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日德兰纪念系列 - 火控炮术篇 - 第六章 - 斯科特指挥仪

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中将

四年服役纪念章钻石金双剑金橡叶铁十字勋章荣誉勋章维多利亚十字勋章行政立法委骑士团勋章海武魂旗手TIME TRAVELER终身荣誉会员

发表于 2017-9-14 21:08:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 seven_nana 于 2019-1-2 14:01 编辑

前言

公元1916年,即英王乔治五世登基的第七年、德皇威廉二世登基的第二十九年,于中国而言则是丙辰年,属龙。当年5月31日下午,英德两国海军主力舰队在北海相遇,随即爆发了第一次世界大战中规模最大的海战,后世将其称为日德兰海战。

关于这场海战的前因后果,各国学者们早就发表了无数的研究文章和专著,其中既有研究战略战术的,也有研究技术细节的。在我看来,从无畏舰诞生到日德兰海战的这短短十多年时间内,海军的技术装备经历了飞跃式的发展;而日德兰海战的胜败结果,主要也是由于技术因素上的差异导致的;并且,当时的许多战术决策,也都是围绕着当时的技术条件来展开的。基于以上原因,我认为,若想更好地理解日德兰海战,则非常有必要深入了解一下当时的各类技术知识。

在这些技术知识中,海军炮术是一个非常关键的话题。然而对于这个话题,我本人也只是一知半解,因此在是否要续写炮术话题的文章上,实在是犹豫了许久。

幸好,在海军炮术这个领域,已经有多位专家学者对其进行了研究,出版了多部相关著作,而本论坛的mathewwu版主也在炮术话题上给予了我许多指导,帮助我从完全不懂炮术话题的程度,逐渐成长为对炮术话题略窥一斑的程度。在这些资料的支持下,在mathewwu版主的帮助下,我终于下定决心,收集了一些必要的资料,整理、翻译、编写出了以下这些内容,并希望能就日德兰海战中的炮术对决情况,进行较为准确和完善的解读。



索引

第一章 - 舰炮射击的基础概念

此章以简明扼要的官方教材为基础,对舰炮射击所涉及的一系列概念进行了介绍。

第二章 - 射表与瞄准镜

此章介绍的是海军火炮所配套的射表和瞄准镜的使用方法。

第三章 - 测距仪、变距率盘、火控参数计算

此章介绍的是英国海军于19世纪末期及20世纪初期所引进和发明的一系列用于获取和计算火控参数的设备。

第四章 - 火控指挥与通讯体系

此章介绍的是英国海军于19世纪末期及20世纪初期所引进和发明的一系列用于传递火控参数和命令的设备。

第五章 - 无畏舰的基本火控方法

此章介绍的是英国海军在大战前夕至日德兰海战之间的这段时间内,所广泛使用的基本火控方法。

第六章 - 斯科特指挥仪

此章介绍的是英国海军军官珀西·斯科特所发明的一种火炮瞄准设备。

第七章 - 坡伦火控系统

此章介绍的是英国商人亚瑟·坡伦及其团队所发明的一种火控参数计算设备。

第八章 - 德雷尔火控台

此章介绍的是英国海军军官弗雷德里克·德雷尔所发明的一种火控参数计算设备。

第九章 - 其他杂项火控设备

此章介绍的是英国海军所使用的数种杂项火控设备。

第十章 - 德国海军的火控设备

此章介绍的是德国海军所使用的各类火控设备。

第十一章 - 实战案例

此章围绕着科罗内尔、福克兰、多格尔沙洲、以及日德兰这四次海战,对英德双方的炮术发挥进行了分析。

第十二章 - 战后总结与改进

此章介绍了英国海军基于福克兰、多格尔沙洲、以及日德兰海战所总结的经验教训,以及针对这些教训所提出的改进措施。

第十三章 - 根源问题

此章基于英国海军的炮术发挥不佳这个现象,就其背后的根源问题进行了探讨。

第十四章 - 炮术训练及火控系统的后续发展

此章介绍了英国海军炮术训练及火控系统在大战末期及战后初期的发展情况,并对坡伦火控系统和德雷尔火控台之间的优劣进行了一定的总结。
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中将

四年服役纪念章钻石金双剑金橡叶铁十字勋章荣誉勋章维多利亚十字勋章行政立法委骑士团勋章海武魂旗手TIME TRAVELER终身荣誉会员

 楼主| 发表于 2017-9-14 21:11:28 | 显示全部楼层
本帖最后由 seven_nana 于 2018-12-18 21:23 编辑

日德兰纪念系列 - 火控炮术篇 - 第六章 - 斯科特指挥仪

本帖内容未经允许不得转载

主要参考资料:

The Dreadnought Project

Fifty Years in the Royal Navy,作者Percy Scott

Percy Scott and the Director,作者John Brooks,刊载于Warship 1996

Fire Control for British Dreadnoughts: Choices in Technology and Supply,作者John Brooks

Dreadnought Gunnery and the Battle of Jutland: The Question of Fire Control,作者John Brooks

各类英国海军官方手册



一、指挥仪简介

在大舰巨炮时代,曾经出现过多种能够被称之为指挥仪的设备,本文中所介绍的,指的是由珀西·斯科特(Percy Scott)发明,并由Vickers公司负责具体设计和制造的一种用于指挥舰炮射击的装置。这种装置能够统一指挥多门火炮的瞄准工作,并能统一控制火炮击发,相当于一个安装在中央火控位上的统一瞄准和击发装置。

