Оптические перископы. Перископ подводной лодки. Обе подлодки знают друг о друге. Что делать

Компания L-3 KEO поставляет американскому флоту универсальную модульную мачту Universal Modular Mast (UMM), которая служит в качестве подъемного механизма для пяти различных сенсоров, включая оптронную мачту AN/BVS1 , мачту высокоскоростной передачи данных, многофункциональные мачты и встроенные системы радиоэлектронного обеспечения

Продвинутая оптроника (оптоэлектроника) дает мачтовым системам непроникающего в корпус типа очевидное преимущество по сравнению с перископами прямого обзора. Вектор развития этой технологии в настоящее время определяется низкопрофильной оптроникой и новыми концепциями на основе неповоротных систем.

Интерес к оптоэлектронным перископам непроникающего в корпус типа возник в 80-х годах прошлого века. Разработчики утверждали, что эти системы повысят гибкость конструкции подлодки и ее безопасность. Эксплуатационные преимущества этих систем заключались в выводе изображения с перископа на несколько экранов экипажа в отличие от старых систем, когда только один человек мог использовать перископ, упрощении работы и повышении возможностей, включая функцию быстрого кругового обзора Quick Look Round (QLR), которая позволяла максимально сократить время нахождения перископа на поверхности и тем самым уменьшить уязвимость подлодки и, как следствие, вероятность обнаружения ее платформами противолодочной борьбы. Значение режима QLR в последнее время повышается вследствие всё большего использования подлодок для сбора информации.

Помимо повышения гибкости конструкции субмарины за счет разнесения в пространстве поста управления и оптронных мачт, это позволяет улучшить его эргономику за счет освобождения объема, ранее занятого перископами. Мачты непроникающего типа в корпус типа также могут относительно просто реконфигурироваться за счет установки новых систем и реализации новых возможностей, они имеют меньше движущихся частей, что уменьшает стоимость жизненного цикла перископа и соответственно объем его обслуживания, текущего и капитального ремонта. Непрерывный технологический прогресс способствует снижению вероятности обнаружения перископа, а дальнейшие усовершенствования в этой сфере связаны с переходом на низкопрофильные оптронные мачты.

Класс «Virginia»

В начале 2015 года ВМС США установили новый малозаметный перископ, базирующийся на низкопрофильной оптронной мачте LPPM (Low-Profle Photonics Mast) Block 4 компании L-3 Communications, на свои атомные подводные лодки класса «Virginia». С целью уменьшения вероятности обнаружения эта фирма работает также над утоненным вариантом нынешней оптронной мачты AN/BVS-1 Kollmorgen (в настоящее время компания L-3 KEO ), установленной на подлодки этого же класса.

Компания L-3 Communications объявила в мае 2015 года о том, что ее подразделение оптико-электронных систем L-3 KEO (в феврале 2012 года L-3 Communications присоединила компанию KEO, что привело к созданию L-3 KEO) получило по итогам конкурса контракт стоимостью 48,7 миллиона долларов от Командования военно-морских систем ВМС США (NAVSEA) на разработку и проектирование низкопрофильной мачты с опционом на производство 29 оптронных мачт в течение четырех лет, а также техническое обслуживание. Программой по мачте LPPM предусматривается сохранение характеристик нынешнего перископа при одновременном уменьшении его размеров до размеров более традиционных перископов, например перископа Kollmorgen Type-18, который начал устанавливаться с 1976 года на атомные подлодки класса «Los Angeles» по мере вхождения их в состав флота.

Хотя мачта AN/BVS-1 имеет уникальные характеристики, но она слишком большая и ее форма уникальна для ВМС США, что позволяет немедленно идентифицировать национальность этой субмарины при обнаружении перископа. Судя по общедоступной информации, мачта LPPM имеет такой же диаметр как у перископа Type-18, а ее внешний вид напоминает стандартную форму этого перископа. Модульная мачта LPPM непроникающего в корпус типа устанавливается в универсальный телескопический модульный отсек, что повышает незаметность и живучесть подводных лодок.

К особенностям системы относятся визуализация в коротковолновой инфракрасной области спектра, визуализация высокого разрешения в видимой области спектра, лазерная дальнометрия и комплект антенн, обеспечивающих широкое покрытие электромагнитного спектра. Прототип оптронной мачты LPPM L-3 KEO на сегодняшний день является единственным эксплуатируемым образцом; он установлен борту подводной лодки Texas класса «Virginia», где проверяются все подсистемы и эксплуатационная готовность новой системы. Первая серийная мачта будет изготовлена в 2017 году, а ее установка начнется в 2018 году. По данным компании L-3 KEO, она планирует разработать свою LPPM так, чтобы NAVSEA могло устанавливать единую мачту на новые подлодки, а также могло модернизировать существующие суда в рамках постоянной программы совершенствования, направленной на повышение надежности, возможностей и ценовой доступности. Экспортный вариант мачты AN/BVS-1, известный под обозначением Model 86, впервые был продан зарубежному заказчику по контракту, объявленному в 2000 году, когда египетский флот задумал большую модернизацию своих четырех дизель-электрических противолодочных субмарин класса «Romeo» . Еще один неназванный заказчик из Европы также установил Model 86 на свои дизель-электрические подводные лодки (ДЭПЛ).

Компания L-3 KEO наряду с разработкой LPPM уже поставляет ВМС США универсальную модульную мачту Universal Modular Mast (UMM). Эта непроникающего типа мачта устанавливается на подлодках класса «Virginia». UMM служит в качестве подъемного механизма для пяти различных сенсорных систем, включая AN/BVS-1, радиомачту OE-538, антенну для высокоскоростной передачи данных, мачту для специальных задач, а также мачту с интегрированными антеннами радиоэлектронного обеспечения. KEO получила контракт от министерства обороны США на разработку мачты UMM в 1995 году. В апреле 2014 года компания L-3 KEO получила контракт стоимостью 15 миллионов долларов на поставку 16 мачт UMM для установки на несколько атомных подлодок класса «Virginia».

Другим заказчиком UMM выступает итальянский флот, который также оборудовал этой мачтой свои дизель-электрические подлодки класса «Todaro» первой и второй партии; последние две лодки должны были быть поставлены по графику соответственно в 2015 и 2016 годы. L-3 KEO также владеет выпускающей перископы итальянской компанией Calzoni, которая разработала электронную мачту E-UMM (Electronic UMM) с электрическим приводом, что позволило уйти от внешней гидравлической системы подъема и опускания перископа.

Последнее предложение компании L-3 KEO – это командирская оптронная система непроникающего типа AOS (Attack Optronic System). В этой низкопрофильной мачте совмещены характеристики традиционного поискового перископа Model 76IR и оптронной мачты Model 86 этой же компании (см. выше). Мачта имеет сниженные визуальные и радиолокационные сигнатуры, массу 453 кг, диаметр сенсорной головки составляет всего 190 мм. В сенсорный комплект мачты AOS входят лазерный дальномер, тепловизор, телекамера высокого разрешения и телекамера для низких уровней освещенности.

В первой половине 90-х годов немецкая компания Carl Zeiss (в настоящее время Airbus Defence and Space) начала предварительную разработку своей оптронной мачты Optronic Mast System (OMS). Первым заказчиком серийного варианта мачты, получившего обозначение OMS-110, стал флот ЮАР, выбравший эту систему для трех своих ДЭПЛ класса «Heroine», которые были поставленных в 2005-2008 годы. Греческий флот также выбрал мачту OMS-110 для своих ДЭПЛ «Papanikolis», а вслед за ним купить эту мачту решила Южная Корея для своих ДЭПЛ класса «Chang Bogo». Мачты непроникающего в корпус типа OMS-110 также были установлены на подлодки индийского флота класса «Shishumar» и традиционные противолодочные субмарины класса «Tridente» португальского флота. Одним из последних приложений OMS-110 стала установка универсальных мачт UMM (см. выше) на подлодки итальянского флота «Todaro» и противолодочные подлодки немецкого флота класса «Type 2122». Эти лодки будут иметь комбинацию оптронной мачты OMS-110 и командирского перископа SERO 400 (проникающего в корпус типа) от компании Airbus Defence and Space. Оптронная мачта OMS-110 имеет стабилизацию линии визирования по двум осям, средневолновую тепловизионную камеру третьего поколения, телекамеру высокого разрешения и опциональный безопасный для глаз лазерный дальномер. Режим быстрого кругового обзора позволяет получить быстрый программируемый панорамный обзор на 360 градусов. По сообщениям, он может быть выполнен системой OMS-110 менее чем за три секунды.

