问个美国火控计算机的问题。

99aa2

美国战列舰的弹道计算机是机械式的吗？

99aa2

有个关于美国战列舰火控介绍的视频上是一些人在仪器旁摇手柄转齿轮，很像机械式的。

99aa2

1

重新导向： https://www.bilibili.com/video/av23865076/

99aa2

2
就是这两个视频。

重新导向： https://www.bilibili.com/video/av24314854/

mathewwu

回复 99aa2 的帖子

没错，视频1开头的机器是对海对空三轴向的火控计算机Mk1A，主要配合Mk-37指挥仪直接摇控5"/38两用火炮，也可以为其他大小口径火炮提供空中目标的坐标与移动数据。
Mk1原型在1930年代开发，大多数美军二战舰艇从DD到BB都装备有Mk1，战后的改进型和衍生型到60年代还在生产。
本型是机电式固定程序计算机，由齿轮齿棒凸轮滑轨等进行计算，动力是电动马达。摇手柄是输入计算数据。

下图右是Mk1A计算机（坐于其左上角的是照明弹计算机），图左是Mk6垂直稳定仪，为Mk1A提供舰体摇摆数据以计算射击参数的补偿值，使得火炮得以在多数的摇摆角度时发射，而不必等待舰体扶正。


美式火控计算机(computer)用在主炮火控时也称做射程计算仪(rangekeeper)，下图是它们要解算的基本火控问题：


以及基本机械运算装置及功能：


视频所显示的Mk 1计算机使用上图的机械式运算装置数量如下：

99aa2

谢谢。

xiaoyu2142as

好东西啊 ··· M君 火控达人啊 学习 学习

我爱DD

学习 学习！

slcm

qi17840038 发表于 2014-5-18 16:20
特别想知道潜艇的鱼雷计算机的工作原理啊

潜艇肯定要简单些啊，只需计算方位不需要仰角。

gurkha

马老： 请教个问题: 在得梅因级上，火控计算机Mk1A 是高平两用的， 可以配合Mk-37指挥仪控制主炮对海射击，再加上Ford MK VIII x 2 配合MK-54 x 2主炮指挥仪各控制一个炮塔的对海射击，从而实现3个炮塔各自对付不同的海面目标。那请问3个主炮塔是否各自可以处理3个不同的空中目标？ 貌似只有安装了两台Mk1A。

mathewwu

gurkha 发表于 2014-7-8 09:23
马老： 请教个问题: 在得梅因级上，火控计算机Mk1A 是高平两用的， 可以配合Mk-37指挥仪控制主炮对海射击， ...

据《海军火力》，得梅因级有前后2处主炮计算室，各有1台MK8对海射程计算仪和1台MK1对空计算机，后者具备8"/55炮的弹道凸轮，可直接控制指挥主炮对空，所以至少可以处理2个空中目标不成问题。

留下来的问题有二，第一是主炮计算室里的MK1是谁指挥的？不会是MK54主炮指挥仪，因为它配属的MK13火控雷达和测距仪没有对空所需的横轴水平稳定能力，所以必然是与4座MK37副炮指挥仪中的2座连结。这也意味在主炮需要对付2个空中目标时，会分掉2个MK37指挥的5"/38副炮的空中目标。还好还有4座MK56可以顶上来指挥5"/38，可是这会使得3"/50机关炮的目标减为2个。当然远中近空中目标同时出现的机会不大，就看系统任务分配交接是否熟练了。

第二个问题是主炮能不能对付第3个空中目标？除非副炮计算室里4台MK1中的某几台也换了8"/55的弹道凸轮，否则不能直接控制主炮，这部份没有资料，有也不寻常（6座5"/38副炮配4套MK37+MK1系统又似乎多了点...），这个就不猜了。但主炮还是可以像6“/47一样进行较低效的对空射击，即是由1座MK37标定1个空中目标，计算出距离方位和高度变化率后，交给MK8计算弹道控制主炮发射。由于不是一条龙作业，前置宽放时间必须拉长，目标改变航线的机会也大，但聊胜于无，这样就满足了你的3主炮对付3个空中目标。

gurkha

mathewwu 发表于 2014-7-9 01:45
据《海军火力》，得梅因级有前后2处主炮计算室，各有1台MK8对海射程计算仪和1台MK1对空计算机，后者具备8 ...

