本帖最后由 seven_nana 于 2022-5-29 09:54 编辑
日德兰纪念系列 - 鱼雷水雷篇 - 第二章 - 火控方法与设备
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主要参考资料：
The Dreadnought Project
Fire Control Fundamentals, NAVPERS 91900
各类英国海军官方手册
在第一章 - 构造、性能、投放方式中，我们已经对鱼雷和水雷的构造、性能、以及投放方式进行了详细的介绍。在本章中，我们将把目光对准鱼雷的火控方法。
一、基本概念
鱼雷的火控方法，实际上与舰炮火控是颇为相通之处的。在火控炮术篇中，我们已经详细介绍了舰炮火控的相关知识，在此我们只需要对鱼雷火控和舰炮火控做一番比较，读者想必就能很快理解鱼雷火控的基本概念了。
舰炮火控的最终目标，是赋予火炮正确的俯仰角和旋回角，以便其能够击中目标。为了达到这个目的，首先必须获取目标距离、方位、航向、航速等相关信息，随后需完成火控参数的解算工作，最后再将这些信息传递给各个炮位。而鱼雷火控同样也涉及到这些相关步骤，但在具体细节上要相对简单一些——两者的最大差别在于，炮弹弹道是弯曲的，因而需要考虑俯仰角问题，而鱼雷则是笔直向前航行的，因而不需要考虑俯仰角问题，只需要考虑旋回角问题即可。此外，由于射击舰的运动情况，基本不会对鱼雷的运动轨迹造成影响，但却会对炮弹的运动轨迹造成明显的影响，因而在鱼雷火控上，通常是只考虑敌舰动向带来的影响的，而在舰炮火控上，则需要同时考虑本舰和敌舰运动带来的影响。
鱼雷火控与舰炮火控的差别
鱼雷军官在指挥雷击时需要考虑的基本问题，可以分为以下两个方面：
一、由于敌舰是在持续运动的，因而需要瞄准其未来的位置，才能使鱼雷击中敌舰。换句话说，需要搞清楚鱼雷航线与视线之间的夹角，到底应该如何设定？
二、由于鱼雷有最大射程限制，因而在发射之前需要先想明白，目标是否在本舰的有效射程之内？
鱼雷火控的基本问题
二、理论知识
上述内容只是基本概念，接下来我们将以英国海军官方手册为基础，对鱼雷火控话题相关的理论知识进行具体介绍。
指挥仪角
指挥仪三角形及提前量三角形的原理图
所谓的指挥仪角（Director Angle），指的是鱼雷航线与视线的夹角。要想准确发射鱼雷，就一定要弄清楚这个角度。推算指挥仪角的基本原理如下：
假设一枚从A点发射的鱼雷，在B点处击中了敌舰，那么对于鱼雷离开发射管时敌舰所在的位置，我们定义为E。AB连线，即为鱼雷在水中驶出的航线；EB连线，即为鱼雷航行过程中，敌舰驶出的航线；而AE连线，则为发射鱼雷时的视线。在这个情况下，我们将BAE角称之为指挥仪角。
由于鱼雷和敌舰分别是从A点和E点开始运动的，且最终同时到达了B点，因此AB两点之间的距离和EB两点之间的距离，必然是与鱼雷航速及敌舰航速呈正比的。
换句话说，如果我们以A为原点来画一个三角形，且这个三角形中的两条边Ab和eb的长度分别与鱼雷航速及敌舰航速呈正比、方向分别与鱼雷及敌舰的航向相同，那么第三条边Ae，是会与视线AE平行的，且bAe角的大小会与指挥仪角相同。
根据上述定义画出的三角形，便叫做指挥仪三角形（Director Triangle）。如果将视线、敌舰航线、以及鱼雷航线连成一个三角形的话，那么指挥仪三角形，实际上就是前者的等比缩小版本。
除了上述方法之外，我们还有另外一种办法，可以对指挥仪角进行推算，这种推算方法叫做提前量法：
在三角形ABE中（还是参考上面那张原理图），AB是鱼雷速度，EB是敌舰的航向和航速，EAB是指挥仪角。
敌舰的航向和航速，或者说其运动轨迹矢量，可以分解为两条互相垂直的矢量：EC是沿着视线方向上的速度，CB是垂直于视线方向的速度（这种解读方法与变距率盘的工作原理颇为类似）。CB便是敌舰的提前量，即敌舰在垂直于视线方向上的速度。
如果我们能获得这个速度，那么便能够绘制出三角形CBA，其中AB是鱼雷速度，CB是敌舰提前量，且BCA角的大小为90度。这个三角形中的BAC角的大小，与根据EB（敌舰的航向和航速）计算得出的指挥仪角的大小，是相同的。三角形CBA，叫做提前量三角形（Deflection Triangle）。
需要注意的是，提前量只考虑敌舰速度（而不考虑射击舰的速度），换句话说，相当于将射击舰视为静止不动。
为了求得指挥仪角，我们便需要根据鱼雷的航向航速、以及敌舰的航向航速或提前量，来绘制出指挥仪三角形或提前量三角形。
敌舰的航向和航速
我们必须明白，用来解算指挥仪三角形的敌舰航向航速，是其在鱼雷航行过程中的平均航向和平均航速。然而，在发射鱼雷之前，我们只能观测到敌舰在观测期间的平均航向和平均航速。这两个参数实际上并非是我们所想要的参数，而只是求取参数过程中的一个步骤。在将这两个参数转化为火控参数前，还需要考虑敌舰未来动向的问题。在一些情况下，我们可以不用对观测到的敌舰航向参数进行调整；在许多情况下，观测到的敌舰航速是不用进行调整的。