Компания Airbus Defence and Security разработала низкопрофильную оптронную мачту OMS-200, либо как дополнение к OMS-110, либо как отдельное решение. Эта мачта, показанная на выставке Defence Security and Equipment International 2013 в Лондоне, отличается улучшенной стелс-технологией а также компактной конструкцией. Модульная, компактная, низкопрофильная, не проникающего типа командирская/поисковая оптронная мачта OMS-200 объединяет различные сенсоры в едином корпусе с радиопоглощающим покрытием. В качестве «замены» традиционного перископа прямого обзора система OMS-200 специально спроектирована так, чтобы сохранить малозаметность в видимом, инфракрасном и радиолокационном спектрах. Оптронная мачта OMS-200 объединяет три сенсора, телекамеру высокой четкости, коротковолновой тепловизор и безопасный для глаз лазерный дальномер. Изображение с высоким качеством и высоким разрешением с коротковолнового тепловизора может дополняться изображением со средневолнового тепловизора, особенно в условиях плохой видимости, например тумана или дымки. По данным компании, система OMS-200 может совмещать изображения в одну картинку с превосходной стабилизацией.

SERIES 30

На парижской выставке Euronaval 2014 компания Sagem объявила о том, что она выбрана южнокорейской судостроительной верфью Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering (DSME) для поставки оптронных мачт непроникающего типа для оборудования новых южнокорейских ДЭПЛ класса «Son-Won-II», по которым DSME является головным подрядчиком. Этот контракт ознаменовал собой экспортный успех новейшего семейства оптронных мачт Search Optronic Mast (SOM) Series 30 разработки компании Sagem. Эта поисковая оптронная мачта не проникающего в корпус типа одновременно может принять более четырех продвинутых оптико-электронных каналов и полный набор антенн радиоэлектронной борьбы и системы Global Positioning System (GPS); всё размещается в легком сенсорном контейнере. Оптронные сенсоры мачты Series 30 SOM включают тепловизор высокого разрешения, телекамеру высокого разрешения, телекамеру для низких уровней освещенности и безопасный для глаз лазерный дальномер. Мачта может принять антенну GPS, антенну радиоэлектронного обеспечения раннего предупреждения, радиопеленгаторную антенну радиоэлектронного обеспечения и антенну связи. Среди рабочих режимов системы имеется режим быстрого кругового обзора, при этом одновременно доступны все каналы. Двухэкранные цифровые дисплеи имеют интуитивный графический интерфейс.

Компания Sagem уже поставила вариант Series 30 SOM для новых ДЭПЛ класса «Barracuda» французского флота, тогда как еще один вариант был продан пока неназванному зарубежному заказчику. По данным Sagem, мачта Series 30 SOM поставляемая южнокорейскому флоту, будет включать также антенну радиотехнической разведки, а также оптические средства связи, работающие в инфракрасном диапазоне. Также доступен командирский вариант Series 30 SOM, получивший обозначение Series 30 AOM; он отличается низкопрофильной мачтой и полностью совместим с вариантом Series 30 SOM касательно механических, электронных и программных интерфейсов. Один и тот же контейнер и кабели могут быть использованы для обоих сенсорных блоков, что позволяет флотам выбирать оптимальную конфигурацию для специфических задач. Базовый набор включает тепловизор высокого разрешения, телекамеру высокого разрешения, опционально идут безопасный для глаз лазерный дальномер, коротковолновый тепловизор и дневная/ночная резервная камера.

Начало родословной компании Pilkington Optronics датируется 1917 годом, когда ее предшественник стал единственным поставщиком британского флота. В свое время эта фирма (теперь в составе компании Tales) начала в инициативном порядке разработку семейства оптронных мачт CM010, установив опытный образец в 1996 году на атомную подлодку «Trafalgar» британского флота, после чего в 2000 году была выбрана компанией BAE Systems для оборудования новых атомных подлодок класса «Astute». Сдвоенная оптронная мачта CM010 была установлена на первые три лодки. Компания Tales впоследствии получила контракты на оборудование оставшихся четырех подлодок этого класса мачтами CM010 в сдвоенной конфигурации.

Мачта CM010 включает телекамеру высокого разрешения и тепловизор, тогда как в модели CM011 установлены телекамера высокого разрешения и камера с усилением яркости изображения с целью ведения подводного наблюдения, чего не обеспечивает традиционный тепловизор. В соответствии с контрактом, полученным в 2004 году, компания Tales в мае 2007 года начала поставку мачт CM010 японской компании Mitsubishi Electric Corporation для установки на новые японские ДЭПЛ «‘Soryu». Компания Tales в настоящее время разрабатывает низкопрофильный вариант CM010 с такой же функциональностью, а также сенсорный комплект, состоящий из камеры высокого разрешения, тепловизора и телекамеры для низких уровней освещенности (или дальномера). Этот сенсорный комплект предполагается использовать для особых задач или ДЭПЛ меньших размерений. Низкопрофильный вариант ULPV (Ultra-Low Profle Variant), предназначенный для установки на платформы высокого технологического уровня, представляет собой блок из двух сенсоров (телекамера высокой чёткости плюс тепловизор или камера для низких уровней освещения), установленный в низкопрофильной сенсорной головке. Его визуальная сигнатура схожа с сигнатурой командирского перископа диаметром до 90 мм, но при этом система стабилизирована и имеет средства радиоэлектронной поддержки.

Панорамная мачта

ВМС США, являющиеся самым крупным оператором современных подводных лодок, развивают перископную технологию в рамках своей программы по модульной панорамной оптронной мачте Afordable Modular Panoramic Photonics Mast (AMPPM). Программа AMPPM начата в 2009 году, и как определили в научно-исследовательском Управлении ВМС, которое курирует эту программу, ее целью является «разработка новой сенсорной мачты для подводных лодок, имеющей высококачественные сенсоры для панорамного поиска в видимом и инфракрасном спектрах, а также коротковолновые инфракрасные и гиперспектральные сенсоры для дальнего обнаружения и идентификации». По данным Управления, программа AMPPM должна существенно снизить стоимость производства и обслуживания за счет модульной конструкции и неповоротной опоры. Кроме того, ожидается значительное повышение уровня эксплуатационной готовности по сравнению с нынешними оптронными мачтами. В июне 2011 года прототип мачты, разработанный компанией Panavision, был выбран Управлением для реализации программы AMPPM. Вначале пройдут, по меньшей мере, двухлетние испытания на суше. Затем последуют испытания на море, которые по графику начнутся в 2018 году. Новые неповоротные мачты AMPPM с круговым обзором на 360 градусов будут устанавливаться на атомные подлодки класса «Virginia».

Использованы материалы:
www2.l-3com.com
www.airbusdefenceandspace.com
www.sagem.com
www.thalesgroup.com
www.navsea.navy.mil
www.wikipedia.org
ru.wikipedia.org

