USNTMJ日本海軍对海火控系統大要
有关对海射击的全盘问题早在廿年前便已公诸于世，但在火控兵器的竞赛上日本还是落于英美之后。较值得一书的只有降低远程散布方面，虽然还不够完美，但在莱特湾的表现已值得称许。日本没有好的雷达固是其短处，但在一般情况下，精良的齐射训练确是日本之所长，所以比起其他国家来日本海军的对海射击并不弱。但日本陀螺装置与安定仪的落后不是一点点，连在瞄准镜上安装小型陀螺仪来稳像这个念头似乎都没有（译注：没有稳像装置表示在海况不佳时难以应对舰体动摇所带来的瞄准与发射问题。）除了爱知时计的电机伺服系统外，其他机械及机电设备均乏善可陈。
本报告编号O-31, 1946-1-31完成，正文57页，另含4个附件和52张图表共61页。主要调查对象有吴港海军火控工厂厂长一井中佐、东京海军研究所竹村先生与名古屋爱知时计的首席火控设计工程师津田先生。与对海火控系统有关的安定仪、陀螺水平仪、伺服马达及线路等有部份在报告编号O-29，摘译参见本帖后半。对空及海空两用高平火控系统在报告编号O-30，摘译参见《USNTMJ日本海軍防空火控系統大要》
本报告原文所涉及专业名词之汉字–拼音–英文–以及中文译注对照如下：
指挥仪类
方位盘 HOIBAN Low Angle Director 对海陆低射角射击指挥仪
高射机 KOSHAKI High Angle Director 对空高射角射击指挥仪
射击装置 SHAGEKI SOCHI Short Range Director 近程射击指挥仪
计算机类
射击盘 SHAGEKIBAN Low Angle Computer 对海陆低射角射击计算机
高射射击盘 KOSHA SHAGEKIBAN High Angle Computer 对空高射角射击计算机
苗头盘 BIODOBAN H.A./L.A. Simplified Computer 海空高低射角简化射击计算机
火控系统类
高射装置 KOSHA SOCHI High Angle Fire Control System 对空高射角射控系统
炮战指挥装置 HOSEN SHIKI SOCHI Low Angle Fire Control System 对海陆低射角射控系统
以下为各种火控设备型号及概略列装表
低射角指挥仪
十四式方位盘 已除役
九四式方位盘 标准方位盘，大和、武藏除外
九八式方位盘 大和、武藏
九四式改五方位盘 改作12.7厘米炮用高射机用于防空巡洋舰（译注：如五十铃号）
九四式改六方位盘 同上，更名为二式
高射角指挥仪
九四式高射机 舰用
三式高射机 陆用
低射角计算机
九二式射击盘 40厘米炮，如长门
九四式射击盘 14厘米炮，如长门
九八式射击盘 46厘米炮，如大和、武藏
高射角计算机
八九式高射射击盘 已除役
九四式高射射击盘 目前使用者，如大和、武藏
低射角火控系统（译注：［括弧］内加入附件(C)之列装表）
九四式方位盘 + 九二式射击盘 长门 ［长门级/扶桑雾岛两级/7000吨以上重巡的40/36/20厘米主炮］
九四式方位盘 + 九四式射击盘 标准 ［长门级/扶桑雾岛两级的14/15厘米副炮、轻巡的14厘米主炮］
九八式方位盘 + 九八式射击盘 大和、武藏［46厘米主炮、15.5厘米副炮］
九八式方位盘 + 九四式射击盘 长门 （译注：存疑，附件(C)也无此资料）
二式方位盘 + 二式苗头盘 驱逐舰［50倍径12.7厘米炮，对海空两用］
九四式方位盘 + 九四式苗头盘 驱逐舰［50倍径12.7厘米炮，仅对海］
高射角火控系统（译注：［括弧］内加入附件(C)之列装表）
九四式高射机 + 九四式高射射击盘 大和、武藏［大和长门扶桑雾岛四级的的40倍径12.7厘米高炮］
九四式高射机 + 九四式高射射击盘 航母及7000吨以上重巡的40倍径12.7厘米高平炮、12厘米高炮、九八式10厘米高炮］
