潜艇的“眼耳口鼻”——围壳上那些长长的管子到底啥作用?

潜艇的“眼耳口鼻”——围壳上那些长长的管子到底啥作用?

首页休闲益智海中利刃更新时间:2024-09-10

在漆黑一片的深海里,大自然用鬼斧神工创造了许多奇异生物。因长期没有光线、没有色彩,许多动物丧失了视觉,丧失了肤色,模样也变得诡异凶残,让人害怕。

与深海动物一样,潜艇也是漆黑大海中的常客,一个人孤独前行,寂寞沙洲冷。

不过在人类智慧的加持下,现代潜艇感官不但没有退化,反而耳聪目明,“眼、耳、口、鼻”一个都不少,成为穿梭在海底海面之间,眼观六路、耳听八方的超级游侠。

除了最出名的艇首声呐、舷侧阵声呐、拖拽线列阵声呐和浮标天线之外,潜艇指挥台围壳上还耸立着各种长短不一的金属管子,承担着与外界沟通交换的重要工作。那么这些管子如何区分,又是怎样工作的呢?

弗吉尼亚号攻击型核潜艇上的各种设备

其实从功能来说,它们可分成搜索设备、导航设备、侦察设备、通信设备及进排气设备。他们构成了潜艇的眼、耳、口、鼻,共同承担起重要作用。

一、潜艇的眼睛。

潜望镜是潜艇指挥台围壳上最重要、最显眼的设备之一,也是大家最熟悉的,每一艘潜艇都离不开它。它用于观察海空环境、天文导航、侦察照相、​搜索瞄准目标、并为鱼雷提供必需的攻击数据。

潜艇诞生不久,潜望镜就出现了,至今已陪伴了一百多年。1854年,德国人玛丽•戴维发明了第一种有两面反射镜的潜望镜。1872年,人们又用棱镜替代反射镜,使观察效果进一步提升。

美国长尾鲨级核潜艇上的搜索、攻击潜望镜

早期的潜望镜都是光学潜望镜,较大的潜艇上通常装备两根,一根搜索,一根攻击。

搜索潜望镜头部大,安装的设备也多,视野范围大、放大倍数低,用于对海空快速搜索、天文导航、侦察照相等。而攻击潜望镜为艇长专用,视野较小、放大倍数高、图像清晰,可测定目标方位、距离和角度,为鱼雷装定提前发射角。它的头部较小,水面阻力和激起的航迹也小,隐蔽性好。

历史上,美俄英法德都是潜望镜生产大国,都拥有著名的光学器材公司,如美国科尔摩根、英国皮尔金顿、俄罗斯罗蒙、法国泰利斯、赛峰集团、德国卡尔·蔡司等。

美国洛杉矶级潜艇上的双潜望镜

二战期间,美国舰队潜艇上的2型和4型潜望镜,就是科尔摩根公司生产的攻击、搜索潜望镜组合。

从指挥台围壳上看去,两种潜望镜共用一个围阱,并与艇内的指挥舱相连。镜体分内、外管两部分,外管抵抗海水压力、保持密封,为内管升降、旋转提供导轨;内管里安装着多级棱镜和反射镜组成的望远系统,透镜上覆盖增透膜层,以最大限度的将光线传送到目镜中。

传统潜望镜贯通艇体

潜望镜长度受潜艇直径和指挥台高度限制,一般在十几到二十几米之间。常规潜艇直径小,潜望镜长度多在15米以内。如俄罗斯“拉达”级潜艇直径7.1米,日本“苍龙”级潜艇直径9米,它们的潜望镜也就十几米左右。核潜艇体型大,耐压壳直径也大,所以潜望镜长度增长到20多米。如法国“凯旋”级战略核潜艇总高21米左右,潜望镜就有25米长。

随着技术发展和需求增长,到20世纪70年代,光学潜望镜上又陆续增加了像增强器、红外探测仪、微光电视、激光测距仪、电视摄像机等光电设备,使光学潜望镜迈入第二阶段,升级为光电潜望镜。

各种光电设备

如美国76型、18型,英国CH84、CH85型、法国“皮瓦尔”型等都是知名的光电潜望镜。

光电潜望镜里除了常规可见光通道外,还有红外通道、电视通道和微光通道,可选择多种光电传感器,在夜间和恶劣天气下观察效果好、测距精度高,还可集成ESM预警天线等。

各光电设备拍摄的图像,通过光纤和电缆直接传送到显控室屏幕上,供多人同时观察和分析,解决了以往只有一人观察的不足,提高了工作效率。

多通道传送图像

到80年代初,美国科尔摩根公司又推出了非穿透式光电桅杆方案,彻底抛弃了光学通道,只使用光电通道,成为潜望镜历史上的一次技术革命。

传统光学/光电潜望镜庞大笨重,安装时需要在潜艇耐压壳体上开个大洞,降低了密封性、耐压性,艇体结合部也容易漏水。而光电桅杆不进入艇体,直接安装在耐压壳体上方,只需一个小孔让光纤和电缆穿过即可。不但解决了密封承压问题,还节约了很多艇内空间,能安装更多的其他设备。

