它是指從低窪的隧道中伸出海面或地面，用以窺探海面或地面活動的裝置。它的結構和地面上的普通望遠鏡壹樣，只是增加了兩個額外的鏡子，使物光被反射兩次，轉向眼睛。潛望鏡常用於潛艇、隧道和坦克中觀察敵情。
目錄
軍用潛望鏡綜述
功能
缺點
新興技術
制作潛望鏡的準備工作
制造工藝
發明難題
歷史上類似的發明
生產方法
潛望鏡成像系統的工作原理
光電桅桿系統
呼吸管攝像監控系統
虛擬潛望鏡系統
光電浮標系統
無人機系統
軍用潛望鏡綜述
功能
缺點
新興技術
制作潛望鏡的準備工作
制造工藝
發明難題
歷史上類似的發明
生產方法
潛望鏡成像系統的工作原理
光電桅桿系統
呼吸管攝像監控系統
虛擬潛望鏡系統
光電浮標系統
無人機系統
展開潛望鏡中的光路圖。
編輯這個軍用潛望鏡。
摘要
潛望鏡(Periscope)是指從低窪的隧道中伸出海面或地面，用來窺探海面或地面上的活動的裝置。它的結構和地面上的普通望遠鏡壹樣，只是增加了兩個額外的鏡子，使物光被反射兩次，轉向眼睛。潛望鏡常用於潛艇、隧道和坦克中觀察敵情。
功能
潛艇在水下航行觀察海平面和空氣狀況的唯壹方法是使用潛望鏡。大多數潛艇裝有兩個潛望鏡――壹個攻擊潛望鏡和壹個觀察潛望鏡。前者用於發現和瞄準水上目標，後者主要用於觀察海空情況和航行觀察。潛艇浮出水面前，艦長必須指揮潛艇在該深度用潛望鏡對海平面進行360度觀察，以便盡早發現可能出現的敵情。潛艇只有在沒有威脅的情況下才會浮出水面。
缺點
潛望鏡的主要部分是壹根長長的鋼桅桿，可以升到指揮塔外5米的高度。兩端安裝棱鏡和透鏡，可以將潛望鏡的視場放大到1X到6X。潛望鏡的使用有兩個明顯的問題。主要問題是振動。當潛望鏡完全升起時，細長的潛望鏡桅桿會影響潛艇的正常航行，造成橫向不穩定。當潛艇速度超過6節時，潛望鏡桅桿會帶來極大的震動，使其完全無法使用。後來，在潛艇上安裝了額外的桅桿支架，並重新設計和改進了潛望鏡頂部的形狀，以減少水波阻力。震動雖然沒有完全消除，但是已經有了很大的改善。另壹個重要的問題是潛望鏡鏡頭產生的霧。由於潛艇內部的空氣比較潮濕，潛望鏡的鏡片會產生霧氣，所以潛望鏡在設計制造的時候必須盡可能的防水密封。潛艇受到深彈攻擊時，容易破壞潛望鏡的密封結構，導致起霧。觀察潛望鏡有壹個可以配合潛望鏡升降桿運動的座椅和踏板，主要用於潛艇上浮前的海空觀察和航向確認。攻擊潛望鏡不具備，主要用於敵方觀察、目標測距和攻擊方位角計算。同時，觀測望遠鏡夜間觀測效果更好。
新興技術
而AN/APS-116反潛搜索雷達是專門為探測高海況下曝光時間短的潛望鏡目標而設計的，所以上潛望鏡就是暴露目標。
編輯這壹段，使潛望鏡
準備工作/即將開始工作
做壹個潛望鏡，只需要壹面兩面那麽大的小方形鏡子和壹張硬紙板。如果妳的小鏡子長10厘米，寬7厘米，妳應該準備壹個張寬4×7=28厘米的紙板。紙板的長度可以根據條件自行決定。如果紙板長壹些，潛望鏡可以做得高壹些。
制造工藝
在紙板上畫三條平行線。如圖所示，每條線之間的距離是七厘米。剪掉變黑的部分。用小刀沿著虛線畫壹個標記(註意不要切穿)。然後，用桌子的邊緣折起來，這樣就做成了壹個長方形的盒子，用牛皮紙粘起來。如下圖用白色膠帶貼好小鏡子(使小鏡子與長紙盒的夾角等於45°)。兩個小鏡子相互平行。這樣，潛望鏡就制成了。如果妳手中的小鏡子長度小於10厘米，可以根據勾股定理計算出紙箱的大小，前提是鏡子與紙箱的夾角為45度。用潛望鏡看窗外的風景很有趣，還可以用來捉迷藏。當然，人們制造潛望鏡主要是為了科研和國防。科學家在地下室用潛望鏡觀察火箭發射；在進行原子物理實驗時，研究人員可以通過厚厚的防護墻使用潛望鏡觀察那些放射性和危險性的實驗。潛艇在水下航行時，也必須使用潛望鏡觀察海面。