九四式高射机 + 九四式高射射击盘 ［驱逐舰的九八式10厘米高平炮］
九一式高射装置 九一式改二，自长门拆除
二式高射装置 陆用
三式高射机 + 九四式高射射击盘 陆用，更名为四式
三式高射装置（三式高射机+ 三式高射射击盘） 陆用，高射射击盘过于复杂从未制成
三式高射装置 舰用，从未制成
九五式射击装置 以Ward-Leonard式机构动力遥控机关炮
九五式高射装置 陆用，过于复杂除役
四式射击装置 简化九五式射击装置
五式高射指挥装置 陆用，即“雷云”系统，仅制成一套，未曾实战
五式电探方位盘 + 二式苗头盘 驱逐舰及巡洋舰用雷达火控
附件(A)&(B)列出送返美国各有关单位的实物及文件。
九八式降低散布装置：本装置分两部份，一是装在主炮发令所（译注：绘图计算室）内的“扳机时间限制器”，当要求同时发射两门以上的火炮时，限制线路接通的时间差介于0.08至0.2秒之间（译注：Campbell《二战海军武器Naval Weapons of WWII》报道46厘米三联装炮的中炮延迟0.08秒、41厘米至20.3厘米联装炮其中一门延迟0.04至0.06秒。）一是装在炮塔内的“击发时间分隔器”，确保炮弹不会同时出膛相互干扰。装置样本取自长门号，与大和号与武藏号的同型。下图1为“扳机时间限制器”外观。
限制时间的长短由可变电阻器调整，当方位盘内的扳机扣下时通过电磁开关激发马达转子开始移动，进行接通——断开线路的过程，转子受到弹簧力道的迟滞来控制断开时间的长短，要转到指定位置时才再次接通。同炮塔各炮的击发时间分隔则是以个别火炮完成瞄准程序为准，先完成的（俯仰旋回均到位）会先连通击发，其他炮即使落后霎时完成瞄准，也要按原定限制时间才会接通击发线路，所以不一定是同炮塔那一门炮先发射。
九四式方位盘 + 九二式射击盘系统：为除大和级之外的战列舰及重巡洋舰主炮的对海火控系统。
九四式方位盘为传统二轴向设计，可指挥主炮或副炮射击。除测算目标俯仰角及方位角外，还有修正纵横动摇(level & cross level)及瞄准与射击位置间潜差(parallax)的功能。俯仰手、旋回手及炮术官的观察望远镜口径15厘米，横动摇手望远镜口径4.5厘米。由于系统是往复式(reciprocal)架构，所以方位盘必须以手动调整由射击盘解算完送过来的偏转射向（左右苗头，deflection）及超越射角（上下苗头，super elevation）的瞄准角度。本方位盘由吴港火控工厂生产，自1943年12月至1945年4月共生产132具（译注：高度怀疑这里的1943年是西元1934年即日本纪元二五九四年之误，原因其一是此处的二五九四年即本型生产编号为九四的依据；其二是主炮方位盘主要构件一般都造得坚固耐震，寿限基本能达到战舰标准役期，这132具已足够装备日本1934-1945年全部重巡以上战舰并加上维修及战损备份还有余。 Friedman《海军火力Naval Firepower》更错把这132具的产量记录套到同编号的副炮系统上去，）每具价格1万日圆（不含光学部件）。操作极限：俯仰角-12至+45度、纵动摇角10度。尺寸：高1.7米宽1.0米，运转直径1.5米，重2公吨。后期装有安定仪的舰只其方位盘本体的安定作用须靠人工随动，尤其在夜间看不见水平线的状况下。下图15为安装在伊势号樯楼顶×位置的九四式方位盘。
下图为长门号主炮预备指挥所内的本型方位盘外观（译注：非原文图片，注意瞄准镜已被拆下。此类斯科特式方位盘安装在多面开窗的樯楼内部，仅自体旋回，楼层不转动。）
下图12为本型方位盘的人员配置，顺时针从12点起分别为炮术官、俯仰手、射程射向装定手、横动摇手、传令兼助手及旋回手共6员。
