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战列舰

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有关二战指挥仪及齐射的几个问题

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上尉

五年服役纪念章旗手

发表于 2015-8-5 22:23:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 mathewwu 于 2015-8-6 20:37 编辑

我也借楼问吴老一个问题
英日的炮术似乎是以方位盘/指挥仪为核心,目标,方位,俯仰,甚至开炮指令都是由方位盘发出,而发令所的计算机和绘图仪一般仅作为方位盘炮术长的参考。而美国火控体系指挥仪的作用似乎没有绘图室重要吧,而且老佛爷还说美国指挥仪不能统一控制美国主炮开火,而且美国火炮也不追求同时开火???美国似乎更关注每一次齐射的落点,观测机对火控计算机的修正能起到很大作用
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发表于 2015-8-6 00:35:15 | 显示全部楼层
本帖最后由 mathewwu 于 2015-8-11 18:18 编辑
akagizuo 发表于 2015-8-5 22:23
我也借楼问吴老一个问题
英日的炮术似乎是以方位盘/指挥仪为核心,目标,方位,俯仰,甚至开炮指令都是由 ...

如果以二战时期来说,美军确实以绘图室为重心,这是因为除了未改造火控系统的老舰以外,多数战舰都采取由陀螺垂直安定仪( stable vertical / stable element )控制击发时机,并通过RPC遥控火炮开火,比起英式的指挥仪陀螺瞄准-人为随动火炮;日式的指挥仪人为瞄准-人为随动火炮要能减轻人为误差。

但以上是指计算瞄准阶段而言。在初始测量目标阶段,美式指挥仪和英日的担负同样的-目标标定-测目标方位角-测目标俯仰角-测目标距离(如果有集成测距仪)等的功能。

老佛爷不会说美式指挥仪不能统一控制火炮开火,这是违反火控系统进化过程的。美国和其他国家一样,绝不会因为有了自动或半自动的控制设备之后就放弃手动设备,就好像有了雷达就撤掉测距仪方位盘或瞭望哨一样。不多说了,看1958教范20B章的文字:"
The firing circuits permit the guns to be fired by firing keys at various stations-in the directors, the plotting room, or the turrets. "
说得够清楚了:“在指挥仪-绘图室(安定仪与计算机耦合)-炮塔都有开火键。”以指挥仪作为安定仪失能的后备,以各个炮塔作为指挥仪失能的后备。

最后三句话要给我原文及上下文我才能进一步说明。
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 楼主| 发表于 2015-8-6 14:16:16 | 显示全部楼层
mathewwu 发表于 2015-8-6 00:35
如果以二战时期来说,美军确实以绘图室为重心,这是因为除了未改造火控系统的老舰以外,多数战舰都采取由 ...

多谢解惑,我从campbell那里看到的美国通常不由指挥仪齐射,而是多次独立射击,如果理解偏差还请指正。同文中campbell还提到美国对观测要求很高,专门在司令塔上部安装了15英尺的炮队镜?并且一直携带飞机用于间接射击

最后,还想请教下,英日指挥仪里面向炮塔发出的俯仰和旋回指令是发令所里面计算出来的预测值还是从光学设备里面观测出来的数据?

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发表于 2015-8-6 20:21:09 | 显示全部楼层
akagizuo 发表于 2015-8-6 14:16
多谢解惑,我从campbell那里看到的美国通常不由指挥仪齐射,而是多次独立射击,如果理解偏差还请指正。同 ...

坎博尔(NJM Campbell)“二战海军武器”中有关美军火控校射镜和校射机的问题我已经翻译并在论坛贴出了,校射机主要是用于陆轰和隔山打牛(几乎没有战例);而校射镜也非美国独有,法意苏都用,也许老坎是从英国观点来看这件事吧。他说美军不从指挥仪发令齐射,我楼上已经说过了。至于他为何说美军习用独立射(independent firing)我不理解,我所知道的二战美军BB主炮使用过独立射的案例,只有华盛顿打雾岛时的效力快射,西佛在苏里高的前13轮都是齐射(salvo firing),后3轮基本上是排空已上膛的弹药。

有关观测值与预测值部分,有的火控流程设计是指挥仪同时将观测值传输给绘图室计算,也传输给炮塔预作准备,在预测值还未求解之前先将炮口指向大略射击区域。此外预测值的流程也有不同设计,有的是同时传输给炮塔及指挥仪;有的是先传给指挥仪,由指挥仪加上舰体摇摆角度修正后才传输给炮塔。
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 楼主| 发表于 2015-8-7 16:28:19 | 显示全部楼层
mathewwu 发表于 2015-8-6 20:21
坎博尔(NJM Campbell)“二战海军武器”中有关美军火控校射镜和校射机的问题我已经翻译并在论坛贴出了, ...

