求教前卫和衣阿华火控系统的一些问题

跛子与雷神

火控系统这方面我一直都只是一知半解，以前看过一些可能不太靠谱的资料，让我对前卫的火控系统有一个认知就是前卫的RPC只能摇射击指挥仪而不能摇炮，今天与一位朋友讨论前卫和衣阿华的火控优劣时被指出前卫的RPC也是可以摇炮的，我意识到自己在这方面的认知可能有一些错误，所以特来发帖求教，前卫的RPC到底如何？同时那位朋友认为前卫的火控计算机以雷达为基础开发，可以预测目标曲线运动，而衣阿华只能预测目标直线运动，所以前卫在火控计算机方面相比衣阿华有代差优势，其他方面衣阿华稍好一些但不存在代差，因此总体上前卫的火控比衣阿华更加先进，这个观点又存在多大合理性呢？

benzheng

如果不熟悉的话，可以先看吴老的帖子汇总：
mathewwu的《火控小知识》系列汇总


以下是吴老的帖子关于两舰的火控汇总，但是最终结论我还是想让吴老总结……
二战美国（在1楼）对海火控兵器

图说：此后视图为依阿华级、南达级、北卡级和阿拉斯加级配备的Mk 38主炮指挥仪，在前后楼各有1座。图上操作员战位自左至右前排为俯仰瞄准手（管高低角度）、横动摇测定手（管炮耳横轴水平）、旋回瞄准手（管水平方位），后排为弹着校射官、光学测距手、雷达测距手。六角形指挥仪本体左右外展的是Mk 48测距仪的臂管，顶上架高的长方筒是Mk 8雷达的14 x 3 MUSA式阵列天线机械箱。

Mk 3的后继者是10cm波长的Mk 8。Mk 8雷达天线尺寸3.1 x 1.0m，内有42支复合天线棒进行相位切换扫描，最初出力15-20kW，以后增至20–30kW，脉冲0.4微秒，PRF 1500。 波束2°x 3°，精度为5m和2 mils，可在37000m距离上稳定测得战列舰大小的目标[距离及方位]。此型雷达于1942年底至43年间引进，后来许多都改良成Mk 8 Mod 3型，具有和Mk 13接近的性能。最后一型的Mk 13雷达工作波长3cm，采用2.44 x 0.61m的瓜皮瓣形抛物天线，置于天线罩内不停直轴摆动进行扫描，出力50kW，脉冲0.3微秒， PRF 1800，波束0.9°x 3.5°，测距能力和精度同Mk 8。

[B型显示器有距离（直轴）、方位（横轴）二维的直观表达能力，使得雷达快速标定弹着水柱成为可能，再加上厘米波雷达的精确方位精度，从而使Mk 8和Mk 13拥有完全的盲射能力，在校射的方便性上连当时英国的274型都赶不上。]

二战英国舰艇对海火控兵器

前卫号的前后DCT与上述大同小异。它的装甲厚50mm，全重33.6t，旋回速度每秒10度，两座DCT的旋回部都装有RP 40型远程动力控制(Remote Power Control, 简称RPC)接受火控计算机指令[RP 40只针对指挥仪，不提供火炮的RPC]。不像局部动力控制是靠人手操作速度决定快慢，RPC是由电力控制液压系统决定输出量。4艘尚存的乔治五世级在最后一次战时整备都在前DCT上加装了RP 40，但豪号(Howe)的进度未超过换装动力定量局部控制。

274型炮术雷达可以指示弹着方位，前卫号完工时又安装了可以进行平面式回波观测的930型弹着修正雷达[具有类似美制Mk 8 和Mk 13所使用的平面坐标显示器]。930工作波段是'X'(3cm)。这家伙又巨大又笨重，貌似只造了这一具，后来被加拿大人开发的'K'(1.5cm)波段的931型所取代。皇家海军大约接收了12具931，据说效果不错，但缺乏使用细节。在情况合适时931可以测定目标倾角，不过下雨会对'K'波段造成问题。931天线附属在前DCT的274天线下方随之水平稳定。

274型雷达频率3296兆赫兹，最大功率400千瓦，脉冲0.5微秒，距离和误差40000±25码（36580±23米），水平波束2弧度，方位精度±3弧分

方位角由舰只的陀螺罗盘提供，但除非舰体处于摇摆正中，否则还是要测量水平线的变动面。这个问题在海军部陀螺传输单元(Admiralty Gyro Transmission Unit, 简称AGTU)问世后得以解决，通过AGTU，火控系统内的各个从动陀螺可由主陀螺罗盘取得监控信号并进行必要的改正。迄今所知，战列舰中只有前卫号安装了AGTU。