鱼雷的虚拟航线
众所周知，如果两艘航行的舰船不改变航向的话，那么除非她们是在互相驶离对方、或双方航向平行，否则她们早晚都是要相撞的。这个结论对于鱼雷也是成立的。如果我们能坐在鱼雷里，并在其航行过程持续测量敌舰的方位，那么我们便可根据敌舰方位是否有发生变化，来判断鱼雷到底是会击中敌舰，还是会从敌舰的船头或船尾掠过。
如果两艘舰船的方位（相对方位）保持不变的话，那么双方的东西，实际上可以视为是一艘舰船静止不动，而另一艘沿着方位连线向其靠近；换句话说，相对方位连线，就是两艘舰船之间的的相对航向，或者也可以叫做虚拟航向。
对于鱼雷而言，敌舰在发射瞬间时的方位，便是视线；而如果鱼雷能够击中敌舰，则视线其实就是鱼雷和敌舰之间的虚拟航向。
如果敌舰航向和航速参数有误，导致指挥仪角错误，又或者鱼雷自身没有沿着预定航线行驶的话，那么虚拟航向就会偏离视线，而鱼雷则会错失目标，其偏差程度与角度误差成正比。
我们可以根据速度三角形法，基于鱼雷的实际航向和航速、以及敌舰的实际航向和航速，来推算出鱼雷的虚拟航向和航速，后者即三角形中的第三条边。
通过速度三角形来求解鱼雷的虚拟航向和航速
在上面这个图形中，AB是视线，BAT是指挥仪角，AT则是鱼雷实际航线。
AT的大小与鱼雷航速相同，TE与敌舰航向平行，其大小与敌舰航速相同，因而AE就是鱼雷的虚拟航向，而AE的大小就是鱼雷的虚拟航速。
距离问题
截至目前为止，我们所谈到的都是鱼雷航线相关的问题。至于鱼雷航程够不够，能不能行驶到敌舰所在位置，则尚没有涉及到。
在舰队交战中，如果在极限射程上对着一列敌舰发射鱼雷，那么鱼雷航程是否足够的问题，实际上要比指挥仪角正确与否更为重要。在这种情况下，即便指挥仪角不正确，鱼雷也有可能会击中队列中的另一艘敌舰；然而若是鱼雷航程不够，则根本不可能击中任何一艘敌舰，这种情况下指挥仪角瞄的再准也没用。
鱼雷的最大射程，指的是鱼雷在其设定航速下的航程。某些鱼雷在特定设定下，能够在超过最大射程后，按较低的速度继续前进300-400码的距离；然而从火控角度看，由于鱼雷在这段航程内的速度是未知的。因而这点额外的射程并没有什么意义。
鱼雷的实际行驶距离（Running Range）：鱼雷为了击中目标所需行驶的距离，即“指挥仪三角形及提前量三角形的原理图”中的AB连线的长度。
鱼雷的极限行驶距离（Extreme Running Range）：就是鱼雷的最大射程。
鱼雷的实际开火距离（Firing Range）：发射鱼雷的瞬间时，敌我双方之间的距离，即“指挥仪三角形及提前量三角形的原理图”中的AE连线的长度。
鱼雷的极限开火距离（Extreme Firing Range）：当“指挥仪三角形及提前量三角形的原理图”中的AB连线，即实际行驶距离等同于鱼雷的极限行驶距离时，AE连线的长度就是鱼雷的极限开火距离。极限开火距离的大小取决于敌舰的航向航速以及鱼雷的航向航速。
鱼雷的极限开火距离 = 鱼雷的虚拟速度/鱼雷的真实速度x鱼雷的最大射程
敌舰的航向航速对极限开火距离造成的影响
下面这几组参考示意图，直观的展现了敌舰航向航速及鱼雷航速对极限开火距离造成的影响。
在所有的示意图中，鱼雷全都是从右向左行驶的。
在上方的三组示意图中，敌舰航线与鱼雷航线呈直角（向图中正下方航行）；在这种情况下，极限开火距离是大于鱼雷的最大射程的。
在中间的三组示意图中，敌舰航线与鱼雷航线呈钝角，即敌舰在驶向鱼雷（向图中右下方航行）；在这种情况下，极限开火距离要远远大于鱼雷的最大射程。
在下方的三组示意图中，敌舰航线与鱼雷航线呈锐角，即敌舰在驶离鱼雷（向图中左下方航行）；在这种情况下，极限开火距离会明显小于鱼雷的最大射程。
此外，敌舰速度与鱼雷速度的合成速度越大，极限开火距离与鱼雷最大射程之间的差异也会越大（上方和中间的六组图中标出了敌舰航速）。
15,000码/24节设定的鱼雷的极限开火距离换算表
下表中给出了不同的敌舰航向和方位，对一枚15,000码/24节设定的鱼雷的极限开火距离造成的影响。
横轴为敌舰航速，单位是节；纵轴是敌舰的斜度，即敌舰航向与视线之间的夹角
举例来说，如果敌舰航向与视线相同，且正在驶向本舰，即斜度为180度，且其航速为24节，则查表可知，这种情况下鱼雷的极限开火距离为30,000码。
通过上述文字，我们已经大致掌握了鱼雷火控相关的理论知识。接下来，我们将对鱼雷火控所涉及到的一系列设备及其运用方法进行逐一介绍。
三、鱼雷指挥仪
鱼雷指挥仪的主要功能，是基于给定的敌舰航向、敌舰航速、以及鱼雷航速，给出发射鱼雷所用的瞄准线。
此外，鱼雷指挥仪还可以用来推算出当前条件下的极限开火距离，以便判断敌舰是否在最大射程之内。