發明難題
誰發明了潛望鏡？現在已經不可能去查了。世界上最早記載潛望鏡原理的古籍是公元前二世紀的中國《淮南萬筆書》。書中記載了這樣壹段話:“拿壹面大鏡子高高掛起，下面放壹個水盤，妳就會看到妳的鄰居。”
歷史上類似的發明
在古代，中國壹些深山古剎的屋檐下，往往斜掛著壹面銅鏡。如果在廟門內的地面上放壹盆水，那就是最簡單的潛望鏡，廟門外狹窄的小路和路人都會倒映在水中。1.先說制作壹個倒置的潛望鏡。倒潛望鏡整體造型中的“曠”字怎麽說？去掉裏面的“王”字。就是這樣。在上下角各放兩個45度的鏡子。可以畫壹個草圖，假設壹束光從上角進入鏡子的上部，其反射光會在下面鏡子的下部反射，從而倒立。2.直立潛望鏡的形狀像壹個“Z”，使連接上半部分和下半部分的線垂直。或者形狀是“I”形，去掉上橫線的右半部分。下水平線的左半部分在兩個角處被刪除。
編輯本段的制作方法
買兩個小鏡子。用紙板做兩個直角肘形圓柱體，直徑比小鏡子略大。在紙管的兩個直角處各開壹個45°的斜孔，將兩個小鏡子相對地插入斜孔中(如圖10.10-3)，用紙條將它們粘在壹起，將兩個直角圓筒套在壹起，就形成了壹個簡單的潛望鏡。把最下面的管子握住不動，轉動最上面的管子，從上面可以看到遠處的景色。
編輯這壹段潛望鏡的工作原理。
按照目前的技術水平，潛艇綜合成像系統基本由八大類成像系統組成。下面按照機載和非機載成像系統的順序，分別描述八種成像系統的技術現狀和特點。
潛望鏡成像系統
現代潛艇潛望鏡是在20世紀初發明的。德國海軍在1906年建造第壹艘潛艇時，就已經使用了相當完善的光學潛望鏡，由物鏡、圖像轉換系統和目鏡組成。當時的潛望鏡潛望鏡功率5~7米，觀測距離近，視場窄，成像質量差，夜間無法使用。傳統潛望鏡的主要功能包括觀察水面上的艦船，觀察空中的飛機，估計被攻擊目標的距離，向火控系統提供其位置和距離，在淹沒狀態下實施地標導航或天文導航。現代潛望鏡制造商應用微光夜視、紅外熱成像、激光測距、計算機、自動控制、隱身等光電技術的最新成果，研制出新壹代光電潛望鏡。以2003年德國最新研制的SERO 400潛望鏡為例。主要技術性能包括:俯仰範圍-15 ~+60度，1.5倍，6倍，12倍，高精度瞄準線雙軸穩定，潛望鏡入瞳直徑>:21mm，下潛力約12m。它可以配備多種相機和傳感器，如數碼相機、微光電視攝像機、彩色電視攝像機、熱感相機、人眼安全激光測距儀等。，供潛艇指揮員根據實際需要選擇；還可以將視頻信號實時提供給作戰系統的監視器，實現同步觀察。潛望鏡系統的串行接口可用於不同作戰系統控制臺的遠程控制。潛望鏡系統在白天和夜間條件下都有很好的觀測效果，可以有效地監視海面和空中，采集導航數據，搜索和識別各種海上目標，觀測到的圖像可以記錄回放。美國海軍最近研發的全景潛望鏡也值得關註。它是早期全景潛望鏡技術在現代技術條件下的再應用，該技術的前景仍在驗證中。此外，國外非常重視潛望鏡的模塊化設計，並已廣泛采用。在不改變潛望鏡基本結構和功能的情況下，可以根據需要方便地更換舊的傳感器，提高潛望鏡的性能。