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舰操图教程(1):本体及用途

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发表于 2019-8-17 19:44:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 白幢天子 于 2019-8-18 17:50 编辑

作者:白幢天子
(一)算尺(Slide Rule
在介绍什么是舰操图之前,首先介绍一种计算工具算尺(Slide rule)舰操图就是算尺的一种,但是专用于航海或航空领域的对航向、方位、速度进行快速计算的数学工具
以下是历史上(最主要是二战前)用作军事目的算尺:
KE_M4_GraphicalFiringTable_1943.jpg


Fesenthal_Dalton_DeadReckoningComputer.jpg



US_NavyCalculatorForVerticalAerialPhotographyMIL.jpg



Japanese_Gunnery_Correction_Slide_Rule.jpg


算尺,其本质是一种对数计算尺,一模拟计算机Analog computer),或者说小型的机械计算机当然其不同于当时已经出现的由黄铜、钢铁、标尺和齿轮制成的机械计算机),通常由几个互相锁定的有刻度的长条和一个滑动窗口(称为游标)组成。在1970年代之前使用广泛,之后被电子计算器所取代。

其实在当时的海战中已经大量运用到了机械计算机,比如潜艇上的鱼雷数据计算机(TDCTorpedo Data Computer,比如美军轰炸机上的诺顿轰炸机瞄准器火力控制系统,有些器件甚至直到二战结束数十年后仍未退役,其中一个例子就是由美国海军开发的马克一号火力控制系统,各式战舰上都看得到它的影子。

Norden_bomb sight.jpg



Mark_1A_Fire_Control_Computer.jpg
Mk-1号火控系统



二战之前,当时的最精密的科技机械式和电动式的模拟计算机但是跟现代的数字电脑比起来,模拟计算机相当不具弹性,必须手动装配设置参数(重新改编程序)才能处理下一个待解问题,不过早期的数字电脑能力有限,无法解决太过复杂的问题,所以当时的模拟计算机还是占有优势。直到数字电脑越来越快,拥有越来越强的记忆能力(RAM之后,模拟计算机就迅速被淘汰了。


(二)火控系统(Fire Control System
对海战有一定了解的朋友应该知道听说过舰船上的火控系统(Fire control system,它们控制射击武器自动实施瞄准与发射的装备的总称。火控系统是由许多组件结合而称的系统,主要包含火力控制计算机(gun data computer)辅助导引装置(Director,又译为指挥仪)达(radar。火控系统执行的任务与人类炮手相同,但可以更快并准确的完成任务。

美国在太平洋战场上的敌人日本人的舰船上也装备了火控系统(日文射撃指揮装置),比如大和号上主炮和副炮所装备的九八式射撃指揮装置

yamato.jpg 射撃指揮九八式.jpg
九八式射撃指揮装置




而一个完整的射撃指揮装置还可以细分为以下部分:

方位盤 (高射機)瞄准目标并获得当前方位和高度。(相当于Director

射撃盤(高射射撃盤)求解目标的未来位置并计算射击参数。(相当于Rangekeeper

照準器通过设定参数和瞄准目标,找到所需的射击参数(砲側照準器環型照準器等也属于此,但必须与照準望遠鏡区分开)。(相当于Gun Sight

測的盤分析目标的运动轨迹(目标运动矢量)。(相当于Tracking System

測距儀:获得目标的当前距离。(相当于Range Finder

電波探信儀获得目标的当前的距离和方位。除此之外,一些用于也可以获得目标当前的高度。相当于Radar、Fire Control (FC) Radar

射撃指揮システムの構成.jpg
美国的标准火控系统的构成(以Mk-38为例)




对二战时期的火控系统感兴趣的可以看我的另一篇介绍文章《海军火力与技术》(推书贴)。

舰操图就是主要辅助判定航向,航速,方位的一种作图工具
下图为日本海军的九八式運動盤

Sun_Type98_ManeuveringBoardSlideRule_c1938_.jpg
九八式運動盤Type 98 Maneuvering Board or Maneuvering Slide Rule




“九八式”表示它是在公元1938年(日本皇紀或神武历2598年)设计制作的 九八式運動盤是一种极坐标测量工具,用于计算两艘移动船只(或物体)之间航迹和距离数据,通过方位盤射撃盤将角度数据输入火控系统,其专为大和级战列舰(大和号武藏号)而设计,也可以作为较小的枪炮的计算工具,一般这些枪炮没有连接到主炮的火控系统上。同时也可用于舰炮对海岸岸炮对舰船的射击。该舰操盘的另一个特点是其旋转拨盘可用于进行航向校正风漂流wind drift的计算。如果战列舰大和号或航空母舰上有飞机起飞的话,它也可以用来计算出最佳航向。潜艇也可以使用类似的设备来计算拦截航线

其实九八式運動盤的设计正是模仿盟军的舰操图(Maneuvering Board)。盟军的舰操图设计于1920年,至今仍在使用着。

Merrill_and_Brown.jpg
1943年12月23日,所罗门群岛的行动中,蒙彼利埃号航母(CL-57)上的舰操图作业。


(三)舰操图Maneuvering Board
舰操图Maneuvering Board是用于解决相对运动问题极坐标绘图板polar-coordinate plotting sheet。一般白底印制,有10英寸和20英寸两种尺寸,分别为50905091。舰操图5090,如下图所示,主要由10个等间距的同心圆36个中心轴线组成,轴线10°间隔虚线印刷。除了最小的内圆和和最大的外圆之外,其他同心圆也是点状绘制。全图直径为10英寸。
同时每个同心圆又细分5°的间隔刻度。
10°为间隔在外圆标记方位刻度。标记为0°的轴线也标记为180°。
底部是诺模图,一组对数时间-速度-距离刻度尺time-speed-distance scale),其使用说明也打印在底部,用于计算速度,距离和时间。左边缘有两个垂直刻度2:1和3:1),右边缘有两个垂直刻度4:1和5:1),称为速度/距离刻度尺speed/distance scales
除尺寸外,图表5090与图表5091完全相同。
舰操图(Maneuvering Board).png
舰操图(Maneuvering Board

   
在美国在二战开始前已经广泛使用舰操图作为工具。下图是1941年和2001年美国政府出版的《舰操图使用手册》Maneuvering Board Manual)中的相同一道题:
只通过目标的方位确定其航向、速度和相对位置。

1941 Maneuvering Board Manual.png
1941 Maneuvering Board Manual




2001 Maneuvering Board Manual.png
2001 Maneuvering Board Manual




一般来说,战舰在航行时,位于战舰CIC(Combat Information Center)的人员会使用各种设备——雷达,雷达中继器,NTDSNavy Tactical Data System),DRTDead Reckoning Tracer),水面目标测绘板surface plot)和舰操图——获取侦察范围内所有目标的信息,即航向,速度和CPAclosest point of approach)等。
舰操图正是用于确定本船和接触目标之间的相对运动。由于相对运动对于本船的安全性很重要,CIC的人员必须能够解决各种类型的舰操图使用问题。
接下来我们将来讨论一下舰操图的使用,从最基本的所需知识到实际的运用,然后进入更高级的问题。

本章完未完待续

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发表于 2019-8-17 19:56:23 | 显示全部楼层
舰操图相关辅助阅读文章,感谢坛友胆爷
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Zhaoo_Four 发表于 2019-8-17 21:18
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本坛优质精华帖,海军炮术。

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好帖
先学习一下啊
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