图说美军舰炮射控程序

mathewwu

本篇取材自美军1954年拍摄的对海射击控制教学影片，我截了50张图下来直接配上文字解说。我的图像软件不吃简体字，所以有请网友学习复古。



本片是以战后大量在役的巴尔地摩级重巡为主角，该级舰使用的主炮指挥仪是Mk34，由于外观上Mk34是唯一看得见的对海射控（火控）设备，所以该系统就非正式的被称为Mk34系统，其实一套美军二战型的射控系统通常由1. 指挥仪（内外有方位盘、测距仪、横轴水平测定仪、射控雷达天线等） 2. 绘图室（内有射程计算仪、垂直稳定仪、讯号交换机、射控雷达主控台等） 3. 炮塔（内有瞄准镜、瞄准仪表、测距仪、局部射控计算机、动力遥控同步设备等）4. 射击控制站（有时称射击指挥塔，内有观测镜、辅助指挥仪及辅助计算机）。一般瞩目的战情中心CIC其实不是射控系统的一环，提供CIC作战分析用的搜索雷达其广度较大，但精度是不足提供射击控制用的，不能说有了雷达或CIC火力就如何如何，两码事。Mk34系统使用在几乎所有二战CA/CL及改装后的一战老BB上，与新BB/CB所用的Mk38系统其间差异只有射控雷达除外的指挥仪本体，其余绘图室、炮塔与射击控制站的主要设备几乎完全一样，所以本篇也可视为美军BB的射控程序示范。

Mk34与Mk38系统（还有大量配用127/38两用炮的Mk37系统）都是1930年代中开发的，雷达的应用并不在原始考虑之内，测距测向都是光学机械式，二三维运动矢量及弹道计算都是齿轮凸轮陀螺的机电式。即使没有雷达，这套系统仍然有完整的远距射击控管能力，同期列强海军的对海射控水平在多数作战场合也落后美军不远。等到射控雷达出现后，原有的系统设备与作业程序没有任何改变，射控雷达只是作为一个与测距仪方位盘平行作业的测距测向设备，换言之射控雷达并没有“指挥“射控系统，而还是指挥仪“指挥“射控雷达要到那里去寻找及标定目标，所谓那时的射控雷达可以“追踪“目标，其实是操作员调整旋钮“追踪“最强的回波讯号，因为当时的雷达系统本身并没有如同现代系统内附的讯号处理计算机。本篇内所使用的Mk13火控雷达一直在衣阿华级上使用到1990年代，原因无他，因为美军没有必要换掉那套1930年代就“足够用“的Mk38主炮射控系统。本篇的测向测距与弹着修正已完全使用射控雷达，但不表示二战使用与Mk13同级的Mk8射控雷达舰艇就应该有如同本篇中同样的雷达操作能力表现。


后补本片视频网址：https://www.bilibili.com/video/av8152243/

后补一篇一战时期的火控程序图说：从电影截图看1927年皇家海军的火控作业

mathewwu

图01 美国海军训练影片



图02 主炮台射击控制过程



图03 全周旋回的搜索雷达取代传统的望远镜瞭望哨的远程搜索，但许多情况下目视确认仍是必要的



图04 搜索雷达值更发现可疑目标方位054距离25海里，并立即通报战情中心



图05 战情中心开始接收记录，判断各方资讯并作出接敌准备



图06 除广播外并依传统吹号发布全面备战命令



图07 主炮射控单位如下，但不包括战情中心：（从艏至艉)
        主绘图室、战情中心、前指挥仪、前射控站、后射控站、后指挥仪、后绘图室
        炮术长及资深控制官战位在前射控站，后绘图室兼舰体陀螺室



图08 绘图室接收感测资料加以解算，并输出火炮射击指令，
        图左是射程计算仪图右是垂直稳定仪及发射电门



图09 绘图室的资料交换机可以按情况需要在各主次要设备之间进行选择切换以弹性运用



图10 前指挥仪的控制官与各炮塔之间有专用通讯线路，当采用主要射控法时，
        炮塔的俯仰旋回是交由指挥仪及绘图室直接控管的，而各炮炮手只负责装填

mathewwu

图11 炮手从炮塔尾部下方进入炮房。当射控站、指挥仪、
       绘图室、炮塔人员都到位后，整个系统就完成备战了



图12 全体就战斗位置后，舰桥上的舰长传令接敌航向045航速27节



图13 射控室的控制官与射控系统各单位确认到位后，通知战情中心系统可进入射
        控作业。先前的瞭望哨、搜索雷达、发布战备等都不是射控系统的责任范围



图14 战情中心作战官指定目标为敌巡洋舰，方位038距离34000码



图15 获取敌舰大致方位距离后，指挥仪才开始旋转将电子及光学感测仪器指向
       目标并精密测量。二战型指挥仪射控系统中，这两种感测方式是平行互补的
       左为测距仪镜头、中上为射控雷达天线、中下为方位盘及横轴水平测定仪的镜头



