日德兰纪念系列 - 火控炮术篇 - 第七章 - 坡伦火控系统

seven_nana

akagizuo 发表于 2017-9-21 17:25
gun range对应的就是未来方位的距离，火炮的瞄准点就是一个飞行时间之后目标预测到达的位置
火炮瞄准偏移 ...

错，gun range不是目标未来的距离，而是一个用来给瞄准镜装定参数用的参考值，这个参考值对应的是仰角。

假设实际的目标未来距离是10,000码，是不是瞄准镜参数就按10,000码装定就行了呢？不是！因为瞄准镜参数是对应射表的，而射表是有对应的条件的。当气温、气压、初速、发射药温度、弹道系数等与射表不同时，就算按10,000码装定，实际炮弹可能在9,500码就掉海里了。为了把炮弹打到10,000码，瞄准镜上的射击距离参数可能要装定成10,500码（只是举例，具体数字不必计较），也就是说仰角要比射表上10,000码对应的仰角更大一些，才能在当时的实际情况下打到10,000码。

所以我跟你说，你先去把我之前发的章节好好看看，把基础概念搞清楚再来。

基础概念都搞不清楚，变成我一直在挑你的错，无聊。

akagizuo

seven_nana 发表于 2017-9-21 17:29
错，gun range不是目标未来的距离，而是一个用来给瞄准镜装定参数用的参考值，这个参考值对应的是仰角。

...

理论计算和实际距离的差异，是误差而不是错误
作为一个律师，坡伦首先要解决的是距离，方位，预测距离，预测方位这些基础数据和结算方式
在基础假设下的得到试算结果之后才存在经验修正，经验修正是根据当时的气象条件和射表，发射药相关的条件变化的
实际上坡伦的系统完全可以不经过经验修正，一样通过样本验证来逐步逼近，比如argo clock给出一个gun range，然后火炮就仰角调整到到这个距离对应的角度，开炮之后，如果落点远了就修正预测值小一点，近了就修正多一点，你说的这些细节带来的都是误差而不是错误，只要是系统内的误差，通过纳入整个系统来迭代，只要是能收敛就能控制住，而且气候，发射药这些产生的误差，实际上不见比测距仪的读数误差大
坡伦火控的实质就是观测--绘图--预测--观测校核---修正---进一步预测---进一步观测---进一步修正。。。通过系统的预测和循环验证，能够更高效的解决目标轨迹预测和观测不准等系统误差带来的问题

seven_nana

akagizuo 发表于 2017-9-21 19:17
理论计算和实际距离的差异，是误差而不是错误
作为一个律师，坡伦首先要解决的是距离，方位，预测距离， ...

气温气压那些导致的差异，是已知并且可以解决的。校射解决的是距离和变距率参数的误差，以及已知问题以外的因素导致的误差。火控系统的发展都是尽可能把能解决的问题全部解决，解决不了的再用arbitrary correction去消除。绝没有放着能解决的问题不解决，硬要用arbitrary correction去消除的道理。

akagizuo

威克斯距离钟是一切机械弹道计算器的老祖宗，坡伦，AFCT，美国福特的核心都计算设备就是定速转盘通过齿轮，钢球，螺柱等输出的积分器（integrator），通过接触位置的变化，计算不同速度下的积分
在这个积分器算出的结果输出端，再加上其他的螺杆或者齿轮链接，就可以把修正的气候等参数加上了
坡伦对于计算器的贡献是采用了独创的防滑设计，输出可以更加平滑稳定，另外更加自动化

mathewwu

seven_nana 发表于 2017-9-20 16:53
@mathewwu 关于坡伦绘图仪绘制出的这种真实航线图，想同先生探讨下。

我个人觉得，这种真实航线图，除了能 ...

现在才回答楼主这个问题有点儿取巧，因为楼主和静静已经快把我要说的都说完了。坡伦绘图仪的完成先于计算机是事实，但两者的发展是否有必然的先后因果关系没有记录可循，如果坡伦意图通过作图来验证计算结果，则如楼主9楼所言，绘图机应有预测值的输出，以比较它和实测值之间是否吻合，若有误差则应能在图上立即凭线段读出斜率（如同德雷尔台的做法），但看来没有，所以我同意楼主坡伦绘图机只是单纯的绘制敌我航线图，对火控计算帮助不大，但可作为战术应用及事后分析。