Перископ подводной лодки относится к устройствам оптического наведения и прицеливания. Перископ состоит из головной части, включающей защитное стекло, поворотный визирный блок с механизмом наведения по высоте и систему смены увеличений, окулярной части, содержащей коллектив, отклоняющее зеркало и окуляр, соединенные трубой, внутри которой размещены по ходу оптического луча объектив и оборачивающие системы, и оборудованной в нижней части механизмом горизонтального наведения. Защитное стекло и поворотный визирный блок в виде прямоугольной призмы-куба выполнены биспектральными. В головную часть перископа введен дополнительный канал наблюдения, соединенный с основным каналом через прямоугольную призму-куб. Между осью вращения прямоугольной призмы-куба и механизмом наведения по высоте введен дифференциал, один вход которого подключен к механизму наведения по высоте, а другой - к вновь введенной системе управления поворотом призмы на постоянный угол. В окулярную часть перископа, между отклоняющим зеркалом и окуляром, введен поляризационный фильтр, имеющий возможность поворота вокруг оптической оси прибора, при этом он может быть удален из прибора. Изобретение позволяет увеличить многофункциональность перископа, повысить надежность работы устройства при различных внешних условиях. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, к устройствам оптического наведения и прицеливания, а именно к перископам подводных лодок. Известен перископ подводной лодки по , состоящий из головной и окулярной частей, соединенных трубой. Перископ имеет один визуальный канал наблюдения, содержащий установленные по ходу оптического луча защитное стекло, визирный блок в виде прямоугольной призмы, объектив, оборачивающие системы, коллективы, окулярную прямоугольную призму и сам окуляр. Описанная конструкция перископа имеет следующие недостатки: 1. Перископ имеет один канал наблюдения, следовательно, у него ограниченные возможности наблюдения при неблагоприятных условиях; 2. Перископ не может визировать на курсовых углах солнца, так как отраженный от поверхности воды свет, попадая в глаз оператору, не позволяет ему видеть цель. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой конструкции является перископ по , состоящий из головной части в виде визирной призмы, установленной в верхней части трубы. Труба содержит оптику и перемещается в вертикальном направлении под воздействием подъемного механизма благодаря подшипникам, установленным в верхней части корпуса подлодки, и оборудована в нижней части подвесным механизмом горизонтального наведения, включающего неподвижную часть и двигатель. Неподвижная часть механизма горизонтального наведения соединена с трубой при помощи роликового упорного подшипника, который позволяет трубе вращаться вокруг вертикальной оси под воздействием двигателя. Перископ содержит также подвижный относительно корпуса подлодки окулярный блок, содержащий отклоняющие зеркала и окуляр. Прототип обладает следующими недостатками: 1. Конструкция обладает одним каналом наблюдения, что существенно ограничивает информационные возможности прибора; 2. В прототипе не предусмотрена возможность визирования на курсовых углах солнца; 3. При деформации корпуса лодки во время ее эксплуатации (под постоянным давлением воды и внешними воздействиями ударного характера) возможна расцентрировка подшипников перископа и подшипников механизма горизонтального наблюдения, что может привести к заклиниванию трубы при повороте прибора вокруг вертикальной оси. 4. Защитное стекло и визирный блок выполнены из материалов, прозрачных только для излучения видимого диапазона спектра. Задача изобретения состоит в увеличении многофункциональности перископа, повышении надежности работы устройства при различных внешних условиях. Задача решается в предлагаемом перископе подводной лодки, состоящем из основного визуального канала, содержащего расположенные последовательно по ходу оптического луча защитное стекло, поворотный визирный блок с механизмом наведения по высоте и систему смены увеличений, расположенные в головной части перископа, а также окулярную часть, соединенную трубой с головной частью перископа, внутри которой размещены по ходу оптического луча объектив и оборачивающие системы, и оборудованной в нижней части механизмом горизонтального наведения. Окулярная часть содержит коллектив, отклоняющее зеркало и окуляр. Предлагаемый перископ отличается от прототипа тем, что в головную часть перископа введен дополнительный канал наблюдения. Поворотный визирный блок выполнен в виде прямоугольной призмы-куба, оптически связанной с основным и дополнительным каналами наблюдения. Защитное стекло и прямоугольная призма-куб выполнены биспектральными, при этом между осью поворота прямоугольной призмы-куба и механизмом наведения по высоте введен дифференциал, один вход которого подключен к механизму наведения по высоте, а другой к вновь введенной системе управления поворотом призмы на постоянный угол. В окулярную часть перископа, между отклоняющим зеркалом и окуляром, введен поляризационный фильтр, имеющий возможность поворота вокруг оптической оси прибора и удаления из основного визуального канала перископа. Предложен вариант изобретения, который отличается тем, что неподвижная часть механизма горизонтального наведения в поднятом положении перископа соединена с верхней частью корпуса подводной лодки системой штырей, имеющих две степени свободы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Сущность изобретения заключается в следующем. Сущность изобретения пояснена чертежом, на котором показан общий вид предлагаемого устройства. Предлагаемый перископ подводной лодки состоит из головной части 1 и окулярной части 2, соединенных между собой трубой 3. Головная 1 и окулярная 2 части перископа составляют единое целое с трубой 3 перископа, прикреплены к ней. Основной (визуальный) канал наблюдения перископа содержит расположенные последовательно по ходу оптического луча защитное стекло 4, поворотный визирный блок в виде прямоугольной призмы-куб 5, систему смены увеличений 6, состоящую из объектива и окуляра, расположенные в головной части 1 прибора, объектив 7, оборачивающие системы 8, находящиеся внутри трубы 3 перископа, коллектив 9, отклоняющее зеркало 10, поляризационный фильтр 11 и окуляр 12, размещенные в его окулярной части 2. С прямоугольной призмой-кубом оптически связан телевизионный или тепловой дополнительный канал наблюдения 13. Прямоугольная призма-куб 5 приводится в движение при помощи дифференциала 14, который связывает ee c механизмом наведения по высоте 15 при нацеливании перископа на объект или системой поворота призмы на постоянный угол 16 при переключении призмы 5 с основного канала на дополнительный 13. Перископ содержит подъемный механизм, который состоит из многошкифного блока (полистпаста), состоящего из подвижных шкифов, которые приводятся в движение домкратами. Труба 3 имеет возможность перемещения в вертикальном направлении на подшипниках скольжения 17, расположенных наверху корпуса подлодки. Труба 3 оборудована в нижней части подвесным механизмом горизонтального наведения 18, состоящего из двигателя 19 и неподвижной части 20. В верхнем, поднятом положении перископ фиксируется на верхней части корпуса подлодки при помощи соединительного узла, состоящего из "стыковочной" 21 и "плавающей" 22 шайб. "Стыковочная" шайба 21 крепится к внутренней части 23 подволока подлодки, а "плавающая" 22 свободно закреплена на неподвижной части 20 механизма горизонтального наведения. В "плавающей" шайбе 22 предусмотрены два штыря 24 и два паза 25, сориентированные под 90 градусов друг к другу. При соединении шпонки 26, закрепленные на неподвижной части механизма горизонтального наведения, входят в пазы 25 "плавающей" шайбы. Шпоночное соединение 25-26 дает возможность смещения "плавающей" шайбы на допускаемую величину только в направлении линии, соединяющей два шпоночных паза "плавающей" шайбы. В "стыковочной" шайбе 21 предусмотрены гнезда 27, размер которых четко соответствует рабочему размеру штырей 24 "плавающей" шайбы 22 в направлении, перпендикулярном линии, соединяющей гнезда "стыковочной " шайбы и превышает его (имеет допуск) в диаметральном направлении. Таким образом "плавающая" шайба 22 имеет возможность смещения в горизонтальной плоскости, в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Пучок лучей от цели попадает в защитное стекло перископа 4 и далее на визирную призму-куб 5, которые выполнены бисспектральными и пропускают излучение в видимом и инфракрасном (ИК) диапазонах. Визирная призма-куб 5 на гипотенузной поверхности имеет цветоделительный слой, и пучки видимого диапазона отражаются практически полностью или в основной визуальный канал наблюдения или в дополнительный 13, если он выполнен телевизионным, а пучки ИК излучения полностью отражаются в дополнительный канал, если он выполнен тепловым. Дополнительный канал (в любом варианте) формирует изображение объекта на электронном приемном устройстве. В диапазоне ИК излучения существует два окна (первое - с длинами волн от 3 до 5 мкм, а второе - с длинами волн от 8 до 14 мкм), которые хорошо пропускаются атмосферой Земли, именно в этих диапазонах и работают ИК приборы наблюдения. Телевизионный канал наблюдения работает в спектральном диапазоне от 0,4 мкм до 1,05 мкм, то есть использует все видимое электромагнитное излучение, а основной визуальный канал работает только на длинах волн, воспринимаемых человеческим глазом, то есть от 0,4 до 0,7 мкм. Телевизионный дополнительный канал так же, как и тепловой дополнительный канал, обеспечивает возможность работы перископа при неблагоприятных условиях (в темноте). Таким образом, основной и дополнительный каналы наблюдения работают абсолютно автономно независимо друг от друга и последовательно, перископ работает либо на визуальном, либо на дополнительном тепловом или телевизионном канале. Единственно, что их объединяет - это защитное стекло и призма-куб, которые выполнены биспектральными и работают как в оптическом, так и ИК диапазонах наблюдения. Призма-куб 5 устанавливается в головной части 1 перископа с возможностью визирования по высоте (в вертикальном направлении) при нацеливании перископа на объект с помощью дифференциала 14, один вход которого соединен с механизмом наведения по высоте 15, а другой - к системе управления поворотом призмы на постоянный угол 16. После визирной призмы 5 пучок попадает в систему смены увеличения 6, состоящую из объектива и окуляра. Далее луч проходит объектив 7 и оборачивающие системы 8, размещенные в трубе 3 перископа, и направляется в окулярную часть 2, отражается от зеркала 10 и горизонтальным ходом попадает в линзовую систему окуляра 12. В основной визуальный канал вводится отсекающий и поляризационный светофильтр 11 для увеличения контраста цели, для ликвидации отраженных солнечных или лунных бликов, солнечных и лунных дорожек. Направление пучка лучей в дополнительный канал наблюдения 13 (тепловой или телевизионный) осуществляется переключением призмы-куба 5. Это переключение осуществляется при помощи дифференциала 14, соединенного с системой поворота призмы- куба на постоянный угол 16. Труба 3 перемещается в вертикальном направлении при помощи подъемного механизма и в верхнем поднятом положении штыри "плавающей" шайбы 21 входят в пазы "стыковочной" шайбы 22, соединяя перископ с верхней частью корпуса подводной лодки 23, так что система штырей имеет две степени свободы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Труба 3 в поднятом положении получает возможность вращения вокруг своей вертикальной оси при помощи двигателя 19 механизма горизонтального наведения 18. Такое соединение перископа с корпусом подводной лодки 23 предотвращает возможность расцентрировки подшипников, соединяющих трубу 3 перископа с верхней частью корпуса подлодки 23, и подшипников, соединяющих трубу 3 перископа с неподвижной частью 20 механизма горизонтального наведения 18, что может привести к заклиниванию трубы при повороте прибора вокруг вертикальной оси при воздействии на нее давления воды и внешних воздействий ударного характера. Литература 1. С.Г.Бабушкин и др. Оптико-механические приборы, Москва, "Машиностроение", 1965, стр. 286. 2. Франция, заявка N 2488414, приоритет 06. 06. 80, МПК G 02 В 23/08, опубликовано 12. 02. 82 N 6 (прототип).

