在海達(dá)號(hào)(HMCS Haida)服役時(shí),最早安裝在英國(guó)部族級(jí)驅(qū)逐艦上的驅(qū)逐艦射擊指揮塔(DCT)已經(jīng)過(guò)時(shí)。取而代之的是,主炮火控系統(tǒng)完全依賴測(cè)距儀指揮器的一種改進(jìn)型號(hào)——Mk III (W)。它與早期部族級(jí)驅(qū)逐艦上使用的 Mk II (W) 類似,但后者僅用于對(duì)空射擊指揮。
來(lái)自 Mk III (W) 的數(shù)據(jù)會(huì)傳輸至測(cè)算站(Transmitting Station),并結(jié)合 285 型雷達(dá)的信息。DCT 內(nèi)由五人操作:射擊控制官、速率官、炮口抬升手、炮口轉(zhuǎn)向手和測(cè)距員。
二戰(zhàn)期間的海達(dá)號(hào)(Haida)
測(cè)距儀獲得的數(shù)據(jù)被輸入兩種機(jī)械計(jì)算機(jī)(又稱“時(shí)鐘”):
- 海軍部火控鐘(AFCC):負(fù)責(zé)對(duì)海面目標(biāo)開火;
- 引信保持鐘(FKC):負(fù)責(zé)對(duì)空中目標(biāo)開火。
在測(cè)算站里生成所謂的火控解算(FCS),即火炮的方位角與仰角。最終,當(dāng) DCT 內(nèi)的射擊控制官按下按鈕時(shí),火炮就會(huì)開火。
在20 世紀(jì) 50 年代初,海達(dá)號(hào)和其他加拿大部族級(jí)驅(qū)逐艦一樣,將測(cè)距儀指揮器更換為 Mk 63 火控系統(tǒng)(美國(guó)設(shè)計(jì))。該系統(tǒng)安裝在艦橋上空置的 DCT 位置,是一個(gè)獨(dú)立的單元,集成了 AN/SPG-34 雷達(dá)。雷達(dá)天線安裝在炮架上,可以實(shí)現(xiàn)全程“盲射”跟蹤——即對(duì)肉眼不可見的目標(biāo)進(jìn)行射擊。如今,DCT 僅剩一個(gè)空的鋼制外殼。
海達(dá)號(hào)于 1949 年 12 月退役,開始進(jìn)行中期現(xiàn)代化改裝。因此,許多二戰(zhàn)時(shí)期的設(shè)備被拆除。1952 年 3 月 15 日,海達(dá)號(hào)重新服役,這也是時(shí)間線中出現(xiàn)空檔的原因。
停靠在安大略省漢密爾頓的海達(dá)號(hào)(HMCS Haida),作為博物館艦。
服役期間的桅桿配置:
前桅(Foremast)
- 三腳架桅桿:1943 年 8 月 – 1944 年 10 月
- 早期格柵桅桿:1944 – 1949 年(由三腳架改裝為格柵桅,以容納新的 293 雷達(dá)系統(tǒng))
- 現(xiàn)用格柵桅桿:1952 – 1963 年
主桅(Mainmast)
- 第一型:1943 – 1949 年,格柵狀結(jié)構(gòu),頂部有鋼管桅和雅各布式繩梯
- 最終型:1952 – 1963 年,鋼管桅配橫桁(yardarm)
本圖展示了 4.7 英寸炮、4 英寸炮以及射擊指揮塔(DCT)的布置位置。
DCT 內(nèi)安裝有 Mk 3W 光學(xué)測(cè)距儀,以及 285 型炮瞄雷達(dá)的收發(fā)天線。目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)與跟蹤均在此處進(jìn)行。
在部族級(jí)驅(qū)逐艦的 DCT 配置上存在差異:**阿薩巴斯坎號(hào)(Athabaskan, G07)仍采用舊式的低射角指揮儀與高射角指揮儀分開布置;而海達(dá)號(hào)(HAIDA)和休倫號(hào)(HURON)則采用了高/低射角合一(HA/LA)**的聯(lián)合配置。
為什么在“X”炮位上要換裝 4 英寸炮?