九四式方位盘 + 九二式射击盘系统大抵相当于1924年前后的英制低射角火控系统，据射击盘生产商爱知时计告知，他们一直以来沿用英国武氏厂(Barr & Stroud)当年提供的基本设计。调查组认为这具纯机械式计算机值得一提的部份只有积算器（译注：摩擦式）的可变游隙设计，能提供相当平顺的运行。本型射击盘生产时间自1932年至1943年4月，产能每月1具，每具价格15万日圆。九二式射击盘提供以下几种弹道类型： 45倍径40厘米炮、45倍径36厘米炮、50倍径20厘米炮（二型）、以及60倍径15.5厘米炮（已除役）。操作极限：测算距离40000米射程39800米、方向左160密位右130密位、自速30节敌速40节、目标航向左右各90度、距离变化率70节、风速20秒米，尺寸：长1.5米宽1.8米高0.9米，重3.5公吨。下图5为长门号40厘米炮的九二式射击盘外观（译注：非原文图片。）
下图6为本型射击盘的人员配置，分别为1.距离及方位作图手、2.距离及距离变化率（变距率，range rate）操作手、3.未来距离操作手、4.航速航向方位交角及偏转射向操作手、5.陀螺罗盘航向操作手、6. 方位变化率（变角率，bearing rate）操作手、7.测距平均值操作手（长门号共有5具测距仪），图上方白圈是炮术官。
除最上级之外的九二式射击盘依赖一具外观及操作方式都很像方位盘的附属测算设备，来为射击盘提供目标航向航速，日文称之为“测的盘，拼音SOKUTEKIBAN”（译注：测的盘为日本所独有，结合Inclinometer斜度仪及Dumaresq变距率盘的功能为一体，其他国家则使用分离仪器或不同手段达成同一目的。最上级的九二式射击盘本身具有追踪计算目标航速航向的功能，故不必依赖测的盘，只需要输入敌我航线大略交角便可求取，这在对付像轻巡及驱逐舰这种快速又经常变换航向的目标时较为实用。由于使用斜度仪求取目标航向时必须输入目标长度，详见《坂上之云中三笠号测距仪与射程钟之考证》http://www.warships.com.cn/thread-1900-1-1.html ，所以正确而快速的辨识敌舰型号成为必要条件。这种手段在一战前采取作图解算火控法时便已出现。二战时各主要参战国都已拥有较先进的火控测算技术，对航向航速这种短时间内的变化较难测准的参数可以采取持续测算拟合方式验证，一如验证其他参数的测算结果一样。但英日这师徒俩似乎仍然偏好使用斜度仪及测的盘，也许与他们限于经济因素对老舰未能快速而全面换装最现代化的火控设备有关，不像美国的工业能量不但能一方面大量造新舰，一方面还能在短短一两年之内就把最新的火控设备普及到老舰上去。）九二式测的盘尺寸：高1.75米宽1.25米，运转直径1.5米、重2公吨。下图4为本型测的盘外观。
下图附件(D)为九二式测的盘的结构图。
下图13为九二式测的盘的人员配置，分别为1.陀螺罗盘航向操作手、2.目标方位角操作手、3.旋回手、4.目标航向交角操作手、5.目标长度及距离差异操作手、6.斜度仪角度操作手、7.现在距离操作手、8.目标航速及目标角操作手。
下图7为九四式方位盘 + 九二式射击盘系统的简要工作流程：目标距离由图右上测距仪量取，目标方位角由图左上的方位盘量取，自舰航向由图右的主陀螺罗盘量取，图中央的射击盘接收以上三者量取之主要参数，再加入测的盘量取值与其他次要参数一起解算后，将偏转射向及超越射角回传给方位盘，同时也传给图下方的各炮塔调整火炮大略射向及射角预作准备。方位盘在偏转射向及超越射角之上进一步修正动摇及潜差角度，然后再将最终射击参数输出到炮塔装定火炮备便，此时即可由方位盘扣扳机发射。
九四式方位盘 + 九四式射击盘系统：为重巡以上战舰的副炮及轻巡主炮的对海火控系统。
这种九四式方位盘与前述的战列舰及重巡主炮的九四式方位盘有些差异：a.改由射击盘修正潜差、b.改由射击盘修正横动摇、c.取消炮术官的阵位与观察望远镜，另俯仰手及旋回手的望远镜口径改用较小的12厘米。由于最终射向与射程都是由射击盘直接传送至炮位，故本系统工作流程也不同于前述九四式方位盘 + 九二式射击盘的往复式，而是由方位盘流到射击盘再流到炮位的串联式(series)架构。下图25为青叶号副炮的九四式方位盘。