Формула изобретения

1. Перископ подводной лодки, состоящий из основного визуального канала, содержащего расположенные последовательно по ходу оптического луча защитное стекло, поворотный визирный блок с механизмом наведения по высоте и систему смены увеличений, расположенные в головной части перископа, а также окулярную часть, соединенную трубой с головной частью перископа, внутри которой размещены по ходу оптического луча объектив и оборачивающие системы, и оборудованной в нижней части механизмом горизонтального наведения, причем окулярная часть содержит коллектив, отклоняющее зеркало и окуляр, отличающийся тем, что в головную часть перископа введен дополнительный канал наблюдения, поворотный визирный блок выполнен в виде прямоугольной призмы-куба, оптически связанной с основным и дополнительным каналами наблюдения, защитное стекло и прямоугольная призма-куб выполнены биспектральными, при этом между осью поворота прямоугольной призмы-куба и механизмом наведения по высоте введен дифференциал, один вход которого подключен к механизму наведения по высоте, а другой - к вновь введенной системе управления поворотом призмы на постоянный угол, в окулярную часть перископа, между отклоняющим зеркалом и окуляром введен поляризационный фильтр, имеющий возможность поворота вокруг оптической оси прибора и удаления из основного визуального канала перископа. 2. Перископ подводной лодки по п.1, отличающийся тем, что неподвижная часть механизма горизонтального наведения в поднятом положении перископа соединена с верхней частью корпуса подводной лодки системой штырей, имеющих две степени свободы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Похожие патенты:

Изобретение относится к транспортным средствам, а именно к устройствам для улучшения обзора окружающей обстановки при движении транспортных средств, и предназначено для установки преимущественно на легковых автомобилях. Устройство улучшения обзора для транспортного средства содержит видеокамеру, установленную в верхней части складывающейся посредством привода полой стойки, закрепленной на корпусе транспортного средства, дисплей с пультом управления складыванием стойки, размещенные внутри транспортного средства, а также пульт управления с приводом. Внутри стойки проложены электрические кабели, соединяющие видеокамеру с дисплеем. Стойка выполнена в виде конической мачты, состоящей из неподвижной и подвижной частей. На корпусе транспортного средства закреплена неподвижная часть, которая соединена с подвижной с возможностью вращения последней относительно нее на 180° при помощи электродвигателя. Электродвигатель размещен в неподвижной части. Вращение ограничено упорами, расположенными в неподвижной части. Достигается упрощение конструкции и повышение удобства использования устройством улучшения обзора для транспортного средства. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, к устройствам оптического наведения и прицеливания, а именно к перископам подводных лодок

ПЕРИСКОП , оптический прибор, дающий возможность рассматривать предметы, расположенные в горизонтальных плоскостях, не совпадающих с горизонтальной плоскостью глаза наблюдателя. Применяется на подводных лодках для наблюдения за поверхностью моря при погруженном состоянии лодки, в сухопутной армии - для безопасного и не заметного наблюдения за противником из защищенных пунктов, в технике - для исследования недоступных внутренних частей изделий. В простейшей форме перископ состоит из вертикальной трубы (фиг. 1) с двумя наклоненными под углом в 45° зеркалами S 1 и S 2 или призмами с полным внутренним отражением, расположенными параллельно друг другу в разных концах трубы и обращенными друг к другу своими отражающими поверхностями. Однако отражательная система перископа может конструироваться различно. Система из двух параллельных зеркал (фиг. 2а) дает прямое изображение, правая и левая стороны которого идентичны с соответствующими сторонами наблюдаемого предмета.

Система из двух перпендикулярных зеркал (фиг. 2б) дает изображение обратное, и т. к. оно рассматривается наблюдателем, стоящим спиною к предмету, то правая и левая стороны меняют свои места. Перевертывания изображения и смещения сторон легко достигнуть, помещая в систему преломляющую призму, но необходимость наблюдения спиною к предмету, а следовательно и затруднительность в ориентировке остается, и поэтому вторая система менее пригодна. Недостатками перископа, изображенного на фиг. 1 и применяемого в позиционной войне, являются незначительный угол зрения α (около 10-12°) и небольшая светосила, что вынуждает ограничиваться длиной не более 1000 мм при сравнительно большом диаметре трубы - до 330 мм. Поэтому в перископе отражающая система обычно связывается с системою линз. Это достигается присоединением к отражательной системе перископа телескопа, одного или двух. При этом т. к. обычная астрономическая труба дает обратное изображение с перемещенными сторонами, то комбинация перпендикулярных зеркал с такой трубой даст прямое изображение с правильно расположенными сторонами. Недостатком такой системы является положение наблюдателя спиной к предмету, о чем упомянуто выше. Присоединение астрономической трубы к системе параллельных зеркал также нецелесообразно, т. к. изображение получится перевернутым, с обращенными сторонами. Поэтому в перископе обычно соединяются система параллельных зеркал и земная зрительная труба, дающая прямое изображение. Однако установка двух астрономических труб после двух инверсий даст так же прямое изображение, почему также применяется в перископе. Трубы в этом случае располагаются объективами друг к другу. Преломляющая система перископа не представляет каких-либо особенностей по сравнению с телескопом, однако выбор той или иной комбинации телескопов (точнее линз), их количества и фокусного расстояния определяется требуемыми углом зрения и светосилой перископа. В лучших перископах яркость изображения уменьшается на ≈30% в зависимости от системы и сорта линз.

Т. к. отчетливость изображения зависит и от окраски предметов, то улучшение видимости достигается также применением цветных светофильтров. В простейшей форме перископа (фиг. 3) верхняя линза О 1 дает в точке В 1 действительное изображение предмета, преломляя лучи, отраженные призмой Р 1 . Собирательная линза U создает в точке В 2 также действительное изображение предмета, которое отражается призмой Р 2 и рассматривается через окуляр О 2 глазом наблюдателя. В трубах обычно применяются ахроматические линзы, а также принимаются меры для устранения других аберрационных искажений. Устанавливая один за другим два телескопа, действующие подобно описанному выше, получают возможность увеличить расстояние между призмами без ущерба для светосилы перископа и его поля зрения. Простейший перископ такого типа показан на фиг. 4. Уже первые перископы подобного типа дали поле зрения в 45° и увеличение 1,6 при оптической длине в 5 м при диаметре трубы в 150 мм.

Т.к. наблюдение одним глазом утомительно, то были предложены перископы, дающие изображение на матовом стекле, однако это изображение значительно теряло в четкости, и поэтому применение в перископах матовых стекол распространения не получило.

Следующим этапом в развитии идеи перископов явились попытки уничтожить необходимость поворачивания трубы перископа при осмотре горизонта на 360°. Это достигалось соединением нескольких (до 8) перископов на одной трубе; в каждый из окуляров осматривалась соответствующая часть горизонта, причем наблюдатель должен был обходить трубу. Такого рода мультипликаторные перископы не давали все же всей картины в целом и поэтому были предложены омнископы , дающие весь горизонт в виде кольцевой картины благодаря замене объектива шаровой преломляющей поверхностью. Этого рода приборы, отличаясь значительной сложностью, не давали увеличения поля зрения по вертикали, что препятствовало наблюдению за самолетами, и искажали изображение, а потому вышли из употребления. Более удачным было укрепление оптической системы во внутренней трубе, которая могла вращаться внутри наружной независимо от последней (фиг. 5).

Такого рода панорамные перископы, или клептоскопы , требуют некоторого добавочного оптического устройства. Световой пучок, проникая в головку перископа через шаровую стеклянную крышку Н, предохраняющую прибор от попадания воды и не играющую оптической роли, распространяется по оптической системе Р 1 , В 1 , В 2 и т. д., которая укрепляется во внутренней трубе J. Последняя вращается при помощи цилиндрической зубчатой передачи, показанной внизу прибора рукояткой G, независимо от наружного кожуха М. При этом изображение, падающее на линзу В 3 , преломляемое призмой Р 2 и рассматриваемое окуляром, будет вращаться около световой оси окуляра. Во избежание этого внутри внутренней трубы укрепляется четырехугольная призма D, вращающаяся около вертикальной оси при помощи планетарной передачи К 1 , К 2 , К 3 с половинной скоростью и выпрямляющая изображение.

Оптическая сущность устройства уясняется из фиг. 6, показывающей, как вращение призмы поворачивает изображение с вдвое большей скоростью. Увеличение поля зрения в вертикальном направлении от 30° в обычном перископе до 90° достигается в зенитном перископе установкой в объективной части прибора призмы, вращающейся около горизонтальной оси, независимо от поворота всей верхней части около вертикальной оси для обозрения горизонта. Оптическая часть перископа такого типа дана на фиг. 7.

