在另一個位面,作爲炮兵指揮學院畢業的專業軍官,巴根臺當然懂得光學測距機的重要作用。但是在實彈射擊中,他設計的這套原始火控系統實在是問題多多。
艦炮炮兵在炮甲板上,視野很小,靠目測命中3百米以上的移動目標基本不可能。這就需要艦上的射擊指揮室向各炮位提供目標距離、敵我雙方的戰艦的航速航向、風向風速、還有各個炮位因爲位置不同造成的誤差等等射擊諸元,艦炮才能通過調整水平-高低射角。
而光學測距機,正是觀測目標的核心設備,它的作用就是確定目標距離。把光學測距機測出的數據逐個標在海圖上,就會求出目標的航速和航向。
光學測距機的原理就是利用三角函數,求出目標的距離。巴根臺設計的是最簡單的單目合像式機,單目就是隻有一個目鏡,觀察員用一隻眼睛觀察,而光學系統卻分爲左右兩個物鏡。左右光路分別在目鏡的上下兩側成像,就是說從目鏡觀察,上半邊看到的是右側物鏡的圖像,而下半邊是左側物鏡的圖像。
通過測距機觀察目標時,左右兩條視線就會形成夾角。不同的距離,夾角就不同,只要知道夾角的大小,就能通過三角函數求出目標距離。
根據測距機的原理,它的基線越長,其精度越高。近代戰艦的測距機基線都是8-10米,二戰日本的超級戰艦大和號,測距機的基線達到了15米,這火炮的精度就很高了。而***級戰列艦上安裝的測距機,基線只有1米,這誤差就很大了。這是沒辦法的事情,加工能力的問題,西蒙古現在的工業技術能力,還遠遠達不到19世紀末的水平。
測距機不靠譜兒也就罷了,炮手的射擊也不靠譜兒,造成彈着點分佈太大,這就更麻煩了。一般情況下,艦炮指揮是通過測距機觀測彈着點進行校射,艦炮多次齊射形成幾組水柱,組與組之間有明顯區別,便於判斷和研讀。但是炮手的差錯意味着射擊諸元與火炮的實際指向不一致,這樣的情況下,根據彈着點校射只會越校越錯。
現在的蒙古海軍士兵,不過是剛剛摸到火炮的菜鳥,讓他們不出現任何錯誤幾乎是不可能的。可是巴根臺哪兒有個3、5年時間,讓他們打幾千發炮彈摸索經驗,逐步成長啊。西蒙古一定要進入地中海,一定要奪取歐洲的資源和市場,否則西蒙古強大的工業能力很快就會陷入停滯。
除了射擊精度慘不忍睹,艦炮的射速也實在令人髮指,平均5分鐘一次齊射。這種速度,敵小型快速戰艦足夠衝過300米,涌上***級跟你拼命了,這怎麼行?
炮彈飛向目標,觀測員再把數據提供給射擊指揮室,射擊指揮室計算好射擊諸元,再通過口令和旗語通報給各個炮位,各炮調整射角,裝填炮彈進入待射狀態。這個過程本來就漫長,即便是如此,艦炮指揮官也不能下令開火。因爲海浪和火炮射擊會造成戰艦的橫搖,這種情況下開火根本就不可能命中目標,只有戰艦回擺到水平位置,火控系統提供的數據纔會發揮作用。只有在酒精氣泡水平儀達到水平位置,炮長才能下令開火。所以,5分鐘一次齊射真是太正常了。
還是要完善火控系統啊,否則強大戰艦十分之一的威力都發揮不出來,那麼費盡無數金錢建造的主力艦又有何意義?巴根臺搖搖頭,放下望遠鏡,喚過數學研究所所長金人李冶,和奇斯托波爾機械學院教授法蘭西人威廉,說道:“海軍的問題很大啊,我們需要你們的幫助。”
巴根臺知道建造近代化的戰艦是一個巨大的挑戰,僅僅靠海軍設計院的技術力量是遠遠不夠的。所以,這次他除了帶來了船舶設計師,也帶來了西蒙古頂尖的數學和機械專家,爲他的戰艦提供幫助。
李冶,是巴根臺的朋友姚樞從真定府挖來的金國頂尖數學人才,在那個時代就已經創造了列方程。而威廉,就是窩闊臺大汗斡爾朵城萬安宮內主要機械的設計者,在那個時代,算的上是頂尖的機械人才了。巴根臺腆着麪皮,從窩闊臺大汗那裡要來了這個人,創立機械研究所,對於西蒙古工農業建設功不可沒。
而這些人,在巴根臺遠遠超越這個時代知識能力的啓發下,也逐步掌握了現代科學方**。他們在教學和研究中,拓展了視野,不僅僅是他們,西蒙古從世界各地吸引來的頂尖人才都是這樣。西蒙的科技力量正在形成體系,這個體系可不僅僅是經驗的積累,而是一個一個的理論體系,這就有可能自我發展,最終誕生現代科學。
李冶笑道:“萬戶諾顏每次交給我們的項目,都會讓我們的頭腦產生飛躍,。按理說我們最應該感謝的就是你啊,你是我們技術上的領路人,我們是巴不得你交給我們任務呢。”
巴根臺指着海面說道:“我們的火炮之所以難以命中目標,很重要的一個原因在於戰艦的橫搖縱擺,如果不能修正炮甲板的搖擺,那麼我們的射擊精度永遠也提高不了。我考慮,只有設計一款陀螺儀,纔能有效的掌握水平參考面,解決戰艦搖擺對艦炮射擊的影響問題。”
威廉來了興趣,急急的問道:“什麼是陀螺儀?”