下图24为本型方位盘的人员配置，顺时针从2点方位起分别为俯仰手、射程射向装定手、横动摇手、及旋回手共4员。
九四式射击盘类似同期间的英国海军部火控计器（译注：Admiral Firing Control Clock，简称AFCC，为控制口径在6英寸以下舰炮射击的计算机）但比AFCC多出了距离绘图机，而且是半速率式设计（semi tachymetric）。操作极限（控制12.7厘米50倍径舰火炮）：测算距离20000米射程15000米、低射角方向左120密位右90密位、高射角方向左右各250密位（对付雷击机的弹幕射击时）、自速40节敌速40节，尺寸：长0.8米宽0.6米高0.9米，重4.25千克（译注：疑为425千克之误）。下图18为本型射击盘外观，图20为容纳本型射击盘的长门号副炮发令所。
下图22为本型射击盘的人员配置，顺时针从12点起分别为炮术官、偏转射向操作手、方位及方位变化率操作手、自速航向风速及未来距离操作手、距离及距离变化率操作手共5员。
九四式方位盘 + 九四式苗头盘系统：为驱逐舰主炮的对海火控系统。
日本驱逐舰所使用的主炮对海火控系统一共有四种，分别是a.老式方位盘 + 九四式改一苗头盘、b.九四式方位盘 + 九四式改二苗头盘、c.二式方位盘 + 二式苗头盘、d.九四式高射装置（秋月级）。c.d.两种为高平两用，已在《USNTMJ日本海军高炮火控系统大要》介绍过。至于a.b.两种的系统架构差异在于a.是往复式而b.是串联式。调查组未缴获任何本b.系统的实物与图文资料，所有信息均来自审讯。本系统是不错的轻型舰火控系统，对海射击效能比c.系统还要好。本系统所配用的九四式方位盘与前述大型主炮的九四式方位盘完全一样。计算核心的九四式苗头盘属于变率式设计，仅具基本功能。操作极限：测算距离20000米射程19800米、距离变化率低射角80节高射角300节、自速40节敌速40节，尺寸：长0.75米宽1.3米高0.9米，重1.20千克（译注：疑为120千克之误）。下图26为本型苗头盘的人员配置，仅距离参数操作手和方位参数操作手2员。
九八式方位盘 + 九八式射击盘系统：为大和级主炮火控系统（译注：虽然报告对本系统的输出入条件与计算方式都调查记录得很详细，但文中未提及有实物存留，连照片都没有。又附件(B)中包含一具编号为九七式从比睿号拆下的方位盘，类似九八式，本文未有介绍。）
位在前樯楼最顶部的九八式方位盘安装在转塔内，潜望镜头伸出于塔顶式进行瞄准。由于镜筒固定不动， -12度至+45的俯仰角靠摆动入射棱镜角度调整。方位盘由炮术官、回旋手、俯仰手与横动摇手4人操作。尺寸：宽0.6米高2.3米，运转直径1.3米，重3.5公吨。九八式射击盘与之前的日制射击盘最大不同之处，在于各阶段解算机构之间可通过电机方式自动连结更新（译注：其他射击盘的阶段数据必须手动输入下一阶段解算。）射击盘外观见下图28，图左半部是侧视及宽高（毫米），图右半部是上视及盘面，由黑色园椅面表示12名操作手的位置。射击盘输出入仪表从左至右分为三排，左排从上至下为Cp罗盘航向、B真方位、V自速、v敌速、Ro距离观测修正、Tr目标仪表；中排从上至下为Bc方位角修正、Dt偏转射向、Rc距离修正、R未来距离、Rmo现在平均距离修正、F超越射角；右排从上至下为L纬度、温湿度、Rd距离差、Dr当日距离修正、W风速、Vt初速、T弹丸飞行秒时、Sp弹丸飞行时计（译注：少数仪表未加说明。）
本射击盘之操作极限：测算距离50000米射程41300米、方向左160密位右130密位、方位角偏移度500密位、自速35节敌速40节、风速40秒米，尺寸：最长3.5米最高1.5米，重7.5公吨。九八式测的盘是九八式射击盘的附属设备，提供目标航速航向，一如九八式射击盘内部解算参数之间的自动传递，九八式测的盘可通过同步装置将目标航向航速自动输入九八式射击盘。尺寸：高1.0米宽0.9米高0.8米、运转直径1.3米、重0.6千克（译注：明显为公吨之误。）下图29为九八式测的盘的结构图。