斯科特所发明的这种指挥仪,其最早的原型可以追溯至1907年,当时英国海军在阿非利加号前无畏舰上对这种设备进行了测试。这种原型设备的功能还较为简陋,只能指挥火炮俯仰,在经历了一系列的改进工作后,斯科特和维克斯公司于1911年时推出了一种能够同时指挥火炮俯仰和旋回的指挥仪,并且为其配备了跟随指针式(follow-the-pointer)火控信息收发设备。这种设备被安装到了尼普顿号无畏舰上,并于实验中取得了初步的成功。随后,英国海军又在雷神号超无畏舰上安装了经过进一步改进的指挥仪,并安排雷神号(安装了指挥仪)和俄里翁号(没有安装指挥仪)开展了射击能力的对比实验。

这次实验安排在1912年11月13日,当时的海况较差,军舰的最大横摇幅度达到了13.5度,两艘军舰都以12节速度航行,并按要求对9,000码外的速度同样为12节的拖曳靶进行射击。在3分钟的时间内,雷神号发射了39枚炮弹,中靶13发,而俄里翁号仅发射了27发炮弹,且仅中靶2发。实验结果清楚的展示了指挥仪的优越性。对此,俄里翁号的舰长则表示,该舰的低射速和低命中率,主要是由于烟雾影响了火炮瞄准所致(指挥仪位于前桅上,安装位置较高,基本不会受到炮口烟雾的影响)。

这次实验为指挥仪的列装工作扫清了障碍,海军部在1913年时分两次向维克斯公司发出了购买指挥仪的订单。

在1913年11月4日时,英国海军又安排包括雷神号(安装了指挥仪)和俄里翁号(没有安装指挥仪)在内的数艘主力舰,对退役的印度女皇号前无畏舰进行打靶实验。这次实验时,海况较为缓和,能见度也较好,雷神号和俄里翁号都在4分钟时间内发射了40发炮弹,前者中靶7发,后者中靶9发,俄里翁号此番终于找回了场子。这次实验显示,在条件较理想的情况下,各炮独自瞄准射击的方法,也未必会逊色于指挥仪射击。

尽管如此,海军部毕竟已经认可了指挥仪的价值,因而并没有取消购买指挥仪的订单。相反,在随后的数年中,海军部又追加了不少订单,不仅为主力舰的主炮配备了指挥仪,并且还为主力舰的副炮及轻巡洋舰的火炮也配备了指挥仪。

斯科特指挥仪的大致结构

斯科特所发明的这种指挥仪,通常安装在一具钢制护罩内,并被布置在舰上较高处,使其能够尽量避开烟雾的影响。



通过指挥仪来控制火炮齐射,具备如下优点:

1)指挥仪的安装位置较高,视线不易受到干扰,观察效果最好。而普通的火炮瞄准镜则容易受到炮口烟、浪花等因素的干扰。

2)在指挥仪控制下,所有火炮都会指向同一个目标,并且在需要切换目标时,也较为方便。而各炮独立瞄准时,则可能会出现某个炮塔瞄准的目标并非炮术官所选定的目标这样的情况。

3)指挥仪控制的齐射,各炮射击时机统一,因此齐射散布较小。同时,其落弹时间也是统一的,因此对校射员来说观测起来也更为方便。而各炮独立瞄准时,炮手需要在听到电铃声后各自扣下扳机,其时机会略有出入,导致落弹时间也会略有出入,且齐射散布也会偏大。

4)在某些情况下,某些炮塔上的瞄准手可能无法看清目标,但在指挥仪控制下,只要指挥仪上的瞄准手能够看清目标,便依旧能够指挥所有火炮进行齐射(即便某个炮塔的瞄准手实际看不见目标也没关系)。

5)在气象和能见度条件恶劣的情况下,各炮塔可能根本无法独立瞄准,此时若是指挥仪仍能瞄准,则依旧能够射击。

二、大口径火炮所配套的指挥仪

在指挥仪诞生后,英国海军首先将其用在了大口径火炮的射击控制上。当时的英国海军大口径火炮所用的指挥仪,按照安装方式,可分为三脚桅式和装甲塔式两种。对于装备12英寸炮和13.5英寸炮的主力舰而言,每艘配备有一座三脚桅式指挥仪,而对于装备14英寸炮和15英寸炮的主力舰而言,每艘配备有一座三脚桅式指挥仪和一座装甲塔式指挥仪。

三脚桅式指挥仪的基本结构

三脚桅式指挥仪,顾名思义,便是安装在主力舰的三脚桅上的指挥仪。同时这也是最早的指挥仪安装形式。在这种安装布局中,瞄准镜(下图中的黄色部分)和指挥仪底座(下图中的红色部分)被安装在一个固定底座(下图中的蓝灰色部分)上,底座本身被固定在三脚桅上,而底座的上方还设有一个能跟随指挥仪一同旋转的遮雨顶棚(下图中的绿色部分)。