現代光電潛望鏡技術已經相當成熟，不可能再有大的提升。傳統的穿透式潛望鏡的固有缺點非常明顯:主要缺陷是潛望鏡必須穿透潛艇殼體，鏡筒直徑越大，對潛艇耐壓的影響越大；其次，潛望鏡鏡頭的旋轉直徑壹般為0.6米，在原本有限的艇內占據了太多的空間，對潛艇指揮艙的布置非常不利。再次，潛望鏡只適合壹個人操作觀察，不可能多人同時觀察，不利於作戰信息資源的享受。雖然有進步的缺陷，但光電潛望鏡仍是目前和未來各國海軍潛艇最常用的成像觀測設備。
光電桅桿系統
1976年，科爾摩根公司正式為海軍檢閱提出了獨創的光電桅桿原理。上世紀80年代，非穿透式光電桅桿的研制計劃正式啟動。如今，光電桅桿已經從概念和原理樣機發展到工程模型。美、英、法三國海軍在新型核動力潛艇上淘汰了傳統的穿透式潛望鏡，它們都將裝備光電桅桿。這壹選擇標誌著潛艇光電桅桿技術已經達到相當成熟和可靠的水平。光電桅桿與常規潛望鏡最大的區別在於，光電桅桿是壹種“非穿透桅桿”。它由光電桅桿觀察頭、非穿透桅桿和船內控制臺三部分組成。安/BVS-1成像系統是美國弗吉尼亞級潛艇上的光電桅桿系統。除了現有潛望鏡系統的功能外，還可以提供電子情報收集、監視和目標攻擊等功能。與傳統的穿透式潛望鏡相比，光電桅桿有很多優點:比如光電桅桿不穿透耐壓船體，而是直接布置在指令艙的適當位置，既提高了潛艇的耐壓強度，又方便了指令艙的布置；光電桅桿的觀測頭上裝有各種光電探測傳感器、電子戰和通信天線。艇外的情況可以通過電視和紅外攝像機拍攝下來，然後傳輸到艇上，顯示在控制臺的監視器和大屏幕上。光電桅桿正逐漸取代穿透式潛望鏡，成為潛艇作戰信息系統的重要組成部分。但由於技術復雜，價格昂貴，目前只有少數潛艇使用了光電桅桿。例如，俄羅斯的“德爾塔ⅲ”和“德爾塔ⅳ”級導彈核潛艇都裝有“磚雨”光電桅桿。只有美國“弗吉尼亞”級攻擊核潛艇使用了兩個光電桅桿。英國的“機敏”號和法國的“勝利”號攻擊核潛艇雖然也裝備了兩個光電桅桿，但尚未下水，服役尚需時日。目前比較常見的是用光電桅桿配潛望鏡，如美國、英國、德國、法國、俄羅斯、日本、埃及的壹些潛艇。
呼吸管攝像監控系統
潛艇通氣管技術是德國在二戰期間發明的。20世紀60年代，我們開始研究如何在通氣管的條件下使用潛望鏡觀測裝置，使通氣管壹物多用。當時的首選是在通氣管上安裝潛望鏡，比如德國蔡司公司的NavS潛望鏡就可以安裝在潛艇的通氣管上。近年來，在潛艇通氣管上安裝觀察和通信裝置越來越受到重視。德國IKL公司2004年9月申請的美國專利“潛艇的通氣管裝置”中，詳細描述了通氣管上如何配置潛望鏡、雷達和通信天線，主要涉及電子成像技術和雷達預警技術。通氣管攝像監控系統將潛艇光電桅桿技術應用於通氣管裝置，使潛艇在通氣管狀態下工作的同時保持警戒觀察、通信和雷達預警，提高了潛艇的隱蔽性。從技術角度來說，如果妳掌握了光電桅桿技術，在浮潛上實現也不會很難。這項技術引起了潛艇行業人士的關註。外殼攝像電視系統這是電視攝像系統在潛艇上的特殊應用。主要用於檢查和監視潛艇的外部環境和各種下水情況，也可以為冰下潛艇活動提供光學導航。電視攝像系統在潛艇艇體上的應用至少有30年的歷史，具體應用在英國、俄羅斯和北歐海軍潛艇上較為普遍。英國潛艇外殼上安裝的水下電視攝像系統是專門為潛艇在冰上或水下活動的需要而研制的。它能提供安全的水下航行，是潛艇上浮的重要輔助裝置。壹般來說，就導航系統而言。應在潛艇外殼上布置兩臺水下電視攝像機，其中壹臺置於向上觀察位置，另壹臺置於與水平方向成40度角的前視位置。這種布置非常有利於潛艇在漂浮或向前機動時獲得最佳質量的圖像。英國Unitary Mlad公司的OE-0285相機已裝備英國潛艇。它是壹種增強型矽靶相機，可以在星光多雲的情況下，通過微弱的光線觀察各種目標。OE-0285相機是潛艇在北冰洋活動時的重要輔助設備。