马老：您第二个问题的答复，我重新翻了下资料，弗里德曼在《海军防空火炮与炮术》中有提到: 将MK-37指挥仪连接一台辅助射程接受仪（这个设备还请马老科普），来实现无主炮弹道凸轮的MK1对空计算机对主炮的防空需求。

原文如下：

The US Navy did not adpot the British idea of barrage anti-aircraft fire by LA guns, but it did become interested in using rapid-fire cruiser guns for aimed anti-aircraft fire. Initial attempts to control the cruisers' 6in/47 batteries by using spots to correct the outputs of the MK 37 ( i.e., to deal with the different ballistics of the 6in gun) were only partly successful. In 1945, BuOrd was working on this problem, using the MK 37 director coupled to an auxiliary range receiver. It developed an Ordalt (2283) which made it possible to place the 6in/47 under MK 37 control using the existing MK 1 computer. The range receivers were altered, and a computer solution developed to produce fuse orders and predict lead angles. The method was tested very successfully at sea on board Atlanta (CL 104). At least some Cleveland class cruisers were modified soon after the war.

mathewwu

gurkha 发表于 2014-7-9 09:16
马老：您第二个问题的答复，我重新翻了下资料，弗里德曼在《海军防空火炮与炮术》中有提到: 将MK-37指挥 ...

我还没买老佛爷的新书呢。

从引文推敲，range receiver应是指follow-the-pointer系统内接收距离-仰角参数的仪表，当然二战末期大部份战舰都装上了RPC，所以也可能是指控制液压马达的receiver-regulator，但这部份修改的工程不小，而且要和原有对海的功能并存，改液压管路阀门比改仪表电线复杂许多，个人认为只增加一套对空参数仪表让炮手随动的情况较有可能。

文内提到使用既有的MK1，除德梅因外其他二战巡洋舰都只有2套MK37+MK1，在不影响5"/38战力的情况下，改MK1的弹道凸轮没有可能，所以可能是在输出端进行一个参数转换。OrdAlt的内容就是在不做大改的情况下作出设备部件和操作程序的小改。

显然老美也知道弹幕防空击中率很低，不过就那时的系统反应速度来看，不管是主炮俯仰旋回速度，或是火控测量计算速度，没有VT根本谈不上"aim"，就算是Ordalt 2283修改套件，个人觉得在使用MT机械定时引信的情况下，射击二战后期的飞机也只会产生"barrage"的效果。

你认为新书值得买吗？有无超出中外网站讨论范围外的新东西，比如完整解释了俾斯麦对上剑鱼？

冬眠的龙凰

我倒是听说过北卡的一次演示中，不管船怎么动，炮管永远指向太阳……

听着和豹一的某广告异曲同工

mathewwu

gurkha 发表于 2014-7-9 09:16
马老：您第二个问题的答复，我重新翻了下资料，弗里德曼在《海军防空火炮与炮术》中有提到: 将MK-37指挥 ...

翻了一下58年的火控教范有关MK56指挥仪的说明，发现它的控制室内有两套计算机，可以分别为3"/5"/6"火炮提供对同一空中目标的射击参数，不确定是否3种弹道都同时内建，但肯定可以在同一时间输出2种弹道。

这引起我的好奇，你的引文上提到战后一些克里夫兰级的MK37+MK1系统改装了OrdAlt 2283套件，可以较好的控制6“/47主炮，可是本级舰在1950年以前几乎都除役光了，貌似没有改装双3"/50的，也就不会上MK56了。我去NavSource搜寻了一下，发现CL-83曼彻斯特号居然从1946服役到1956，而且换装了双3"/50和MK56，这表示它的2套MK37+MK1系统如果有OrdAlt 2283套件，再加上2座MK56，它的4座6“/47主炮可以对付4个空中目标！

mathewwu

冬眠的龙凰 发表于 2014-7-9 17:21
我倒是听说过北卡的一次演示中，不管船怎么动，炮管永远指向太阳……

听着和豹一的某广告异曲同工 ...