俄里翁号战列舰上的主炮指挥仪



长公主号战列巡洋舰上的主炮指挥仪



铁公爵号战列舰上的主炮指挥仪



装甲塔式指挥仪的基本结构

装甲塔式指挥仪,是安装在装甲司令塔后方的火控塔上的。火控塔(下图中的蓝灰色部分)是固定在司令塔上,这是炮术长等人的战位。而装甲塔(下图中的绿色部分)则是可以旋转的,是用来安置指挥仪(下图中的黄色部分)和测距仪的。装甲塔的旋转由一名装甲塔旋回操作手控制,为此还配有相应的观察潜望镜和旋回装置(下图中的红色部分)。



巴勒姆号战列舰上的主炮指挥仪



胡德号战列巡洋舰上的主炮指挥仪

战后建成的胡德号,引入了指挥仪塔(Director Tower)的设计。所谓的指挥仪塔,实际上是装甲塔式指挥仪的变种,其内部同时安装了指挥仪和测距仪,在功能上同时取代了三脚桅式指挥仪和火控桅楼中的测距仪,但由于安装位置较高,因此缺少装甲塔式指挥仪那样的厚重装甲保护,仅具备弹片防护能力。



大口径火炮指挥仪的相关概念解读





每座三脚桅式指挥仪,需要由4名操作人员共同控制:一名瞄准镜设定员(sight setter)、一名俯仰瞄准手(layer)、一名旋回瞄准手(trainer)、以及一名话务员(phone man)。对于装甲塔式指挥仪而言,其操作人员则为5名,除了上述4人之外,还需增加一名装甲塔旋回操作手。这些人员的各自职责如下:

瞄准镜设定员:根据火控信息接收设备上传来的火控信息,对瞄准镜的射击距离和射击提前量参数进行设定和调整。

俯仰瞄准手:通过瞄准镜俯仰调整手轮,将目标纳入瞄准镜中,并在目标恰好位于十字线中心时扣下射击扳机。

旋回瞄准手:通过瞄准镜旋回调整手轮,将目标纳入瞄准镜中。

话务员:负责电话沟通工作,并负责报告各门火炮是否准备完毕。

装甲塔旋回操作手:负责操作液压旋转设备,使得装甲塔的指向方向大致对准目标。

为了发送和接收火控信息,指挥仪和火炮上还配有专门的火控信息收发设备:

俯仰角复读设备:该设备安装在指挥仪上,用于显示指挥仪当前的实际俯仰角、以及当前传输给火炮上的俯仰角接收设备的俯仰角。其作用是方便指挥仪操作人员检核数据传输是否有误。

俯仰角接收设备:该设备安装在火炮上,用于显示本火炮当前的实际俯仰角、以及当前接收到的指挥仪俯仰角。火炮俯仰瞄准手只需按照其显示的角度,对火炮俯仰角进行调整即可。

旋回角复读设备:该设备安装在指挥仪上,用于显示指挥仪当前的实际旋回角、以及当前传输给炮塔上的旋回角接收设备的旋回角。其作用是方便指挥仪操作人员检核数据传输是否有误。

旋回角接收设备:该设备安装在炮塔上,用于显示本炮塔当前的实际旋回角、以及当前接收到的指挥仪旋回角。炮塔旋回瞄准手只需按照其显示的角度,对炮塔旋回角进行调整即可。

由于指挥仪和各火炮/炮塔之间的安装位置不同,因此指挥仪发出的火控参数,需要在经过修正之后,才能被各火炮/炮塔采用,相关修正参数可以分为以下三类:

指挥仪/炮塔安装倾斜度(tilt):由于制造技术上的局限性,指挥仪和各炮塔并不是完全处于同一个水平面的(即安装的可能有点歪)。换而言之,即便所有设定参数全部相同,指挥仪的指向角度也未必会与火炮完全相同。为了解决这个问题,军舰在安装完指挥仪后,需要对这个倾斜度进行调试,计算出相应的修正参数,并通过倾斜度修正器予以修正。指挥仪上设有指挥仪本身的倾斜度修正器,而每个火炮俯仰瞄准镜上也有各自的倾斜度修正器。

指挥仪/炮塔高低差(dip):由于指挥仪和各炮塔之间存在高低差,因此如果完全按照指挥仪给出的俯仰角,则炮弹实际落点会比预期的近一些。为了解决这个问题,需要对高低差进行修正。为此,每个火炮俯仰瞄准镜上都有各自的高低差修正器。

射击线汇聚(convergence):由于指挥仪和各炮塔之间存在前后位置差,因此如果完全按照指挥仪给出的旋回角,则前部炮塔的炮弹实际落点会偏前,而后部炮塔的会偏后。为了解决这个问题,需要对前后位置差进行修正,使得各炮塔的射击线能够在射击距离上汇聚于一处。为此,每个炮塔旋回瞄准镜上都设有射击线汇聚调整装置。

大口径火炮指挥仪的基本构造

下面我们以三脚桅式指挥仪为例,对大口径火炮指挥仪的基本构造进行介绍(装甲塔式的指挥仪,单就指挥仪本体的构造而言,与三脚桅式的颇为类似)。

三脚桅式指挥仪,右侧视角



在指挥仪的右侧,设有瞄准镜设定员与旋回瞄准手的座位。

瞄准镜设定员负责按照跟随指针式(follow-the-pointer)火控信息接收设备上给出的射击距离和射击提前量参数,通过射击距离调整手轮和射击提前量调整手轮,对瞄准镜上的射击距离和射击提前量参数进行设定。同时他还负责使用倾斜度修正器(tilt corrector),对指挥仪的安装倾斜度(tilt)进行修正。