再者，鱼雷指挥仪还可以解算出射击舰所需完成的航向调整角度、鱼雷陀螺仪所需设定的角度、或者鱼雷发射管所需旋转的角度。
一套鱼雷指挥仪上，总共有三根杆子，它们分别是：
（i）鱼雷杆：用来调整鱼雷航速设定，并显示出鱼雷航向设定。
（ii）敌舰杆：用来调整敌舰航向和航速设定，这两个参数可通过估测或绘图法取得。
（iii）瞄准杆：用来安装机械瞄准具、望远式瞄准镜、或潜望式瞄准镜。
鱼雷杆和敌舰杆上的刻度设定，是采用相同规格的；在新式的鱼雷指挥仪上，瞄准杆的刻度设定也是与前两者采用相同规格的。老式的鱼雷指挥仪，敌舰杆只能通过肉眼判断来设定；而新式的鱼雷指挥仪上则带有方位刻度盘，能够显示出各杆之间的夹角大小，及舰体艏艉方向（换句话说，可以准确的完成火控参数设定）。
说道鱼雷指挥仪的工作原理，我们还是需要参考“指挥仪三角形及提前量三角形的原理图”。以指挥仪三角形Abe为基础，假设A点是鱼雷指挥仪，那么Ab连线和eb连线的大小就分别相当于鱼雷和敌舰的速度，且其指向则分别平行于鱼雷和敌舰的航向。至于Ae连线，则是与视线AE平行的的，可用作发射鱼雷所用的瞄准线。鱼雷发射后，会沿着AbB连线前进；与此同时，如果敌舰沿着AeE连线前进，那么鱼雷最终会在B点击中敌舰（前提是敌舰航速不发生变化）。
鱼雷指挥仪的设定方法
鱼雷指挥仪的设定方法，总共有四种：
方法一：以本舰艏艉方向为基准来设定敌舰杆
如果能通过舰炮火控的手法来获取敌舰的航向和航速信息的话，那么我们便可以本舰艏艉方向为基准，对鱼雷指挥仪上的敌舰杆进行调整。
现有的鱼雷指挥仪上的方位刻度盘，很多都采用了360度的刻度设计，0度代表正前，90度代表右舷正横，270度代表左舷正横。未来，我们将会遵循舰炮火控的惯例，采用0度代表正前，左右两侧分别设有180度刻度，并通过红色和绿色来分别代表左舷和右舷。
只有在本舰采用直线航线时，这种设定方法才能取得准确的结果。
补充说明：这种方法比较适用于固定发射管与不具备离轴发射功能的鱼雷的组合。在这种情况下，完成敌舰杆设定后，需要等待瞄准杆准确指向目标后方可发射鱼雷。
方法二：以瞄准杆为基准来设定敌舰杆
对于旋转式发射管设计，或者固定发射管与具备离轴发射功能的鱼雷的组合来说，方法一操作起来并不便利。在这些情况下，我们可以瞄准杆为基准，对鱼雷指挥仪上的敌舰杆进行调整。如此一来，无论本舰如何机动，都不需要对敌舰杆做出调整，其与瞄准杆之间的夹角是固定不变的。实际上，这个夹角其实就是斜度，即目视观测到的敌舰艏艉方向与视线之间的夹角。
对于采用这种方法的鱼雷指挥仪，其方位刻度盘的左右两侧分别设有180度刻度，其中0度代表敌舰的舰艉正对着视线即斜度为0度）。这种做法是与舰炮火控的惯例相同的。
如果本舰正在调整航线，或存在艏摇现象，则必须使用这种方法来设定敌舰杆。
补充说明：这种手法又叫做斜度法。在使用这种方法时，只要瞄准杆对准了目标，敌舰杆的航向航速、以及鱼雷杆的航速设定准确，那么鱼雷杆的指向就会是正确的鱼雷航向。操作人员可通过旋转鱼雷发射管或调节鱼雷陀螺仪设定的方式来让鱼雷航向与鱼雷杆指向相吻合。
方法三：以鱼雷杆为基准来设定敌舰杆
当射击舰需要在极近距离上开火，并需通过调整航向的方法来使瞄准杆对准目标时（例如潜艇发射鱼雷时的场景），这种方法会比较易用。在极近距离上，视线指向会飞快地发生变化，尤其是在调整航向时更是如此，因而不适合将其用作基准。在这种环境下，由于射击舰的航向选择完全取决于鱼雷的发射方向，因而将鱼雷杆作为基准，会是最为便利的办法。
对于采用这种方法的鱼雷指挥仪，其方位刻度盘采用了0-90度的刻度设计，其中0度代表敌舰的舰艏或舰艉方向与鱼雷航向相同（自然而然的，90度便代表敌舰的舷侧正横与鱼雷航向呈直角）。
补充说明：在使用这种方法时，假如我们需要发射的是舰艏发射管的鱼雷，则鱼雷杆的指向就行舰艏的指向，此时只需依照鱼雷杆来调整敌舰杆，便可得到准确的瞄准杆指向。
方法四：提前量法
如果使用提前量法，则需将敌舰杆或提前量杆设置成与瞄准杆垂直，或干脆将两者固定为互相垂直，此时便可将提前量参数，当作敌舰航速来设置到敌舰杆上（因为提前量本身就是垂直于视线方向的速度）。
如果将敌舰杆当作提前量杆来使用，那么就需要用另外的手段来获取极限开火距离；又或者，就需要对敌舰杆的设定进行临时性的调整，通过输入敌舰航向和航速，来从鱼雷指挥仪上读取极限开火距离参数。这样来回调整的操作，显然是不甚便利的。
由于这个缘故，较新式的鱼雷指挥仪上，加装了一个提前量杆。在未来的新设计上，我们会用一个独立于瞄准具的单独的提前量计算设备，来完成这项工作。
当本舰正在调整航线，或存在艏摇现象时，除了方法二之外，提前量法也同样是适用的——这是因为在计算提前量时，本身就需要用到敌舰航向与视线之间的夹角，即斜度这个参数。在敌舰斜度和速度保持不变的前提下，无论射击舰的航向如何调整，提前量都会保持不变。
