光電桅桿的奧秘

1、光電桅桿的奧秘在潛艇上工作的船員可能會(huì)好幾個(gè)月都潛在海里，他們甚至連瞥一眼太陽(yáng)光的機(jī)會(huì)都沒(méi)有通向外界的唯一窗口是控制室里潛望鏡上的目鏡。潛望鏡是潛艇上的基礎(chǔ)設(shè)備，它能在戰(zhàn)斗中或確定船只位置時(shí)提供有價(jià)值的視覺(jué)資料。傳統(tǒng)潛望鏡為美國(guó)海軍提供了80多年的寶貴服務(wù)，但很快它就要退出舞臺(tái)了。1999年，美國(guó)海軍開(kāi)始建造一種沒(méi)有潛望鏡的新型攻擊潛艇。這種新型弗吉尼亞級(jí)潛艇將使用被稱(chēng)為光電桅桿的非透視成像設(shè)備來(lái)執(zhí)行偵查任務(wù)。每艘新的潛艇將裝備兩個(gè)光電桅桿，它們實(shí)際是由高分辨率相機(jī)組成的陣列，這些相機(jī)抓拍圖像并將其送到控制室里的平板顯示器上。海軍海上系統(tǒng)司令部供圖測(cè)試中的光電桅桿，它是美國(guó)新型潛艇采用的革命性

2、設(shè)計(jì)之一。在本文中，您將了解到傳統(tǒng)潛望鏡的基本原理，以及光電桅桿是如何給潛艇的偵查方式帶來(lái)變革的。對(duì)我們大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，“潛望鏡下移”跟“潛望鏡上移”這兩個(gè)命令，跟我們腦海中關(guān)于潛艇的概念完全聯(lián)系在一起。這些短語(yǔ)我們?cè)谟嘘P(guān)潛艇的電影里已經(jīng)聽(tīng)到過(guò)無(wú)數(shù)次了，那些電影通常會(huì)有這樣一個(gè)戲劇性的場(chǎng)景潛艇艇長(zhǎng)緊緊握著潛望鏡的把手，密切監(jiān)視著水面上敵人的一舉一動(dòng)。像這樣站立著觀察潛望鏡又被稱(chēng)為“與Gray Lady一起跳舞”。 美國(guó)海軍供圖一名海軍士官在潛艇上浮前用潛望鏡掃視海面周?chē)?。光電桅桿將代替?zhèn)鹘y(tǒng)潛望鏡。潛望鏡的基本用途是使得全體船員在潛艇潛伏在水下時(shí)仍能看到水面上的物體。在一根垂直放置的管子頂端和底部

3、分別放置一面成45度角的鏡子，就可制作出一個(gè)簡(jiǎn)單的潛望鏡。這個(gè)裝置的基本功能是收集圖像發(fā)出的光線并將其從潛望鏡頂端的鏡子導(dǎo)向底部的鏡子。當(dāng)然，現(xiàn)代的潛望鏡要比這復(fù)雜得多。潛望鏡可長(zhǎng)達(dá)18米。當(dāng)一艘潛艇下潛的深度與潛望鏡管長(zhǎng)度相等時(shí)，就認(rèn)為它處在潛望深度。由于潛望鏡長(zhǎng)度的緣故，僅僅在其兩端安放平面鏡并不能有效地將圖像從頂層窗口送到目鏡。實(shí)際的潛望鏡用平行排列的棱鏡代替潛望鏡管兩端的平面鏡。頂端的棱鏡收集圖像發(fā)出的光線并將其反射，通過(guò)一系列透鏡和兩個(gè)占據(jù)潛望鏡管全長(zhǎng)的望遠(yuǎn)鏡后到達(dá)第二個(gè)棱鏡。這個(gè)棱鏡位于潛望鏡管底部，光線被它反射到另一只包含兩面透鏡的管子中，最后通過(guò)目鏡。潛望鏡在潛艇瞭望塔（sai