Перископы употребляются на подводных лодках для двух целей: наблюдения и управления торпедной стрельбой. Наблюдение может заключаться в простом ориентировании в окружающей обстановке и в более тщательном рассматривании отдельных предметов. Для наблюдения предметы д. б. видимы в натуральную величину. При этом практически установлено, что для точного воспроизведения с монокулярным наблюдением предметов, наблюдаемых обычно невооруженным глазом бинокулярно, увеличение прибора д. б. больше 1.

В настоящее время все перископы подводных лодок имеют увеличение 1,35-1,50 для простого ориентирования. Для тщательного рассматривания отдельных предметов увеличение д. б. больше, с максимально возможной освещенностью. В настоящее время применяется увеличение Х 6. Т. о. к перископам предъявляется двойное требование в отношении увеличения прибора. Это требование удовлетворяется в бифокальных перископах, оптическая часть объектива которых дана на фиг. 8.

Перемена увеличения достигается поворотом системы на 180°, при этом объектив O 1 и линза К 1 не перемещаются. Для большего увеличения служит система V’ 1 , Р" 2 , V’ 2 , для меньшего - система V 1 , P 1 , V 2 . Внешний вид нижней части зенитного бифокального перископа дан на фиг. 9.

Описанная конструкция для изменения увеличения не единственная. Более просто та же цель достигается удалением с оптической оси прибора излишних линз, укрепленных в оправе, которая может поворачиваться по желанию около оси. Последняя конструируется вертикально или же горизонтально. Для пеленгования предметов, определения их расстояния, курса, скорости и для управления торпедной стрельбой перископы снабжаются специальными приспособлениями. На фиг. 10 и 11 показаны нижняя часть перископа и наблюдаемое поле зрения для перископа, снабженного вертикально-базисным дальномером.

На фиг. 12 показано поле зрения перископа для определения расстояния и курсового угла по принципу совмещения.

На фиг. 13 дана нижняя часть перископа, снабженного фотографической камерой, и на фиг. 14 - нижняя часть перископа с приспособлением для управления торпедной стрельбой.

Головка перископа при движении вызывает на поверхности моря волнообразования, которые позволяют установить присутствие подводной лодки. Для уменьшения видимости головную часть перископа делают возможно меньшего диаметра, что уменьшает светосилу перископа и требует преодоления значительных оптических затруднений. Обычно узкой устраивают лишь верхнюю часть трубы, постепенно расширяя ее книзу. Лучшие современные перископы при длине трубы больше 10 м и диаметре в 180 мм имеют верхнюю часть длиной около 1 м с диаметром всего в 45 мм. Однако в настоящее время опытом установлено, что открытие подводной лодки достигается не обнаружением самой головки перископа, а видимостью ее следа на поверхности моря, который сохраняется продолжительное время. Поэтому в настоящее время перископ высовывают над поверхностью моря периодически на несколько секунд, необходимых для производства наблюдения, и сейчас же скрывают его до нового появления через определенный промежуток времени. Волнообразование, вызываемое в этом случае, значительно приближается к обычному волнению морской воды.

Различие температуры в трубе и в окружающей среде в соединении с влажностью воздуха внутри перископа приводит к отпотеванию оптической системы, для устранения которого устраивают приспособления для осушки перископа. Внутри перископа устанавливается воздушная трубка, проведенная в верхнюю часть трубы и выходящая наружу в нижней части перископа. С другой стороны последней устраивают отверстие, из которого воздух высасывается из перископа и попадает в фильтр, заряженный хлористым кальцием (фиг. 15), после чего нагнетается в верхнюю часть перископа воздушным насосом, по внутренней трубе.

Трубы перископа должны отвечать особым требованиям прочности и жесткости, во избежание нарушения оптической системы; кроме того материал их не должен влиять на магнитную стрелку, что нарушило бы работу судовых компасов. Кроме того трубы д. б. особо стойкими в отношении коррозии в морской воде, т. к. помимо разрушения самих труб будет нарушаться плотность соединения в сальнике, через который перископ выдвигается из корпуса лодки. Наконец геометрическая форма труб должна отличаться особой точностью, что при большой длине их создает при производстве значительные трудности. Обычным материалом для труб служит маломагнитная нержавеющая никелевая сталь (Германия) или специальная бронза - иммадиевая (Англия), - обладающая достаточной упругостью и жесткостью.

Укрепление перископа в корпусе подводной лодки (фиг. 16) вызывает затруднения, зависящие как от необходимости предотвратить попадание морской воды между трубой перископа и корпусом лодки, так и от вибрации последнего, нарушающей ясность изображения. Устранение этих затруднений лежит в конструировании сальника, достаточно водонепроницаемого и в то же время упругого, надежно соединенного с корпусом лодки. Сами трубы должны иметь приспособления для быстрого подъема и опускания их внутрь корпуса лодки, что при весе перископа в сотни кг приводит к механическим затруднениям и необходимости установки моторов 1, которые вращают лебедки 2, 4 (3 - включение для среднего положения, 5 - ручной привод, 6, 7 - рукоятки для механизма сцепления). При подъеме или опускании трубы наблюдение делается невозможным, так как окуляр быстро перемещается по вертикали. В то же время надобность в наблюдении особенно велика при всплытии лодки. Для устранения этого применяется устройство особой площадки для наблюдателя, соединенной с перископом и перемещающейся с ним. Однако это вызывает перегрузку труб перископа и необходимость выделения в корпусе судна особой шахты для перемещения наблюдателя. Поэтому чаще применяют систему стационарного перископа, позволяющего наблюдателю сохранять свое положение и не прерывать свою работу во время перемещения перископа.

Эта система (фиг. 17) расчленяет окулярную и объективную части перископа; первая остается неподвижной, а вторая перемещается с трубой по вертикали. Для оптического соединения их внизу трубы устанавливают четырехгранную призму, и т. о. световой пучок в перископе этой конструкции отражается четыре раза, меняя свое направление. Т. к. движение трубы изменяет расстояние между нижней призмой и окуляром, то последняя перехватывает световой пучок в различных его точках (в зависимости от положения трубы), что нарушает оптическое единство системы и приводит к необходимости включить в нее еще одну подвижную линзу, регулирующую пучок лучей соответственно положению трубы.

Обычно на подводных лодках устанавливают не менее двух перископов. Первоначально это вызывалось желанием иметь запасный прибор. В настоящее время, когда требуются два перископа различной конструкции - для наблюдения и атаки, перископ, применяемый при атаке, является в то же время и запасным на случай порчи одного из них, что важно для выполнения основной задачи - производства наблюдения. Иногда кроме указанных перископов устанавливают еще третий, запасный, употребляемый исключительно при порче обоих главных.

Армейские перископы отличаются большей простотой конструкции по сравнению с морскими, сохраняя в то же время основные черты и усовершенствования прибора. В зависимости от назначения конструкция их различна. Обычный траншейный перископ состоит из деревянной трубы с двумя зеркалами (фиг. 1). Более сложно устройство трубы перископа, включающей оптическую преломляющую систему, но не отличающейся особыми размерами; такая труба обычно устроена на принципе панорамного перископа (фиг. 18).

Блиндажный перископ (фиг. 19) по конструкции сходен с морским простейшего типа и предназначается для производства наблюдений из укрытий.