从指挥仪上读取航线调整角度、鱼雷陀螺仪角度、以及鱼雷发射管的旋转角度
在使用方法二或方法四来设定鱼雷指挥仪时，只需要旋转指挥仪并使瞄准具对准敌舰，便可从指挥仪底盘上读出正确的航向调整角度、鱼雷发射管旋转角度、或鱼雷陀螺仪角度（换句话说，让鱼雷航线对准正确的方向）。
从指挥仪上读取极限开火距离
在指挥仪设定正确的情况下，鱼雷杆、敌舰杆、瞄准杆便共同还原出了指挥仪三角形Abe，其布局是与“指挥仪三角形及提前量三角形的原理图”中的ABE相仿的。
在这种情况下：AE/AB = Ae/Ab
换句话说：实际开火距离/实际行驶距离 = 瞄准杆的长度/鱼雷杆的长度
并且：极限开火距离 = 瞄准杆的长度/鱼雷杆的长度x极限行驶距离
也就是说，如果已经按照鱼雷的航速设定好了鱼雷杆的长度，且鱼雷杆的长度等于鱼雷的极限行驶距离，那么瞄准杆的长度就是极限开火距离。
鱼雷指挥仪的类型
下面介绍几种典型的鱼雷指挥仪。
1193型三角式指挥仪
这种指挥仪是供轻型舰艇使用的，由三角形底座、鱼雷杆、敌舰杆、瞄准杆共同构成，是典型的三角式鱼雷指挥仪设计。
在实际使用这类设备时，需遵循上述介绍的鱼雷指挥仪设定方法，一步一步完成参数设定工作。
下图中的鱼雷指挥仪，已经完成了参数设定工作，可以看到其鱼雷杆、敌舰杆、以及瞄准杆，共同构成了一个典型的指挥仪三角形。我们可借助底座上的刻度尺，读出鱼雷杆与瞄准杆所形成的夹角，这个角度即是指挥仪角。
2006型圆盘式指挥仪
这种指挥仪是供主力舰使用的，由圆盘底座、鱼雷杆、敌舰杆、瞄准杆共同构成，是典型的圆盘式鱼雷指挥仪设计。
与三角式鱼雷指挥仪相比，圆盘式鱼雷指挥仪的最主要区别在于底座形式上有所不同——前者为三角形，最大只支持60度的指挥仪角；而后者为圆盘形，在角度上不受任何限制。
3340型指挥仪
这种指挥仪是供潜艇使用的。在潜艇上浮状态下，指挥仪是安装在潜望镜顶端的，且可以通过调整其安装位置，使其与舰艏发射管、舰艉发射管、舷侧发射管、以及水上发射管进行匹配。在潜艇潜水状态下，指挥仪可以当做计算设备来使用，并以此为根据来调整潜望镜。
这种指挥仪上设有两个刻度盘，一个用来衡量指挥仪角，以便调整潜望镜；另一个则用来显示敌舰与鱼雷杆之间的斜度。
四、提前量瞄准具
之前我们已经介绍过，鱼雷瞄准具的目的，是给出正确的瞄准线——这个瞄准线与鱼雷航线的夹角应符合指挥仪角的大小。此外，我们还介绍过，获得指挥仪角的方法有两种，一种是通过指挥仪三角形来推算，另一种是通过提前量三角形来推算。两者相比，后者的操作会简便不少，因而自一战前夕开始，英国海军逐渐使用基于提前量三角形的瞄准具（即提前量瞄准具），替代了基于指挥仪三角形的瞄准具（即鱼雷指挥仪）。
潜望式提前量瞄准具
这种瞄准具是供主力舰使用的，安装在司令塔和鱼雷火控塔内。该瞄准具上配备了潜望式光学瞄准镜，放大倍率为2.5倍，视野宽度为15度。
这种瞄准具上共有三套刻度，上方的那套刻度是用来显示潜望镜的指向方位的；中间的那套刻度是用来显示鱼雷陀螺仪角度的（主力舰配备的都是固定发射管，无法旋转，因而需要给鱼雷陀螺仪输入一个角度，以便使其按照计算得出的鱼雷航线前进）；下方的那套刻度盘是用来显示提前量和鱼雷航速的，其纵轴为提前量，横轴为鱼雷航速。
这套设备看起来复杂，但实际操作起来非常简单，只需将参数读取指针对准正确的提前量与鱼雷航速连线，并将潜望镜对准目标，便可从刻度尺上读出鱼雷陀螺仪上所需设定的角度了。
侧面视图
正面视图
望远式提前量瞄准具
这种瞄准具也是供主力舰使用的，同样安装在司令塔和鱼雷火控塔内。该瞄准具上配备了望远式瞄准镜，并配有备用的机械瞄准具。
正面视图
侧面视图
轻巡洋舰和驱逐舰使用的提前量瞄准具
这种瞄准具是供轻巡洋舰和驱逐舰使用的，与供主力舰使用的设备相比，前者的结构较为精简，去掉了潜望镜/瞄准镜指向角度刻度等设计。
从鱼雷指挥仪改造而来的提前量瞄准具
当英国海军逐步用提前量瞄准具替代了鱼雷指挥仪后，部分原有的鱼雷指挥仪，被改造成了提前量瞄准具。
下图中的提前量瞄准具，便是由2380型三角式鱼雷指挥仪改造而来的。通过拆除原有的瞄准杆和敌舰杆，并换上新的提前量刻度尺和瞄准杆，该设备摇身一变成为了提前量瞄准具。
由于是半路改造而来的，因而这种设备的操作方法既不同于鱼雷指挥仪，也不同于标准的提前量瞄准具——该设备保留了鱼雷杆，操作者需将瞄准杆指向正确的提前量刻度，随后从底座上读出鱼雷杆与瞄准杆的夹角，即指挥仪角。另外，由于该设备上没有鱼雷航速刻度，因而只支持一种鱼雷航速设定。
五、鱼雷火控计算盘
刚才我们已经介绍了鱼雷指挥仪和提前量瞄准具，其中鱼雷指挥仪不单单只是瞄准具，同时也具备计算功能，能够计算出当前条件下的极限开火距离。作为代价，鱼雷指挥仪的操作是比较繁琐的。