谢了,我以前一直以为因为老美是实时瞄准带稳定的系统,所以不需要齐射,装好一发条件具备就能打一发,原来实际运用还是以齐射为主
另外老佛爷的海军火力里面说华盛顿在射击雾岛时用的也是齐射(salvo,salvo were fired whenever any of the turret were ready),还是以射击散布范围为距离的前后摇摆式齐射(rock back and forth),是不是这样的认为雷达的距离可信的情况下,更密集的射击频率的效果比集中齐射更好?
最后,蝗国在大和型战列舰的绘图室或者发令所装备了1式陀螺仪稳定器,能够把横摇和纵摇数据传递到方位盘去(通过follow up),应该说大和型的火控具备一定的垂直稳定能力吧,尤其是夜里方位盘的crossleveller看不清海平面时有很大作用吧,这些在美国赴日报告O31里有记录
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 楼主| 发表于 2015-8-7 16:31:16 | 显示全部楼层
mathewwu 发表于 2015-8-6 20:21
坎博尔(NJM Campbell)“二战海军武器”中有关美军火控校射镜和校射机的问题我已经翻译并在论坛贴出了, ...

英美日这样的火控系统都有绘图室,我觉得如果对方藏在防波堤后或者烟雾后面的时候,应该具备在飞机校射下,即使方位盘看不见敌舰或者敌目标,也能通过绘图室之前的记录配合校射来打击目标并修正火力吧
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发表于 2015-8-8 00:07:37 来自手机 | 显示全部楼层
akagizuo 发表于 2015-8-7 16:31
英美日这样的火控系统都有绘图室,我觉得如果对方藏在防波堤后或者烟雾后面的时候,应该具备在飞机校射下 ...

防波堤不会高过甲板吧,距离在20千米还可以自舰校射,超过可以用飞机,不过港口防空和陆基战机也不能不防。烟雾的问题是会扩散,飞机飞到目标上空也不易看清。总之有微波火控雷达后就不想用飞机校射了。小衣姐妹打野分的校射机是航母派遣的CAP战斗机临时兼差的。
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 楼主| 发表于 2015-8-8 00:37:12 | 显示全部楼层
mathewwu 发表于 2015-8-8 00:07
防波堤不会高过甲板吧,距离在20千米还可以自舰校射,超过可以用飞机,不过港口防空和陆基战机也不能不防 ...

我的烟雾主要是只比如驱逐舰上来释放的那种阻断的烟雾或者热带地区中间的雨云吧,通过飞机有时具备观测烟雾后或者云团之后的敌舰情况
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发表于 2015-8-8 01:13:09 来自手机 | 显示全部楼层
那在战前倒是演練过飞机校射隔座小島或隔着烟幕的目标
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发表于 2015-8-8 12:35:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 mathewwu 于 2015-8-11 12:00 编辑
akagizuo 发表于 2015-8-7 16:28
谢了,我以前一直以为因为老美是实时瞄准带稳定的系统,所以不需要齐射,装好一发条件具备就能打一发,原 ...

华盛顿打雾岛的效力快射是以单一炮塔三门火炮为投射单位的部分齐射(partial salvo fire), 这种方式比各炮自行独立射(美军术语是连续射continuous fire)要慢,但这样才能以一轮三发为单位实施你说的“前后摇摆式齐射”, 如你所说这是对雷达测距有信心,但火炮还是会有散布,敌舰若有机动也不会马上反应在火控测算上,所以采取某炮塔使用解算距离射击、另一炮塔使用解算距离减少一个或半个散布界、第三座炮塔使用解算距离加多一个或半个散布界的方式来前后覆盖目标;老佛爷并没有指出战报上的另一个“rock”射击,即是当晚华盛顿在射击方位上也采取三个炮塔分别射正、射偏右、射偏左的左右覆盖(…when the visual target was obscured… a turret spread in deflection was fired)。我个人对这种“rock”齐射覆盖战术偏好翻译为“前后来回扫射”及“左右来回扫射”。

