[原创]日机大杀器Mk14瞄准具工作原理简介

a5mg4n

mathewwu 发表于 2015-12-20 22:56
免称大师。

有必要齐射的主副炮指挥仪可同时控制多座，Mk 51这类近防指挥仪通常只控制单座火炮（不论几 ...

不知道這個時代的指揮儀可否同時控制多種火炮?




50年代許多加拿大的DDE混合安裝英製3"/70(前)和美制3"/50(後)速射炮
配合一套MK69(3"/70用)和一套MK64(3"/50用),如此要用所有火炮射擊同一目標時不知能否以單一指揮儀同時對兩種計算機輸入,
或是一種計算機同時輸出兩種前置角?

還是像準無畏時代那樣兩套火控並行總有點怪異

mathewwu

a5mg4n 发表于 2016-1-20 04:37
不知道這個時代的指揮儀可否同時控制多種火炮?

MK69射控系統的MK47計算機對同一目標可以輸出兩種射擊參數，所以同時控制3"/70和3"/50應該不是問題，此時的問題是3"/50炮座是否有RPC交聯MK69系統的能力。

MK64則是炮側瞄準具，在一般定義下不稱之爲指揮儀，而且只控制本炮座射擊，應該不能同時控制不同炮座及火砲。

如果射控輸出入界面設計周到，這些50年代有RPC的3"/50的應該可以交聯MK69系統接受控制，而且不會是困難的事。另一方面估計MK64系統不能控制3"/70，因爲MK64設計目的就是簡化一對多的指揮儀功能來作為單座炮的炮側瞄准具，省略掉的正是有關其他砲座的前後位差及彈道差異的測算問題。

以上回答只是從系統架構上來判斷，並無詳盡規格資料來支持説法。

小丘丘Hi

多谢大神科普受教了

xxfzero

Hi, 楼主,我对这句话有质疑:
"瞄准具上还有距离设定旋钮，但由于本近防系统采用接近直线的火炮弹道，在设计有效射程内弹道曲率变化不大，再加上主要火控变化因素的提前角已被掌握，距离准确性相对不那么重要。"

我认为测距是必须的,提前角正比于敌机角速度和炮弹抵达时间,前者由瞄准具角速度代替, 实际测量由陀螺给出, 后者由距离近似代替, 由瞄准环给出. 由此,提前角就由陀螺和测距共同给出, 距离准确性将直接影响提前角准确性.

我猜测你可能认为测距是用于给出炮弹(因重力而产生)的下落量, 是并列于提前角的火控参数, 故而说弹道平直从而测距不那么重要, 而我认为提前角就由陀螺和测距共同给出.搜索

mathewwu

xxfzero 发表于 2016-2-13 16:18
Hi, 楼主,我对这句话有质疑:
"瞄准具上还有距离设定旋钮，但由于本近防系统采用接近直线的火炮弹道，在设计 ...

我的原话是“距离准确性相对不那么重要”而不是你说的“测距不那么重要”。

企鹅骑士

lookheed 发表于 2015-12-20 04:09
请问Mk51就是自己瞄着一架敌机然后把提前量同时输出给多台防空炮台么？如果此时其中某一台防空炮瞄错了目标 ...

陀螺仪的工作会不会被主炮副炮射击时候的巨大震动干扰导致误差呢？
防空作战时用不到主炮，用主炮时防空系统也不会工作，陀螺仪处于锁止状态。

xxfzero

mathewwu 发表于 2016-2-14 22:34
我的原话是“距离准确性相对不那么重要”而不是你说的“测距不那么重要”。 ...

这个文字的使用么,求同存异吧. 实际上我主要想提出的是测距和提前角的因果关系.

关于这一点, 你是否同意我的观点, 即"提前角由陀螺和测距共同给出"?

如果你同意这一点, 那么我认为你原文的一句话"再加上主要火控变化因素的提前角已被掌握，距离准确性相对不那么重要"是不对的. 1) 一则,没有距离参数之前, 提前角是算不出的的. 2) 二则, 粗略的讲, 提前角正比于角速度的测量值和距离的测量值, 假设角速度有5%的误差,会给提前角带来5%的误差, 假设距离有5%的误差, 也会给提前角带来5%的误差,原因无它,公式里角速度和距离的幂次都是1而已. 由此, 距离的准确性和角速度的准确性同等重要, 而非"不那么重要"

mathewwu

xxfzero 发表于 2016-2-15 13:38
这个文字的使用么,求同存异吧. 实际上我主要想提出的是测距和提前角的因果关系.