用来替代鱼雷指挥仪的提前量瞄准具，在操作上要简便得多，但并不具备计算功能，需要通过其他的设备来计算出提前量、极限开火距离等信息，因此需要一套与之搭配的计算设备——鱼雷火控计算盘（Torpedo Control Disc）。
在一战时期，英国海军的鱼雷火控计算盘，主要有Mark I型、Mark II型、Mark III型三种型号。
Mark I型鱼雷火控计算盘
Mark I型鱼雷火控计算盘由以下几个组件构成：
（i）按照艏艉方向固定安装的底座，底座上设有方位刻度，分别用红色和绿色来区分左右两舷。
（ii）底座上设有一个可旋转的刻度转盘，转盘上的指针代表视线方向（即敌舰的方位）；转盘上刻有多条与视线方向平行的刻度，这些代表的是斜度；转盘上还刻有两条曲线和一条直线，其中两条曲线分别代表21英寸Mark II型鱼雷的两种不同的航速设定（28节和45节），而直线则是用来读取距离变化率信息的。
（iii）刻度转盘的上方，设有敌舰杆。敌舰杆上的指针，可用来显示敌舰的相对航向和斜度。敌舰杆上的滑杆，则是用来调整敌舰航速的。
（iv）敌舰杆上设有还有一个透明刻度尺，用来读取距离变化率和极限开火距离。
Mark I型鱼雷火控计算盘的使用方法如下：
（i）将刻度转盘指向敌舰，并根据敌舰的航向，将敌舰杆上的指针指向固定底座上的对应刻度；完成调整后，敌舰杆上的指针在刻度转盘上所指出的刻度，便是敌舰的斜度。
（ii）根据敌舰的航速，调整敌舰杆上的航速滑杆；完成调整后，滑杆刻度与刻度转盘上的斜度刻度相交之处，便是当前的提前量。
（iii）将透明刻度尺调整为与刻度转盘上的斜度刻度平行；完成调整后，透明刻度尺上的刻度与刻度转盘上的距离变化率直线相交之处，便是当前的距离变化率。
（iv）透明刻度尺上的刻度于刻度转盘上的鱼雷曲线相交之处，可用来判断极限开火距离；如果鱼雷曲线恰好与刻度上的0点相交，意味着极限开火距离恰好就是鱼雷的极限行驶距离；如果0点的位置大于鱼雷曲线，则极限开火距离等于鱼雷的极限行驶距离减去相交处的读数；如果0点的位置小于鱼雷曲线，则极限开火距离等于鱼雷的极限行驶距离加上相交处的读数。
（v）如果能通过其他方法获得敌舰的提前量和变距率，则可以根据这两个参数来对航向和航速设定进行反向调整（类似于德雷尔火控台的Cross-Cut操作手法）。需要注意的是，此处所讲的提前量和距离变化率，是只针对敌舰运动，而不包含本舰运动带来的影响的，这一点与舰炮火控是不一样的。
Mark I型鱼雷火控计算盘
下图中的三个黑色箭头，分别代表敌舰航速滑杆与斜度刻度的交点，透明刻度尺与距离变化率直线的交点，以及透明刻度尺与鱼雷曲线的交点。
根据图中所设定的视线方向（左舷60度）、敌舰相对航向（0度）、以及敌舰航速（15节）参数，可求得敌舰斜度为60度，提前量为13节，距离变化率为250码/分，极限开火距离为6,500码（10,750码/28节设定）。
Mark II、Mark III型鱼雷火控计算盘
Mark II型和Mark III型鱼雷火控计算盘，在结构上是基本相同的。两者的区别在于，前者是供轻巡洋舰和驱逐舰使用的，能够手持使用；而后者是供主力舰使用的，采用固定安装方式。
与Mark I型相比，Mark II型和Mark III型的设计做了较大幅度的简化，主要区别在于：
（i）敌舰杆上没有设置敌舰航速滑杆，只有刻度，操作者需目测敌舰航速刻度与斜度刻度的相交点，来读取斜度参数。
（ii）根据不同的鱼雷航速设定，需要使用不同的刻度转盘。
Mark II、Mark III型鱼雷火控计算盘的使用方法如下：
（i）将视线方向指针指向敌舰，并根据目测判断，将敌舰杆设置为与敌舰航向平行的状态；完成调整后，敌舰杆上的指针在刻度底盘上所指出的刻度，便是敌舰的斜度。
（ii）根据目测判断敌舰杆上的敌舰航速刻度与刻度底盘上的斜度刻度相交之处，这便是当前的提前量。
（iii）根据目测判断敌舰杆上的敌舰航速刻度与刻度底盘上的鱼雷曲线相交之处，这便是当前的极限开火距离。
Mark II、Mark III型鱼雷火控计算盘（10,000码/28-29节设定）
下图中的黑色箭头，代表敌舰航速刻度与斜度刻度及鱼雷曲线的交点（垂直方向走向的直线为斜度刻度，水平方向走向的曲线为鱼雷曲线）。
根据图中所设定的视线方向（180度，即正后方）和敌舰相对航向（目测，无刻度），假设敌舰航速为15节，则敌舰斜度为65度，提前量为13节，极限开火距离为11,500码（10,000码/28-29节设定）。
六、参数估测
排除用来获得火控参数的手段之外，我们的鱼雷火控设备，可以分为两套体系：
（a）目前已得到广泛使用的鱼雷指挥仪
（b）正在逐步替代鱼雷指挥仪的提前量体系
提前量体系需要用到提前量瞄准具和鱼雷火控计算盘两种设备，与鱼雷指挥仪相比，它们更为简便易用、不易受损、且在参数传递环节所涉及到的口令也较少。
