——德国的低角度/对海 (low-angle/surface) 火控——
1935型系统为俾斯麦级(Bismarck)、沙恩霍斯特级(Scharnhorst)和希佩尔级(Hipper)的主炮对海火控装置,也是15cm口径舰炮的对海火控装置。该系统的指挥仪组安装在前后舰桥顶以及前桅楼顶三处,每组都有一座转塔和几具指挥仪。转塔上配备有基线长10.5m(俾斯麦级和沙恩霍斯特级)或7m(希佩尔级)的光学测距仪。俾斯麦级和沙恩霍斯特级的全部主炮塔也配备有10.5m测距仪,而希佩尔级则只有高位的主炮塔有7m测距仪。
光学测距仪的侧向[左右]水平(lateral plane)受控于称作A陀螺仪的自舰航向陀螺稳定,而纵向[上下]水平(level/roll) 则受控于称作D陀螺仪的局部陀螺稳定。多具[潜望镜式]指挥仪 [镜头] 位置稍低于测距仪转塔,每具都可独立旋转,但目标方位可通过随动[或称追针](follow-the-pointer,简称ftp)的机制统一各具的指向。每具指挥仪将炮术官、方位旋回手和高低俯仰手三者的望远镜集中装在一根柱筒内[类似潜艇的复合潜望镜],而每具指挥仪都可以指挥主炮或15cm舰炮。这种指挥仪的重量和占地都相对较小。
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[图说
:下图为俾斯麦级的前桅楼顶转塔,正面的格栅物为FuMO 23雷达天线,两侧的臂管为10.5m立体视式测距仪。]
[德国的潜望镜式指挥仪只有物镜窗外露,从军舰外观上很难观察及拍摄得到,只有参考从此模型图。]
[下图是指挥所内部的潜望镜式指挥仪主结构部份,照片上可见前后两具指挥仪和3副双目瞄准镜。]
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指挥仪输出数据是以自舰[坐标]系为准的目标方位角和俯仰角。指挥仪望远镜的侧向和垂直稳定马达则受控于远程动力控制(Remote Power Control,简称RPC)的闸流管,侧向水平大体受控于A陀螺仪,但精密调整的还是要靠指挥仪旋回手目视修正,而垂直面则可依据局部DE陀螺仪系统或中央计算室(Transmitting Station,简称TS)的目标角转换器来处理。目标角转换器主要使用于盲射场合,依据的是BC陀螺仪系统(感测舰体横摇和纵摇角)所生成的人工水平线(artificial horizon)。但是前述的TS的稳定系统往往不被使用,反而由指挥仪局部控制更受欢迎,因为前一系统的RPC所控制的时机短变化快,而局部DE陀螺仪所提供的人工水平线虽然有0.5°的误差,但其变化较慢,误差可以很容易的由指挥仪俯仰瞄准手来补偿。
舰只的前后楼内都设有TS,配备有主炮和15cm舰炮(如果有的话)的计算机组。几何计算机(geometric computer)的输入参数有对应水平面的目标方位角、自舰航向、自舰航速、以及敌我距离。输出参数则包括目标航速、目标[长轴]相对于瞄准线的斜度、目标航向、以及取自各炮塔测距仪、各转塔测距仪或各雷达的平均测距距离。弹道计算机(ballistic computer)接收以上参数后计算距离变化率和横向变化率,同时也处理炮管磨耗、初速、弹丸自转、大气密度和风力等因素,输出以水平[坐标]系为基准的射向转移角和射程仰角。这些参数接着送达各射击指令单元(tansmission unit),战列舰一共有四个(前后TS内各有一个主炮和一个15cm舰炮的指令单元),希佩尔级只有两个(前后TS各一个15cm舰炮的指令单元),每一指令单元设有两具球面角度转换器。一具目标角转换器接收来自指挥仪的目标方位角和来自BC陀螺仪的舰体横摇和纵摇角,这些角度都是以自舰[坐标]系为基准的,然后馈入以水平系为基准(同几何计算机的基准)的目标方位角,和以人工水平线(artificial horizon)为基准对比自舰水平面的人工炮口高低角(artificial level angle)。另一具火炮射角转换器接收来自弹道计算机的以水平系为基准的射向旋回角和以人工水平线为基准的射程俯仰角,以及以自舰系为准的横摇角和纵摇角,然后输出以自舰系为基准的火炮射向旋回角和射程俯仰角。各火炮[前后位差]通过差分器将射束收敛成一点,[高低位差]也通过内置线路对纵轴水平角加以改正。