Мачтовый перископ служит для наблюдения отдаленных предметов или в лесу, заменяя неудобные и громоздкие вышки. Он достигает высоты 9-26 м и состоит из мачты, служащей для укрепления оптической системы, монтируемой внутри двух коротких труб большого диаметра. Окулярная труба укреплена на лафете внизу мачты, а объективная - на выдвижной верхушке мачты. Таким образом, в этом типе отсутствуют промежуточные линзы, что, несмотря на значительное увеличение (до х 10), при низком положении мачты вызывает уменьшение последнего по мере выдвижения мачты с одновременным понижением отчетливости изображения. Мачта монтируется на специальном лафете, служащем также и для перевозки прибора, причем мачта сдвигается. Лафет достаточно устойчив и лишь при сильном ветре требует дополнительного крепления отводами. Перископ с успехом применяется в технике для обследования отверстий, высверленных в длинных поковках (валах, каналах орудий и др.), для проверки отсутствия раковин, трещин, а также и других пороков. Прибор состоит из зеркала, расположенного под углом в 45° к оси канала, укрепленного на особой оправе и соединенного с осветителем. Оправа перемещается внутри канала на особом стержне и может поворачиваться около оси канала. Телескопическая часть смонтирована отдельно и помещается вне исследуемой поковки; она служит не для передачи изображения, как в обыкновенном перископе, а для лучшего рассмотрения захватываемого перископом поля зрения.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, к устройствам оптического наведения и прицеливания, а именно к перископам подводных лодок. Перископ подводной лодки содержит корпус-тумбу, зафиксированную на прочном корпусе судна, внутри которой герметично установлена труба перископа с возможностью вертикального перемещения при помощи подъемного механизма, которая соединяет головную часть перископа и бугель, состоящий из двух частей, связанных между собой. Одна из частей бугеля соединена с корпусом-тумбой с возможностью вертикального перемещения, а вторая имеет возможность вращения относительно вертикальной оси перископа и прикреплена к трубе перископа. Перископ выполнен не проникающим в прочный корпус судна. Подъемный механизм расположен внутри корпуса-тумбы и состоит из электродвигателя с редуктором и двух вертикальных ходовых винтов. Верхние и нижние концы винтов соединены соответственно с верхней частью и основанием корпуса-тумбы с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, параллельной оси перископа. С первой невращающейся частью бугеля каждый ходовой винт кинематически связан при помощи плавающей гайки. Достигается повышение надежности и удобства эксплуатации перископа. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, к устройствам оптического наведения и прицеливания, а именно к перископам подводных лодок. Перископы бывают как проникающие внутрь корпуса лодки, так и не проникающие. Не проникающие внутрь корпуса лодки перископы имеют преимущество, так как они без особых осложнений сохраняют герметичность наблюдательного поста подлодки и обеспечивают более удобное место для размещения оператора. При таком размещении оператор обеспечен зафиксированным монитором-окуляром, который, хотя и усложняет оптическую систему перископа, но позволяет отслеживать цель, не поворачивая монитор-окуляр вокруг своей оси. Оптический канал в таких перископах заменен на оптико-электронные каналы, использующие электрические сигналы, передаваемые по кабелю, что делает принципиально возможным размещение перископа не только над центральным постом, что является обязательным для традиционных перископов, но и в других местах на прочном корпусе. Перископы подобного типа самостоятельно выдвигаются в рабочее положение. Перископы подобного типа выпускаются всеми ведущими фирмами мира в области перископостроения, например, Kollmorgen Corp и Hughes Aircraft Со (США), Sagem SA (Франция), Pilkington Optronics (Великобритания). Riva Calzony (Италия), Carl Zeiss (Германия) . Проникающие внутрь корпуса судна перископы заставляют оператора двигаться вслед за окуляром и требуют больше места внутри корпуса подлодки. Современные проникающие внутрь корпуса лодки перископы не требует больше от оператора приспосабливаться к неудобным низким позициям, как это было при размещении окулярной части в основании трубы перископа. Эта проблема решилась при помощи монтирования перископа внутри корпуса-трубы, прикрепленного к жесткому корпусу судна. Окуляр сохраняет постоянную позицию вне зависимости от положения головной части и трубы перископа, которые двигаются вверх и вниз внутри корпуса-тумбы при помощи подшипников скольжения и подъемного механизма . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой конструкции является проникающий в прочный корпус лодки перископ по , содержащий корпус-тумбу, закрепленную на прочном корпусе судна, трубу, соединяющую головную и окулярную части, которая содержит оптику и перемещается в вертикальном направлении под воздействием подъемного механизма благодаря подшипникам, установленным в верхней части корпуса подлодки и верхней части корпуса-тумбы, и оборудована в нижней части трубы - бугеле подвесным механизмом горизонтального наведения, включающего невращающуюся часть и двигатель. Невращающаяся часть механизма горизонтального наведения соединена с трубой при помощи роликового упорного подшипника, который позволяет трубе вращаться вокруг вертикальной оси под воздействием двигателя. Перископ содержит также неподвижный относительно корпуса подлодки окулярный блок. Прототип обладает следующими недостатками: 1. Сложность в обеспечении герметичности наблюдательного поста подлодки, так как труба перископа проникает в прочный корпус судна. 2. Невозможность поворота по курсовому углу при опущенном положении трубы и при ее неполном подъеме, что осложняет эксплуатацию прибора. Задача изобретения заключается в повышении надежности и удобства эксплуатации перископа. Поставленная задача осуществляется в предлагаемом перископе подводной лодки, содержащем корпус-тумбу, зафиксированную на прочном корпусе судна, внутри которого герметично установлена труба перископа с возможностью вертикального перемещения при помощи подъемного механизма, которая соединяет головную часть перископа и бугель. Бугель состоит из двух частей, связанных между собой посредством подшипника, при этом одна из частей бугеля соединена с корпусом-тумбой с возможностью вертикального перемещения, а вторая имеет возможность вращения относительно вертикальной оси перископа и прикреплена к трубе перископа. Предлагаемый перископ отличается от прототипа тем, что перископ выполнен не проникающим в прочный корпус судна. Подъемный механизм расположен внутри корпуса-тумбы и состоит из электродвигателя с редуктором, и по меньшей мере двух вертикальных ходовых винтов. Верхние и нижние концы винтов соединены соответственно с верхней частью и основанием корпуса-тумбы с возможностью вращения вокруг вертикальной оси параллельной оси перископа, а с первой, невращающейся частью бугеля каждый ходовой винт кинематически связан при помощи плавающей гайки. Предлагаются варианты перископа, отличающиеся тем, что верхние и нижние концы вертикальных ходовых винтов соединены соответственно с верхней частью и основанием корпуса-тумбы при помощи подшипников, а плавающие гайки имеют возможность произвольного перемещения в параллельных горизонтальных плоскостях в пределах 1-1,5 мм. Электродвигатель и редуктор подъемного механизма зафиксированы на основании корпуса-тумбы. Сущность изобретения заключается в повышении надежности и удобства эксплуатации перископа путем осуществления возможности подъема и опускания трубы перископа в любом положении по курсовому углу, а также в осуществлении возможности предварительного наведения перископа на цель в его опущенном положении. Это осуществляется путем создания точки опоры для поворота трубы по курсовому углу при ее опущенном положении и при ее неполном подъеме, которая создается при помощи соединения невращающейся части бугеля с ходовыми вертикальными винтами, верхние и нижние концы которых зафиксированы на корпусе-тумбе. Сущность изобретения пояснена чертежом. На чертеже показана конструкция предлагаемого устройства. Как видно из чертежа перископ подводной лодки содержит корпус-тумбу 1, зафиксированную на прочном корпусе судна 2, внутри которой установлена труба 3 посредством опор, расположенных в верхней части корпуса-тумбы и подшипников скольжения 4. Соединения выполнены герметичными посредством грязевых и герметизирующих манжет 5. Труба 3 соединяет головную часть 6 и бугель перископа 7 и не проникает в прочный корпус лодки 2. Бугель 7 состоит из двух частей, одна из которых 8 соединена с корпусом-тумбой с возможностью вертикального перемещения бугеля, а вторая 9 дополнительно имеет возможность вращения относительно вертикальной оси перископа при помощи механизма горизонтального наведения и жестко соединена с трубой перископа 3. Части бугеля соединены между собой посредством подшипника 10. Электродвигатель с редуктором 11 механизма горизонтального наведения прикреплен к невращающейся части бугеля. Подъемный механизм состоит из электродвигателя с редуктором 12, которые зафиксированы на основании корпуса-тумбы 1 и вертикальных ходовых винтов 13. Верхние и нижние концы винтов соединены с верхней частью корпуса-тумбы и его основанием соответственно при помощи подшипников 14. Винты соединены с невращающейся частью бугеля 8 с возможностью перемещения в параллельных горизонтальных плоскостях в пределах допустимого люфта (примерно 1 мм), при помощи плавающей гайки 15. Люфт вызван погрешностью изготовления ходовых винтов. Устройство работает следующим образом. Труба перископа 3 под воздействием электродвигателя подъемного механизма 12 двигается в вертикальном направлении при помощи вертикальных ходовых винтов 13, по которым скользит плавающая гайка 15. Труба перископа 3 может разворачиваться по курсовому углу (вокруг вертикальной оси перископа) в любом положении по ходу движения в вертикальном направлении, так как существует точка опоры, образованная соединением невращающейся части бугеля 8 с ходовыми винтами 13 посредством плавающей гайки 15. Литература 1. Справочник "Janes" (1998-1997 год)-"Sumbarint weapont control syptems. Optronic masts"). 2. Патент Франции N 2488414 (прототип).