至于静静引老佛爷的坡伦核心理论——利用观察值来验证计算值，我先不假设是何种观察方式，先说已交运给沙俄和奥匈的设备，如果我没记错是不含绘图机的，这是否可得出计算及验证过程不需要绘图机这样的结论？其次来说验证的方式，是否一定得通过观察炮弹落点来决定？这也不必然，只要距离和方位这两个变化率正确，计算机连续输出的距离值和方位值，就应该和当前测距仪和方位盘所观察到的目标距离方位数值吻合，也就是把测距旋钮定在计算出的距离值上，镜头里的目标裂像就应该重合，把方位旋钮定在计算出的方位值上，镜头里的目标舰桥就应该落在中线上。如果数值并不吻合，可以动手拨动旋钮把误差值发送给计算机修正。我手头资料缺缺，不知当年坡伦系统的操作程序为何，不过这种观察比对手法在一战前就已采用，1913年型的坡伦测距仪底座上就装有一具小马达，会依据设定的距离变化率驱动距离旋钮，如果测距手从镜头里观察到目标影像重合，就表示距离变化率是正确的，同样的验证手法也可运用在方位上。（出自海军火力原书第72页）：

mathewwu

死神之炮 发表于 2017-9-20 21:12
这个坡伦火控设备除了在英国战舰上有所运用之外，有没有在别的海军内得到运用 ...

沙俄收到5具，具体作战应用不明。奥匈定购的2具发运时正逢一战爆发，结果"不知去向"。

seven_nana

mathewwu 发表于 2017-9-23 22:53
现在才回答楼主这个问题有点儿取巧，因为楼主和静静已经快把我要说的都说完了。坡伦绘图仪的完成先于计算 ...

hmm，老佛爷的这段说法，跟Brooks的有冲突。后者称power-cut这种做法在1912年时就提出了，但是实际试验结果不成功。

Pollen persisted and the power-cut device was included in the Orion trials, but it did not prove satisfactory. （Dreadnought Gunnery and the Battle of Jutland, P.89）。

死神之炮

mathewwu 发表于 2017-9-23 23:08
沙俄收到5具，具体作战应用不明。奥匈定购的2具发运时正逢一战爆发，结果"不知去向"。 ...

不知去向。。。。。。

akagizuo

mathewwu 发表于 2017-9-23 22:53
现在才回答楼主这个问题有点儿取巧，因为楼主和静静已经快把我要说的都说完了。坡伦绘图仪的完成先于计算 ...

毛子买的坡伦的系统包含了绘图仪和最新能够实现helm free的mkV型argo clock，参见附上的brook写的日德兰火控

另外坡伦系统和同时期很多系统的假设前提都是己方和目标舰保持航向速度不变，因此坡伦的绘图，标注双方真实航线的做法，虽然是现在和过去的位置，但是延续过去的运动趋势，是可以认为对方依旧在可以预见的一段时间内还是这个运动状态的，或者说在一段时间内是可信的
而且坡伦的绘图仪在orion的试验时，已经加上了自动以恒定速度标注目标的距离和方位的功能，这个目标距离和方位随时间变化率就在图上表现得很明显了，足以输入argo clock来预测新的位置，在1912年十月坡伦就申请了自己的自动绘图仪自动绘制dual rates（距离，方位）的专利，同时在orion开始坡伦的绘图仪解决了航向变化的绘制问题，航迹图更加圆滑连续

mathewwu

seven_nana 发表于 2017-9-24 07:00
hmm，老佛爷的这段说法，跟Brooks的有冲突。后者称power-cut这种做法在1912年时就提出了，但是实际 ...

布鲁克斯《无畏舰炮术》第89页这段貌似与老佛爷的说法不冲突，布氏说的部分是从测距仪发送观测数据到计算室计算，老佛爷说的部分是从计算室发送检查数据到测距仪验证。出问题的是连续“power cut动力取样”机构，而不应是间歇人工取样及发送机构。坡伦在测距仪底座上安装连续取样机构的目的是想直接取得距离和方位变化率，若是能成功，也许后世会说他不仅发明了synthetic法火控计算系统，还可能说他发明了速率式(tachymetric) 火控计算系统（限于感测器的性能，能直接有效测出目标距离变化率的设备是1943年的Mk 12火控雷达。）

再来说老佛爷的“脑补”，其实在当时的技术上是完全可能的，光学瞄准镜和测距仪本体的校正就是利用已知的检查点，当在仪器上装定予设的数值后，镜头内就应有对中和重合的影像。坡伦测距仪系统原本就有有效的数据发送系统，加多一套接收系统来检查计算值不是难事。但我也不否认另一种可能，就是老佛爷的确读书不认真，直接把不久之后Ford和AFCT计算机系统所习用的检查手法套用在Argo系统上了，但这些系统的计算室与指挥仪之间若没有双向RPC，检查过程将仍然是间歇的。

mathewwu

akagizuo 发表于 2017-9-24 16:18
毛子买的坡伦的系统包含了绘图仪和最新能够实现helm free的mkV型argo clock，参见附上的brook写的日德兰 ...