最初的高射解決方案僅針對(duì)魚雷轟炸機(jī)(實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練中常用“劍魚”雙翼機(jī))。當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為,由于魚雷機(jī)必須低空水平直飛才能實(shí)施攻擊,4.7 英寸炮就可以有效覆蓋從 5,000 英尺到 100 英尺的飛行高度。
然而,英國(guó)皇家海軍在挪威戰(zhàn)役中慘痛地認(rèn)識(shí)到,他們無(wú)法對(duì)付俯沖轟炸的 JU87 斯圖卡,以及低空突防的 ME 110 轟炸機(jī)。因此,為應(yīng)對(duì)高空威脅,從 1940 年開始,艦艇在“X”炮位上用 4 英寸炮替換了 4.7 英寸炮。
- 4.7 英寸炮仰角僅能達(dá)到 40°,限制來(lái)自其過(guò)長(zhǎng)的彈藥輸送槽。
- 4 英寸炮則能仰射至 80°,更適合對(duì)付高空目標(biāo)。
炮塔(turret)與炮架(gun mount)的區(qū)別
- 封閉式炮塔中,彈藥會(huì)直接送入炮塔內(nèi)部,供給火炮。
- 炮架上,彈藥則需要從炮位空間外的不同位置運(yùn)送過(guò)來(lái)。
這是安裝在“海達(dá)號(hào)”上的 Mk 3W 測(cè)距儀的示例。
測(cè)距儀是一種極為復(fù)雜的光學(xué)瞄準(zhǔn)設(shè)備,由望遠(yuǎn)鏡、雙筒鏡、棱鏡以及陀螺復(fù)示器組成。它屬于重合像式,即圖像會(huì)顯示在地平線下方。通過(guò)調(diào)節(jié)圖像(或夾角)使其與地平線重合,就能獲得距離,并在瞄準(zhǔn)器上讀出數(shù)據(jù)。
在頂部可以看到285 型雷達(dá)的八木天線陣列。目標(biāo)最初由光學(xué)設(shè)備發(fā)現(xiàn),隨后由雷達(dá)進(jìn)行跟蹤。探測(cè)距離為8.5 海里(17,215 碼)。Mark 3W 中的 “W” 表示在測(cè)距儀上安裝了風(fēng)擋。
UR1 型測(cè)距組件與 MR24 型炮架
這一組合長(zhǎng)約12 英尺。
- **HA(High Angle)**指高角目標(biāo),即空中目標(biāo)。
- **LA(Low Angle)**指低角目標(biāo),即海面目標(biāo)。
- 同一臺(tái)測(cè)距儀可以用于這兩類目標(biāo)。(英國(guó)海軍部 BR295B)
八木天線特寫
在 3W 測(cè)距儀頂部共安裝了6 根八木天線:
其中3 根用于接收,3 根用于發(fā)射。
結(jié)構(gòu)部件:
- 被動(dòng)元件(又稱導(dǎo)向器)
- 激勵(lì)元件(主動(dòng)發(fā)射偶極子)
- 連接到主動(dòng)偶極子的饋線
- 反射元件
- 非金屬支撐
在英國(guó)俚語(yǔ)中,八木天線被稱為“魚骨天線”。它的名字源于發(fā)明者——日本無(wú)線電科學(xué)家八木秀次。在業(yè)余無(wú)線電領(lǐng)域,它通常被稱為波束天線。
其基本構(gòu)造為一個(gè)激勵(lì)元件(通電部分)和一個(gè)反射元件。通過(guò)增加更多的導(dǎo)向元件,可以縮小輻射波束的寬度,但能顯著提升作用距離。
285 雷達(dá)的精度為 ±100 碼(在 15,000 碼量程下)。在最大探測(cè)距離下,它可以在7 海里處發(fā)現(xiàn)一艘巡洋艦。發(fā)射功率為25 千瓦。
1955年(昭和30年)左右的八木秀次*摘自八木天線株式會(huì)社《25年歷程》
早期電視天線(YAGI-L3)*摘自八木天線株式會(huì)社《八木天線40年史》
注:八木秀次于明治19年(1886年)出生在大阪府。明治42年,他畢業(yè)于東京帝國(guó)大學(xué)工科大學(xué)電氣工程學(xué)科。隨后,從大正2年起,他前往英國(guó)、美國(guó)和德國(guó)留學(xué),在德國(guó)從事無(wú)線通信中連續(xù)電波產(chǎn)生的研究,并于大正5年回國(guó)。這段留學(xué)經(jīng)歷使無(wú)線電學(xué)成為他終生的研究主題。
大正8年,隨著東北帝國(guó)大學(xué)工學(xué)部的成立,他成為教授,并在同年獲得工學(xué)博士學(xué)位。他預(yù)見到未來(lái)短波或超短波通信將成為主力,因此專注于這方面的研究和指導(dǎo)。大正14年,他發(fā)表了《短波長(zhǎng)電波的產(chǎn)生》《利用短波長(zhǎng)測(cè)定固有波長(zhǎng)》等論文。基于這些理論,他發(fā)明了所謂八木天線的基礎(chǔ)——“電波指向方式”,并獲得專利權(quán)(專利第69115號(hào),大正15年)。
