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光纤技术在舰艇上的实际应用

时间:2023-10-17 18:21

据统计,全世界的鱼雷中,线导鱼雷约占65%。这种鱼雷通过导线保持与发射艇的通信,从而明显提高了鱼雷的性能,导线可使鱼雷所处状态与母艇的指令进行双向的传输。鱼雷的打击效果取决于有线制导的成功与否,而有线制导的成功决定于放线装置的设计和使用。

以往采用铜导线的缺点是过于笨重,而且传输的带宽受限制。水中的铜导线由于自重太大而下沉,降低了鱼雷的速度,另外,铜线的放线速度太慢,鱼雷携带的铜线团放完之后,还会影响鱼雷重心的稳定性。光纤制导则可弥补上述缺点。

目前美国、英国、法国、瑞典都已在光纤制导鱼雷方面取得相当快的进展。美国正在实施FOG-T 光纤制导鱼雷方案,它采用直径为80 微米(um)的小型芯线,信号输出不受光纤弯曲度的影响,能够抗电磁干扰和海洋环境的影响,浮力也比铜芯导线大。

为支持网络中心战,美国海军正对Mk-48 系列鱼雷的线导系统进行改进,将用光纤代替铜导线。许多相关因素推动了对光纤的需求,如:增加光纤强度以提高可靠性;采用小口径光纤以增大通信距离及远程制导能力;利用雷上自导头作为艇外前置传感器以提高信息获取能力;以及更换现有铜导线后的环境问题等。

 

舰载线导导弹 (FOG-M)

 

 

由德国和法国共同投资研究的"独眼巨人"光纤制导导弹系统项目已于80 年代开始,现已进入使用研究阶段。目前该导弹的光纤制导距离为80 公里,今后可望达到100-200 公里。光纤的外层采用高强度的有机纤维进行保护。

美国于 70 年代便开始研制用来对付反潜直升机和反潜飞机的光纤制导导弹。它采用芯径35um、外径125um、总直径0.3mm 的光纤线。外层用环氧丙烯酸酯作保护层,由氮化硅作防水层,强度很高,10 公里长的光纤线重量仅有220 克。发射时导弹先以垂直方向飞行,飞到约离地面200 米的巡航高度时,再由导弹搜索目标,并把图象变为光信号,再通过光纤传给发射艇。艇上操作人员的攻击目标指令也通过光纤传给导弹,引导导弹飞向目标。采用光纤制导的好处是,导弹在命中目标之前的很短时间内,操作人员可以改变原先的目标,另

选新的攻击目标,这只有采用光纤进行双向通信才能实现。

舰用光纤制导导弹具有很高的命中率。射击人员只需大致地找准目标,然后在导弹飞行过程中由导弹搜索目标。采用光纤制导之后,导弹上复杂的自动搜索系统,如光电控制系统,不需要安装在导弹上,而移到发射器上,从而减少了导弹的负荷,还可以使这些系统不会和导弹一起毁掉。此外,由于采用光纤制导,视频信号和指令信号都通过光纤传送,不辐射信号,不会因信号而暴露目标,也不会受到敌方的干扰和诱骗。

 

光纤水听器

 

 

随着光纤技术的发展,声纳探测工作不再只是依靠压电陶瓷材料的声电转换技术,目前已出现了全光纤的声纳系统。光纤声纳能够有效地探测安静程度非常高的潜艇。

采用光纤传感器组成的反潜声纳阵列,即使敌艇在很远的地方也能灵敏地探测到。光纤传感器组成的水听器同普通陶瓷材料换能器组成的水听器相比,灵敏度要高出一个数量级。因此,光纤在反潜探测方面具有很大的潜力。美国海军反潜探测用的海底定位分布监听系统,便是采用光纤的一种光波监视系统。它可以准确地测定出远处潜艇以及水面舰艇的位置。

 

光纤陀螺导航、精确制导和姿态控制系统

海军的武器是以运动平台为载体的,对自身平台的时间、空间信息和姿态信息的掌握是保证大部分作战兵器充分发挥效能的基础。在未来战争条件下,无线电、GPS、天文导航和制导都有被对方干扰的可能,惯性自主导航在未来信息战环境中有着特殊的地位,特别是在水下,它是唯一有效的导航手段。

光纤陀螺作为未来最理想的惯导元件已普遍被各国海军所认识和接受。

 

海军舰艇的高效分布式光纤照明

 

 

用于海军舰艇的高效分布式光纤照明(HEDLight)可节能87%,平均一艘航母需18000 个照明点。Fiber Lighting in US Navy LPD 17class ships

 

海军舰船光纤信息传输系统 

随着舰艇现代化装备的增加,结构日趋复杂,现代军舰上都装有大量的雷达、导航、传感与指挥控制系统。为了保证协调工作,各部分之间进行通信联络的信息量越来越大。基于金属缆线的点对点式舰艇通信系统无论在带宽、重量、抗电磁干扰等性能方面都无法与基于光纤的通信系统相比。

自 80 年代以来,美国海军开始大规模在水面舰艇上采用光纤系统代替电缆系统传输舰艇上的控制、告警、火控、监视、通信与管理信息。光纤信息传输系统在海军舰艇上应用的典型范例是在航空母舰上的应用。在结构庞大、通信信息密集的航空母舰上,各种预警系统、火控系统以及电子战系统与作战指挥系统之间的通信联络如果采用电缆传输,不仅体积庞大、重量较重,而且各种类型的信号之间还会相互干扰,影响各系统的正常工作,严重时会对作战产生不可估量的损失。而采用既不会发射干扰,也不会被干扰的光缆则可以完全避免这些问题。在美国海军大部分航空母舰上装备的AN/SPS-48 多波束三维警戒雷达,其与作战指挥系统之间需要传输101 种时钟信号,24 种模拟视频信号,以及175 种控制、监视、坐标、方位同步等信号。若用同轴电缆传输,重量可达7 吨,而用单模光纤传输系统只需7公斤便可完成所有数据的传输,而且信号之间无干扰,优势十分明显。