至于一式水(地)平线陀螺仪的盲射精度从O-31报告来看是过关的,但O-31的文字也没有证实曾经真实服役过,而且如果有够精度的陀螺仪而不去稳定光学瞄准具,反而依赖人工调整及要等待适当测量或瞄准时机是说不通的。
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 楼主| 发表于 2015-8-8 16:31:27 | 显示全部楼层
mathewwu 发表于 2015-8-8 12:35
华盛顿打雾岛的效力快射是以单一炮塔三门火炮为投射单位的部分齐射(partial salvo fire), 这种方式比各 ...

恩,O31里面关于1式陀螺仪提到了最初用于战列舰火控,也被用于中口径高平炮火控
在94式指挥仪部分,提到了在最新的军舰上陀螺仪follower up指示器被用于指挥仪,陀螺仪安装在发令所
另外在大和的98式方位盘解剖图里面也有一个表盘形式的rolling and pitching indicator,这个在O31的94式方位盘没有
加上98式陀螺仪在比睿上做过实验
能否合理推测在大和型上至少装备了98式陀螺仪用于垂稳,有可能装备了一式陀螺仪
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发表于 2015-8-10 14:10:30 | 显示全部楼层
akagizuo 发表于 2015-8-8 16:31
恩,O31里面关于1式陀螺仪提到了最初用于战列舰火控,也被用于中口径高平炮火控
在94式指挥仪部分,提到 ...

我一向不粉不黑,实事求是的说,1式甚至98式水平线陀螺仪是否普遍上舰列装;并进入标准火控程序及形成战力,我是很怀疑的,原因很简单,没有迫切需要。水平陀螺仪最突出的功能是能决定盲射时的炮座或射击线的水平角度,但这只是盲射的最后开火阶段,先前的盲射测量阶段要靠火控雷达测距测向,可是萨马时遭遇雨雾,日军电测射击仍然是测向不能连带计算不能,连就是有1式或98式都帮不上忙。况且主要作战海域多数时间海象平稳,自20年代后期以来实施的人工目视水平线测定舰体横动摇角(cross-leveller)的经验肯定丰富,实战时这部分未必有多大差距。再说就算水平线陀螺仪能更精确的决定发射时的水平角度,可是日军火炮俯仰角还是人工随动,原先的精确程度又要被打个折扣了。

反观4式水平线陀螺仪装备给防空驱逐舰才是有实用性的。
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 楼主| 发表于 2015-8-10 16:06:45 | 显示全部楼层
mathewwu 发表于 2015-8-10 14:10
我一向不粉不黑,实事求是的说,1式甚至98式水平线陀螺仪是否普遍上舰列装;并进入标准火控程序及形成战 ...

我觉得倒不见得是盲射,而是夜间交战,即使有照明弹或者探照灯,也存在crossleveller看不清海平面的情况吧。lengerer那本大和书里面专门提到大和是第一款装备陀螺仪的战列舰
而且大和起码有陀螺仪稳定的指南针,美国报告里面也有大和在一号炮塔下部发令所隔壁就是Gyro Compass舱
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发表于 2015-8-10 18:43:37 | 显示全部楼层
本帖最后由 mathewwu 于 2015-8-11 12:06 编辑
akagizuo 发表于 2015-8-10 16:06
我觉得倒不见得是盲射,而是夜间交战,即使有照明弹或者探照灯,也存在crossleveller看不清海平面的情况 ...

Gyro Compass是陀螺罗盘,是决定舰体精密方位的,每条战舰都有,提供航海方位及火控方位的基准,但是和提供瞄准线和射击线水平角基准的水平线陀螺仪(Gyro Horizon/ Vertical Stable)是不同的,后者还要更精密。

夜间炮击时只要有一点天光,海平线是不难观测的,反而是目标测距测角和校射需要照明。

44年以后的日本战舰夜间炮击击可以这样进行:

1. 以海搜雷达21电探找到目标大略距离和方位并追踪监视,进入火控雷达有效范围后引导22电探进行精密测距及测方位,交由计算机计算照明弹射击目标或计算机引导探照灯照射目标。