這一發(fā)明以極其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了電波的定向通信,幾乎所有今天用于超短波、極超短波的天線系統(tǒng)都基于這一方式構(gòu)成。
昭和17年,他出任東京工業(yè)大學(xué)校長(zhǎng);昭和19年,擔(dān)任技術(shù)院總裁;昭和21年,成為大阪帝國(guó)大學(xué)校長(zhǎng)。昭和26年獲藍(lán)綬褒章,昭和31年獲文化勛章,昭和51年獲勛一等旭日大綬章。昭和51年(1976年)去世。
285 型火控系統(tǒng)有兩種配置。
上圖展示的是 FKC(引信保持鐘或引信同步時(shí)鐘))配置。這是 1943 年安裝在“海達(dá)號(hào)”上的系統(tǒng)。很明顯,285 火控系統(tǒng)對(duì)人力的需求非常高。僅 FKC 系統(tǒng)就需要 14 名船員操作(不包括炮組)。圖示中在 DCT(射控指揮塔)內(nèi)顯示有 5 人編制。
4.7 英寸火炮為液壓驅(qū)動(dòng),因此無(wú)法自動(dòng)跟蹤目標(biāo)。訓(xùn)練員(Trainer)和瞄準(zhǔn)員(Layer)(見上圖)各自配有一個(gè)刻度盤,顯示火炮的位置以及火控系統(tǒng)傳來(lái)的信息。他們的任務(wù)是保持指針對(duì)齊。來(lái)自火控系統(tǒng)的信息通過(guò) **“M 系統(tǒng)”**傳輸?shù)娇潭缺P。“M 系統(tǒng)”是 1940 年代用于將旋轉(zhuǎn)信息傳遞到不同系統(tǒng)的技術(shù)。
在“海達(dá)號(hào)”現(xiàn)代化改裝后:
- 4 英寸火炮使用磁滑環(huán)(magslip)
- 3 英寸 50 倍徑火炮使用同步傳動(dòng)器(synchro)
如果查看海軍部火控鐘(AFCC)的底部,可以看到用于將信息傳遞給火炮的磁滑環(huán)。引信保持鐘(FKC)位于發(fā)令站(Transmitting Station),就在前隔壁的中軸線上。
近距離觀察Mark 3型引信保持鐘(或引信同步時(shí)鐘)(Fuze Keeping Clock,簡(jiǎn)稱FKC)。
它為對(duì)空目標(biāo)提供射擊控制解算。
陀螺水平校正器是FKC系統(tǒng)的一部分。
相比之下,285型火控系統(tǒng)的另一種配置被稱為高射角控制系統(tǒng)(High Angle Control System, HACS)或計(jì)算位置裝置(HACP),配備的是Mk 4型射擊指揮儀。在這種配置中,它被安裝在大型軍艦上,例如巡洋艦或戰(zhàn)列艦,需要19名操作人員(不包括炮組人員)來(lái)運(yùn)作。
海達(dá)號(hào)(HAIDA)射擊指揮塔(Director Control Tower, DCT)的鳥瞰圖。
這就是如今僅存的部分。Mk 3W 型測(cè)距射擊指揮儀由五人操作
射擊指揮訓(xùn)練手(DIRECTOR TRAINER)
訓(xùn)練手坐在指揮瞄準(zhǔn)手(Director Layer)左側(cè)的座位上。他通過(guò)訓(xùn)練手的雙筒望遠(yuǎn)鏡觀察,并使用訓(xùn)練手的手輪控制整個(gè)射擊指揮裝置的水平轉(zhuǎn)動(dòng)。他的座位與測(cè)距手(Rangetaker)正好在對(duì)角位置,這樣即便只有這兩名成員在場(chǎng)執(zhí)行測(cè)距任務(wù),射擊指揮裝置也能保持平衡。
射擊指揮瞄準(zhǔn)手(DIRECTOR LAYER)
瞄準(zhǔn)手坐在測(cè)距手前方的座位上。他通過(guò)瞄準(zhǔn)手的雙筒望遠(yuǎn)鏡觀察,并使用瞄準(zhǔn)手的手輪控制測(cè)距射擊指揮儀的仰角。他還負(fù)責(zé)在“指揮射擊”模式下開火。
測(cè)距手(RANGETAKER)
測(cè)距手坐在右后方的座位上。他通過(guò)測(cè)距儀目鏡觀察,并用右手操作測(cè)距工作頭。當(dāng)獲得測(cè)距數(shù)據(jù)時(shí),他用腳踩下測(cè)距踏板完成測(cè)距。用左手操作升降與調(diào)整手柄,以對(duì)測(cè)距儀的仰角進(jìn)行微調(diào),使敵目標(biāo)正好進(jìn)入視場(chǎng)。其額外升降的極限為±0.5度。
此外,測(cè)距手還能操作輔助升降手輪和輔助訓(xùn)練手輪。他還擁有一個(gè)離合器和獨(dú)立升降桿,可以讓測(cè)距儀獨(dú)立于射擊指揮儀進(jìn)行俯仰控制(主要用于低射角射擊)。他同時(shí)還負(fù)責(zé)操作射擊指揮儀的鎖定栓。