水平线陀螺仪：
日本的水平线陀螺仪（译注：射击仰角与横动摇角的目视瞄准基准是目标水线及地表水平线，若无能见度时则可依赖陀螺仪产生人工水平线代替）发展始于1932年，1935年开始装在比睿号上试验的九八式水平线陀螺仪据称有误差不大于0.25度的测定能力，有助于维持方位盘瞄准线的纵向安定。后继型号一式（译注：1941年型）针对缺点作出改进，先安装在神鹰号上测试，后移至东京海军研究所，逃过大轰炸被我方缴获。一式的陀螺直径25厘米、转速10000分转、空气轴承直径26厘米、纵横动摇角误差0.033度、随动机械误差+/-0.042度、总误差+/-0.083度。除了可提供纵向安定之外，还进一步提供横向安定，故不仅适用于大口径对海主炮，同时也适用于中口径的高平炮，外形约1.2米高，重450千克。不过日方自认一式陀螺仪太过复杂，已超出他们的工业能量。下图33为一式的结构图，图35为拆解后的内部照片。
后续研发的四式陀螺仪是一种舰用高炮水平仪，它不采用复杂而昂贵的电机式进动量感测装置，反而回归人工随动方式（译注：反映出战争后期资源匮乏的应急措施。）四式内部安装一面反射镜，核心陀螺转动时镜面能一直保持水平。设备外壳顶上有两副把手和一具投射灯，操作手握住把手移动外壳，如果外壳被移动到水平，也就是与内部的陀螺水平一致，反射镜就会将灯光投射在顶部的透明窗口。当操作手一直保持灯光正确投射，水平讯号就通过电气装置传到高射机。四式的陀螺直径仅8厘米、转速20000分转、阻尼系数1.5度、总误差+/-0.417度（译注：虽然这个误差离精准还相当远，但对在小风浪里也会摇晃的驱逐舰进行防空射击还是不无小补。）下图41是本型陀螺仪结构图，注意顶上中间的反射灯与镜和左右的手操把儿。图43是花月号发令所内的四式水平线陀螺仪照片。
日本也从德国引进一种双陀螺式水平安定仪，为小口径机炮提供纵横动摇修正。这两具陀螺轴心平行对向旋转，各输出一个自由度的安定参数，火炮的俯仰与旋回角度依据安定参数增减以抵消舰体动摇。本安定仪（译注：无编号，亦无列装说明）陀螺直径11厘米、转速20000分转、启动时间1分钟、误差0.05度。下图45为其外观照，图46为结构图。
报告内尚有数种研发中的陀螺仪不再赘述。
伺服机构与传导器：
日本的机械式伺服机是仿自1928年美国机械师杂志的公开设计；九四式高射机上的电气式伺服机与美国Ford Inst.的火控部件相同；气动式伺服机完全照抄Brown Compass的设计。大和级九八式火控系统采用的电机式伺服机无实物存留，图纸也被爱知时计销毁或毁于大轰炸，仅存为审讯准备的的资料，下图49是电气调节器结构，图52是机械转矩放大器的结构。
USNTMJ日本海軍火控系統杂项资料
本报告编号O-29, 1946-2-11完成，正文21页含3附件共36页，内容与O-30防空火控与O-31对海火控两份报告相关。一般而言，日本的火控设备相对简单，有些甚至落后，不过整体运作表现还是良好的。（译注：正文部份与O-30及O-31内容重复的，还有过于零碎的都略去不译。）
电话与信号交换机：日本船舰上的交换机基本是座控制供电与保险开关的面板，长门号上的通用交换机并没有将火控线路区隔出来，反而散落在面板各处，既无章法也无外观标志，生手必须按图索骥才能操作。当主力战舰有必要将火控主控权在前后两座指挥仪间作转移时，由于所有的同步开关与仪表控制都是单回路配置，所以转换过程异常复杂，在最好的情况下，也至少要耗时1分钟。过程首先要将两座指挥仪与所有主炮旋回指向正左舷或正右舷、俯仰指向正10度、所有距离表盘（包括计算机的）拨到10000米，这时才能切换多重开关完成转移。下图3为长门号上的电话与火控信号交换机。