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[下图为俾斯麦号上的C/38式计算机。不同于英美火控台的表盘朝上,德国的为壁挂式表盘朝外配置。图上可见中排三个大圆指示盘,左盘是自舰航向,右盘是敌舰航向,中盘是射向。下部左右两个有视窗的大盖板,里面分别是记录目标距离和方位的作图仪。图左方的长方形电表箱是火炮控制及指示器。]
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RPC只用于火炮射程俯仰,火炮射向则由人工随动(ftp)装置控制旋回马达赋予。如果RPC不克使用,火炮射程俯仰也会采用人工随动方式。如果舰体动摇过于激烈不便于人工随动,则将采用时间差补偿装置(Time Interval Compensation,简称TIC),在此情况下火炮的俯仰和旋回以任意速度动作,当动作通过预定的发射角度时,发射线路会自动击发。28cm和20.3cm口径火炮的俯仰和旋回都有TIC,但38cm口径火炮只有旋回动作有TIC。
装备15cm火炮的巡洋舰和改装前的吕佐夫级(Luetzow)使用和1935型类似的1930型火控系统。另外还有类似的但较简单的指挥仪系统使用于驱逐舰火炮,以及大型舰的照明弹和白光或红外光探照灯系统。吕佐夫级的测距仪转塔配置同战列舰,但炮塔测距仪只有A炮塔有。15cm火炮巡洋舰则不设炮塔测距仪。
三联装炮塔的中间一门炮在齐射时会比左右炮提前10-20毫秒以降低干扰,使用标准电磁阀的击发装置有较长的延迟,从电路接通到击锤撞击底火,延迟时间从38cm炮的200微秒到12.7cm炮的80微秒。
德国
海军是各国之中最早认识到雷达测距的好处的,1936年斯佩号(Graf Spee)就安装了全世界第一具
海军雷达Seetakt型。战争爆发时斯佩号在前桅顶的测距仪转塔上装有一具FuMO 22型雷达,随同测距仪一体旋回,吕佐夫号、席尔号(Scheer)、沙恩霍斯特号、格奈赛瑙号(Gneisenau)、希佩尔号和布律雪号(Bluecher)也有同样安排。由于雷达型号命名法在
二战期间有更改,此处以后期的命名为准。FuMO 22波长82cm,最大出力8kW,脉冲重复频率(PRF)500,脉冲5微秒。格栅形的6 x 2m天线分为上下部,下部用来发射,不过斯佩号1939年的照片显示天线尺寸仅为1.8 x 0.8m。此型雷达测得战列舰大小目标的距离是25000m,方位精度+/- 5°。此型雷达性能并不教人满意,机件容易受潮湿环境和开炮震动的影响,天线在高海况下也不可靠。FuMO 23也差不许多,但天线安装在较大的测距仪转塔上有助改善。俾斯麦号(Bismarck)和提尔比兹号(Tirpitz)的前后舰桥及前桅顶的测距仪转塔上都安装有FuMO 23雷达,欧根王子号(Prinz Eugen)一度也安装过,某些天线尺寸显然为4 x 2m。
1940年后型号持续改进,接收天线分成两部分,方位精度大幅提升成+/- 0.25-0.3°。FuMO 27型有一具4 x 2m天线,装置与测距仪转塔结合,提尔比兹号、沙恩霍斯特号、格奈赛瑙号、席尔号和希佩尔号都安装了一或多座此型雷达,而吕佐夫号明显没换装。FuMO 26型的不同之处在拥有一具新设计的6.6 x 3.2m的水平极向天线,这种天线受海面波浪的影响较少,有较好的约300m的分辨度(resolution),最大出力仍同早先型号不变,距离精度和方位精度也还在早先型号的20000-25000m、+/- 70m和+/- 0.25°上。提尔比兹号和欧根王子号有安装单座的FuMO 26,其他舰只也可能安装过,但被误认为FuMO 27。1945年欧根王子号的FuMO 26型其最大出力被提高到60kW,脉冲改为4微秒,距离精度增进至+/- 50m。FuMO 34型的最大出力进一步被提高到125kW,使它拥有40000-50000m的测距能力,但一般认为此型并未正式上舰服役。虽然德国也计划开发较短波段的9cm和3cm的对海火控雷达,但并未有任何一具服役。轻巡、驱逐舰和大型鱼雷艇上的雷达是类似FuMO 22和FuMO 23的FuMO 21型,天线尺寸4 x 2m,像FuMO 24一样安装在脚座上,FuMO 25型的天线则安装在桅杆的台子上。FuMO 24和FuMO 25型类似FuMO 27型,FuMO 24天线尺寸6 x 2m,FuMO 27则兼有6 x 2m和4 x 2m两种。1943年起FuMO 25出现在大型舰只上,但其天线旋转不必受限于测距仪。FuMO 32和FuMO 33型就是最大出力提高到125kW 后的FuMO 24和FuMO 25型,不过是否上舰服役很令人怀疑。