Формула изобретения

1. Перископ подводной лодки, содержащий корпус-тумбу, зафиксированную на прочном корпусе судна, внутри которой герметично установлена труба перископа с возможностью вертикального перемещения при помощи подъемного механизма, которая соединяет головную часть перископа и бугель, состоящий из двух частей, связанных между собой посредством подшипника, при этом одна из частей бугеля соединена с корпусом-тумбой с возможностью вертикального перемещения, а вторая имеет возможность вращения относительно вертикальной оси перископа и прикреплена к трубе перископа, отличающийся тем, что перископ выполнен не проникающим в прочный корпус судна, подъемный механизм расположен внутри корпуса-тумбы и состоит из электродвигателя с редуктором и по меньшей мере двух вертикальных ходовых винтов, верхние и нижние концы которых соединены соответственно с верхней частью и основанием корпуса-тумбы с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, параллельной оси перископа, а с первой, невращающейся частью бугеля каждый ходовой винт кинематически связан при помощи плавающей гайки. 2. Перископ по п.1, отличающийся тем, что верхние и нижние концы вертикальных ходовых винтов соединены соответственно с верхней частью и основанием корпуса-тумбы при помощи подшипников, а плавающие гайки имеют возможность произвольного перемещения в параллельных горизонтальных плоскостях в пределах 1-1,5 мм. 3. Перископ по п.1 или 2, отличающийся тем, что электродвигатель и редуктор подъемного механизма зафиксированы на основании корпуса-тумбы.

Продвинутая оптроника (оптоэлектроника) дает мачтовым системам непроникающего в корпус типа очевидное преимущество по сравнению с перископами прямого обзора . Вектор развития этой технологии в настоящее время определяется низкопрофильной оптроникой и новыми концепциями на основе неповоротных систем.

Интерес к оптоэлектронным перископам непроникающего в корпус типа возник в 80-х годах прошлого века. Разработчики утверждали, что эти системы повысят гибкость конструкции подлодки и ее безопасность. Эксплуатационные преимущества этих систем заключались в выводе изображения с перископа на несколько экранов экипажа в отличие от старых систем, когда только один человек мог использовать перископ, упрощении работы и повышении возможностей, включая функцию быстрого кругового обзора Quick Look Round (QLR), которая позволяла максимально сократить время нахождения перископа на поверхности и тем самым уменьшить уязвимость подлодки и, как следствие, вероятность обнаружения ее платформами противолодочной борьбы. Значение режима QLR в последнее время повышается вследствие всё большего использования подлодок для сбора информации.

Обычная противолодочная подводная лодка класса «Type 212A» немецкого флота демонстрирует свои мачты. Эти дизель-электрические подлодки классов «Type 212A» и «Todaro», поставляемые соответственно немецкому и итальянскому флоту, отличаются комбинацией мачт и проникающего (SERO-400) и непроникающего типов (OMS-110)

Помимо повышения гибкости конструкции субмарины за счет разнесения в пространстве поста управления и оптронных мачт, это позволяет улучшить его эргономику за счет освобождения объема, ранее занятого перископами.

Мачты непроникающего типа в корпус типа также могут относительно просто реконфигурироваться за счет установки новых систем и реализации новых возможностей, они имеют меньше движущихся частей, что уменьшает стоимость жизненного цикла перископа и соответственно объем его обслуживания, текущего и капитального ремонта. Непрерывный технологический прогресс способствует снижению вероятности обнаружения перископа, а дальнейшие усовершенствования в этой сфере связаны с переходом на низкопрофильные оптронные мачты.

Класс «Virginia»

В начале 2015 года ВМС США установили новый малозаметный перископ, базирующийся на низкопрофильной оптронной мачте LPPM (Low-Profle Photonics Mast) Block 4 компании L-3 Communications, на свои атомные подводные лодки класса «Virginia». С целью уменьшения вероятности обнаружения эта фирма работает также над утоненным вариантом нынешней оптронной мачты AN/BVS-1 Kollmorgen (в настоящее время компания L-3 KEO ), установленной на подлодки этого же класса.

Компания L-3 Communications объявила в мае 2015 года о том, что ее подразделение оптико-электронных систем L-3 KEO (в феврале 2012 года L-3 Communications присоединила компанию KEO, что привело к созданию L-3 KEO) получило по итогам конкурса контракт стоимостью 48,7 миллиона долларов от Командования военно-морских систем ВМС США (NAVSEA) на разработку и проектирование низкопрофильной мачты с опционом на производство 29 оптронных мачт в течение четырех лет, а также техническое обслуживание.

Программой по мачте LPPM предусматривается сохранение характеристик нынешнего перископа при одновременном уменьшении его размеров до размеров более традиционных перископов, например перископа Kollmorgen Type-18, который начал устанавливаться с 1976 года на атомные подлодки класса «Los Angeles» по мере вхождения их в состав флота.

Компания L-3 KEO поставляет американскому флоту универсальную модульную мачту Universal Modular Mast (UMM), которая служит в качестве подъемного механизма для пяти различных сенсоров, включая оптронную мачту AN/BVS1 , мачту высокоскоростной передачи данных, многофункциональные мачты и встроенные системы радиоэлектронного обеспечения

Многоцелевая атомная подводная лодка Missouri класса «Virginia» с двумя оптронными мачтами L-3 KEO AN/ BVS-1. Этот класс атомных подлодок стал первым, где были установлены только оптронные мачты (командирские и наблюдения) непроникающего в корпус типа

Хотя мачта AN/BVS-1 имеет уникальные характеристики, но она слишком большая и ее форма уникальна для ВМС США, что позволяет немедленно идентифицировать национальность этой субмарины при обнаружении перископа. Судя по общедоступной информации, мачта LPPM имеет такой же диаметр как у перископа Type-18, а ее внешний вид напоминает стандартную форму этого перископа. Модульная мачта LPPM непроникающего в корпус типа устанавливается в универсальный телескопический модульный отсек, что повышает незаметность и живучесть подводных лодок.

К особенностям системы относятся визуализация в коротковолновой инфракрасной области спектра, визуализация высокого разрешения в видимой области спектра, лазерная дальнометрия и комплект антенн, обеспечивающих широкое покрытие электромагнитного спектра. Прототип оптронной мачты LPPM L-3 KEO на сегодняшний день является единственным эксплуатируемым образцом; он установлен борту подводной лодки Texas класса «Virginia», где проверяются все подсистемы и эксплуатационная готовность новой системы.

Первая серийная мачта будет изготовлена в 2017 году, а ее установка начнется в 2018 году. По данным компании L-3 KEO, она планирует разработать свою LPPM так, чтобы NAVSEA могло устанавливать единую мачту на новые подлодки, а также могло модернизировать существующие суда в рамках постоянной программы совершенствования, направленной на повышение надежности, возможностей и ценовой доступности. Экспортный вариант мачты AN/BVS-1, известный под обозначением Model 86, впервые был продан зарубежному заказчику по контракту, объявленному в 2000 году, когда египетский флот задумал большую модернизацию своих четырех дизель-электрических противолодочных субмарин класса «Romeo» . Еще один неназванный заказчик из Европы также установил Model 86 на свои дизель-электрические подводные лодки (ДЭПЛ).

Перископные системы до установки на подводную лодку

Компания L-3 KEO наряду с разработкой LPPM уже поставляет ВМС США универсальную модульную мачту Universal Modular Mast (UMM). Эта непроникающего типа мачта устанавливается на подлодках класса «Virginia». UMM служит в качестве подъемного механизма для пяти различных сенсорных систем, включая AN/BVS-1, радиомачту OE-538, антенну для высокоскоростной передачи данных, мачту для специальных задач, а также мачту с интегрированными антеннами радиоэлектронного обеспечения. KEO получила контракт от министерства обороны США на разработку мачты UMM в 1995 году. В апреле 2014 года компания L-3 KEO получила контракт стоимостью 15 миллионов долларов на поставку 16 мачт UMM для установки на несколько атомных подлодок класса «Virginia».

Изображения с оптико-электронной мачты L-3 KEO AN/BVS-1 выводится на рабочее место оператора. Мачты непроникающего типа улучшают эргономику центрального поста, а также повышают безопасность за счет конструктивной целостности корпуса

Другим заказчиком UMM выступает итальянский флот, который также оборудовал этой мачтой свои дизель-электрические подлодки класса «Todaro» первой и второй партии; последние две лодки должны были быть поставлены по графику соответственно в 2015 и 2016 годы. L-3 KEO также владеет выпускающей перископы итальянской компанией Calzoni, которая разработала электронную мачту E-UMM (Electronic UMM) с электрическим приводом, что позволило уйти от внешней гидравлической системы подъема и опускания перископа.

Последнее предложение компании L-3 KEO – это командирская оптронная система непроникающего типа AOS (Attack Optronic System). В этой низкопрофильной мачте совмещены характеристики традиционного поискового перископа Model 76IR и оптронной мачты Model 86 этой же компании (см. выше). Мачта имеет сниженные визуальные и радиолокационные сигнатуры, массу 453 кг, диаметр сенсорной головки составляет всего 190 мм. В сенсорный комплект мачты AOS входят лазерный дальномер, тепловизор, телекамера высокого разрешения и телекамера для низких уровней освещенности.