旋回瞄准手负责通过旋回调整手轮,将目标纳入瞄准镜的中心。由于在完成瞄准镜设定后,瞄准镜的旋回角变化量与火炮射击提前量所对应的旋回角变化量,在大小上是相同的,而在方向上是相反的,因此旋回瞄准手需要对指挥仪施以一个与火炮射击提前量所对应的旋回角,才能使指挥仪瞄准镜重新对准目标。换而言之,指挥仪的旋回角即相当于火炮在当前射击提前量下所需的旋回角。这个角度会被传送至炮塔上的旋回角接收设备上。

旋回瞄准手能操作的旋回调整手轮,分为用于度数(degrees)调整的快速旋回调整手轮(slewing hand wheel)和用于分数(minutes)调整的旋回调整手轮(training hand wheel)两个。这两个手轮同时与旋回角的发送设备及复读设备相连。

三脚桅式指挥仪,左侧视角



在指挥仪的左侧,设有话务员与俯仰瞄准手的座位。

话务员主要负责通过舰内电话,与火控指挥所(gun control position)及火控计算通讯室(transmitting station)中的相关人员进行通讯。此外,他还负责关注火炮准备情况指示器,当某一门火炮准备完毕后,显示板上对应的指示灯便会亮起,表示该火炮已经准备就绪可以发射。

俯仰瞄准手负责通过俯仰调整手轮,将目标纳入瞄准镜的中心。由于在完成瞄准镜设定后,瞄准镜的俯仰角变化量与火炮射击距离所对应的俯仰角变化量,在大小上是相同的,而在方向上是相反的,因此俯仰瞄准手需要对指挥仪施以一个与火炮射击距离所对应的俯仰角,才能使指挥仪瞄准镜重新对准目标。换而言之,指挥仪的俯仰角即相当于火炮在当前射击距离下所需的俯仰角。这个角度会被传送至火炮上的俯仰角接收设备上。

在俯仰瞄准手的身旁,除了俯仰角调整手轮(elevating hand wheel)之外,还设有一个旋回调整手轮(training hand wheel)。在必要的时候,俯仰瞄准手可以对旋回角进行微调,以便更好地瞄准目标。这两个手轮同时与俯仰/旋回角的发送设备及复读设备相连。

指挥仪瞄准镜的基本构造

指挥仪上的瞄准镜,内置了跟随指针式(follow-the-pointer)火控信息接收设备,瞄准镜设定员只需按照火控信息接收指针(大针),对瞄准镜参数设定指针(小针)进行调整,便能完成瞄准镜参数设定工作。

指挥仪瞄准镜,侧视图



指挥仪瞄准镜,俯视图



俯仰角和旋回角复读设备的基本构造

这两种设备是安装在指挥仪上的,能够同时显示指挥仪当前的实际俯仰/旋回角、以及当前传输给俯仰/旋回角接收设备的俯仰/旋回角数据。

俯仰角复读设备

内侧小表盘用于显示度数(degrees),外侧大表盘用于显示分数(minutes)。两个表盘上的黑色指针显示的是指挥仪的实际俯仰角,而红色指针显示的则是当前传输给火控信息接收设备的俯仰角。



旋回角复读设备

内侧小表盘用于显示快速调整手轮(slewing hand wheel)的调整情况,外侧大表盘用于显示精准调整手轮(training hand wheel)的调整情况。两个表盘上的黑色指针显示的是当前的指挥仪旋回角,而红色指针显示的则是当前传输给火控信息接收设备的旋回角。



俯仰角和旋回角接收设备的基本构造

这两种设备是安装在火炮/炮塔上的,能够同时显示火炮/炮塔当前的实际俯仰/旋回角和当前接收到的指挥仪俯仰/旋回角数据。火炮/炮塔的俯仰/旋回瞄准手,需要对火炮/炮塔的实际俯仰/旋回角进行调整,使其与接收到的俯仰/旋回角保持一致。

俯仰角接收设备

俯仰角接收设备上设有度数(degrees)显示指针、分数(minutes)显示指针、倾斜度(tilt)修正器、以及高低差(dip)修正器。

内侧小表盘用于显示度数(degrees),外侧大表盘用于显示分数(minutes)。两个表盘上的黑色指针显示的是火炮的实际俯仰角,而红色指针显示的则是火控信息接收设备当前接收到的指挥仪俯仰角。





旋回角接收设备

旋回角接收设备分为单盘式和双盘式两种。但无论是哪一种,都设有度数(degrees)显示指针、分数(minutes)显示指针、以及射击线汇聚(convergence)调整装置。

在单盘式设备上,内侧小表盘用于显示度数(degrees),外侧大表盘用于显示分数(minutes);而在双盘式设备上,下方的小表盘用于显示度数(degrees),上方的大表盘用于显示分数(minutes)。两个表盘上的黑色指针显示的是炮塔的实际旋回角,而红色指针显示的则是火控信息接收设备当前接收到的指挥仪旋回角。