2. 照明成功后由方位盘光学测目标精确方位(22电探测方位角不达标),同时也可以由测距仪测距供比对雷达测距。

3 . 取得精确方位后很快就可解算出有效俯仰及旋回射击参数传输给炮位随动瞄准。如果海象平稳自舰航速又不快,在1万米上下射程(照明弹有效观测距离万米出头,探照灯还不到万米)不必特别考虑横动摇(cross-level),射手(gun-layer)瞄准目标舰吃水线做为水平角的基准就可发射了,万一发射前照明消失,射手还可以瞄准炮口向正后方的海平线为水平角基准发射。

4. 如果海象不好或自舰摇摆过大,才需要横动摇手以炮口向的正左或正右方的海平线为横向水平角基准发射,但要射手及横动摇手同时都完成瞄准才行。

虽然照明弹有时能提供光学测距测向的距离到1.5万米以上,但是超过这个距离,夜间光学校射已经看不清了,所以没有雷达校射能力,有效夜间炮击最远只能到1.5万米左右。但是有校射能力的火控雷达却可延伸夜间炮击到3万米。

从上面的程序来看,火控雷达的测方位角精度不达标同时没有校射能力的情形下,夜间炮击会被限定在1.5米以内,所以22电探要改进的不只是测方位角的精度,还要有校射水柱能力。而且除非在完全没有海平线能见度的情形下,有没有水平线陀螺仪也不是那么重要,即使有了它,也还要具备RPC才能够保证水平线陀螺仪所提供的精度。
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 楼主| 发表于 2015-8-10 19:41:51 | 显示全部楼层
mathewwu 发表于 2015-8-10 18:43
Gyro Compass是陀螺罗盘,是决定舰体精密方位的,每条战舰都有,提供航海方位及火控方位的基准,但是和提 ...

多谢,这段说明让我搞清了很多困惑
英国海军炮术里面establish lines是确定垂直瞄准线的意思吗?
另外英国海军也是指挥仪才有垂稳,并且通过Followe the pointer传递给炮塔,也存在精度不足的问题吗?
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发表于 2015-8-10 20:30:21 来自手机 | 显示全部楼层
akagizuo 发表于 2015-8-10 19:41
多谢,这段说明让我搞清了很多困惑
英国海军炮术里面establish lines是确定垂直瞄准线的意思吗?
另外英 ...

英国炮术的line用来表示射向。establish line表示射正或抓水平方位的射向,in line表示已对准射向。
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 楼主| 发表于 2015-8-10 20:32:38 | 显示全部楼层
蝗国94式指挥仪6个操作员

大和的98式指挥仪4个操作员,大和装备了自动跟随系统,把deflection and super elevation follower up和communication man给省略了

另外吴老看看98式指挥仪上面的pitching and rolling indicator的表盘会不会是显示从发令所的陀螺仪传来的数据?
主要是从战列舰使用的94式指挥仪的部分内容推断的

以及lengerer的yamato里面的火控部分,尤其(4)里面的for the first time the free gyro,was fitted for use at indirect firing

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发表于 2015-8-10 20:42:11 来自手机 | 显示全部楼层
英国的指挥仪瞄准镜有陀螺稳定瞄准线的十字水平,陀螺质量较小,精度自然较差,美式德式都是放在绘图室的大箱子,精度较高。穩像的好处是射手不必凭长期经验去心算该如何矫正十字的歪斜度,只要专心瞄准即可,这在战后的坦克上已是标准配备。
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发表于 2015-8-11 00:38:25 | 显示全部楼层
本帖最后由 mathewwu 于 2015-8-11 11:40 编辑
akagizuo 发表于 2015-8-10 20:32
蝗国94式指挥仪6个操作员

大和的98式指挥仪4个操作员,大和装备了自动跟随系统,把deflection and super e ...

