”光电桅杆。只有美国“弗吉尼亚”级攻击核潜艇使用了两根光电桅杆。虽然英国“机敏”级和法国“胜利”级攻击核潜艇也装备有两根光电桅杆，但它们尚未下水，服役仍需时日。目前较为普遍的是一根光电桅杆和一根潜望镜配合使用，如美、英、德、法、俄、日、埃及等国的部分潜艇。

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