4、l）中潛望井的內(nèi)部。在潛艇上，“Sail”一詞常用來(lái)描述瞭望塔。瞭望塔是附接在潛艇上方的圓柱形艙臺(tái)。通常位于控制室正上方。潛望井從瞭望塔頂部一直延伸到潛艇底部。潛望鏡可以旋轉(zhuǎn)，使操作員獲得海面上360度的視野。如果發(fā)現(xiàn)需要避開(kāi)的物體（比如敵艦），潛艇將會(huì)下潛。一旦位于潛望深度以下，潛艇將使用聲納進(jìn)行導(dǎo)航。光電桅桿使得控制室可以設(shè)置在更為寬敞的第二層甲板上。新型潛艇裝備了兩種潛望鏡，一個(gè)位于潛艇右側(cè)（右舷），另一個(gè)位于潛艇左側(cè)（左舷）。比如，美國(guó)導(dǎo)彈輕巡洋艦“斯普林菲爾德”號(hào)在右舷配備了2號(hào)攻擊潛望鏡，在左舷配備了18號(hào)搜索潛望鏡。18號(hào)潛望鏡僅限于在有日光的條件下使用。它使用一臺(tái)70毫米數(shù)碼相

5、機(jī)拍攝照片并將其顯示在電視監(jiān)視器上。一些潛望鏡還配有夜視儀、靜物照相機(jī)以及攝像機(jī)，并能放大所要觀察的圖像。有兩個(gè)問(wèn)題一直困擾著傳統(tǒng)的光學(xué)潛望鏡。第一，潛望井占據(jù)了整個(gè)潛艇的高度，它的尺寸限制了瞭望塔的安放位置以及潛艇內(nèi)部船艙的布置。第二個(gè)問(wèn)題是潛望鏡每次只能容納一個(gè)人使用。美國(guó)海軍新開(kāi)發(fā)出AN/BVS-1型光電桅桿來(lái)解決這兩個(gè)問(wèn)題。計(jì)劃于2004年進(jìn)行初次試驗(yàn)的弗吉尼亞級(jí)攻擊潛艇將成為第一艘裝備光電桅桿的潛艇。 美國(guó)海軍供圖電腦生成的新型弗吉尼亞級(jí)攻擊潛艇的圖像。根據(jù)美國(guó)海軍的相關(guān)文件，光電桅桿提供了傳統(tǒng)光學(xué)潛望鏡所具有的成像、導(dǎo)航、電子戰(zhàn)和通信的功能。每艘弗吉尼亞級(jí)潛艇都將擁有兩個(gè)光電桅桿，

6、它們并不延伸到潛艇內(nèi)部。桅桿能像伸縮著的汽車(chē)天線一樣探出。電子成像設(shè)備將代替舊式光學(xué)潛望鏡的棱鏡和透鏡。整個(gè)系統(tǒng)的核心是能夠在水中伸出的傳感裝置。這只復(fù)合的電光傳感器位于桅桿的旋轉(zhuǎn)頂端。桅桿裝備了三臺(tái)照相機(jī)，包括一臺(tái)彩色照相機(jī)、一臺(tái)高分辨率黑白照相機(jī)和一臺(tái)紅外照相機(jī)來(lái)為潛艇提供成像功能。另外，它在一個(gè)抗壓并且淬過(guò)火的獨(dú)立殼體內(nèi)安放了一臺(tái)緊急任務(wù)控制相機(jī)，還使用一臺(tái)護(hù)眼激光測(cè)距儀來(lái)確定目標(biāo)的精確范圍并幫助導(dǎo)航。海軍海上系統(tǒng)司令部供圖AN/BVS-1型光電桅桿的組成元件容納桅桿的潛望井將被完全布置到瞭望塔中。潛望井變小意味著在確定控制室的建造位置時(shí)有更多的自由。在使用傳統(tǒng)潛望鏡的潛艇中，控制室不得不設(shè)置在狹窄的上層甲板上。而在新型弗吉尼亞級(jí)潛艇中，控制室將被設(shè)置在更寬的第二層甲板上，并擁有更開(kāi)放的布局。光電桅桿使得控制室可以設(shè)置在更為寬敞的第二層甲板。光電桅桿獲得的圖像通過(guò)光纖送到兩個(gè)工作站和一個(gè)指揮官控制臺(tái)。從任意工作站都可以用控制桿來(lái)操縱這兩個(gè)光電桅桿。每個(gè)工作站配備有兩臺(tái)