关于这一点, 你是否同意 ...

我的原话中有关距离和测距的部分全在这里了，重贴一次，之后我也不再回复这个话题：

“瞄准具上还有距离设定旋钮，但由于本近防系统采用接近直线的火炮弹道，在设计有效射程内弹道曲率变化不大，再加上主要火控变化因素的提前角已被掌握，距离准确性相对不那么重要。通常由炮手根据机型在光环内的大小来粗略测距，再简单以高中低三段调整炮口俯仰值，如连续追瞄射击中来不及调整也可凭借弹尾弋光来修正测距误差。”

yuxwang

先生在开篇曾经提到：
“1943年服役的Mk52加装了Mk26测距雷达取代目视测距，Mk14瞄准具则被更先进的Mk15取代。Mk15除了可接收雷达测距连续修正弹道之外，还可修正风力及本舰位移带来的误差。而雷达信号不但可直接显现在镜窗内，必要时更可遮蔽影像直接用雷达光点在镜窗内对中来照准：”

我的问题是，既然Mk26雷达只有测距能力，没说能提供方位角和俯仰角参数。那么如何可以实现遮蔽瞄准镜的影像，用雷达光点在镜窗中照准射击（不是雷达盲射吗？）。

Mk63射击指挥仪不同，其配套的Mk34雷达是能提供方位角和俯仰角参数，该型雷达就是Mk28的高频升级版。维基百科是写明Mk63射击指挥仪可以用雷达盲射的。

mathewwu

yuxwang 发表于 2016-3-24 21:08
先生在开篇曾经提到：
“1943年服役的Mk52加装了Mk26测距雷达取代目视测距，Mk14瞄准具则被更先进的Mk15取 ...

在40楼贴出的Mk15瞄准具的光路图上可以看到，阴极管上的雷达光点会被映射到瞄准线上，代替目标实体光学影像作为瞄准基准，引发陀螺进动作用取得目标上下左右移动的角速率，再根据雷达测得的距离解出方位和俯仰的提前角。至于雷达本身的确只测量目标距离。较详细的瞄准具与雷达连结作用的说明请参考美军火控教范1958版26C3. Functional description章节的最后一段。

Mk 63指挥仪最先使用的瞄准具就是Mk 15，战后才改用Mk 29瞄准具。

附带提一下，最先使用Mk 15瞄准具和Mk 26测距雷达的Mk 52中程防空指挥仪（有效火控距离7500码）是否有盲射能力？我暂时没查到出处，IIRC，初期型好像只有有限盲射能力，但Mk 52实际就是Mk51Mod3，战时改型(Mod)和部件改装(Ordalt)甚多，资料很难核实。

mathewwu

yuxwang 发表于 2016-3-24 21:08
先生在开篇曾经提到：
“1943年服役的Mk52加装了Mk26测距雷达取代目视测距，Mk14瞄准具则被更先进的Mk15取 ...

续上：

我查到老佛爷打飞机书上引用一位Dr. Raymond Cheung的注脚，说Mk 52没有盲射功能。而Mk 52装Mk 26测距雷达的最大好处是使得DE和SS的5寸与3寸炮可以拥有一座高平两用的火控指挥仪。

不过Mk 63及其前身Mk 58都是立基于Mk 52（以及其上的Mk 15陀螺瞄准具）开发出来的，具有盲射功能的防空指挥仪。虽然Mk 63配备的Mk 34雷达（前身为Mk 19及Mk 28）可以测距及测角（高低及左右），但方位和俯仰的提前角还是靠陀螺瞄准具测得的角速率所求取的。从前后文来看，Mk 57的测角也和雷达没关系，也是靠陀螺瞄准具得到提前角。