单盘式旋回角接收设备





双盘式旋回角接收设备





声望级的主炮指挥仪的相关电路布局

下面两张图,第一张为主炮指挥仪的俯仰及旋回参数收发电路图,第二张为传递开火讯号的电路图。从图中可以看到,这两套电路连接了三脚桅指挥仪、装甲塔指挥仪、以及三座主炮塔、并通过一组信息对接切换设备(change over switch)来控制指挥仪与炮塔的对接情况。

对于声望级而言,指挥仪与炮塔之间的对接情况,可以分为以下三种:

1)所有主炮塔与三脚桅指挥仪对接。

2)所有主炮塔与装甲塔指挥仪对接。

3)A、B炮塔与三脚桅指挥仪对接,Y炮塔与装甲塔指挥仪对接。





大口径火炮指挥仪的装备进度







1913年时,海军决定列装指挥仪,并在同年分两次向维克斯公司下达了订单。第一批订单涉及12艘主力舰(4艘乔治五世级、4艘铁公爵级、玛丽王后号、虎号、以及君主号和雷神号),第二批订单则涉及17艘主力舰(除了上述12艘、以及征服者号和澳大利亚号之外的所有无畏舰和超无畏舰)。在随后的数年中,海军部又追加了一些订单。

截止至1914年8月时,已有8艘主力舰配备了指挥仪,她们分别是:尼普顿号、雷神号、埃阿斯号、铁公爵号、马尔伯勒号、乔治五世号、百夫长号、君主号。

截止至1915年5月时,又有9艘主力舰配备了指挥仪,她们分别是:印度皇帝号、征服者号、伊丽莎白女王号、本博号、狮号、壮丽号、虎号、无敌号、厌战号。

截止至1915年12月时,又有7艘主力舰配备了指挥仪,她们分别是:玛丽王后号、圣文森特号、大力神号、巨像号、俄里翁号、新西兰号、加拿大号。

截止至1916年5月31日(即日德兰海战时),除了爱尔兰号与阿金库特号之外,其余所有的战列舰(不含前无畏舰)和战列巡洋舰都配备了指挥仪。

三、中口径火炮所配套的指挥仪

在完成了大口径火炮的指挥仪配套工作后,英国海军又将眼光转向了中口径火炮(主力舰上的副炮及轻巡洋舰上的火炮)上。中口径火炮所用的指挥仪,采用台座式的安装方式。

台座式指挥仪的基本结构

台座式指挥仪的操作员,由瞄准镜设定员、俯仰瞄准手、旋回瞄准手三人构成,其职责与相关配套设备,与三脚桅式指挥仪大致类似。



瞄准镜设定员的战位在指挥仪的右侧,而旋回瞄准手和俯仰瞄准手的战位则分别在指挥仪的右后侧和左后侧。

瞄准镜设定员负责按照跟随指针式(follow-the-pointer)火控信息接收设备上给出的射击距离和射击提前量参数,通过射击距离调整手轮和射击提前量调整手轮,对瞄准镜上的射击距离和射击提前量参数进行设定。

旋回瞄准手负责通过旋回调整手轮,将目标纳入瞄准镜的中心。由于在完成瞄准镜设定后,瞄准镜的旋回角变化量与火炮射击提前量所对应的旋回角变化量,在大小上是相同的,而在方向上是相反的,因此旋回瞄准手需要对指挥仪施以一个与火炮射击提前量所对应的旋回角,才能使指挥仪瞄准镜重新对准目标。换而言之,指挥仪的旋回角即相当于火炮在当前射击提前量下所需的旋回角。这个角度会被传送至火炮上的旋回角接收设备上。

旋回瞄准手能操作的旋回调整手轮,分为用于度数(degrees)调整的快速旋回调整手轮(slewing hand wheel)和用于分数(minutes)调整的旋回调整手轮(training hand wheel)两个。这两个手轮同时与旋回角的发送设备及复读设备相连。

俯仰瞄准手负责通过俯仰调整手轮,将目标纳入瞄准镜的中心。由于在完成瞄准镜设定后,瞄准镜的俯仰角变化量与火炮射击距离所对应的俯仰角变化量,在大小上是相同的,而在方向上是相反的,因此俯仰瞄准手需要对指挥仪施以一个与火炮射击距离所对应的俯仰角,才能使指挥仪瞄准镜重新对准目标。换而言之,指挥仪的俯仰角即相当于火炮在当前射击距离下所需的俯仰角。这个角度会被传送至火炮上的俯仰角接收设备上。

在俯仰瞄准手的身旁,除了俯仰角调整手轮(elevating hand wheel)之外,还设有一个旋回调整手轮(training hand wheel)。在必要的时候,俯仰瞄准手可以对旋回角进行微调,以便更好地瞄准目标。这两个手轮同时与俯仰/旋回角的发送设备及复读设备相连。

台座式指挥仪,右侧视角



台座式指挥仪,左侧视角



台座式指挥仪,后方视角



反击号战列巡洋舰上的指挥仪,其副炮指挥仪采用了台座式的结构



卡吕普索号轻巡洋舰上的指挥仪,其主炮指挥仪采用了台座式的结构



火炮上的配套设备

韦茅斯级轻巡洋舰上的6英寸主炮所配套的指挥仪控制设备,左侧视角

在由炮手负责瞄准的情况下,瞄准镜设定员负责设定瞄准镜设定参数,而俯仰瞄准手则负责一边通过瞄准镜进行观察,一边使用俯仰调整手轮对俯仰角进行调整。而在指挥仪负责瞄准的情况下,则只需按照俯仰角接收设备上显示的指挥仪俯仰角,对本火炮的俯仰角进行调节即可。



