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未能及时用上这个,英国在日德兰海战中损失惨重——野狼獾老师给你详细解释

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下面是正文,作者:吴俊(野狼獾)

大炮巨舰的时代已然落幕,但是那些恢宏巨舰的神秘感并未随着时间而消失,除了装甲、火炮和吨位,这些容易找得到的数据,真正让很多爱好者赶到好奇的问题在于,在那个没有先进电子计算机和雷达的时代,军舰之间的炮战,究竟是如何展开的?

当然,在装甲军舰出现前,海上炮战已经有生有色打了几百年,炮术指挥,也在不断继承与发展中。

早期的海军炮术,显然更倚重经验,由于所有的射击,都是围绕测距展开的,所以在没有比较精确测距设备的时代,也遑论先进的火控。

舰上的最高指挥官,通常能做的,只是为每门炮分配目标,剩下的,就交给每门炮的炮手们来完成。

通过对方战舰长度或者桅杆的长度变化,可以粗略地判断出距离;有时候通过操纵火炮俯仰,也能抵消海面浪涌造成的横摇和纵摇,或者干脆等待浪涌到顶点的一段平稳时期进行射击。

中日甲午海战的时期,尽管水平合像测距仪已经出现,却还没有成为军舰的标准配置(有一些说法,日舰吉野号安装了4.5英尺基线的合像测距仪),由于距离数据缺失,海战炮术,仍然停留在经验和运气阶段。

当然,如果统计这次海战中双方命中率,与很很多年后的日德兰海战相比,还要高出一些,主要原因在于,双方军舰都靠的很近,为了能够击中对手,双方互有默契地靠近,情理上如果一方具有火控上的优势,势必要远离对手,在对手无法有效使用火力的距离上,发扬自己的射击精度。

从风帆时代开始,舰队炮战间的距离就在不断增加,但是在最初的装甲舰战争中,尽管主炮射程超过了10公里,双方交战距离,很少超过5公里。

这样的距离内,尽管目标仍然在高速运动,但是侧面投影面积仍然较大,而目标军舰的长度,可以抵消一部分提前量计算误差,而军舰的高度则可以弥补一些俯仰调整上的误差。

这里可以举一个例子加以说明,我们经常看到恐怖分子扛着RPG火箭筒,但是很少看到他们使用迫击炮。因为两种武器对计算的要求不同。即使迫击炮打击的是固定目标,而火箭筒还被用来射击移动目标(甚至直升机),但是目不识丁的战士,仍然很容易掌握火箭筒。无论是通过分划线判断距离,还是对水平移动的车辆,进行毛估估的计算判断提前量,都是可以做到的,当然归根结底,是因为目标比较近,这与早期装甲舰之间的对射类似。

到了日俄战争时期,光学测距仪已经普遍安装在了军舰上,但是双方仍然没有将炮战距离,拉远到曲射距离上。

事实上,直到二战,海军强国不断加大火炮口径和倍径,也不仅仅是为了提升破甲深度和杀伤威力。大口径火炮发射的高初速炮弹,可以在较远距离上保持平直弹道,以直瞄方式摧毁对方侧面,这样就避开了,远距离曲射命中率低下的难题。当然,即使直瞄射击,仍然有对测距精度的需求,而且精度越高越好。

那时候的测距仪大致是这个样子,通常基线越长,测距精度越高,所以战列舰上通常使用超过10米长的长基线测距仪。

测距方式如下,将测距仪转向目标,寻找目标中部的基准物,通常是竖直的烟囱或者桅杆,长基线测距仪两侧的可偏转的光学物镜,分别获得基准物的上半部分以及下半部分,使得物体在物镜中成像,并重合。然后,读取左右两侧的镜头的偏转角度,通过三角函数计算得到距离。实际上,直到今天,这种设备仍然在不太广泛的领域使用。、

截至去年在淘宝上仍然可以找到我空军的剩余物资——58式合像测距仪,基线长度1米,适合单兵携带。这种测距仪被用来为炮兵和肩扛防空导弹,估算目标距离。

坦克上也用

  有了距离数字,但是射击运动目标的另一个难题是计算提前量,也就是目标在水平方向上的距变化率,但是得到这个数字,仍然不是我们接下来要谈到的终极那题,坦克的简易扰动式火控就能应付。