如同在一战结束后所预期的，TS内的火控台在二战期间的重要性要远大于指挥仪。火控台负责射击基本参数和微调参数计算的设备是由凸轮、传动齿轮、齿条、转轮和摩擦驱动装置所构成的机械式计算机，它能将测得的敌舰动态数据解算出射程（即仰角elevation）和射向（即提前角或移转角deflection），显示在火控台的仪表、计数器和作图仪上，并将参数传送给火炮据以射击，以保障齐射弹群能落入目标水域。火控台早期由马达驱动，后期的设计则改用液力或气动，紧急时也可手动。未改造的15英寸炮舰只使用不同改型的德雷尔Mk 4*火控台(Dreyer FCT Mk IV*)，胡德号则使用德雷尔Mk V。更新更好的机械设计是海军部火控台(Admiralty Fire-Control Table, 简称AFCT )，纳尔逊号与罗德尼号装备的是AFCT Mk I，四艘改造过的15英寸炮舰只配发Mk VII，乔治五世级的AFCT是Mk IX，而前卫号则是Mk X[MK X是AFCT系列的最后型号，不仅是史上第一具以配合炮术雷达运用为目的而设计的火控系统，也是第一具可以预测目标机动位置的计算机，在此之前的计算机都只能预测直线运动。不过时不我与，历史没有给它表现的机会]。Mk I到X之间的其他型号则大多是配备给巡洋舰使用的。早先使用光学测距仪测距打点作图原是火控台的基本构成，在炮术雷达出现后逐渐被取代，只作为雷达失效后的备件。炮术雷达概由人工操作读取目标回波显示在萤屏上的距离刻度，要到前卫号才具有自动追踪能力。其他性质雷达也可在测距萤屏上显示。

跛子与雷神

benzheng 发表于 2016-7-3 23:01
如果不熟悉的话，可以先看吴老的帖子汇总：
mathewwu的《火控小知识》系列汇总

非常感谢，我先好好阅读一下吴老的资料，如果吴老也能抽空解答，不胜感激@mathewwu

mathewwu

你朋友的看法和我在战列舰吧的回复大致接近: http://tieba.baidu.com/p/4096176199 - 见6楼。

我的看法出处大致符合2楼的转帖。不过前卫主炮的RPC没在我翻译的火控章节里表现出来，而在我没翻译的火炮机构部分。前卫的主炮塔是改造过的Mark I/N RP 12型，旋回（左右旋转）是有RPC（RP12型）的，俯仰没装RPC，但要装是没问题的（俯仰所需动力不大于前者）。

跛子与雷神

mathewwu 发表于 2016-7-4 00:38
你朋友的看法和我在战列舰吧的回复大致接近: http://tieba.baidu.com/p/4096176199 - 见6楼。

我的看法出 ...

我正在拜读您之前的文章，多谢马老抽空答复

Claret

关于前卫和衣阿华的火控除了楼上提到的mathewwu前辈的科普，还可以看老佛爷的海军火力那本书，有中文版

srx00000

mathewwu 发表于 2016-7-4 00:38
你朋友的看法和我在战列舰吧的回复大致接近: http://tieba.baidu.com/p/4096176199 - 见6楼。

我的看法出 ...

前衛炮塔只有迴旋有RPC，那這樣跟火控計算機及指揮儀的結果之間產生的誤差大嗎？

mathewwu

srx00000 发表于 2016-7-5 12:44
前衛炮塔只有迴旋有RPC，那這樣跟火控計算機及指揮儀的結果之間產生的誤差大嗎？ ...

人工隨動環節越多，出錯機會越大。但是一戰海戰全是FTP人工隨動；二戰英日都是人工隨動；二戰德國只有旋回是RPC，俯仰還是FTP；二戰美軍的新艦都有RPC，但老艦也要到43年以後才逐漸改裝。

FTP的發展及操作見：

关于Follow-the-Pointer火控设备
http://www.warships.com.cn/thread-5240-1-1.html

srx00000

mathewwu 发表于 2016-7-5 17:20
人工隨動環節越多，出錯機會越大。但是一戰海戰全是FTP人工隨動；二戰英日都是人工隨動；二戰德國只有旋 ...

感謝吳老提供資料，追針這部份好像火控小學堂裡沒有獨立一項。
回到主題，其實我還是有些不解，前衛有先進的遠端火控計算設備，但近端炮塔設備卻不像美軍一般跟上時代腳步，感覺有些浪費了遠端的先進，又或是單RPC旋回即可充分發揮遠端的實力，所以僅旋回部採用了RPC？

mathewwu

srx00000 发表于 2016-7-6 08:55
感謝吳老提供資料，追針這部份好像火控小學堂裡沒有獨立一項。
回到主題，其實我還是有些不解，前衛有先 ...