俯仰角接收设备

俯仰角接收设备上设有度数(degrees)显示指针、分数(minutes)显示指针、倾斜度(tilt)修正器、以及高低差(dip)修正器。

内侧小表盘用于显示度数(degrees),外侧大表盘用于显示分数(minutes)。两个表盘上的黑色指针显示的是火炮的实际俯仰角,而红色指针显示的则是火控信息接收设备当前接收到的指挥仪俯仰角。





韦茅斯级轻巡洋舰上的6英寸主炮所配套的指挥仪控制设备,右侧视角

在由炮手负责瞄准的情况下,旋回瞄准手需负责一边通过瞄准镜进行观察,一边使用旋回调整手轮对旋回角进行调整。而在指挥仪负责瞄准的情况下,则只需按照旋回角接收设备上显示的指挥仪旋回角,对本火炮的旋回角进行调节即可。



旋回角接收设备

旋回角接收设备上设有度数(degrees)显示指针、分数(minutes)显示指针、以及射击线汇聚(convergence)调整装置。

上方的小表盘用于显示度数(degrees),下方的大表盘用于显示分数(minutes)。两个表盘上的黑色指针显示的是火炮的实际旋回角,而红色指针显示的则是火控信息接收设备当前接收到的指挥仪旋回角。





复仇级的副炮指挥仪的相关电路布局

下面两张图,第一张为副炮指挥仪的俯仰及旋回参数收发电路图,第二张为传递开火讯号的电路图。从图中可以看到,这两套电路连接了左右两座副炮指挥仪、以及左右两侧各7门(总共14门)的6英寸火炮。





针对混合口径火炮配置的解决方案



部分英国巡洋舰采用了混合口径的火炮配置,例如林仙级巡洋舰便混装了6英寸和4英寸两种口径的火炮。对于这种情况,英国海军采用的解决方案,并不是为其配备两套不同的指挥仪,而是采用了由一套指挥仪同时指挥6英寸和4英寸两种不同口径火炮的模式。

在这种模式下,指挥仪上的瞄准镜、俯仰旋回调整设备等,是针对6英寸火炮设计的,至于4英寸火炮的火控参数,则是在6英寸火炮的参数上,通过差速齿轮来修正的。

林仙级的火炮指挥仪的旋回参数发送设备

从图中可以看到,6英寸火炮与4英寸火炮的射击提前量差异,是通过一套由差异调整手轮带动的差速齿轮来实现的。两种火炮之间的射击提前量差异,会显示在差异显示装置上(滑杆上显示6英寸炮的参数,圆盘上显示4英寸炮的参数)。



林仙级的火炮指挥仪的俯仰参数发送设备

从图中可以看到,6英寸火炮与4英寸火炮的射击距离差异,是通过一套由差异调整手轮带动的差速齿轮来实现的。两种火炮之间的射击距离差异,会显示在差异显示装置上(滑杆上显示6英寸炮的参数,圆盘上显示4英寸炮的参数)。



林仙级的火炮指挥仪的相关电路布局

此为林仙级的火炮指挥仪的俯仰及旋回参数收发电路图。从图中可以看到,这套电路连接了主副炮共用的指挥仪、前后2门6英寸火炮、以及左右两侧各3门(总共6门)的4英寸火炮。



轻巡洋舰上的火炮指挥仪的装备进度



由于需要优先生产大口径火炮所用的指挥仪,因此轻巡洋舰的指挥仪配套工作有所滞后,直到1916年9月时才有一艘轻巡洋舰配备了指挥仪,不过一旦开始之后,安装进度颇为迅速,截止1918年5月时,韦茅斯级以及此后的所有轻巡洋舰,都已经配备上了指挥仪。

主力舰上的副炮指挥仪的装备进度





1914年12月时,海军部下达了为主力舰副炮配备指挥仪的相关订单,然而由于为大口径火炮及轻巡洋舰火炮配备指挥仪的工作优先度更高,因此完整的主力舰副炮指挥仪,要到1917年才开始陆续安装。这批订单所购买的副炮指挥仪,最终被安装到了21艘主力舰上(5艘复仇级、5艘伊丽莎白女王级、加拿大号、爱尔兰号、阿金库特号、2艘声望级、2艘勇敢级)。

上述名单中并未列出虎号和暴怒号,但结合各方面资料来看,虎号和暴怒号应当也配备了副炮指挥仪。

1918年3月时,大舰队总司令(贝蒂)提出要为所有的配备4英寸副炮的主力舰也配备上副炮指挥仪,并计划优先为6艘战列巡洋舰(2艘无敌级、2艘不倦级、2艘狮级)配备副炮指挥仪,但后来发现,需要至少12-15个月才能安装工作,因此至少在终战前,这些军舰都并未安装指挥仪。至于其余的16艘战列舰(3艘柏勒洛丰级、2艘圣文森特级、尼普顿号、2艘巨像级、4艘俄里翁级、4艘乔治五世级),在终战都并未安装指挥仪。