我知道你已经对火控有不少认识,但我既然要解释和评论,就干脆对所有网友一视同仁的从头科普起。

我们先来看看这个pitching and rolling indicator是干什么用的。pitching是指舰体首尾纵向的摇摆,rolling指舰体左右舷横向的摇摆,indicator自然是用来指示舰体纵摇和横摇的角度咯。可是舰体也就是甲板的的摇摆,并不等于火炮平台即炮塔的摇摆,除非火炮永远指向舰首或舰尾,那火炮的纵摇横摇才会和甲板的纵摇横摇一致。所以我们要为火炮的摇摆另行定义,炮口指向的摇摆称之纵动摇levelling,与炮口向成直角的炮耳向摇摆称之为横动摇cross-levelling。如果炮口指向左右舷,那么舰体的pitching会成为火炮的cross-levelling,而舰体的rolling反而成为火炮的levelling。这对火炮瞄准角度的影响请看“火控小知识:如何稳定发射舰炮”   http://www.zhanliejian.com/thread-175-1-1.html

既然这两个摇摆不同步,如果各自能准确测定,以1930年代的技术,当然可以通过机械换算来直接补偿角度差,就像美帝的垂直安定仪和火控计算机交联一样,在内部先解算再输出给火炮瞄准。如今98式方位盘上出现了一个pitching and rolling indicator,旁边又有cross-leveller’s periscope横动摇手测定镜,这代表什么意义?表示至少在98式方位盘研发的阶段,火控系统还没有办法一次解决舰体和火炮不同步摇摆的角度测定和补偿问题,所以还需要通过人为协调来解决。这要怎么运作呢?如果舰体摇摆很激烈,cross-leveller横动摇测定手可能在测定镜的有限视野中一时还看不到海平线,他可能会转动手轮过头而错失标的,这时旁边监视pitching and rolling indicator的人员可以不断报读舰体摇摆角度给横动摇测定手,让他可以有依据的调整手轮。

下一个问题,这个舰体摇摆角度要从何而来?可以是新研发的水平线陀螺仪,也可以是老式机械垂摆水平仪,但只作为目视测定横动摇角的参考数据,其实垂摆水平仪就够用了。如果大和级真正配备了水平线陀螺仪,这个参考用的indicator就不需要了,水平陀螺仪最好能和计算机交联直接补偿火炮纵横动摇角,但98射击盘的工作流程里没有出现这部分功能(O-31 pp 35 - 37);退求其次也该像英国人那样用水平陀螺仪去稳定火炮瞄准镜的纵向水平和横动摇镜的横向水平,也就是稳定瞄准线(即稳像),而美军并没有调查出包括大和级在内的瞄准镜有稳像功能。那么还有一种可能,那就是像4式水平陀螺仪那样,由人工读取,然后传送给和94方位盘,人工随动(follow-up)在瞄准镜上补偿角度,最后由方位盘将瞄准完成的角度参数再传给火炮随动射击。

这最后一种射击参数的传输方式就是你贴出的O-31第18页上称之为“reciprocal往复式”的系统设计,所以有页末你画红线的部分,提供加装水平陀螺仪的可能性,而秋月级和比睿就是使用94方位盘。坏消息是,大和级的火控系统是“series串列式”设计,射击参数直接由98射击盘送给火炮,不再回传方位盘,也舍掉了人工随动插值补偿瞄准镜角度的可能性。

至于Lengere书页223 第(4)点可做间接射击的free gyro是指水平线陀螺仪没错,相关注解112条是说之前安装的德制陀螺仪是航行用的gyrocompass陀螺罗盘,输出给计算机所得到的解算值不过关,似乎指向98射击盘可以接受人工随动插值,但这又与它大量自动化随动的设计是不合的,而且最重要的,作者没给free gyro的资料出处。

以上是我根据O-31对此问题的解读,当然有限的资料也限制我下定论。对不对留给各位评论。
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 楼主| 发表于 2015-8-11 13:48:53 | 显示全部楼层
mathewwu 发表于 2015-8-11 00:38
我知道你已经对火控有不少认识,但我既然要解释和评论,就干脆对所有网友一视同仁的从头科普起。

我们先 ...

非常感谢,问君一席话,胜读十年书啊
这段时间吴老的火控方面的答复让我理解增进了不少
另外那一段是关于free gyro的是该理解成之前使用德国anschutz公司的航海用陀螺仪罗盘输出给弹道计算机的结果不满足要求,换了日本的tokyo keiki公司的产品才能用;还是之前日本tokyo kiki公司的产品输出结果被用于计算机效果不合格,换了德国货才过关。我找了下,tokyo Keiki和anschutz都是现在挺有名的航海陀螺罗经制造商
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