图16 只要能见度许可，指挥仪人员必须以光学目视确认目标以避免任何形式的误击，包括民船友舰
        及非本舰责任分配下的目标，后者在舰队会战时是屡见不鲜的，使用雷达后必要性依然不减



图17 确认目标性质后，指挥仪控制官向炮塔下达弹药指令：穿甲弹、标准发射装药



图18 绘图室的射程计算机从指挥仪、垂稳仪、测程仪、气象仪等设备自动或手动
        接收敌我座标、移动矢量、弹道影响及多项微调参数加以解算后，输出火炮
        俯仰旋回射击指令到炮塔，及输出瞄准角及瞄准提前角到指挥仪供检查



图19 接到用炮指令的各炮塔用清膛的高压气体推出炮口防尘罩并准备接受火炮射击指令



图20 为取得更好的射击位置，舰长下令急速转舵330。二战时也
        只有美军射控定位系统可以一面解算一面机动而不丢失目标

mathewwu

mathewwu

xiaoyu2142as

沙发是我的 哈哈哈 后面的打地铺吧

mathewwu

draculazxz

LZ辛苦了。。。。。。

鸿蒙教主

ma兄辛苦~很细致的火控方面的资料，收藏学习了~

LeSoleil

一个问题：
火炮击发是稳定仪自动完成，还是由人观察稳定仪显示的姿态手动击发？
我看到图上有双手……

mathewwu

L'Soleil 发表于 2011-2-13 23:08
一个问题：
火炮击发是稳定仪自动完成，还是由人观察稳定仪显示的姿态手动击发？
我看到图上有双手…… ...

稳定仪击发开关有三段选择：1. 连续击发（又称连续瞄准 Continuous fire or aim）。2. 纵轴水平击发（又称选定角瞄准Selected level fire or aim）。3.横轴水平击发（另一种选定角瞄准 Selected cross level fire or aim），都是选定击发角度后由稳定仪自动控制程序。连续击发通常用于一般海况，40年代的主炮火控系统对应舰体三轴向摇摆的规格是：8秒周期1.5度的首摇(yaw)，16秒周期的20度横摇(roll)，与8秒周期的5度纵摇(pitch)，在此摇摆范围内，扣下扳机后稳定仪可以在任何时机立即击发而无需等待舰体姿态（由稳定仪同时补偿纵横双轴向摇摆误差）。在此摇摆范围以外则采取2.及3.方式，设定某一轴向角度（稳定仪只补偿纵横其中一轴向的摇摆误差），扣下扳机后稳定仪会等待角度到达时才击发。以下为电门开关示意图：

连续击发


纵轴水平击发－横轴水平击发,這兩種又称间歇瞄准Intermittent aim，相对于连续瞄准。



当然火炮也可以如下图在甲板全水平时才发射，不过那样发射时机就大大受到限制了，装填再快也没用。


为何在高海况时要采用传统的设定角发射？虽然不清楚稳定仪的详细性能，但肯定要比大型火炮俯仰回旋机构的转动速度要快，推想如果任由稳定仪自动控制火炮转动而不加限制，在高海况剧烈摇摆下可能会发生转动机构磨损及卡死的情况。

小胡子

发完了吧？踩个脚印慢慢看

mathewwu

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都抽起烟来了当然没戏了

xiaoyu2142as

神帖啊

Henschel

mathewwu 兄不愧是火控研究达人啊

gurkha

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请教版主一个问题: 如果将射击控制站加入下图中,那么它的位置应放在哪里? 它应该接受和发送哪些指令?

mathewwu

16楼这张图是以绘图室主控的主要射控法primary control，也就是顶楼影片中使用的正常射控方法。  

以射控站（射击指挥所）主控的是次要及辅助射控法secondary/auxiliary control，是绘图室战损或失能后的备援射控法，流程如下图：

在次要射控法下，瞄准仰角(sight angle)和瞄准方向转移角(sight deflection)经由主炮台交换机传给指挥仪和各炮塔。在辅助射控法下，数据被直接传给指挥仪，并通过电话传给炮塔。
图中提到前射控站没有垂稳仪，所以纵轴水平(level)及横轴水平(cross-level)要从其他部门取得讯号或指令，一个是指挥仪上的横轴水平测定仪及俯仰瞄准镜（测定纵轴水平），一个是司令塔（通常上层或后部就是前射控站）内的两具观测潜望镜见下帖附图：
http://www.warships.com.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=175&extra=page%3D5

（以下这句话暂时保留待核实：但是，IIRC，三级新BB以及萨勒姆级的装甲司令塔是有辅助垂稳仪的。）

超甲巡

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高，实在是高！
顶下马兄的帖子！

ajigeucun

钢铁与火的时代的尾声了，  制导武器时代的船逗赢弱不堪了 啊

f4greg

看来有雷达比没雷达强太多了