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早期战舰的中央火控系统

作者:迷迷糊糊的虫子 返回目录 章节错误?点此举报

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    这东西看起来好麻烦啊!自己看的都晕。所以造战舰不是吹泡泡想要多大就多大。火炮射击控制就是指挥火炮使炮弹能准确的击中指定的目标,这课题看似十分的简单,但实际操作起来却麻烦无比,如果目标距离很近同时又是固定不动的,那么想要击中并不是太难,但是随着距离逐渐的增加,发射的炮塔在移动,被射击的目标同时也在移动,还要集中多门火炮射击同一个目标,这就有点难了。

    距离的增加就意味着弹丸在空中飞行的时间加长,随着飞行时间的加长,弹丸受地心引力的作用也增大,弹道弯曲的程度越大,同时敌我相对运动以及风力偏流等因素所造成的误差积累也更大。

    早先的火炮瞄准方式可以用粗放来形容,基本上就是以“炮身瞄准”方式(那时候的铸铁炮和青铜炮的炮身都是前细后粗的有斜度,直接用这种方式就可以补偿不平直的弹道),其实就是通过使用炮尾和炮口上沿,两点一线准瞄准点,然后俯仰火炮就可以进行粗略的远距离攻击了,至于有多准就可以用基本没准来形容了。

    当时对火炮的初速调节尝试也不多,不过也有计算发药量和采用不同重量的弹丸来调节的,但是近距离的时候基本上都是使用葡萄弹。

    海船的炮手比起陆地的火炮来说有个甲板倾斜的问题,早期为了修正船身横摇所发明的器材就是把一个圆形弹丸用绳索吊在桅樯下,炮手盯着这颗即兴发明的的随着船身摇晃的摆锤,当它摆到与桅杆平行的时候,炮手就点火开炮了,当然另一个用处就是利用船身摇摆在最高点的时候开炮,好用来获得最大射程。

    19世纪初期的时候,火炮的瞄准通过炮身前后两个尖点来构成,视线通过两个尖点就能得出与火炮炮膛平行的瞄准线,接着在这个基础上开发出瞄准具上刻上刻痕来微调炮口的仰角。

    在美国的南北战争中对火炮和发射药的改进,带来了火炮射程的增加,这就使得对火炮准确性的要求提高,也就使得带有刻度的火炮瞄准具变得更加必要,为了更好的进行瞄准射击,火炮的后部开始安装一系列小齿轮以进行上下左右的调节,火炮瞄准座也就开始诞生,通过稍微靠后的瞄准座来修正大型火炮远距离射击的偏差。

    19世纪末期,瞄准望远镜被发明了出来,跟着双具瞄准镜操纵一门火炮也就成了潮流,火炮的瞄准由两具瞄准镜来分别控制,回旋锚准镜负责火炮的回旋,俯仰锚准镜负责火炮的俯仰,两个人分工协作来分担瞄准目标的工作。

    当然了,火炮也从粗放逐渐变得更加精密,俯仰的尺规以及回旋的刻度盘开始安装在各种火炮上,但是相对于互相做着移动的目标来说,想要准确击中目标显然还是十分的困难。

    这里面面临的最主要问题就是距离测量,只有准确的估测出目标的距离才能使火炮更加准确,第一种机械辅助瞄准器是1898年的标杆测距仪(好像只有美军使用这种工具,同时期欧洲已经开发出光学测距仪了)。

    标杆测距仪的精确度不高,只能应付短距离的目标,但是它其中的一项原理后来应用到重合式光学测距仪上。也就是后来我们常见的那种长长的两端有镜片的光学测距仪。

    这种光学测距仪在能见度良好的情况下,能对海陆目标提供足够精确地数据,误差也在可以容忍的范围之内。后来立体式光学测距仪也发展出来,除了能精确测量海陆目标之外,还可以测快速移动的空中目标,近代就是测距的雷达了,那是能超越火炮射击距离之外的精确测距,那的到二战期间才行。

    有了精确地距离,但是舰炮的命中率依然不高,这里面缺少一个重要的装置,计算装置。

    谈计算装置之前,先说下纸面计算法,简单来说纸面计算法就是假设目标的移动方向和距离,然后计算火炮的仰角和回旋分别到达什么位置就可以准确的命中目标,这种计算方法在实战中没有任何意思,因为太花时间,既不能连续解算修正初始误差,更是不能跟随目标位置的改变而变更计算结果,不过纸面计算法也不是没用,到现在依然用来做射击后的分析。

