比较弹药,炮身,炮座,装甲,水下防御,引擎···嗯··· ···补充一点软实力火控计算机的对比。
具体来说,说说RN的Dreyer Fire Control Table的问题。
不会在下文里添加每一句话具体来自哪里的引用。所以在前面指路一下到哪里看:
2本书,分别是:
1,John Brooks写的Dreadnought Gunnery and the Battle of Jutland: The Question of Fire Control. 书很贵很贵,但是可以租,或者网络海盗PDF。
2,Norman Friedman的Naval Firepower, Battleship Guns and Gunnery in the Dreadnought Era. 不贵,一如既往地良心。
2个网页:
1,The Dreadnought Project里有解说视频,百科页面和最关键的——使用手册。从维克斯测距钟到Dreyer Table到Dumaresq计算器各个型号的使用手册。
2,H.M.S.Hood Association. 他们有胡德使用的Dreyer Table最终型号的详细解说和每个操作手的任务。
最后1个视频:
1,油管可以搜到USN的机械计算机操作教学视频。如果对机械火控计算机一无所知,可以先去看一下“30天学会战列舰射击”
回到话题。
常见的一个说法是抨击英军战巡编队命中率不佳,很多人归咎于Dreyer Fire Control Table. 贝蒂的战巡在日德兰炮术表现极差,低于希佩尔的战巡,低于舍尔,远低于杰里科自己的战列舰。多格沙洲之战中,战巡队的火控系统表现地也非常差强人意。以至于今天有“RNG(Royal Naval Gunnery)什么都打不中”这个梗,嘲笑Dreyer Table和后继者A.F.C.T的可靠性。RN的整个火控系统直到二战仍然很难说对国际设计有优势,在战后完工的前卫才把大多数同时代技术化用到前列,而这一点看起来是一个比较大的问题:无论防御系统还是火力投射,命中后才有意义。这一点尤其因为英军自己推进了无畏舰时代而显得更重要:自己主动提高了交火距离,那么含着泪也要解决远距离交火的技术问题。
Dreyer Fire Control Table本质是一个机械计算机——和当代的电子计算机(电脑)一样,输入特定数据,计算机就会输出特定结果,替代人工的计算过程。这个计算机的主要使用时间之一就是大战——1912年开始装备新战列舰和战巡,而22年最终产品给了胡德。如果考虑其核心设备的Dumaresq首先装备于无畏,这套系统字面意义上就是整个大战主力舰队的火控核心。
作为一个开拓性的,创新性极强的火控计算机,Dreyer本身显然不是在所有时期都所有技术指标上落后或者有缺陷的,而在使用过程中也经过了诸多改进。总的来说,Dreyer和Dumaresq的出现是直接和无畏舰时代的新背景相关的;无畏号开始的新一代炮舰和之前的战列舰相比,副炮火力被极大地削弱了,但是主炮火力得到了成倍增强。这就注定了在交火中,新的无畏舰需要保持更远的交战距离来取得优势。但是远距离命中的难度很大。在火炮抬升中极其微小的误差,经过几千码甚至更远距离的放大,结果就是炮弹落点和本来计划的目标相去甚远。炮手和炮术军官的“经验”和“直觉”在这种环境下已经不足以精确命中了,需要火控计算机的协助。
这就回到了Dreyer Table本身的问题了,首先,要想“命中”对手(想要让炮弹和敌舰在某一时刻出于同一位置),需要哪些信息:
1,在完全静止水面中,风速为0时,若敌舰我舰均处于静止状态,唯一需要的信息是“距离”。因为在此时,“命中”事实上意味着“在任何时间点,炮弹落点位于敌舰所在位置”。
2,在完全静止水面中,风速为0时,若敌舰开始移动,我舰处于静止状态,则在“距离”之外,需要另外两个信息:“敌航速”和“敌航向”。由1可知,通过调整火炮的指向和抬升,炮弹可以命中任何射程内炮手希望其命中的位置。所以这个问题就变成了:在特定时间后,敌舰的预计位置在哪里。这里有3个变量:给定时间+敌舰航向和航速确定。获取了这些个信息后,炮手就可以把炮弹打到“敌舰在炮弹抵达时,预计会抵达的位置。”