yuxwang

今天去看了看炮术的26章，对照40楼的光路图，学习了一下。临睡前将理解的汇报一下，不知道对否？请先生指教。
雷达光点是阴极射线管经过反射镜投影到薄膜。操作瞄准镜置光点保持于分划中心的过程使陀螺产生进动信号，经“pick off”变压器（我不知道它的正式的名字）获取、得到电信号，驱动雷达天线的驱动部件偏转天线（始终照射于目标）。
问题是雷达光点是否投影到分划中心，应该和陀螺仪无关，只和雷达天线指向相关。？

yuxwang

这话不准确，陀螺没有偏移光点，但陀螺的信号偏移了天线。
MK57的雷达真的没有提供前置角吗？火控原理的框图有雷达设备的控制量进入前置角计算机的。

mathewwu

yuxwang 发表于 2016-3-25 23:30
这话不准确，陀螺没有偏移光点，但陀螺的信号偏移了天线。
MK57的雷达真的没有提供前置角吗？火控原理的框 ...

“The images are worth than a thousand words”，若是没有手册的图片帮助，光看文字真是难以理解。我手上还没有Mk 15的手册，先用这张图代替，虽然瞄准具型号还未确定，但我相信是Mk 15的众多改型或过渡到Mk 29之间的同一原理性能的产品。此图表示出在瞄准镜内使用光学对实体目标影像的瞄准方式（上）；以及使用呈现在镜内的雷达光点来瞄准的方式（下）：

既然Mk51/52/57/63等中近防空指挥仪还是人操的，即使有雷达，我的了解是还是要人工上下左右推动指挥仪-瞄准具的台座，像上图那样将照门框住目标影像或雷达光点，然后一直保持框住的状态，凭着移动瞄准具使得陀螺仪感测到角速率解出前置角。至于楼上那张Mk 57指挥仪的框图，其中Lead Angle Computer应就是以陀螺仪为核心的Mk 17计算机，可以看到雷达只向Mk17输入Range距离，而Mk 17却向Gun Order Computer炮令计算机输出Lead angles前置角，注意是复数，表示含俯仰和方位，或者说含垂直与水平前置角。

同一速率下移动角度的变化，距离越远越小也越不容易测准，所以Mk 57 / Mk 63这种设计为中距离(7500码)防空的系统必须获得较精确的距离变化，而不能像使用Mk 14瞄准具那种最远有效距离不超过4000码的系统那样，仰赖近距离快速变化且较易测准的角度为主而距离只须大致估算来解出前置角。当然除了精确测距之外，使用雷达的另一个好处是光点可以作为盲射的瞄准标的。

mathewwu

yuxwang 发表于 2016-3-25 23:06
今天去看了看炮术的26章，对照40楼的光路图，学习了一下。临睡前将理解的汇报一下，不知道对否？请先生指教 ...

是。在初始瞄准阶段，由于中近距离飞机移动角度范围相对较大，如果光学或雷达的视角太小会不容易捕捉到目标，就所以在瞄准镜内目标影像或光点（即使有单管望远镜为雷达寻标）并不会立即落在分划中心，而还是要人推动指挥仪瞄准镜将影像或光点框套住。"pickoff"此间有译为“传感器”的，显然是Mk 15的进动量感应是电力式的而非Mk 14的机械式。

yuxwang

Pick off直译有拾取的意思，我不知道有没有“取样变压器”一说。电机学早就还给老师了，惭愧。取出的电信号是一个电位（电势）信号。
《Naval Ordnance and Gunnery》一书的26章B部分有介绍，还没仔细看。

yuxwang

mathewwu 发表于 2016-3-26 11:35
是。在初始瞄准阶段，由于中近距离飞机移动角度范围相对较大，如果光学或雷达的视角太小会不容易捕捉到目 ...

因为无法上图的原因，只能在贴子里向先生请教。下图就是那个所谓的辅助火控计算机。坂田秀雄的文章中是说此物用于对海射击，且此时Mk51射击指挥仪是不用的，使用来自测距仪的数据。




此物件还应用于Mk52系统中。Mk52的火控计算机有两部，Mk6和Mk13。关于它们的用途，《火控原理》那本书有提及。Mk13应该只是用于装定引信，无论对线性速率目标和相对速率目标，都要使用。Mk6则不同，只在对付线性速率目标时使用。




这是对付非线性速率目标工作模式时的数据流框图。




这是对付线性速率目标工作模式时的数据流框图。不过我认为这张图有小瑕疵，输入辅助计算机（MK6）的本舰数据两个都是“本舰航迹”，这是不对的，其中一个应该是“本舰速度”。

mathewwu

yuxwang 发表于 2016-3-28 07:57
因为无法上图的原因，只能在贴子里向先生请教。下图就是那个所谓的辅助火控计算机。坂田秀雄的文章中是说此 ...