但无论是使用哪种方法，都需要先获得敌舰的航向和航速信息。而最主要的获取敌舰航向与航速的方法，就是估测。其他还有一些方法，例如绘图法，也能用来获取这些参数，但那些手段容易出现误差，甚至可能会给出完全错误的结果，因而只适合用来复核估测准确性，而不能直接用于火控解算。
估测航向
在具备充分训练的前提下，最可靠的获取敌舰斜度的方法，其实就是目测估计。除此之外，我们还可以结合敌舰的固有特征，例如烟囱、炮塔、三脚桅支柱等的相对位置，来判断其斜度。注意不要过于依赖桅横杆和顶桅来作为判断依据，因为这些桅杆的布局可能会受到调整，同时也比较容易在战斗中被击毁。由此可见，若能熟练掌握敌舰的外貌特征，则非常有助于提高目测估计能力。而这些外貌特征知识，其实并不难获得，多参阅官方相簿或侧影识别卡即可。
下面我们将通过举例说明，为读者提供一个大致的参考准则。这种判断法并不十分准确，但作为参考还是具有一定意义的。
当德国战列舰或战列巡洋舰上的烟囱看起来似乎要贴到一起时，如果是双烟囱船，则观测者大概位于德舰舰艏的15度方向；如果是三烟囱船，则观测者大概位于德舰舰艏的45度方向。此外，在面对双烟囱的德舰时，如果两个烟囱之间看起来相隔一个烟囱的宽度时，则观测者大概位于德舰舰艏的25度方向。
在对面同时有双烟囱船和三烟囱船时，这种参考准则能在观测者进行目测估计时，起到一定的帮助作用。
估测航速
目测估计航速的难度，要比目测估计斜度难得多。对于人眼来说，判断敌舰航速所能凭依的，仅有烟雾和舰艏兴波这两个因素而已。
在判断航速时，敌舰的排烟量可以作为参考，但不宜过度倚重。更好的方法是，在双方航线平行的情况下，对敌舰烟雾的上漂角度和本舰烟雾的上漂角度进行对比，以此判断敌舰的航速是高于还是低于本舰。
对于绝大部分英国战列舰来说，航速不低于15节时，能够看到有明显的舰艏兴波。对于其他采用类似设计的战列舰来说，这个准则可能也是适用的。但若是敌舰具备更好的线形设计，这个准则就不适用了。
相比于单纯的目测，战斗状态下的敌我双方态势，能够更好的帮助我们完成估测敌舰航速的工作。举例来说，在多格尔沙洲海战这样的追击战中，由于敌舰是知晓我方军舰最大航速的，因而自然可以较为准确地完成鱼雷指挥仪上的航速参数设定。而在更大规模的编队交战中，双方的态势与敌舰的外观（烟雾和舰艏兴波）结合在一起，能够帮助我们较好的判断，敌舰到底是在尽力跑出极速，还是在以较低的航速行驶。对于前一种情况（尽力跑出极速）来说，在敌舰未受损的前提下，以其已知的最大航速为基础，减去为了保持编队航行所需做的牺牲（通常是2-4节），便可得到较为准确的敌舰航速了。这种估算法的准确度，不亚于任何通过绘图法取得的数据。
在舰队交战中，敌方战列舰队的最大航速，是取决于其中的航速最慢的舰级的。并且，出于对潜艇的畏惧，战列舰队的编队航速通常不会低于16节。换句话说，根据这两个准则，如果德国战列舰队内包含有老旧舰级，则可将其编队航速估计为17节；而单独行动的新舰编队，则可将其编队航速估计为18节。至于敌方的战列巡洋舰和轻巡洋舰的航速，则可以将敌方战列舰队的航速为基准来进行判断。
七、绘图法
之前介绍过的那些计算设备，都依赖于通过估测手法来获取敌舰的航向和航速参数。但除了估测之外，其实我们也可以通过绘图法来记录敌舰的距离和方位，并以此为基础来获得必要的火控参数。
接下来，我们将首先介绍绘图法的原理，随后再具体谈绘图法在鱼雷火控环节中的实际运用情况。
绘图法的理论基础
如上图所示，如果军舰A正按照一条固定航线行驶，其速度为AC，且军舰B正按照另一条固定航线行驶，其速度为BD，则从A看来，B的方位是一直在发生变化的。由于B的运动轨迹是BD，因此假设DE与A的运动轨迹在方向和速度上相仿，则BD和DE的合成速度BE，便是B相对于A的速度矢量了。
换句话说，假设A保持静止的话，则BE轨迹，便等同于真实环境下B相对于A的运动轨迹，且后者的速度大小便等于合成速度BE的大小。
对于BE这个运动轨迹，我们称之为B的虚拟航线。如果我们能持续观测到B相对于A的距离和方位，并进行绘图作业，则观测得到的各组参数在绘图纸上所还原出的位置，便会沿着虚拟航线分布。
通过这种持续记录观测结果的方法，我们可以绘制出虚拟航向，并测量出虚拟速度。在本舰航向和航速已知的情况下（由陀螺仪和速度计给出），基于虚拟航向和航速，我们便能推算出敌舰的真实航向和航速了。通过这种绘图法所获得的参数，其精确度完全取决于距离和方位测量的精确度。在实际环境下，由于测距误差是不可避免的，且有时会给出误导性的参数，因而这种绘图法所取得的结果，往往是存在误差的。只有在敌我双方长时间保持航线固定不变，且我方能够对其进行持续观测和记录的情况下，才有可能通过绘图法得到准确的参数，但在实际环境下，这种场景是几乎不可能发生的。
通过绘图取得变距率和提前量参数