3,在完全静止水面中,风速为0时,敌舰移动,我舰也处于移动状态,则在距离,敌航向和航速外,还需要我舰的航向和航速信息。这是Dumaresq火炮理论的核心:他指出,无需关心我舰和敌舰的“绝对位置”,两舰的相对位置决定了瞄准信息。这意味着,要想回到2中的已知问题,我们只需要用敌舰的相对与本舰的相对移动,替代敌舰的绝对移动速度和航向就可以了。而敌舰的相对移动,就是其绝对移动减去我舰的移动。换句话说,现在我们需要的不再是敌舰的航速,而是敌舰航速减去我舰航速,不是敌舰航向,而是敌舰航向减去我舰航向。
4,在摇动水面中,风速为0时,敌舰移动,我舰移动,则在上文所有信息之外,额外需要舰艇摇动的信息。和之前思路相仿,要想把现在的情况变为3的已知,就需要抵消摇动——要想平衡火炮来抵消舰艇摇动是很困难的(比如,某德制高平炮),正常的想法是在火控系统中抵消摇动。所以由一个陀螺仪来测量舰艇的相对摇动,直接在输出中通过指示炮手额外抬高/降低火炮来代偿。
5,在摇动水面中,风速为N,敌我移动,则额外需要风速信息。与4逻辑相同。
上文的描述和上图对比,距离就是“Range”,敌舰方位就是“Bearing”,火炮指向有两部分组成,一部分是与敌舰的直视连线“line of sight”,一部分是考虑到敌舰相对移动的提前量,叫做“Gun Deflection”,或者USN叫做“Scale”。敌舰的“相对移动/位移(我不知道标准说法是什么,但是大概应该可以理解其中的意思,指的就是相对位置变化的速率)”叫做“Range Rate”。
注意有3个信息最关键:Range Rate, Bearing Rate和Speed Cross。这三个信息决定了命中与否。无意讨论炮术细节,用义务教育标准下的数学问题解释,在修正风速和摇动外,Dreyer Table试图解决是以下2组简单关系:
1,敌舰距离与时间的关系,换句话说,我们希望能够了解到任意T时间后,敌舰与我舰的距离D。这决定了火炮抬升的角度。
2,敌舰方位与时间的关系,换句话说,在任意时间T后,敌舰与我舰的相对方位A。这决定了火炮指向。
当这些信息被提供给火炮后,炮术军官和炮手会以此进行瞄准。
Dreyer Table用一套机械设备来实现计算,根据型号不同,具体使用的设备不同。但是一般来说,需要的是:
1,Range Clock:测距钟。输入现距离,输入“Range Rate(距离变化的速率,同上所述)”,测距钟输出敌舰在未来某一时刻的距离。著名的Range Clock是维克斯设计的Vickers Range Clock.
2,Bearing Clock:测向钟。输入敌舰的方位,输入“Bearing Rate(相对方向的变化率,同上)”,输出敌舰在未来某一时刻的相对方向。
3,Dumaresq(蓝色圈):和1,2直接相关。Dumaresq是一个一个向量计算器。通过标注本舰航向和速度,敌舰航向和速度,计算相对变化。Dumaresq有一个可以转动的圆盘底座标注敌舰当前航向,一个圆环指示敌舰航向变化,上面会有一个横杆标注本舰航向,上面有刻度指明本舰速度。
4,Range Plot(红圈):距离追踪/标绘仪。仪器由两部分组成,第一部分是一条不停向外转动的纸带,这是标会的背景。而操作者使用第二部分把各测距仪测量到所有的数据标注在纸条上。测距钟(下2)会引导一支铅笔在纸条上画线来提供测距钟的数据。一个中空的圆盘架在纸条上方,里面有平行的连线,通过转动圆盘来处理获取的距离数据,得到解决结果。
5,Bearing Plot(绿圈):方位追踪/测绘仪器。同上,但是摇轮改变的是“Deflection”而不是距离。
问题在哪里。
了解了Dreyer Table是如何运行的,是什么样的原理,其实就明白了其问题在哪里。
1,信息传递效率问题。
英舰信息传递一直有问题,很多时候运行起来靠···吼(划掉,verbal input)。即便是计算出了测距仪测距瞬间的精确运行轨迹,当火炮射击的时候,位置也会发生变化。信息从人到计算机,从计算机到炮塔,中间误差越小越好,速度越快越好,控制越直接越好。因为AC和DC的问题,RN的信息传递直到WW2仍然有问题,但是那是后话了。
2,和日后H.A.C.S一样,Dreyer Table的一部分计算是靠“猜”(操作者经验)的。