前衛的部分，我認為和戰爭結束導致預算快速消減或沒有動機去立即完善裝備有較大關系。英國人早在30年代就實證出人工隨動瞄準過程的誤差度數，當然知道好歹。他們也一直想將主機供電改為適合做RPC的交流電系統，無奈老艦與老庫存料件過多，只能局部將火控系統加裝RPC。而砲塔的RPC就只有戰後在前衛上驗證一下就好了。

反觀當代某海自退將還在幫帝國海軍抹粉，聲稱手搖眼瞄的FTP隨動《月月水火木金金》的精進下可以超越美軍的垂穩儀控制的RPC。這多少代表了海自被美軍體系全面同化後的反動，反正死無對證。但違反科技進程的懷舊我是不信的，畢竟機械與類比的時代已經退場了。

至於德三又是另一回事。他們為何不繼俯仰为旋回加上RPC？同前衛一樣，在技術上沒有困難。有人以為，考量他們的校射重點是先距離後方向（有欺敵的故意），方向修正也比距離修正要容易，變動範圍也相對少，所以著重俯仰的自動化就可以了，就不給旋回機構添麻煩。不過以德國人的龜毛個性，這說法似乎不是很有說服力。

a5mg4n

mathewwu 发表于 2016-7-6 21:48
前衛的部分，我認為和戰爭結束導致預算快速消減或沒有動機去立即完善裝備有較大關系。英國人早在30年代就 ...

前衛的作法或許跟減少裝填作業的複雜性有關?
大口徑砲的俯仰RPC在裝填時往往要先斷開(回到裝填角度或就地停止俯仰)後再投入使用,如果採用的RPC不能很好的處理這個問題(例如開始搖控前要較複雜的校準等)就不如人工隨動了

srx00000

mathewwu 发表于 2016-7-6 21:48
前衛的部分，我認為和戰爭結束導致預算快速消減或沒有動機去立即完善裝備有較大關系。英國人早在30年代就 ...

財政以及需求面上的理由的確很有道理，綜觀歷史，多少相似例子

至於海自退將的事，應該是指這段文字吧：
もちろん、米海軍の電動油圧、Aend-Bend などによる制御方式は確かにすばらしいものがありますが、水上目標を照準して追尾している限りにおいては、日本海軍の水圧、基針追針方式でも通常状態なら何等遜色があるわけではありませんし、状況によっては反ってこちらの方が精度が高い場合もあり得ます。
http://navgunschl.sblo.jp/article/45784731.html
翻譯過來是：
的確，美國海軍透過電油壓跟Aend-Bend之類方法的控制方式確實是很出色的，但在僅限於瞄準追蹤水上目標的場合下，即便是日本海軍的水壓及追針方式，普通情況之下也是毫不遜色的，隨情況而變，也可能會有精確度比較高的時候。

個人是不會覺得有給IJN抹粉，頂多就是「我家小白不完全都比你家小黑差，＂搞不好＂還比較好喔～」這樣，但給日吹看到，可能就會被當救命稻草大肆吹捧。不過我也是贊同技術進步就沒必要懷舊的。

mathewwu

srx00000 发表于 2016-7-7 09:11
財政以及需求面上的理由的確很有道理，綜觀歷史，多少相似例子

至於海自退將的事，應該是指這段文 ...

沒錯，我說的就是這事，不過我已經為日吹備好了解藥：

文中說“隨情況而變，也可能會有精確度比較高的時候。”，是什麼“情況”下知道嗎？就是在高速急轉或海況惡劣，艦體傾斜角度超出或接近自動瞄準和自動帶炮的設計工作範圍極限時，我大日本海軍的人工就超過機器了。為什麼我會諷刺原作者？因為他沒說出美軍在這種情況下會怎麼應對，不就跟你日本海軍一樣改用人工嗎？他要說二戰日本砲手追針的本事平均比美軍強我可以同意，但不要話說半句，留下給不明就裡的人借題發揮的空間。還好他沒敢說在對空射擊系統內追針超過RPC，那就太辱沒所學與身份了。

順便科普一下：

1. 文中的Aend-Bend，美軍教範的正確寫法是A-end和B-end，直譯是A端和B端，指油壓傳動系統兩端的主動馬達和從動馬達。

2. 為何自動瞄準和自動帶炮，也就是垂直安定儀和動力遙控操砲有工作範圍限制？這是因為中大型火砲及炮座動輒幾百上千噸重，控制機械也同樣巨大。這些巨大的齒輪螺桿，其精度的拿捏是個兩難，太鬆了沒有精度，太密了可能卡死，離合器慢了遲滯，快了又易打滑，動力小速度慢，大了容易產生破壞。以當時的材料和技術，如果放任自動操炮機械追隨垂直安定儀的快速指令變化，在艦體大幅搖動時系統的不當反應會導致機械卡死或脫位，在自動系統斷開的情況下如果仍有作戰要求，有經驗的人工操作也許可以一試，但時機是否及時精度是否過關就難說了。

mathewwu

a5mg4n 发表于 2016-7-7 00:56
前衛的作法或許跟減少裝填作業的複雜性有關?
大口徑砲的俯仰RPC在裝填時往往要先斷開(回到裝填角度或就地 ...