目标指定装置：日方承认他们的目标指定装置不如英美的完备，尤其是在对空系统上。对海目标指示器配置在舰桥两侧，负责将目标方位电传给主副炮炮术官。对空目标指定系统则负责将方位与仰角传达给各防空枪炮群的所属指挥仪或自力瞄准的炮位，比如在云龙号上系统就须联通8座防空机炮高射机、2座12.7厘米炮高射机、1位炮术官、1处12.7厘米发令所、以及多处12.7厘米火炮炮位。要将不同方位仰角高度来袭的目标适当分配并有效通知各单位不是件很容易的事，将邻近单位的指定目标误认为自己的更经常发生。九四式高射装置装有一套较先进的指示系统，可通过伺服马达，将炮术官的指示用光点同步显示在俯仰与旋回瞄准镜中，好让瞄准手能凭光点找到指定目标。这种方法在为高射机指定单一目标时运行得不错，但遇上同时间要为多座高射机指定多个目标时就束手了。
开火与停火装置：对于近战枪炮的管制，日本人认为开火容易停火难，一井中佐表示，他知道只有一种系统能有效控制停火，那就是“拿起一根大铅槌敲炮手们的脑袋 large mallet with lead wherewith to hit gunners on the head“。由于进入热战情绪里人们根本无暇理会电铃灯光，所以日本军官只好用拳打用脚踢来制止士兵继续射击。为避免瞄准延迟或线路延迟对发射程序造成误解，像九八式12.7厘米炮位的射击参数受信器上有两个灯号，一个指示扳机已扣下，一个指示火炮已击发，另外扣下扳机时还伴以电铃声，提醒炮手要持续操炮保持随动于射击参数直到火炮确实发射。日方除了对同炮塔各炮开火时间加以区隔之外，也对不同炮塔的开火时间做出短暂区隔，以降低爆震的干扰，即使副炮等也有这些限制。
遥控与随动装置：除了25毫米防空机炮使用的美式Ward-Leonard系统之外，并未发现日本拥有其他动力遥控操炮系统。但日本的Ward-Leonard系统亦非完全照抄，在防止机械运动末端咬死上也作出成功的改良，不过全部的动力遥控发展就止于此，没有进一步升级到能操控中口径炮的打算。随动仪表的同步显示装置被广泛使用的则有九八式及二式的各种改型。
瞄准与射击的安定装置：无论高射角或低射角指挥仪望远镜都没有使用陀螺仪来稳定瞄准线，只有靠目视调整。九四高射机是日本唯一具有三轴向转动能力的指挥仪，其余指挥仪不论高低射角都是二轴式的，对付横动摇能力不足。（译注：这也就是为什么直到日德兰海战的战列线作战多采取平行航线舷侧对轰，因火炮指向两舷时，舰体的横摇roll可以靠炮口快速俯仰来抵消，即英美的连续瞄准continuous aim，而舰体的纵摇pitch虽然变成较难克服的火炮横动摇cross-level，但纵摇的幅度与周期都较横摇要小很多，瞄准手较易较快找到发射时机。参见《如何稳定发射舰炮？》http://www.warships.com.cn/thread-175-1-1.html。）也因为日本在陀螺安定装置方面的落后，日本舰炮无法进行间歇瞄准及完全盲射，必须一直瞄准目标直到发射才不致失去射击基准。无法间歇瞄准还进一步消减发射的时机，这是由于日本大型主炮的旋回速度都不超过每秒3度，假设海况使到舰体的横摇达到15秒周期的20度，又假设火炮射击射击方位是舰首（尾）向，仰角为45度，那么炮塔旋回速度必需达到每秒40(度) / 15(秒) * 3.1416(圆周率) / 2 = 4.19度才能追过所需抵消的横摇角度，结果就是在约三分之一的横摇周期中，舰体横摇速度是超过炮塔旋回速度因而无法瞄准发射的（译注：关于旋回速度这一段在下只是照本宣科，还没能参透以上算式，有请达人解惑。）但也许是因为随动仪表必须与降低散布装置联结而带来较小的散布，同时多少也避免了美式设定角发射(selected-level fire)或英式预测角发射(forecasting)所带来的可能误差。
附件(A)战舰火控配置图：
图1(A) 陆奥 之一
联系客服
