本文出自「世界の艦船」2023年4月号増刊 通巻第992集(増刊第204集)『傑作軍艦アーカイブ⑮ 巡洋艦「最上」型/「利根」型 〈付〉重巡「高雄」写真集』,作者为堤明夫。
最上级和利根级装备的九二式射击盘改一的作用与结构
堤明夫(原防卫大学教授,海将补)
九二式射击盘改一的外观(上)和取下盖子后的内部结构。其装备于最上级和利根级,用于计算射击诸元的机械式计算机。
本文将从近代舰炮射击的大致发展史讲起,对射击方法、射击指挥的概要,以及发展到九二式射击盘改一,“射击盘究竟是什么”进行解说。
不过,海上的舰炮射击,始终是依据己方舰艇与敌方舰艇的相对运动来进行的,也就是说,必须注意到其与陆上射击有很大不同,陆上射击中己方是固定在地面上的,目标也几乎不会移动,而海上射击要考虑从己方视角看对方是如何移动的。
因此,有必要理解舰炮射击中让炮弹命中目标是非常复杂且困难的事情。不过,本文将省略射击理论方面的内容,留待其他机会讲解,并在此说明,本文是对以相对运动为前提的舰炮射击进行解说的。
近代舰炮射击发展史
在日本海军中,对于舰炮射击的射击指挥兵器,首先是由英国发明的武(巴尔&斯特劳德)式一米半测距仪(1.5米测距仪),它于1894年随在英国建造的吉野号防护巡洋舰一同引入日本。在日俄战争中,这种测距仪几乎完全装备在了主力舰上。
武式1.5米测距仪的二视图
在日本海海战中,基于这种测距仪所测得的目标距离数据,除了通过电气距离通报器传递外,还会通过距离显示板(指数盘)、传声管、扩音器、口头等各种方式,将数据传递到各个炮塔和炮台。然后,根据这些数据以及推测的目标航向和速度,在炮位瞄准器上调整照尺和瞄准点的提前量,再通过炮位瞄准,让每门炮进行射击。
然而,日本海海战中的炮战距离大致在4000~6000米之间,舰艇航速约为15~17节。在射程6000米时,战列舰的305mm主炮炮弹飞行时间约为11秒。所以,即使提前量计算有些粗略,只要射手的炮位瞄准准确,再考虑到目标的大小等因素,还是有相当高的命中概率的。
接着在1907年,距离钟从英国引入,次年距变率盘也从英国引入。和测距仪这三种设备齐全后,便成为了所谓近代射击方法——射法诞生的契机。不过,瞄准操作仍然是由各炮的炮位分别进行的。
此后,世界各国海军的主力舰,即战列舰和装甲巡洋舰(后来发展为战列巡洋舰和一等<重>巡洋舰)越来越大型化、高速化,主炮也有明显的大型化趋势。这就是“大舰巨炮主义”。
随着这种趋势,炮战距离变得更远,以往在较低位置由炮位进行瞄准的方式已经难以实现精确射击。因此,必须在更高的一个位置进行统一瞄准,各炮通过半齐射(注1:当时由于炮塔动力的问题,除非条件非常好,否则双联装炮塔不会进行全炮射击,通常是左右炮分别发射,这种方式被称为“一齐打方”<半齐射>)的方式,在炮弹的落点和弹幕中努力命中目标。
为此发明的就是指挥仪(注2:日本海军中指挥仪的正式名称是“方位盘瞄准装置”,但作战人员会将瞄准器单独看待,通常将方位盘瞄准装置简称为“方位盘”)。指挥仪据说是1912年,由英国海军的珀西·斯科特少将提出方案并主导开发的。据说,为了配合指挥仪的使用,还采用了针对舰艇上相同炮种进行有效、高效射击的齐射方式。而且在同一时期,欧洲其他国家的海军也被认为开发并装备了类似的设备。
通过指挥仪的瞄准功能、测距仪和距变率盘的测量功能,以及距离钟和射表的人工计算,算出针对目标预测未来位置的射击参数(火炮方位角、火炮仰角、引信定时<即炮弹飞行时间>),然后将这些数据船底到炮位进行调整并实施射击。
然而,在第一次世界大战中,英德两国海军在远超战前预想距离的远距离上展开炮战。在1915年的日德兰海战中,炮战距离达到了11000~18000米。在这种情况下,就需要通过高处的指挥仪瞄准,以及准确掌握目标的航向和航速,来对炮弹飞行一段时间后,目标的未来位置进行准确的提前量计算。
日本海军在得知英国海军指挥仪开发的信息后,于1914年开始研究,研究成果在1915年中作为“方位盘射击装置”被采纳为兵器。其改良型发展为1917年的二式方位盘、1924年的一三式方位盘以及1925年的一四式方位盘。同时,还装备了三式电气通信器,以便能够通过指挥仪进行齐射。
然后,以与接下来要讲述的射击盘组合使用为前提而开发的,是1934年被制式采用的九四式方位盘。针对巡洋舰的装备,为最上级及以后各舰的主炮开发了改良型的九四式方位盘一型。
射击指挥装置的概念