射擊指揮官(CONTROL OFFICER)
指揮官是整個(gè)小組的負(fù)責(zé)人。他坐在訓(xùn)練手身后的位置,使用指揮官的雙筒望遠(yuǎn)鏡觀察敵方的呈現(xiàn)角度,并通過(guò)呈現(xiàn)手輪將該角度傳輸給引信保持鐘(Fuze Keeping Clock, FKC)。借助修正旋鈕,他還可以將觀察到的修正值疊加到測(cè)得的呈現(xiàn)角度上。指揮官還可以使用輔助升降和輔助訓(xùn)練手輪控制整個(gè)測(cè)距射擊指揮儀的俯仰與水平轉(zhuǎn)動(dòng)。
速率官(RATE OFFICER,僅Mk III W型配置)
速率官坐在指揮官和測(cè)距手之間靠后的座位上。他配有扶手、語(yǔ)音管、電話,并使用手持雙筒望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀察。
這張示意圖的作用之一,是用來(lái)說(shuō)明火控組成員的崗位職責(zé)。
Peter 對(duì)285/3W 火控系統(tǒng)還補(bǔ)充了以下說(shuō)明:
“285 并不是目標(biāo)捕獲/搜索雷達(dá)。目標(biāo)捕獲來(lái)自 291 雷達(dá)的情報(bào)繪圖。在此基礎(chǔ)上,火控系統(tǒng)才會(huì)啟動(dòng)。流程是:艦長(zhǎng)瞄具 → 射擊指揮儀(Director) → 傳遞站(TS) → 炮 → 285 指揮儀移到相應(yīng)方位。然后目標(biāo)會(huì)通過(guò)光學(xué)方式獲取,285 隨后會(huì)被‘對(duì)準(zhǔn)’目標(biāo)。它接下來(lái)會(huì)用來(lái)輔助速率官(Rate Officer)修正射擊落點(diǎn)和射程變化。285 還會(huì)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)攔射裝置(Automatic Barrage Unit),以保持對(duì)目標(biāo)的橫向修正(偏差量)。
這使得艦炮可以進(jìn)行‘盲射’——一旦瞄具、指揮儀和火炮都對(duì)準(zhǔn)了精確方位,即便在目標(biāo)肉眼不可見的情況下,285 依然能夠‘看見’目標(biāo)。
在研究多次交戰(zhàn)記錄時(shí),可以發(fā)現(xiàn) 285 的使用距離通常在10,000 碼以內(nèi)。在海達(dá)號(hào)(HAIDA)的戰(zhàn)例中,交戰(zhàn)距離一律從7,000 碼開始,這恰好也是從海達(dá)號(hào)艦橋到地平線的視距。因此,285 雷達(dá)實(shí)際上是對(duì)高射/低射火控系統(tǒng)(HA/LA Control System)的一個(gè)補(bǔ)充?!?/p>
285雷達(dá)和Mark 3W測(cè)距儀的輸出信號(hào)被輸入到海軍火控鐘(Admiralty Fire Control Clock, AFFC)和引信保持鐘或引信同步時(shí)鐘(Fuze Keeping Clock, FKC)。AFCC為水面目標(biāo)提供射控解算(Fire Control Solution, FCS),并將結(jié)果傳達(dá)給“A”“B”或“Y”炮位的炮組。
在建造時(shí),HAIDA號(hào)的X炮位上裝配了一門四英寸炮,以便能夠發(fā)射照明彈。4.7英寸炮的彈藥托盤較長(zhǎng),炮管仰角只能達(dá)到40度,而四英寸炮則能將炮管仰角提高到80度。發(fā)射照明彈不需要來(lái)自發(fā)射臺(tái)的精確FCS。由于FKC為4.7英寸炮(A、B和Y炮位)提供了一組統(tǒng)一的彈道數(shù)據(jù),因此X炮位的四英寸炮需要額外的修正。通過(guò)在FKC上連接獨(dú)立的AP10440引信轉(zhuǎn)換裝置(Fuze Conversion Unit),F(xiàn)KC的輸出得以修正,為四英寸炮彈提供了調(diào)整后的后坐(leadoff)和引信編號(hào)。
20毫米奧利康炮(Oerlikon)和2磅高射炮全部采用目視瞄準(zhǔn)。由于1949-1952年的現(xiàn)代化改裝中,A和B炮位的4.7英寸炮被四英寸炮替代,因此必須對(duì)AFCC進(jìn)行相應(yīng)修改。盡管AFCC系統(tǒng)年代久遠(yuǎn),但它仍保留在艦上,以便在艦船遇到水面目標(biāo)時(shí),為A和B炮位的四英寸炮提供射控解算。
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