让我们换一种思路。B相对于A的虚拟速度，可以沿着视线AB，分解为沿着视线方向上的速度和垂直于视线方向上的速度。如果我们用V来表示虚拟速度，并用θ来表示视线与虚拟速度之间的夹角，则沿着视线方向上的速度就是Vcosθ，而垂直于视线方向上的速度就是Vsinθ；前者便是距离变化率，而后者则是敌舰的虚拟提前量。
如果我们能设法获得距离变化率和虚拟提前量，那么就能立刻推算出虚拟航向和航速。并且，基于敌我双方航向和航速求得的虚拟航向和航速，是具有唯一性的，其对应的距离变化率和虚拟提前量也是具有唯一性的，不会出现不同的敌我双方参数对应相同的虚拟航向和航速的情况。
我们可以通过绘图法，来记录大量的测距仪距离读数、或同时记录多组测距仪记录读数。通过判读记录得到的读数连线，便能推断出距离变化率。
至于虚拟提前量，则可以通过观测敌舰的方位变化率的办法来获得。具体来说，就是通过绘图法来连续记录大量的方位读数，并通过判读记录得到的读数连线，推断出方位变化率。
由于敌舰的方位变化率，就是敌舰的角速度，因而在敌舰距离已知的情况下，便能将其转化为线速度，即敌舰的虚拟提前量。
具体的计算公式如下：
角速度 = 线速度/半径
方位变化率 = 提前量/距离 x 180/π = 提前量/距离 x 1934
鱼雷火控绘图仪
为了更好的完成鱼雷火控绘图作业，英国海军开发出了具备一定自动化程度的鱼雷火控绘图仪（Torpedo Control Instrument）。从具体型号上来说，这种设备可分为Mark I型、Mark II型、Mark III型三种。
Mark I型鱼雷火控绘图仪，配备于巨像级和俄里翁级战列舰，以及狮级战列巡洋舰。
Mark II型鱼雷火控绘图仪，配备于乔治五世级、铁公爵级、伊丽莎白女王级、复仇级战列舰，以及虎号战列巡洋舰。
Mark III型鱼雷火控绘图仪，配备于声望级和胡德号战列巡洋舰。
这三种型号的主要区别，在于火控参数折算装置的不同——Mark I型采用了计算尺的形式、Mark II型采用了转鼓的形式、而Mark III型上的折算装置则是半自动化的，只需手动输入本舰航速和距离，其余部分都是通过机械自动完成的。
Mark II型鱼雷火控绘图仪的布局图
测量方位变化率所涉及到的相关设备
测距仪负责测定敌舰的方位，随后通过传输线路传递至鱼雷火控绘图仪，并显示在敌舰方位显示盘上。与此同时，鱼雷火控绘图仪上设有一个由陀螺罗盘驱动的马达，能够去除因本舰艏摇导致的方位参数误差。经陀螺罗盘修正后的方位参数，被记录在“时间-方位”绘图上，如此便能通过方位变化率读取装置来完成参数读取工作了。
八、测距设备
在各种情况下，获取准确的敌舰距离参数，都是很有意义的。想要在远距离上发射鱼雷，就必须要使用测距仪，且最好能使用多具测距仪。
火炮火控距离
首先需要作出提醒：单具测距仪获得的距离读数，并不是十分准确的，例如，在15,000码距离上，即便在测距操作良好的情况下，也依然存在1,000码左右的测距误差。
在新式军舰上，火炮火控距离是以多具测距仪的读数为基础的，并会通过绘图仪进行记录，因而其准确度会相对较高。我们可以使用火炮火控距离作为参考，来核验鱼雷开火距离的准确性。此外，在舰队交战中，在双方舰队以几乎平行的航线行驶的状况下，如果本舰的鱼雷指挥仪上的鱼雷杆的指向角度，大致接近本舰的炮击目标，或提前量瞄准具上设定的提前量为零，则炮击目标的距离基本就是鱼雷的实际行驶距离了。
另外，距离显示设备上显示的火炮射击距离读数，可能会与当前的测距仪平均读数存在较大的出入，特别是在刚开火时、或刚切换目标时，尤其容易出现这种现象。尽管如此，在一般情况下，这个读数还是足够准确的。另外，在条件允许的情况下，应使用测距仪平均距离读数，而不是火炮射击距离（后者需要考虑炮弹飞行时间内敌我双方距离的变化情况，因而与测距仪平均距离读数有所不同）。
鱼雷火控测距仪
新式的战列舰和战列巡洋舰，以及未来的轻巡洋舰，将会配备一具用于鱼雷火控的9英尺基线测距仪。需要注意的是，通过光学测距仪获得的距离读数，其误差即有可能是全都偏远或全都偏近的，也有可能是有些偏远有些偏近的，因而在条件允许的情况下，通过绘图法来求得平均距离读数，会是更好的做法。此外，如果有距离钟可供使用的话，则可以根据测距绘图来获取大致的变距率，并将其设置在距离钟上，随后根据新获取的测距仪距离读数，对距离钟上实时更新的距离参数进行检核。相比测距仪距离读数，距离钟给出的距离读数变化会比较有规律。
六分仪式测距仪
我们的轻巡洋舰，已经装备了韦茅斯-库克（Weymouth-Cooke）式的六分仪式测距仪。这些设备是用于鱼雷火控的，其精确度还不错，在训练得当的情况下，能够获得比较准确的距离读数。
六分仪式测距仪的工作原理，是对着敌舰上的桅杆、或其他高度已知的物体，来测量其上下两端之间的夹角。在高度已知、夹角可测的情况下，自然便能推算出对应的距离。