果然是一图胜于千言万语。我自已在读火控资料时，若没有图片辅助，也常不得其解。楼上这两个流程图恰好解释了美军二战DE及PF的简易火控系统，虽然该系统是以Mk 52近中距离防空指挥仪为主体，不过为了兼顾3"/50或5"/38主炮对海射击，另外也增加了光学测距仪、对海火控计算机和参数传输设备。以下是USS Slater纪念舰的实物照，舰桥上有测距仪和指挥仪，内舱的计算机则是Mk 2 Gun Order Corrector，和楼上的Mk 6比较起来外观大同小异，输入的旋钮都是10个左右，表示能处理的火控参数及输出性能也是同等级的。





谢谢你指出原书制图的错误，另一个输入的确应是"own ship’s speed"。

借此楼给初学的朋友科普，上贴所指“线性速率目标”与“非线性速率目标”是美海军火控术语，前者通常指水面舰艇或均速平飞的飞机；后者是指移动角度变化较大的如俯冲的飞机，前者坐标可视为二维的，后者则是三维的，两者预测及解算弹道的方式不同，当时的机电计算技术要整合两者为一体，在成本及体积重量上有困难，所以DE/PF上的中近距离防空火控虽然与大型舰同级，但对海就很寒酸了。

a5mg4n

不败之类 发表于 2013-3-15 15:02
mk14的原理不是说美国一直列为机密，到现在都没有解密么？这个找了好久了。 ...

https://books.google.com.tw/book ... a%20Gun&f=false

1945年7月的Popular Science雜誌就大致描述了MK14的工作原理,這時連二戰都還沒結束

mathewwu

yuxwang 发表于 2016-3-28 07:57
因为无法上图的原因，只能在贴子里向先生请教。下图就是那个所谓的辅助火控计算机。坂田秀雄的文章中是说此 ...

关于陀螺瞄准具所感应的前置角可否提供给不同火炮的问题，答案是可以。但单纯的前置角不能直接装定在火炮上射击，必须加上许多弹道因素，其中最重要的是射程远近高低所带来的不同炮弹飞行时间以及不同的弹道弧度。参考OP1188射表，40炮和76炮水面射击5千码的炮口仰角/飞行时分别是5度36分/11.27秒和3度26分/8.5秒，对空射击还牵涉到复杂的超越射角(superelevation)。撇开弹道弧度不谈，光是对应弹道飞行时间所要取的前置角就不同，所以火控设备的测量或计算单元也不会完全一样。

由于Mk51 Mod 2指挥仪的测算机构都是Mk 14瞄准具，所以用来指挥不同火炮时，搭配的Mk 14瞄准具Mod也不同，差异就在测算单元。根据OD4429，用在指挥76炮时是Mk14 Mod 9，可是有效火控距离只有3600码，不比40炮的3200码远多少，而且只能应付时速250节的目标。Mk14只适合近程作战，所以下一型的Mk15陀螺瞄准具就将距离推到7500码，目标时速也推到对向600节和横向350节，指挥起76炮和127炮更能发挥中距离防空火力，这时搭配的Mod自然也要配合不同弹道设计。

此彩照是搭配Mk15的Mk51，瞄准具和指挥仪两者的Mod都不清楚。从彩图中央的小手摇柄来看，距离还是由手动输入，整体系统不是最高阶的，PF上的Mk51 Mod 3应该接近此型。

此线图是Mk 63火控系统内的Mk 51 Mod 6指挥仪，瞄准具是Mk 15 Mod 12，用来控制四联40炮，注意距离手柄的位置被一具Mk2距离接收器所取代，表示距离是自动接收火控雷达的数据。Mk 63是二战末期最高阶的防空火控系统。