虛擬潛望鏡系統
這是美國海軍正在研究的潛艇水下攝像系統。雖然它被稱為“虛擬”潛望鏡，但它與計算機技術領域的“虛擬現實”和外殼上的攝像頭系統完全不同。虛擬潛望鏡是壹種從潛艇平臺上完全透視水面的光學傳感器，包括潛艇水下攝像機、處理器和圖像顯示器。所謂“虛”，是指圖像顯示器能夠將海的上部半球視場中的不完整圖像再現為完整圖像。虛擬潛望鏡與潛艇傳感器系統集成，可以減少潛艇指揮員使用常規潛望鏡的次數，提高潛艇隱身性。虛擬潛望鏡技術還可以將潛艇與水面艦艇相撞的概率降到最低。潛艇上浮到潛深之前，必須確認上浮區域沒有船只。從潛水深度到水下約150英尺(46米)的“過渡區”是潛艇水下活動的不安全區域。在這個尷尬的區域，潛艇因為“太深”看不到上方是否有帆船，因為帆船下方“太淺”無法安全通過。但這個過渡帶可能包含了最佳的水聲搜索深度和最佳的規避深度，是潛艇在淺水中安全作業的最理想的深度區域。如果潛艇失去了這個過渡帶，它的機動性就會大大降低。如果潛艇使用虛擬潛望鏡技術觀察周圍情況，就可以在這個過渡區安全移動。虛擬潛望鏡的光學原理不同於普通潛望鏡。普通潛望鏡在海面某個位置接收光線；虛擬潛望鏡是在水下使用壹個或幾個仰視相機，接收來自太空的光線，穿透海洋。虛擬潛望鏡項目利用重建弱折射光的成像技術，開發壹種可以探測水上目標的水下攝像系統(包括軟件系統)。虛擬潛望鏡不僅是壹種特殊的成像技術，而且完全適合潛艇特種作戰部隊的應用。這項技術正處於實驗階段。
光電浮標系統
美國早在20世紀80年代初就申請了光電浮標技術專利。20世紀90年代，美國馬薩諸塞州波卡洪塔斯的船舶成像系統公司開始了潛艇用光電浮標的設計和研究。該公司與美國國防高級研究計劃局簽署了壹份價值6.5438億美元的研究合同，以設計和制造從潛艇發射的相機浮標系統(BCD)。BCD采用CCD傳感器，通過光纖和電纜與潛艇保持連接。CCD傳感器的穩定性和監測方向由潛艇控制，在水面上獲取目標圖像數據，然後轉換成光纖信號傳輸給潛艇。獲得的信息通過圖像增強算法軟件進行處理。潛艇用光電浮標可以隱形，以提高其隱蔽性，如偽裝成冰或海上漂浮物。如果能降低成本，光電浮標可以設計成壹次性的。還建議發展多傳感器光電浮標系統。
無人機系統
潛艇無人機的發展，解決了潛望鏡和光電桅桿潛望鏡高度低，無法遠距離觀測的問題。潛艇可以得到無人機在潛入水下狀態下拍攝的圖像，從而提高隱蔽性。潛艇相關無人機技術的研究始於20世紀80年代中期。當時無人機是從魚雷發射管發射，現在可以從潛艇桅桿上發射。比如美國科爾摩根公司研發的無人機發射裝置，安裝在潛艇桅桿裏，壹次可以裝4架無人機。美國海軍已經將無人機技術應用於弗吉尼亞級和俄亥俄級攻擊核潛艇。無人機可以通過軍用衛星將探測到的信息傳送給發射潛艇，或者轉發給陸地上的其他潛艇、水面艦艇和作戰指揮中心，與水下航行器等各種系統形成壹體化的信息網絡。