  射手通过瞄准镜,稳定跟踪目标移动,而由于炮塔随动瞄准镜,跟踪目标一段时间后,坦克火控可以通过对炮塔的转速,每秒钟六次的数据采样,获得目标在方向上的移动速率近似值,由此判断下一个时刻(炮弹飞行时间),目标所在的位置,并在物镜内生成一个光点注入的修正点。

但是这种直瞄射击的方式,固然简化了问题,却仍然在逃避炮术上的终极难题——如何将火炮的最大射程发挥出来。

与坦克之间的战斗,通常不超过2公里的情况不同,海上交战的距离甚远,炮弹甚至需要飞行半分钟以上才能完成整个飞行,要预测几十秒后目标所在的位置,谈何容易。由于海战瞬息万变,任何解算都必须具有相当的时效性,不可能进行纯粹人工的纸面几何计算。

于是机械式指挥仪的鼻祖,德梅里克计算机出现了,时间是1902年。

这个东西是这样的

实物是这样的。

圆盘上方,天车般的金属条,可以沿原型底座的边缘滚动,用来指向我舰航向,这根金属条上的刻度可以输入速度,下方圆环上的另一根金属条,代表敌方,也可以设定航向以及航速。

但是这个东西怎么运作?乍一看,是不是看的一头雾水?

德梅里克计算机,确实是早期复杂火控的基础,但是本身并不复杂,虽然叫做叫做计算机,实际上更像是计算尺,或者说计算器。

接下来,我们来探讨一下,这个东西的运作原理。当然完全依靠文字几乎不可能说清楚,我在YouTube上找到了一位老兄(SleepyTymeT)的3D模拟视频,截取了一些图片,进行直观说明。

首先假设一下作战环境,下图左边是我们的船,而右边是敌人的军舰(目标舰)。那么要预知下一个时刻,目标舰的位置,我们需要知道两个分量。

第一是我舰与敌舰直线方向的距离变化率(range rate),以及与该方向垂直的偏转(deflection)。知道这两个数据,就可以分别在方向和高低上,修正火炮指向和俯仰。距离变化率得到的是火炮俯仰的修正,而水平方向的偏离率,则提供提前量的修正。有人一定注意到,在刚才的坦克射击问题中,没有出现距离变化率的计算,而只计算了提前量,因为坦克炮弹飞行的时间短,这个数值可以忽略不计。

需要强调的是,偏离并不是方位变化率,这个数值的单位也不是度,与之前谈及的坦克射击一样,这是一个目标横向移动的速率。虽然与距离变化率一样都是速度,但是在刻度盘上,两者的单位不同,前者为码/分钟,后者为节(海里/小时)。

就是如图所示的两个分量。

下图是双方各自移动矢量(长短代表速度快慢)设定我舰航向20航速15节,敌舰航向225,航速15节。

假设我舰不动,则敌舰相对我舰的移动,是我方反向线条与敌方线条的叠加,如下图

将左边我舰的反向移动平移。

得到最终相对移动的矢量。

这个矢量帮助我们得到想要的两个分量。

即与目标直线方向的距离变化率,以及与这个方向垂直的横距变化率。而德梅里克计算机,就是干这件事的。实际上,它就是一部,具有设定本舰、目标舰的航向、速度,可以转动、平移,然后读取数值功能的计算器。

首先移动上方旋转的主梁,设定为我舰的方向。

然后移动上方刻度,调节我舰航速。

然后移动下方小转盘(如下图),调整敌舰航向与速度。

这样刚才纸面上的矢量叠加就在这部计算机上完成了,接下来,就可以读取我们需要的两个数值了这里读出的距离变化率为—800码每分钟,意味着敌舰正在靠近。

而横向的距离变化率为24节,右偏

在德梅里克计算机的基础上,可以预测目标下一时刻目标位置的射击指挥仪终于成为可能。

上图是德梅里克计算机的衍生产物,美制MKII型简易火控台的分量输出部分,可以更直观读取两个数值。

整个火控台如下图。

当然,现实仍然是残酷的,在弹道计算机和雷达、激光之类的测距手段出现前,所有基于合像测距仪、德梅里克计算机、维克斯积分计算机,自动绘图桌,而堆砌成的机械射击指挥仪,从来都没有很准过,这一时期大部分海战的模式,往往是从远距离射击开场,但还是会越打越近。

事实上,从合像测距仪读取的距离数据,根据敌方舰首涡流判断的敌舰航速,都很非常的“不精确”。这样的“近似值”输入后,在人多手杂的火控台上,被不断累积的误差,最终通过长达数十秒的炮弹飞行,被放大到匪夷所思的地步。

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