Ich verrate dir ein Geheimnis: 炮术总是包含一点“猜”的成分,yet, 这种依靠经验和判断的地方越少越好。比如测距问题上。德制Karl Zeiss 3m长测距系统非常精确,尤其擅长建立准确地最初距离信息。而英制barr & Stroud的优势在于对使用者要求更低,操作更加流畅,中距离效果极佳,所以在长时间激烈战斗中表现并不差。而注意,在直到日德兰海战前,德舰没有任何对测距数据的“再分析”的能力——换言之,皇家海军会对多个获取的测距数据和测距钟的结果进行比对,选择,最终人工提供一个选中的结论,而德军缺乏有效的筛选过程。实际上,德军在日德兰中的筛选过程也仅仅是简单地“丢弃”不合适的测距数据。理论上,这意味着在长时间对射中,德军会取得最初的优势,但是随着时间流逝和距离拉近,英军火控系统会占据上风。
现实是这样的:德军使用Basis Gerat(Basic Machine/Basic Device)电力传输测距数据。英军早期Dreyer Table则靠吼。数据抵达炮术指挥后(这不是吼),由人声传递给操作者。而操作者需要依靠个人的经验,在重炮轰鸣的环境中淡然自若地接受所有信息,输出机械计算机,再由另一位操作者(有时候是同一个人,取决于Dreyer的型号)来人工依靠经验,在重炮轰鸣的环境中,分析出最合理的测距数据,丢弃不合理的错误结果甚至提供平均值。
3,早期Dreyer Table分开计算Range和Bearing(显然是可以一起计算的)。严格意义上德舰早期火控设备同样分开计算两者,所以并不算是对德缺陷。同时代优秀的炮术设计师,比如Dreyer本人(铁公爵舰长),Paschen(吕措夫舰长)或者Pollen对此有认识。Paschen和Pollen都认为两者应该合并计算,但是早期Dreyer Table缺乏这一能力。
4,不能计算变速。无论是两种Clock还是Dumaresq,都不能出来变速航行中的射击。当然严格意义上德舰的对等设备“Entfernungs-unterschieds Peilschreiber.”也不行。
5,RN将“Deflection(火炮转动提供的提前量)”描述为“knot(节)”,而不是度。
比如,如果需要火炮顺时针旋转一定距离提供提前量,那么其他舰队会描述“右转12度”——而RN会描述“右转1节”(在敌舰航速上代偿而不是在火炮指向上直接描述)。这是因为在早期距离更近的交火上,Speed-Across和Gun Deflection密切相关,甚至可以肉眼联系调整,所以用“knot”描述偏转就延续到了WW1.
战后评议会认可不如角度有效,改掉。
6,归根结底这是个机械计算机。
当然这并不是相对于德舰的“缺陷”,但是这些机械计算机的设计并不完美。很多时候两个摇轮的位置相隔太远啊,或者速度显示仪和罗盘失灵啊,对操作者对准刻度的要求很大啊之类的问题是持续性困扰英德双方的,尤其以无法处理变向和变速为最大问题。然而某种意义上,这一点对RN的影响更大。英舰的设计使命是要实打实地把火力投射到对方舰艇上的。这一点从1905年费舍尔对无敌的设计委员会的发言到第二次大战时海军给内阁汇报战列舰的价值的备忘录从未改变:主力舰既然携带重型火力,那么就要把这些火力投射到敌方战舰上。这些重炮是鱼雷和日后航空兵的补充:他们受距离(鱼雷),受天气限制较小(日后和早期航空兵对比),提供可靠的攻击火力。
Dreyer Table还是比较好的完成了设计用途的,应该说非常成功。仅仅在十年前,从中日甲午战争,到美西,日俄战争——从重炮在近距离上持续性放空,到仅仅1911年,火控计算机横空出世,这已经是奇迹般的进步了。与德制产品相比,既有优势也有缺陷,就好像光学设备的较量一样。总的来说,大概可以这么表述:英军的火控系统进步虽然神速,但是没有完全跟上通过大量无畏舰建造取得的跨时代的舰队硬件优势。再加上舰队交火斗兽棋的本质意味着决定性交战不会发生,事实上毁于炮下的德军舰艇的数量自然就没有期望中那么高了。严格意义上是个问题——虽然BCS打不中大概有训练因素。
题外话:
1,完美证明为什么WT和WoWS的瞄准系统都是shi,写实为0.
2,大概可以看出来为什么战争后期雷达测距/测向+电子设备引入火控计算机后为什么炮术水平直线上升了。日德兰海战杰里科老爷旗舰的CPU,还不如你现在刷知乎的手机。