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海军火力控制系统发展史(1)

归档日期:06-29       文本归类:火力控制系统      文章编辑:爱尚语录

  看看那些在“巨舰大炮”时代幸存下来的几十艘战舰以及不幸无法在战争时期幸存下来的几百艘战舰的照片我们很容易从中找到最吸引我们的东西:主炮,而舰炮只是战舰复杂的武器系统中的一部分而已。

  舰炮对其目标的杀伤效果由整个系统决定,其中的要素包括火炮,传感器(例如测距仪)和各式各样的计算机,尤其是操纵这些部件的人员是其系统的重要组成部分。

  不过值得一提的是当时世界主要海军国家战力都达到了统一水平,但是其国家工业发展水平却相差甚远,仔细思考的话不难得出这是因为间战时期各国有时间去互相追踪技术发展,追赶对手的水平,在二战时期雷达成为战舰的主要传感器之后,国家工业水平之间的差距就体现得较为明显了。因为国力较弱的参战国因为技术储备不足和资源以及经验水平不够在海军火控系统的竞赛中逐渐落后,然后差距进一步拉大。

  在远距离射击的情况下目标舰船的型宽决定的危险区大于其高度决定的危险区,对于英国的12寸/45倍舰炮而言在12800码的射击距离上弹道延长线为远弹的炮弹更容易命中敌舰的甲板,而日本海军则是追求水中弹。从实际效果来看目标垂直高度增大很大程度上扩张了其危险区从而提高了对方在远距离射击时的命中率。

  一开始来看补偿舰船的横摇对于提高侧舷侧舷射击时的命中率是更为重要的因素,然而在追踪敌舰的时候或者测量其航向和速度的时候另外两种舰船运动(纵摇,偏航)的影响也显得同样重要,舰船在航行时种种复杂的运动解释了这样一个事实:20世纪初陆地上的火炮能够在数千甚至上万码的距离上进行准确的射击,而同时期的海上战舰的操炮手们则对以首次射击就能准确命中超过1000码以外的目标不抱过高期望。

  在1920年之前操炮的水兵们仅能对由于此类舰体横摇运动而导致的舰炮垂直射向偏移进行补偿,但是在大多数情况下舰体不可能只受到横摇运动的影响,由于复合横摇的影响舰炮身管射向也会自沿射击线水平方向上发生偏移,且位于舰体中部的舰炮瞄准的射向越靠近舰艏和舰艉两端,舰船的横摇运动也会将舰炮在垂直射向上的偏移量更多地转化为水平射向的偏移量,而这种对复合横摇进行的补偿称为复合水平化。

  这在当时引起了轰动,现场观摩演习的军方要员们不敢相信其真实性。更重要的是斯库拉号在射击较远的目标的时候仍然能够取得较高的命中率,斯科特舰长仔细的观察了操炮手们实施射击的过程,他发现那些获得较高命中率的炮手在射击前总是不断地升高或者压低其火炮角度,使得火炮总是能够指向目标,斯科特将这一射击技术称为“连续瞄准”。

  斯科特所总结的连续瞄准方式只是在垂直方向上补偿了舰体运动对舰炮的影响,而并未在水平方向采取补偿措施,因此仅仅是有限的提高了舰炮射击的命中率,不过和以前相比斯科特的行为表明人们开始有意识的克服传统射击方式的缺陷,在一战前舰炮射击技术持续进行改进提升了重型舰炮的射击命中率,这一渐进过程是显著的。

  斯科特发现的补偿舰炮在垂直方向偏移的技术也改变了舰炮射击控制的模式,以往调整舰炮的设计仰角意味着将其调整到某一固定角度,以便使得炮弹能够达到想要的射程,而在连续瞄准技术出现之后舰炮岗位出现了瞄准手这个职业,这个角色负责随时调整舰炮仰角以使其更准确的瞄准目标,由于他能判断舰炮是否瞄准目标,所以实际上是他掌握着舰炮的最终发射。斯科特上校还为舰炮指挥装置引入了单独的瞄准具设定手,由他根据瞄准手的指示专门调整所需的瞄准器或指挥仪参数。

  在拿破仑战争的年代也有人试图利用简单的钟摆来判断舰船在横摇过程中合适的射击时刻,钟摆依靠其重力能始终保持与海平面垂直,当舰船横摇时钟摆也会随之左右摆动,在舰船横摇到最高端或者最低端的时候钟摆的摆动幅度也随之达到最高端或最低端,从而通过观察钟摆的运动炮手就能准确的感知舰船的横摇运动的状态而无需观察目标或者海平面的变化。

  陀螺仪在转动过程中始终保持两个重要的基本特性:一个是定轴性(所谓“定轴性”,是三自由度陀螺仪旋转时产生的一种特性,就是当陀螺转子以高速旋转时,在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时,陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变的特性。也称为稳定性。),另一个是进动性(所谓“进动性”,就是当陀螺转子以高速旋转时,如果施加的外力矩是沿着除自转轴以外的其它轴向,陀螺并不顺着外力矩的方向运动,其转动角速度方向与外力矩作用方向互相垂直,这种特性,叫做陀螺仪的进动性)。

  1906年第一个适用于火炮射击的连续运行的陀螺仪专利出现,在1908年又很快出现了适用于战舰适用的陀螺罗盘它能使炮手抵消舰体偏航运动对舰炮瞄准目标方位的影响,但是它并不完美,因为它无法解决在垂直方向上运动而导致的舰炮射向偏差。而且由于陀螺罗盘本身的制造工艺和原理导致其本身积累的误差也较大,必须周期性的参照海平面对其进行校正,这种情况直到二战之前都是如此。

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