那是我记错了，那就是奥匈没有要绘图仪？

坡伦绘图仪的设计是能绘制真实航迹，也可从航迹量取变化率，也就是比人手快捷便当，可是图就是图，没有数据输出，也不能协助验证测量与演算的正确与否。

seven_nana

mathewwu 发表于 2017-9-24 16:26
布鲁克斯《无畏舰炮术》第89页这段貌似与老佛爷的说法不冲突，布氏说的部分是从测距仪发送观测数据到计算 ...

hmm，我学的比较慢，一步一步来，目前对于tachymetric是什么意思还完全没概念。

不过老佛爷说德雷尔系统是analytic，我倒是有点异议。老佛爷自己也说变距率盘算是synthetic的雏形了，而德雷尔系统并不仅仅是rate-plot，也有用变距率盘的时候，且rate-plot和变距率盘输出结果不同时还需要炮术官来定夺是以变距率盘为准还是以rate-plot为准。如果以后者为准的话，还要通过cross-cut来修正变距率盘的设定。基于这个原因，我认为德雷尔应当属于介于analytic和synthetic之间的hybrid产物。

akagizuo

seven_nana 发表于 2017-9-24 20:28
hmm，我学的比较慢，一步一步来，目前对于tachymetric是什么意思还完全没概念。

不过老佛爷说德雷 ...

个人理解，synthetic核心是从已知推导出未知，将全部元素综合起来整体考虑；analytic核心是从未知，或者想知道的向已知的东西靠拢，将元素分隔开来做单一个体分析
德雷尔的思想核心是在图上标出测距仪、方位角各个读数，然后用直线来平均掉偶然误差，距离和时间变化率就是直线斜率，分别解决距离-时间变化率和方位时间变化率。有了绘图得到的变距率和方位变化率之后，德雷尔想到的是通过变距率盘将向量笛卡尔逆变换得出目标的航向和航速，还有自己的航向航速（这方面已知），也就是将已知的变距率和未知且自己想知道的目标运动状态给联系了起来，典型的从个体变化-分析出整体变化
德雷尔火控盘的后期变化，就是典型的从未知向已知靠拢，通过观测先给变距率盘一个初始值（这个值并不完全可信），然后利用变距率盘正向算出来的变距率输入距离计算钟，计算结果用螺杆输出铅笔画出计算钟距离，这条绘出的计算钟直线，如果观测正确，会位于不断输入的测距仪读数之间，如果不正确，炮术官可以根据从测距仪读数分析归纳出一条更可信的直线，得到更可靠的变距率来反过来修正变距率盘的输出，从而修正对目标运动的假设。也就是说德雷尔更多是在用变距率盘的逆运算功能在建立可知的变距率和未知的目标运动状态的联系，是在分析问题
坡伦的思路是用已知的观测结果不断用绘图标记双方位置，从双方历史轨迹预测对方下一步的位置，坡伦的argo clock也是为了让预测更精确。变距率盘的正常使用也是从观测的目标运动状态（此时假定是观测可行且已知）和已知的自身运动状态，分解出未知变距率和方位变化率，是综合法的运用思路
把德雷尔称为分析法的极致我觉得老佛爷说的没有什么问题

seven_nana

akagizuo 发表于 2017-9-21 12:31
老佛爷的naval firepower一书range keeping一章里面写的很清楚啊
pollen的理论核心就是
“Starting with  ...

今日重读老佛爷的海军火力，发现连老佛爷也说坡伦绘图仪没啥用。

Ironically, Mk II did not really need the true-course plot as input. It could just as well have started with measured range and bearing rates (and ranges, to convert the latter into rates across), usable for cross-cuts from which target course and speed could have been deduced. Many later synthetic systems (and the Admiralty version of Pollen’s clock) used those inputs, because true-course plotting often proved awkward (the US Navy seems to have preferred true-course plots).

seven_nana

akagizuo 发表于 2017-9-24 16:18
毛子买的坡伦的系统包含了绘图仪和最新能够实现helm free的mkV型argo clock，参见附上的brook写的日德兰 ...

你引用的这段话是曲解brooks的原文，你划线的内容没有具体谈到购买问题，brooks只说trials by the russian。

而sumida则明确说俄国人取消了购买坡伦绘图仪的计划，只买了测距仪和计算机，他的原话是"the russian order......but no plotting tables, which were cancelled."（In defence of naval supremacy, P. 295-296)。

与你所声称的恰恰相反，brooks自己也说俄国人只买了测距仪和计算机，没买坡伦绘图仪。并且这段内容就紧接着你划出红线的句子。

"Although the firm then received an order for five complete installations, in October Argo shipped to Russia only three rangefinders and mountings and two Mark V clocks with gyroscopes. The cancellation of the plotters does nothing to dispel the many doubts about the Mark IV as a practicable true-course, helm-free plotter."

只能说你看书太不认真了。