四、指挥仪的瞄准与训练方法



在指挥仪刚出现时,英国海军使用等待横摇法(Firing on the Roll)来操作指挥仪——俯仰瞄准手对横摇进行预判,旋回瞄准手对艏摇进行预判,两人事先将瞄准镜调整至略微提前一些的程度,随后等待横摇和艏摇将目标纳入瞄准镜中心,并在那一刹那开火。

然而,在采用等待横摇法进行瞄准时,若是横摇幅度较大,则瞄准手的开火窗口会变得非常短。并且,如果俯仰瞄准手和旋回瞄准手配合不默契(即两人预判的时机不匹配),则使用等待横摇法进行瞄准也会变得较为困难。

由于这个缘故,英国海军结合了等待横摇法和连续瞄准法的各自优点,发明了一种叫做追踪横摇法(Hunting the Roll)的瞄准方法——通过事先预判横摇和艏摇,对瞄准镜指向进行粗略调整,并通过连续瞄准法进行精密微调,将目标纳入瞄准镜中心。

指挥仪的瞄准训练方法



指挥仪上的俯仰和旋回瞄准手们在进行瞄准和射击时,需要克服船体横摇、艏摇、以及航线变化等外部干扰因素的影响。为了帮助他们克服这些困难,英国人发明了一种能够在岸上模拟这些因素的指挥仪瞄准训练设备。这种设备叫做Director Teacher,上面设有三组马达,能够分别模拟出横摇、艏摇、以及航线变化带来的影响。换句话说,尽管在这套设备中,目标是固定不动的,但用于模拟指挥仪的设备是会摇晃转动的,能够很好地还原出舰上的实际环境,帮助受训官兵迅速掌握瞄准的窍门。

Director Teacher



五、亨德逊陀螺稳定瞄准镜



亨德逊陀螺稳定瞄准镜的作用,是对火炮射击线进行稳定,并在横摇过程中,火炮指向角度与视线之间的夹角,恰好达到射击距离所对应的仰角的那一刹那(即目标位于瞄准镜中心的那一刹那),自动击发火炮。

这种装置是安装在指挥仪上的旋回瞄准镜的底座上的。

亨德逊陀螺稳定瞄准镜的外观和结构图



亨德逊陀螺稳定瞄准镜的纵剖图



亨德逊陀螺稳定瞄准镜的横剖图



亨德逊陀螺稳定瞄准镜的研发历史和装备进度





早在1907-1908年时,英国海军就试验过陀螺稳定瞄准镜(按Brooks的说法,就是Julius Von Petravic的陀螺稳定瞄准镜,Dreadnought Gunnery and the Battle of Jutland, P.45)。至1915年时,英国人又重新提起了这个话题,并希望将其与指挥仪进行配套。当月晚些时候,格林威治海军学院的亨德逊(J. B. Henderson)教授,向海军部提交了一种设计方案,后者进而授意前者展开相关的试制工作。

1915年7月时,试制工作完成,并于同年9月时安装到了百夫长号上。第二具经过改进的设备,则于1916年3月时安装到了铁公爵号上。

1916年3月22日时,大舰队总司令(杰里科)建议,为所有安装指挥仪的军舰配备这种陀螺稳定瞄准镜。在其建议下,海军部最终决定,为所有配备指挥仪的主力舰和轻巡洋舰配备这种设备,并由Elliot Brothers公司负责生产。在1916-1917年间,海军部分三批下达了总共111套设备的订单(后续可能还有追加)。

截止至1918年9月时,整个大舰队中所有安装指挥仪的军舰,都已配备了这种陀螺稳定瞄准镜。

六、总结

指挥仪火控的工作流程如下:

1)火控计算通讯室负责对火控参数进行解算,并通过火控信息发送设备,将其传递至指挥仪处。

2)指挥仪的瞄准镜设定员按照火控信息接收设备上的指针,对瞄准镜参数设定指针进行调整。

3)指挥仪的俯仰/旋回瞄准手通过俯仰/旋回调整手轮,对瞄准镜的俯仰/旋回角进行调整。

4)指挥仪的俯仰/旋回角,会通过火控信息发送设备,传递至火炮/炮塔上的俯仰/旋回角接收设备。

5)火炮/炮塔上的俯仰/旋回瞄准手,根据俯仰/旋回角接收设备上的指针,对火炮/炮塔的俯仰/旋回角进行调整。

6)在目标恰好位于瞄准镜中心时,指挥仪上的瞄准手扣下扳机,击发火炮。

如果配备了亨德逊陀螺稳定瞄准镜,则可以在准备就绪后提前扣下扳机,陀螺稳定设备会在火炮仰角合适时自动击发火炮。
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发表于 2017-9-15 14:25:34 | 显示全部楼层
在总结内,只看到指挥仪接收计算室已解算完的射击参数进行瞄准发射的流程,并没有看到火控初始阶段使用指挥仪标定目标方位和俯仰角的流程,是否皇海在早期使用指挥仪时,标定目标方位设备仍然是Evershed transmitter/bearing indicator;并直接传送给计算室?
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 楼主| 发表于 2017-9-15 14:47:29 | 显示全部楼层
mathewwu 发表于 2017-9-15 14:25
在总结内,只看到指挥仪接收计算室已解算完的射击参数进行瞄准发射的流程,并没有看到火控初始阶段使用指挥 ...