在日本海军中,对于舰炮射击以及射击指挥的各项功能,是如下图所示这样理解的。这被认为是日本海军中,水上、平射射击指挥装置(注3:当时还没有像现在这样的单一的“射击指挥装置”,指挥仪、测距仪、射击盘等用于射击指挥的射击指挥兵器以及测距仪等测量兵器,被统称为射击指挥装置。其中,用于水上、对地的被称为“平射射击指挥装置”或“方位盘射击装置”)的基本形式——第一型式。
平射射击装置的第一型式
也就是说,Ⓐ是瞄准器,对于配备指挥仪的舰艇,这就是指挥仪的瞄准器。Ⓑ是当前距离测量兵器,也就是测距仪,Ⓒ是当前目标航向、航速测量兵器,是对以往距变率盘功能进行改良和完善后的测的盘。而Ⓓ就是所谓的射击计算功能。最初。这是基于距离钟和射表进行人工计算的,但后来发展为用机械自动且连续地进行计算的射击盘。射击盘会将炮弹飞行时间之后目标未来位置对应的火炮旋转角和火炮仰角,作为发射参数(在不使用定时引信的水上射击中,引信设定时间是不需要的)发送到炮位,各炮通过显示器,按照这些数值操作火炮进行追踪,然后通过指挥仪控制扳机进行齐射。
射击盘的出现与发展
如前所述,火炮旋转角和火炮仰角的发射诸元,最初是根据测的盘的测量结果,以距离钟和射表等为基础进行人工计算,然后将修正后的结果设定到指挥仪配备的调整机构中,再发送到炮位。然而,这样做在精确计算数值和及时调整方面既不方便又缺乏准确性,因此逐渐发展为用机械自动且连续地进行计算的射击盘。
在日本,为了进行透过烟雾的间接射击,对假标角测的盘进行了实验,并且根据后来英国海军发展成为正式的海军部火控台(原文为射击指挥盘)的初期射击盘——德雷尔火控台的相关信息,开发出了1932年的九一式射击盘。接着,次年发展为九二式射击盘,并被战列舰和巡洋舰采用。这是以与作为测量功能的九二式测的盘改一并用为前提的。
为此,舰艇的射击指挥兵器分为指挥仪、射击指挥所,以及其下方或附近的测的所,还有船体内部包含射击盘的发令所,并且需要根据各自的功能进行相应的配备。
然而,这些装备在重巡洋舰级别上,会使舰桥结构变得较大,存在导致舰艇头重脚轻的风险。因此,为了减轻重量、限制损害范围,以及使测的盘操作和射击盘操作的联系更加紧密,进行了将测的盘的一部分机构整合到射击盘内,在船体内的发令所进行目标航向和航速的测量,并立即将其纳入射击盘机构的改进。这一改进成果作为主炮用的九二式射击盘,在1935年装备于最上级与接下来的利根级巡洋舰。
最上级巡洋舰的舰桥构造配置图。顶部安装了指挥仪。射击盘设置在舰内的发令所。(出自海军炮术史)
九二式射击盘改一的概要
如前所述,在九二式射击盘改一中,将九二式射击盘融入了部分测的盘的功能,因此在发令所设置了测距平均器作为其附属装置。
九二式射击盘改一附属测距平均器的照片
这个测距平均器会显示来自指挥仪下方的测距仪以及前部的三号主炮塔和后部的四号主炮塔的测距仪等最多7各测距数据,而且每个测距数据有好有坏,测距也不是连续的,会因测距仪的测距操作间隔而不连续(无法连续),需要从这些数据中选择最好的进行手动追踪并求平均。
九二式射击盘改一本体的平面图、俯视图以及取下盖子后的侧面照片如下所示。
九二式射击盘改一的平面图
九二式射击盘改一的顶部照片
九二式射击盘改一的侧面照片(取下盖子的状态)
九二式射击盘改一的概略计算系统机构图
平面上半部分的左侧是测量距离和射击距离,右侧是目标航向的轨迹作图盘,通过在轨迹图上绘制线条随时间的倾斜度,来求距变率和角变率。
在平面下半部分,包括侧面,排列着距变率、角变率、目标航向、目标航速、射击距离、气压、发射药温度、火炮方向角、风速和风向的显示装置,以及各种修正手柄等。这样就可以对机械显示和计算出的射击计算数据,以及当日修正和补充修正进行细致的设置。
本射击盘的计算机构,除了手动调整手柄等外,由舰内电力驱动,但作为应急装置,还配备了类似自行车的人力驱动装置。
射击盘盘面的各种显示器和操作手柄,以及射击盘内部的机构及其运作,基于射击理论是非常复杂的。很遗憾,由于篇幅关系,对其各部分的具体解说将予以省略。
九二式射击盘改一装备在了最上级和利根级上,它同时适用于二等(轻)巡洋舰的六十口径十五糎五炮(60倍155mm炮),以及一等(重)巡洋舰改造后(利根级从完工时开始)的五十口径三年式二号二十糎炮(50倍203mm炮)。需要注意的是,在射击计算的机制上,两者是相同的,只是在更换主炮时,在弹道计算的计算机构方面,针对后者进行了改造。