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日志

甲午战争 —— 海军射击的连续计算

已有 107 次阅读2016-11-21 03:18 | 射击, 战争

海军军械与炮术 第二卷 火控
美国海军军官学校,军械与炮术部,1950年版,1958年修订



计算装置。

        距离测量

       火控中最大量也最重要的修正计算能量是补偿敌我相对运动的变化。这种相对运动的变化带来连续的,有时更是快速的距离与相对方位的变化值,如果是空中目标还 要加上高低变化。从最初建立瞄准线直到弹丸爆炸之间共有两时段是会产生时间落差的-从最初测量到课题解算并传送火炮指令完毕是一段,弹丸飞行时间又是一段 -在这两段时间内相对运动带来的影响如果不加以预测并计算是足以造成错失的。

       假设下达一套想定,并要求某一组人在纸面上求算出某一时间点的火炮射击仰角及回旋指令是完全可以办得到的。这个纸面计算法到现在还用来做射击后的分析,但是在实战中却没有多大价值,这是因为太花时间,既不能连续解算修正初始误差又不能随着目标改变位置而变更计算结果。

       二十世纪初,作图法为计算工作带来了改进。在图纸上标示出一连串目标(海陆目标)的距离与方位点,将点连成一线后就可以判定目标的大致航向与航速。这个方 法有利于弥补纸面计算的不足,不多久另一项改进又被添加上去,那就是将距离点与时间点相对应。这个作业方式的好处是可以判定距离变动率(距离变化的程度) 从而有效预测弹丸飞行时间终止时的距离。在实用上,有一阵子主炮台火炮射击就是以这种方法控制的,但是作图法的最大贡献还是为机械式射程计算仪建立起基础 原理。

       简单的说,这个基础原理是假设当前距离已知,又假设距离变化及走向已由敌我两舰航向航速求得,再假设这个距离变动率在计算过程中不变,则只要把任何一刻的 距离变化值加上由观测所得的当前距离初始值就可求出那个时刻的射程。这种计算方式可以使得射程在解算过程中不断更新,而且还可以预测弹丸飞行中的变化。

       因此,最基本的射程计算仪便具有输入观测所得的当前距离值,判定距离变动率,将距离变动率乘上累计时间,以及将距离变化加总的机械结构。这个过程称为生成当前距离。射程计算仪内连结一具时钟以加入时间因素。

       同一理解也适用于方位上。观测所得的相对方位值就是计算的起点。方位变动率(方位变化的程度)也可解算及乘上累计时间,最后求出的增加值可以用来修正方位起始值。

       事实上,海军所曾使用过的最简单的机械射程计算仪“娃娃福特“,就是设计来达成(一)计算距离变动率,(二)计算方位变动率,以及(三)生成当前距离这三项功能的。

       一旦基本射程计算仪被采用后,自然的发展方向便是为调整风力,弹道,和标准初速变化添加机械装置;为空中目标添加三维计算,以对空射程计算仪生成射击仰角;完善因初期观测带来误差的修正方法;以及普遍缩短解算所需的时间。

      甲板摇摆的修正。一直要到第一次世界大战时,解决影响射击准确度的船舰横摇纵摆问题的方法才问世。这个海军在火控解算上所采用的第二重要的发明来自孩子们玩耍的陀螺。

       陀螺可以在空间中保持旋转轴的固定位置,船舰上最早使用的陀螺设备是陀螺罗盘,可以不受磁场的影响永远指向真北。陀螺罗盘对火控很重要,因为它可以建立一套以北极为基准的坐标系统来判定敌我运动与地球之间的相关位置。

       为了要修正火控中因船舰横摇与纵摆所导致的甲板倾斜问题,陀螺的惯性再一次被派上用场。在船上安装一具陀螺仪,旋转它的转轴并保持在直立状态,如此一来便可对应水平面建立一个参考面。测量船舰相对于这个参考面的位置后把它作为持续变化的解算数据输入计算机。

落弹观测修正


       随着作战距离拉大,落弹修正,或者说实际落弹点的观察也愈发重要。即使在舰上的最高点,目视观察对更远的距离也不管用。第一次世界大战曾使用系留气球,但 是已证明会大大限制船舰的机动。观察飞机对观察距离有用,但判定方向却不灵光。目前雷达已公认是最好的落弹观测修正工具,它在距离判定上几近完美,在方向 准确度上也差强人意。

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所有的火控课题都有五个解算步骤:

1. 建立当前目标位置。火控解算的第一步骤是通过测量距离,方位,和对空目标的仰角来建立敌我之间目前的相对位置。

2. 计算提前角。计算仰角的提前角(称为瞄准角)和方位的提前角(称为瞄准偏移角)时要考量风力,火炮弹道,以及弹丸飞行期间敌我的相对运动。这是所有射程计算仪的主要功能。

3. 修正火炮载台的摇摆因素。计算如何抵消船舰不断横摇与纵摆的影响。

4. 解算火炮指令。由于火炮装置只能作方向回旋与高低俯仰的动作,所有前述信息要转化成火炮操作定位指令,而且还要不断的修正以使火炮能随时处于正确发射位置。

5. 修正弹丸落点。如果计算不够准确,弹丸会错失击中目标。误差必须通过观测来判定并据以实施修正。


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       北洋舰队冲撞日舰, 日舰的目的是用火炮 扫 上层建筑。 “线性战术”

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