大米二战三级新战列舰都拥有不管船怎么动炮管一直指向太阳的能力，它们依靠的是火控系统的MK8射程计算仪、MK41或MK43垂直稳定仪、和RPC动力遥控操炮系统，其中垂直稳定仪是关键设备，它为射程计算仪提供模拟水平面，一旦完成瞄准，无论本舰如何机动或摇摆，射程计算仪据此比较舰体实际水平和模拟水平之间的差异，作出对瞄准线和射击线的补偿，这个输出是连续的，并不经炮手操炮直接带动火炮俯仰旋回，所以才能使炮管或瞄准镜一直指向太阳。其他列强或是没有垂直稳定仪，或是有但不够精确，在不能一直瞄准目标和水平线时就没有良好的射击锁定。

gurkha

mathewwu 发表于 2014-7-9 12:19
我还没买老佛爷的新书呢。

从引文推敲，range receiver应是指follow-the-pointer系统内接收距离-仰角参 ...

这本书我还没有细读，初步感觉是防空武器介绍得多，炮战术少，英美介绍得多些，其它国家则少些。马老也可以参考下亚马逊上读者的评论来决定是否值得购买。

冬眠的龙凰

mathewwu 发表于 2014-7-9 19:27
大米二战三级新战列舰都拥有不管船怎么动炮管一直指向太阳的能力，它们依靠的是火控系统的MK8射程计算仪 ...

Mark41和43听名字是北卡南达建成之后才有的吧，敲定方案和铺龙骨的时候没有这么黑科技的东西吧？

不过牛牛自诩两强海军，这么关键的科技点为什么没点呢

mathewwu

冬眠的龙凰 发表于 2014-7-10 22:09
Mark41和43听名字是北卡南达建成之后才有的吧，敲定方案和铺龙骨的时候没有这么黑科技的东西吧？

不过牛 ...

虽然美国在指挥仪和火控计算机上起步比英国晚，但以陀螺仪为基础的stable vertical的应用上却是最早的。早在1918年海军兵工局就决定开发这种垂直稳定装置来在无能见度时取代目视水平线，MK9型约在1923年安装于科罗拉多级上测试（有人说最先是马里兰号也有说是西弗号）。 MK9型stable vertical在当时也有称之为stable element或stable zenith的，据说可达到10弧分的精度，也许还不如光学瞄准，但没有能见度时可以依靠它盲射。以后一路演进，精度也逐步提高，1934年舰队司令部年度报告里已陈述后续型号的MK32已解决了横轴水平的瞄准问题。1939年以后垂直稳定装置已普及至所有新造的DD至BB，以及改造的CA以上老舰。其他国家在这个“黑科技”的应用请参考拙译：

二战英国舰艇对海火控兵器

二战轴心国舰艇对海火控兵器

二战美国及法苏舰艇对海火控兵器

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mathewwu 发表于 2014-7-9 12:19
我还没买老佛爷的新书呢。

从引文推敲，range receiver应是指follow-the-pointer系统内接收距离-仰角参 ...

沒有看錯的話,書中提到德國的flyplane系統沒有濾除艦體機動的影響(只考慮目標-船間的相對運動),這個缺陷在機動時讓算法產生大幅誤差?
再加上只考慮了較大的各種變化率,面對低速目標時反而難以操作(繪圖機上的變化率低得難以判讀)?
...
A postwar British description pointed out that rates would become stale. Moreover, the rates
entangle own-ship and target motion. That entanglement may help explain why Bismarck was unable
to shoot down attacking British Swordfish as she manoeuvred to evade torpedoes.
It is often claimed that the Swordfish attacking the Bismarck avoided destruction because the firecontrol
system was not designed to handle such slow-moving targets. That may have been true. The
technique of plotting to determine target speed would become less and less effective for slower and
slower targets, because the observable change in range (due to target speed) would become smaller
and smaller. The slope of the range plot would diminish. How distinguishable one rate was from
another would depend on the width of the plot: the narrower the plot, the smaller the angle involved.
The smaller the angle, the better the chance that data would be swallowed by mechanical noise in the
system (such as lost motion). In order to handle fast targets in a reasonable plotting space, the system
designers would have to sacrifice precision at low speeds.24 The servo follow-ups gave somewhat
erratic outputs, reducing remote control performance. Overall performance was apparently poor.

...