a5m君點出了重點，我不清楚前衛的狀況，但同步電機的精確自動復位控制在發展過程中確實是關鍵。一個合格的RPC系統，內部各個從動設備（例如前部火控計算機）在與主動設備（例如前部指揮儀）斷開連結後，不管是重新與原設備連結，或是與其他主動設備（例如後部指揮儀）連結，都要立即同步運轉到主動設備的當下位置，而且不需要重新校準誤差。

不要說RPC，就是FTP的隨動儀表，其發送端與接收端斷開再連結後也是一樣要立即同步契合顯示的。事實上，美式RPC操炮系統就是將驅動FTP儀表的訊號平行輸出，經過微場擴流擴大機放大去控制油壓機的流量（即樓上的A-end），從而施力於火砲機構動作的，如果RPC失靈，就由FTP接手。

a5mg4n

mathewwu 发表于 2016-7-7 14:55
沒錯，我說的就是這事，不過我已經為日吹備好了解藥：

文中說“隨情況而變，也可能會有精確度比較高的時 ...

如果限於大和級的話,日本系統在追針時看似有微弱的人因優勢
只要選擇+3~41度仰角模式,在裝填時俯仰手就只要下俯到底即可,不必費心對上裝填角,多少減輕了勞動強度

mathewwu

a5mg4n 发表于 2016-7-7 23:58
如果限於大和級的話,日本系統在追針時看似有微弱的人因優勢
只要選擇+3~41度仰角模式,在裝填時俯仰手就只 ...

這個就輪到我不明就裡了。

srx00000

mathewwu 发表于 2016-7-7 14:55
沒錯，我說的就是這事，不過我已經為日吹備好了解藥：

文中說“隨情況而變，也可能會有精確度比較高的時 ...

還是先生經驗老道，分析得一針見血。

Claret

mathewwu 发表于 2016-7-4 00:38
你朋友的看法和我在战列舰吧的回复大致接近: http://tieba.baidu.com/p/4096176199 - 见6楼。

我的看法出 ...

想请教您关于前卫火控的问题
海军火力中文译本关于前卫的火控有这样一段话“因为Mk X型系统所集成的274型雷达并无法对偏离其与目标瞄准线和距离（相对于目标而言）情况进行观测，而后来出现的用于辅助观测修正的930型弹着雷达当时仍未集成到此系统中，因而当时亦应急性地采用多种观测设施，用作视距测量系统失效时的备份”（p.306）
是否可以理解为274雷达在修正弹着方位时比较困难，因为炮弹落在目标瞄准线之外就观测不到水柱了。还有上文提到的应急观测措施指的是什么，是光学观测吗？

mathewwu

Claret 发表于 2016-7-10 10:28
想请教您关于前卫火控的问题
海军火力中文译本关于前卫的火控有这样一段话“因为Mk X型系统所集成的274型 ...

译者对此段原文自行做出了一些演义，但问题不大，所以我没有校正， 既然有人发问，我将此段原文直译：

“因为Mk X型火控台并不打算对弹着距离和方位（相对于目标而言）进行传统的修正，辅助观测修正的930型弹着雷达一开始并未集成到此系统中，不过当速率式解题法不成功时，对方位的校射还是必要的。”

我来做一些背景说明：这一段重点在“（相对于目标而言）”的校射，从上一段说明已知Mk X的设计者对校射的观念是革命性的，传统的校射是比较落弹与目标之间的偏差，而Mk X却是比较实际落弹与预测落弹之间的偏差，也就是说他们自认火控系统预测落弹区域理应与实测目标区域重合，所以只要”相对于预测值而言”进行修正即可，而不必考虑“（相对于目标而言）”的校射，用现代的话说，他们希望能做到“指哪打哪”，这才是此一段文字要表达的，与274能不能校射方位和距离没有直接关系。至于为何前卫加装了930辅助校射雷达？这正是Claret君所言因为274扫描的方位角度过窄，无法每次都掌握平均弹着点所致（但可通過階梯射法彌補），如果真正需要什么“应急性观测设施”，传统光学当然是选项，其他海搜雷达如271，277等也应能凑合。

Claret

mathewwu 发表于 2016-7-10 20:37
译者对此段原文自行做出了一些演义，但问题不大，所以我没有校正， 既然有人发问，我将此段原文直译：

...

感谢前辈耐心解答，现在明白了