hmm,选定目标的过程,我暂时没有在手册中看到相关内容。

Evershed Bearing Indicator,英国手册里是归类为fire control instrument的,我本来是打算放在指挥仪的章节里讲的,后来改变主意打算单独弄一个章节讲这类杂七杂八难以归类的设备了。

Evershed Bearing Indicator和德式指挥仪的具体原理我还未细看,但大致感觉,德式指挥仪的功能有点介于Evershed Bearing Indicator和斯科特指挥仪之间。
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 楼主| 发表于 2017-9-15 14:56:43 | 显示全部楼层
本帖最后由 seven_nana 于 2017-9-15 15:08 编辑
mathewwu 发表于 2017-9-15 14:25
在总结内,只看到指挥仪接收计算室已解算完的射击参数进行瞄准发射的流程,并没有看到火控初始阶段使用指挥 ...

从设备上来看,指挥仪上没有什么专门的向transmitting station发送信息的专用设备,只有一个电话。如果说要由指挥仪选定目标并告知transmitting station的话,也就只能通过电话了。但是台座式指挥仪中连电话都没有,想来是没法这么操作了。

我原先的理解是,目标选定是舰长或者炮术长的职责,舰长一般在司令塔,炮术长一般在fore-top或spotting tower/control tower,似乎与指挥仪没什么关系?
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发表于 2017-9-15 23:20:28 | 显示全部楼层
本帖最后由 mathewwu 于 2017-9-15 23:22 编辑
seven_nana 发表于 2017-9-15 14:56
从设备上来看,指挥仪上没有什么专门的向transmitting station发送信息的专用设备,只有一个电话。如果说 ...


根据BR-224/45 The Gunnery Pocket Book “TARGET INDICATION”,目标是由舰长通过舰桥瞄准镜及其传送线路下达方位指令给指挥仪;如敌舰无法目视,但已由雷达取得坐标,则由舰长选定后下达距离及方位指令给计算室。当然这是二战的火控系统,指挥仪已集成方位盘、测距仪及火控雷达作为整个系统的感测中心,流程从一战系统大幅改变完全可能。

从你所描述指挥仪设备及流程看来,指挥仪并不对计算室发送初始数据,只接收计算室的参数进行瞄准,并传送给火炮装定及发射。那么我推测整个火控流程应是:舰长以方位标定设备(不一定是双向收发的Evershed transmitter,也可以是更早期单向发送的Elliott bearing indicator)选定目标后通知火控桅楼的炮术长或资深炮术官,要求测量目标方位距离航向航速甚至变化率,然后传送给计算室解算,再将射击参数交由指挥仪瞄准及控制火炮发射。

兴许你可以在官方资料里找到答案?
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 楼主| 发表于 2017-9-16 14:30:54 | 显示全部楼层
mathewwu 发表于 2017-9-15 23:20
根据BR-224/45 The Gunnery Pocket Book “TARGET INDICATION”,目标是由舰长通过舰桥瞄准镜及其传送线 ...

希望能在讲Evershed Bearing Indicator的篇章中找到答案。
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发表于 2017-9-16 19:43:03 来自手机 | 显示全部楼层
其实在使用指挥仪之前,初始方位就是由舰长或炮术长的bearing indicator给出的,我只是想弄清在不同火控发展阶段会有怎样的流程变化。
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中士

发表于 2019-1-22 07:43:10 | 显示全部楼层
7爷 我刚刚看了这个视频 https://www.youtube.com/watch?v= ... 535F77494C&t=0s

大概在18分30 左右,里面好像是说炮塔的回旋接收装置的那个射击线汇集 装置是用来通过输入距离来修正回旋角度(我的理解是修正和指挥仪的角度差)。请问是这样的吗? 因为我看帖子觉得这个角度修正应该是在输出给炮塔的接收装置的时候就已经修正过了。
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 楼主| 发表于 2019-1-26 13:29:19 | 显示全部楼层
Barkmann 发表于 2019-1-22 07:43
7爷 我刚刚看了这个视频 https://www.youtube.com/watch?v=ObKJQBKOn6Q&index=6&list=PLD8DD11535F77494C&t ...

你仔细看帖子里的内容,再好好理解理解

射击线汇聚(convergence):由于指挥仪和各炮塔之间存在前后位置差,因此如果完全按照指挥仪给出的旋回角,则前部炮塔的炮弹实际落点会偏前,而后部炮塔的会偏后。为了解决这个问题,需要对前后位置差进行修正,使得各炮塔的射击线能够在射击距离上汇聚于一处。为此,每个炮塔旋回瞄准镜上都设有射击线汇聚调整装置。

如果输出给炮塔时参数就已经修正过,那就没必要在炮塔上安装这个设备了。
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中士

发表于 2019-1-28 18:12:08 | 显示全部楼层
seven_nana 发表于 2019-1-26 13:29
你仔细看帖子里的内容,再好好理解理解

射击线汇聚(convergence):由于指挥仪和各炮塔之间存在前后位 ...

是我看的不仔细了,多谢7爷解答
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