OMS-110

В первой половине 90-х годов немецкая компания Carl Zeiss (в настоящее время Airbus Defence and Space) начала предварительную разработку своей оптронной мачты Optronic Mast System (OMS). Первым заказчиком серийного варианта мачты, получившего обозначение OMS-110, стал флот ЮАР, выбравший эту систему для трех своих ДЭПЛ класса «Heroine», которые были поставленных в 2005-2008 годы. Греческий флот также выбрал мачту OMS-110 для своих ДЭПЛ «Papanikolis», а вслед за ним купить эту мачту решила Южная Корея для своих ДЭПЛ класса «Chang Bogo».

Мачты непроникающего в корпус типа OMS-110 также были установлены на подлодки индийского флота класса «Shishumar» и традиционные противолодочные субмарины класса «Tridente» португальского флота. Одним из последних приложений OMS-110 стала установка универсальных мачт UMM (см. выше) на подлодки итальянского флота «Todaro» и противолодочные подлодки немецкого флота класса «Type 2122». Эти лодки будут иметь комбинацию оптронной мачты OMS-110 и командирского перископа SERO 400 (проникающего в корпус типа) от компании Airbus Defence and Space.

Оптронная мачта OMS-110 имеет стабилизацию линии визирования по двум осям, средневолновую тепловизионную камеру третьего поколения, телекамеру высокого разрешения и опциональный безопасный для глаз лазерный дальномер. Режим быстрого кругового обзора позволяет получить быстрый программируемый панорамный обзор на 360 градусов. По сообщениям, он может быть выполнен системой OMS-110 менее чем за три секунды.

Компания Airbus Defence and Security разработала низкопрофильную оптронную мачту OMS-200, либо как дополнение к OMS-110, либо как отдельное решение. Эта мачта, показанная на выставке Defence Security and Equipment International 2013 в Лондоне, отличается улучшенной стелс-технологией а также компактной конструкцией. Модульная, компактная, низкопрофильная, не проникающего типа командирская/поисковая оптронная мачта OMS-200 объединяет различные сенсоры в едином корпусе с радиопоглощающим покрытием. В качестве «замены» традиционного перископа прямого обзора система OMS-200 специально спроектирована так, чтобы сохранить малозаметность в видимом, инфракрасном и радиолокационном спектрах.

Оптронная мачта OMS-200 объединяет три сенсора, телекамеру высокой четкости, коротковолновой тепловизор и безопасный для глаз лазерный дальномер. Изображение с высоким качеством и высоким разрешением с коротковолнового тепловизора может дополняться изображением со средневолнового тепловизора, особенно в условиях плохой видимости, например тумана или дымки. По данным компании, система OMS-200 может совмещать изображения в одну картинку с превосходной стабилизацией.

Series 30

На парижской выставке Euronaval 2014 компания Sagem объявила о том, что она выбрана южнокорейской судостроительной верфью Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering (DSME) для поставки оптронных мачт непроникающего типа для оборудования новых южнокорейских ДЭПЛ класса «Son-Won-II», по которым DSME является головным подрядчиком. Этот контракт ознаменовал собой экспортный успех новейшего семейства оптронных мачт Search Optronic Mast (SOM) Series 30 разработки компании Sagem.

Эта поисковая оптронная мачта не проникающего в корпус типа одновременно может принять более четырех продвинутых оптико-электронных каналов и полный набор антенн радиоэлектронной борьбы и системы Global Positioning System (GPS); всё размещается в легком сенсорном контейнере. Оптронные сенсоры мачты Series 30 SOM включают тепловизор высокого разрешения, телекамеру высокого разрешения, телекамеру для низких уровней освещенности и безопасный для глаз лазерный дальномер.

Мачта может принять антенну GPS, антенну радиоэлектронного обеспечения раннего предупреждения, радиопеленгаторную антенну радиоэлектронного обеспечения и антенну связи. Среди рабочих режимов системы имеется режим быстрого кругового обзора, при этом одновременно доступны все каналы. Двухэкранные цифровые дисплеи имеют интуитивный графический интерфейс.

Компания Sagem разработала и начала производство семейства командирских и поисковых мачт Series 30, которые заказаны многими флотами, в том числе и французским. Командирская мачта при этом имеет низкий визуальный профиль

ДЭПЛ класса «Scorpene» постройки компании DCNS оборудованы комбинацией мачт проникающего и непроникающего типа от компании Sagem, включая мачту серии Series 30 с четырьмя оптронными сенсорами: телекамерой высокого разрешения, тепловизором, телекамерой для низкого освещения и лазерным дальномером

Компания Sagem уже поставила вариант Series 30 SOM для новых ДЭПЛ класса «Barracuda» французского флота, тогда как еще один вариант был продан пока неназванному зарубежному заказчику. По данным Sagem, мачта Series 30 SOM поставляемая южнокорейскому флоту, будет включать также антенну радиотехнической разведки, а также оптические средства связи, работающие в инфракрасном диапазоне.

Также доступен командирский вариант Series 30 SOM, получивший обозначение Series 30 AOM; он отличается низкопрофильной мачтой и полностью совместим с вариантом Series 30 SOM касательно механических, электронных и программных интерфейсов. Один и тот же контейнер и кабели могут быть использованы для обоих сенсорных блоков, что позволяет флотам выбирать оптимальную конфигурацию для специфических задач. Базовый набор включает тепловизор высокого разрешения, телекамеру высокого разрешения, опционально идут безопасный для глаз лазерный дальномер, коротковолновый тепловизор и дневная/ночная резервная камера.

CM010

Начало родословной компании Pilkington Optronics датируется 1917 годом, когда ее предшественник стал единственным поставщиком британского флота. В свое время эта фирма (теперь в составе компании Tales) начала в инициативном порядке разработку семейства оптронных мачт CM010, установив опытный образец в 1996 году на атомную подлодку «Trafalgar» британского флота, после чего в 2000 году была выбрана компанией BAE Systems для оборудования новых атомных подлодок класса «Astute». Сдвоенная оптронная мачта CM010 была установлена на первые три лодки. Компания Tales впоследствии получила контракты на оборудование оставшихся четырех подлодок этого класса мачтами CM010 в сдвоенной конфигурации.

Компания Thales оборудовала все субмарины класса «Astute» британского флота оптронными мачтами с сенсорными головками CM010 и CM011. Эти изделия представляют собой основу для перспективных перископов новой серии

Мачта CM010 включает телекамеру высокого разрешения и тепловизор, тогда как в модели CM011 установлены телекамера высокого разрешения и камера с усилением яркости изображения с целью ведения подводного наблюдения, чего не обеспечивает традиционный тепловизор.

В соответствии с контрактом, полученным в 2004 году, компания Tales в мае 2007 года начала поставку мачт CM010 японской компании Mitsubishi Electric Corporation для установки на новые японские ДЭПЛ «Soryu». Компания Tales в настоящее время разрабатывает низкопрофильный вариант CM010 с такой же функциональностью, а также сенсорный комплект, состоящий из камеры высокого разрешения, тепловизора и телекамеры для низких уровней освещенности (или дальномера). Этот сенсорный комплект предполагается использовать для особых задач или ДЭПЛ меньших размерений.

Низкопрофильный вариант ULPV (Ultra-Low Profle Variant), предназначенный для установки на платформы высокого технологического уровня, представляет собой блок из двух сенсоров (телекамера высокой чёткости плюс тепловизор или камера для низких уровней освещения), установленный в низкопрофильной сенсорной головке. Его визуальная сигнатура схожа с сигнатурой командирского перископа диаметром до 90 мм, но при этом система стабилизирована и имеет средства радиоэлектронной поддержки.

Японская ДЭПЛ «Hakuryu», принадлежащая к классу «Soryu», оборудуется мачтой CM010 компании Thales. Мачты поставлены на верфь компании Mitsubishi, основного подрядчика подлодок класса «Soryu», для установки на борт этих субмарин

Панорамная мачта

ВМС США, являющиеся самым крупным оператором современных подводных лодок, развивают перископную технологию в рамках своей программы по модульной панорамной оптронной мачте Afordable Modular Panoramic Photonics Mast (AMPPM). Программа AMPPM начата в 2009 году, и как определили в научно-исследовательском Управлении ВМС, которое курирует эту программу, ее целью является «разработка новой сенсорной мачты для подводных лодок, имеющей высококачественные сенсоры для панорамного поиска в видимом и инфракрасном спектрах, а также коротковолновые инфракрасные и гиперспектральные сенсоры для дальнего обнаружения и идентификации».

По данным Управления, программа AMPPM должна существенно снизить стоимость производства и обслуживания за счет модульной конструкции и неповоротной опоры. Кроме того, ожидается значительное повышение уровня эксплуатационной готовности по сравнению с нынешними оптронными мачтами.

В июне 2011 года прототип мачты, разработанный компанией Panavision, был выбран Управлением для реализации программы AMPPM. Вначале пройдут, по меньшей мере, двухлетние испытания на суше. Затем последуют испытания на море, которые по графику начнутся в 2018 году. Новые неповоротные мачты AMPPM с круговым обзором на 360 градусов будут устанавливаться на атомные подлодки класса «Virginia».