九、指挥体系
鱼雷火控的指挥体系，与舰炮火控是较为类似的，同样是由指挥所和火控信息收发设备共同构成的。
鱼雷指挥所
鱼雷指挥所是鱼雷火控军官的战位，此处配备有鱼雷指挥仪，或者提前量瞄准具和鱼雷火控计算盘，以及包括扳机、电铃、舰内电话等在内的各类火控信息收发设备。
主力舰上通常设有两个鱼雷指挥所，分别是位于舰体前部的司令塔和位于舰体中后部的鱼雷指挥塔，前者是主要的鱼雷指挥所，后者则起到备份作用，且有时还能担任备用的火炮指挥所。这两个指挥所，都是位于装甲保护之下的。
轻巡洋舰通常有两个鱼雷指挥所，分别是位于舰体前部的前舰桥和位于舰体中后部的后部指挥所，前者是主要的鱼雷指挥所，后者则起到备份作用。有些轻巡洋舰的司令塔也能作为鱼雷指挥所使用，但由于视线较为受限，因此使用效果并不太好。
驱逐舰通常只有一个鱼雷指挥所，即前舰桥。
伊丽莎白女王级战列舰上的鱼雷指挥所
城级轻巡洋舰上的鱼雷指挥所
R级驱逐舰上的鱼雷指挥所
火控信息收发设备
鱼雷火控所用的信息收发设备，主要可分为电气式和机械式两种。电气式设备是由Barr & Stroud生产的，其工作原理与该企业生产的舰炮火控用信息收发设备相同，属于步进调节式设备（step-by-step instruments）；机械式设备是由Chadburn生产的，其工作原理与动力机组所用的信息收发设备相同，依靠挠性轴来完成信息传递。
Barr & Stroud的鱼雷陀螺角度收发设备
下图中左侧部分的仪表，是用来显示鱼雷陀螺角度的，但图中并未标出具体角度。
Barr & Stroud的鱼雷火控命令收发设备
鱼雷火控命令包括鱼雷装填（Load）、发射管注水（Flood）、准备就绪（Stand By）、发射（Fire）、发射管排水（Drain）等。
Chadburn的鱼雷陀螺角度及火控命令收发设备
从图中可以看到，该设备的信息显示盘上共有两根指针，外圈指针用来显示鱼雷陀螺角度调整参数，内圈指针用来显示鱼雷火控命令。
各型军舰的鱼雷火控指挥体系布局
将鱼雷指挥所、鱼雷发射管等位置，用火控信息收发设备串联起来之后，便构成了完整的火控指挥体系。
复仇级战列舰的鱼雷火控指挥体系
该舰的前后两个鱼雷舱，各设有2根水下固定发射管，因而司令塔和鱼雷指挥塔处，也分别设有4套连接线路，用于连通至这4根发射管。此外，主炮指挥仪和主炮火控计算通讯室处，也分别有连接至司令塔及鱼雷指挥塔处的连接线路，用于将舰炮火控信息传递给鱼雷火控军官，供后者参考。在实际操作时，鱼雷火控军官既可以通过设置在指挥所处的扳机来直接控制鱼雷发射，也可以通过开火电铃来传达开火命令，并由鱼雷发射管处的操作员来扣下扳机。其他英国战列舰和战列巡洋舰的情况，通常也与其类似。
装备水下鱼雷发射管的轻巡洋舰的鱼雷火控指挥体系
一部分英国轻巡洋舰，如城级，配备的是水下固定发射管，她们通常都采用下图中的这种指挥体系。
装备水上发射管的轻巡洋舰的鱼雷火控指挥体系
另一部分英国轻巡洋舰，如林仙级，配备的是水上发射管，她们通常都采用下图中的这种指挥体系。
驱逐舰的鱼雷火控指挥体系
当时的英国驱逐舰，配备的都是水上发射管，她们通常都采用下图中的这种指挥体系。
十、总结
通过以上文字，我们介绍了鱼雷火控的基本原理——简单的来说，鱼雷火控的核心问题，就是瞄准线与鱼雷航线之间的夹角问题，即指挥仪角的问题。瞄准线指向的是敌舰当前的位置，鱼雷航线指向的是敌舰未来的位置，解决了这个夹角问题，也就完成了鱼雷火控参数的解算问题。
为了解决鱼雷火控问题，英国人开发出了一系列的设备。
其中，鱼雷指挥仪的出现时间较早，且同时具备计算和瞄准功能，既能够完成全套瞄准流程，也能用来判断敌舰是否在鱼雷最大射程之内；缺点在于，这种设备的操作流程略显繁琐。
而提前量瞄准具则要到大战前夕才出现，其优点在于操作非常简便，但由于其本身不具备计算功能，因而需要使用鱼雷火控计算盘或鱼雷火控绘图仪来获取提前量参数，且判断敌舰是否在鱼雷最大射程之内的工作，也需要通过鱼雷火控计算盘来完成。
总体来说，提前量瞄准具具备更多的优点，因而逐步替代了鱼雷指挥仪，成为了英国海军的标准鱼雷火控设备。
至于鱼雷火控计算盘、鱼雷火控绘图仪、敌舰鱼雷计算盘、鱼雷火控信息收发设备等配套装置，实际上都是与舰炮火控的相关设备具有相通之处的，如鱼雷火控计算盘与变距率盘有一定相似之处，而鱼雷火控绘图仪和火控信息收发设备，更是与舰炮火控用的同类设备几乎完全相同——之所以会有这样的情况，显然是因为舰炮火控和鱼雷火控之间本身就具有一定的相通性。
正因它们之间具有相通性，所以对于不太熟悉舰炮火控的读者，我建议可以参阅一下同系列的火控炮术系列，以加深对相关话题的理解程度。 | 
发表于 2018-4-23 07:56
楼主
发表于 2018-4-25 20:06