    到了二十世纪初,作图法为计算工作带来了改进,作图法就是在图纸上标示出一连串的目标距离和方位点,然后将这些点连成一条线就可以大致判断目标的航向和航速,这个方法可以判定目标的运动规律,然后根据规律有效的预测自己的弹丸飞行时间以及飞行的距离,在实用上有一阵子主炮塔的火炮射击就是用这种方法控制的。

    这种作图法的出现为以后的机械式射程计算仪建立了基础原理。

    简单来说这个原理就是假设当前跟目标的距离已经知道,再假设跟目标的距离变化和方向也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是不变的,这样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,就可以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的更新,而且还可以预测弹丸在飞行过程中的变化。

    这样最基本的射程计算仪就可以由观测所得的当前距离值,判定的距离变化率,将距离变化率乘上累计时间,就可以生成当前的距离值,当然射程计算仪内要连接一个时钟以加上时间因素。

    同样也可以用在方位上,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)乘上累计时间,最后求出的增加值就可以用来修正方位起始值。

    这种最简单的机械射程计算仪就可以达成,计算距离变动率,计算方位变动率,以及生成当前距离的三项功能。

    火控中最重要的计算装置,这个装置要计算敌我相对运动的快速变化,这里面包括两个部分,一个部分是从最初获得测量数据到根据这个数据进行计算并且将数据传递给火炮,火炮根据指令开火的这一段时间。第二部分就是弹丸飞行时间。

    在这两个时间段内两个相对运动的战舰带来的影响,如果不进行预估并且计算的话根本无法打中目标。

    一但采用射程计算仪后,后期的发展自然就添加了调整风力、弹道和标准初速变化的添加机构,当然对空目标还有添加三维计算,以对空射程计算仪生成射击仰角。

    甲板的摇摆修正,一直到第一次世界大战的时候,解决影响射击准确性的舰船横摇纵摆问题才问世,这个在海军火控解算上采用的第二个重要发明来自孩子们玩的陀螺。

    舰船上最早使用的陀螺设备是陀螺罗盘,它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真北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。

    在船上安装一具陀螺仪,它的转轴保持在直立状态,如此一来便可以对应水平面建立一个参考面,测量舰船相对于这个参考面的位置后,就可以把它作为持续变动的数据输入计算机。

    好了这样构成一个中央火控瞄准系统的要素就全了,通过观测将目标的的距离和方位,以及目标的航向航速,还有从垂直稳定仪采集的本舰横向水平、纵向水平,以及通过陀螺罗盘获得的本舰航向,测程仪的本舰航速等这些数据输入到射程计算仪中进行计算,然后将获得的数据传输给火炮的操作员来进行火炮的回旋和俯仰来准确的攻击目标。

    当然这当中还有用于传输命令的通讯系统,早先是从指挥塔延伸到各舱室的橡皮传话管,后来被金属管代替,但这些都不太理想,第一个可靠的系统是电话,清晰而且容易配置。

    除了人声指令系统之外,火炮体系还在各部门之间使用大量的机械和电气通讯设备,这些设备包括机械转轴、响铃、灯光信号,以及同步传递火炮指令和表示角度的系统。

    老式的战舰射击是每一门炮都是各打各的,每一个炮班都有自己的瞄准装置,从获得开火命令到受命停止射击,这中间都是自由射击。当火控和通讯改善之后,顺理成章的就由单一的火控官来统一指挥炮塔作业,从挑高的位置火控室可以研判或测距,可以下达瞄准设定直到火炮开火时间,更是可以通过弹着点来进行修正。

    但是火控室又发现一个问题,就是各炮一哄而上的方式使得它无法仔细修正弹着点,后来就给各炮位装上下达开火指令的响铃,但是听到响铃后各炮仍然是此起彼伏,最后火控室耍无赖,一狠心就把所有火炮的发射线路串联起来,按下总按钮,所有火炮才能发射。

    后来火控室实在是懒得下达口头命令来送出各种数据了,一个叫做指挥仪的新仪器被装了上去,一开始这东西扮演的就是“领头炮”的角色,上面装着两具瞄准镜,一个管提前角,一个管瞄准目标,这两具瞄准镜的动作以仪表数据的方式用电传输到各炮位,各炮位按照仪表读数复制瞄准镜的动作,再后来就交给自动控制设备去完成了。再往后就是现代配备雷达和电子计算机的中央火控系统了,二战结束前基本都那样,后来也就是在战争中改进了一下,但是不多。在家不知道怎么传不上去了,只好早到店面上传了。

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