不穿透,就是好

另外,传统潜望镜要求指挥台围壳与控制室上下位置一致,限制了围壳设计。而光电桅杆可以自由安排围壳,使其处于最佳流体动力位置,使潜艇机动性更强。

光电桅杆搜索效率很高,隐蔽性非常好。英国“机敏”级核潜艇上的3CMO 10型光电桅杆只需伸出水面3秒钟,就能完成360度全向侦察并将图像送至显控室。在这么短的时间里,敌人很难捕捉潜望镜信号,从而使隐蔽性大大提高。

英国机敏级潜艇上的光电桅杆

正因为光电桅杆有如此多的优点,所以各国都积极研发,互相竞赛。美国“弗吉尼亚”级核潜艇上装备2根BVS-1型光电桅杆,具备红外、电视、GPS接收等功能。法国“梭鱼”级核潜艇装备“西格玛”30系列光电桅杆,俄罗斯潜艇上也有罗蒙公司研制的“砖雨”光电桅杆。

美军下一步计划将所有“洛杉矶”级、“俄亥俄”级核潜艇上的光电潜望镜都替换成光电桅杆,成为扩展战力的倍增器。

除了潜望镜,在不可见光波段,围壳上还有另外一双眼睛——侦察雷达。

侦察雷达作用距离远,定位精确,是了解战场态势的重要装备,为鱼雷、导弹提供准确数据,也能导航。潜艇对岸定位及进出港口时,侦查雷达都是必不可少的。

升起的侦察雷达

它的缺点和主动声纳一样,都是不能经常使用。全怪雷达波会暴露位置,破坏隐身,所以只能在安全区域或特定情况下使用。

二、潜艇的耳朵。

有了犀利的“鹰眼”,潜艇还需要一双“狼耳”。凭借它,潜艇能倾听水面和天空任何风吹草动,提前感知危险。

在水下,潜艇的耳朵是声呐,对海对空则是电子侦察系统。它包含了雷达告警、电子支援、敌我识别和情报侦察等多种功能,可以被动收集电磁波,测算辐射源位置,一旦探查到反潜飞机、舰艇等天敌,就可以快速下潜,逃之夭夭。

侦察天线

有些潜艇上还安装了简易侦察天线。因为主侦察天线性能虽好,但不适宜长期工作,所以平时以简易侦察天线警戒,发现可疑信号再启动主侦察天线确认。侦察天线里的IFF应答系统,也能让潜艇区分远处的目标是敌是友。

​许多潜艇的侦察天线与潜望镜、侦查雷达集成到一起,使指挥台围壳更简洁。

简易侦察天线

三、潜艇的嘴巴。

潜艇虽是个沉默的家伙,但并不是哑巴,面对战场传输情报和求救时,它也有张嘴说话的强烈需求。

所以指挥台围壳上安装了各种各样的通信天线,覆盖范围极广,从极低频、甚低频、低频一直到高频、超高频、极高频,一网打尽一个都不能少。

潜艇水下航行时,只接收甚低频、极低频等穿透性强的长波信号。浅水航行时,与附近的军舰、飞机及岸基、卫星通信,就依靠围壳上的高频、甚高频和卫星天线了。

为了确保稳定可靠,大部分潜艇装备2根或2根以上通信天线,这些天线互相补充,也互为备份。

顶端又细又长的是高频(HF)天线,以短波与岸基通信;短粗的是甚/特/超高频(UHF/VHF/SHF)天线,以超短波与其他水面舰艇和飞机通信。而甚/极高频卫星天线,则极大拓展了通信能力,使其与水面舰艇一样,能轻松及时的将情报传递出去。

这些天线只能在水面状态或潜望镜状态使用,同时通信宜短宜快,最好瞬间发送或在安全区域进行,以免暴露。

四、潜艇的鼻子。

我们都知道,鼻子除了嗅觉,还有一个重要功能是呼吸。潜艇也需要呼吸,因为柴油机需要大量空气。现代潜艇上都有通气管,用于进气排气,核潜艇上有备用柴油机,也同样需要通气管。

通气管里有浮子和阀门系统,当海浪涌上来时,浮子上浮阀门关闭,就能阻止海水进入。

通气管原理虽简单,却是一个事关生命的重要设备。通气管一出问题,大功率柴油机将在短短2分钟之内将艇内氧气消耗一空,且舱门在内外气压差下无法从内部开启,艇员完全不能自救,必将导致惨重损失。1939年,美国“角鲨”号潜艇下潜时通气管没有完全关闭,海水大量涌入,导致27人遇难。

通气管

早期的潜艇充电时要浮上水面,二战后期,德国U型艇被盟军反潜飞机压的抬不起头来,连夜间充电都危机重重。所幸德国侵略荷兰时意外获得了通气管技术,于是工程师在潜艇上安装通气管,使其在水下也能充电,大大改善了作战性能。和风漫谈原创,禁止抄袭。

通气管又粗又大,形成的航迹很明显,人们使用流线形导流罩,在一定程度上减小了阻力和航迹大小。

流线形导流罩

另外,排气管排出的废气温度很高,容易被红外探测器发现。所以人们又想出了空气冷却、海水冷却、水下排气等方法,使废气温度大幅降低,降低了发现概率。

总之,在“眼、耳、口、鼻”等先进设备的鼎力帮助下,再加上一贯的隐身和声呐特长,现代潜艇当仁不让的成为“海中蛟龙”!远可闯龙潭虎穴,深可下五洋捉鳖,成为保卫祖国,却敌于千里之外的神兵利刃!

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