巴根臺說道:“在我們蒙古,有一種孩子的玩具,叫做陀螺。一個圓形的,質量分佈均勻的,具有對稱形狀的圓錐體,你只要給它一個力,比如用皮鞭抽它,它就會繞着對自轉軸高速旋轉。高速旋轉的陀螺,它的軸將始終與地面保持垂直,這就爲它來確定水平面奠定了基礎。
我要你倆配合起來,根據這個原理製造一臺陀螺儀,它能夠隨時解讀出戰艦甲板的傾斜夾角。根據夾角這個值,修正火炮射擊諸元。這樣,即使戰艦處於搖擺狀態,仍然可以隨時射擊,從而擺脫戰艦搖擺對火炮射擊的影響。”
李冶仔細的思考了一會兒,問道:“製造這個設備不難,測算角度也不難,可是陀螺需要高速運轉才能保持與地面垂直。這個動力從何而來呢?總不能用風力吧。”
巴根臺說道:“用發條,就是一條彈簧鋼帶,可以纏繞在一根軸上。當你轉動這根軸的時候,彈簧鋼帶就纏在軸上,這樣這條鋼帶就具備了彈性勢能,這條有彈性勢能的鋼帶就是發條。當你鬆開制動裝置,發條就要恢復原狀,積蓄的彈性勢能就會轉化爲動能。如果我們能夠控制這個動能,使這個動能緩慢均勻的釋放,就可以作爲陀螺儀的動力源。”
威廉笑着搖搖頭:“有時候我真覺得萬戶諾顏是上帝派來的,你的智慧幾乎是無窮的,你這又是機械史上的一個創舉。我完全明白了,我們馬上就開始研製,儘快拿出陀螺儀樣機。”
巴根臺一擺手,說道:“別忙答應,還有呢。你看,我們從觀測兵觀測數據,到我們的火炮參謀們標註和解算,到最後火炮開火,這個過程太漫長了,是不可能保證火炮威力的。我要你們兩個部門配合,製造一種機械的計算設備。
只要我們把觀測數據輸入到這個設備上,距離、方向、風向、風速等等,就能夠迅速查出敵艦航向、敵艦航速,如果再輸入陀螺儀測量的水平誤差夾角,火炮的俯仰/高低角度就能顯示出來,使炮兵瞬間就能夠進入待射擊狀態。這就類似於我們特戰旅炮兵使用的炮表,只要觀測數據到位,一查就知道射擊諸元。”
李冶苦笑道:“萬戶諾顏說笑了,陸戰跑纔有幾個數據?艦炮射擊的情況複雜的多,製造這麼個機器可不是簡單的事情啊。”
巴根臺也笑了,說道:“真要是簡單,還用的着你李大所長出手啊,我巴根臺就拜託你們二位了。火控系統,關係到我們戰艦的威力,關係到黑海艦隊的存亡,甚至是西蒙古事業的成敗。我們一天不能走向大海,我們的事業就一天難以發展,我們都是走在鋼絲上的人啊。”
威廉說道:“長官儘可放心,我們就算是不吃不喝,也要讓我們的海軍強大起來。我們也是西蒙古的一份子,我們渴望這個理想之國成爲人間的天國。”
巴根臺深受感動,他僅僅握住威廉的手,說道:“我們共同的奮鬥,不是沒有價值的,我們的血汗一定會結出豐碩的果實。”
李冶卻皺着眉頭,忽然說道:“剛纔萬戶諾顏提到了信息傳遞的效率問題,這也是影響艦炮射速的一個重要因素。你們看,測距儀爲了取得最好的觀測效果,只能安裝在高處桅杆上。而艦炮射擊指揮室,又只能在艙室裡,這裡距離火炮甲板,又是非常遙遠。這要是光靠信號旗和傳令兵,確實太慢了。”
巴根臺哦了一聲,問道:“敬齋先生,既然你有此問,一定是有了想法。這些天我也在反覆思考這個事情,火控系統分佈在這麼大的戰艦上,要如何才能做到方便快捷的通訊聯絡呢?”
李冶說道:“我在想一個問題,聲音在空氣中傳播衰減的很快,但是在管道中傳播衰減的就慢的多。而且我在實驗中發現,波長和管徑的比值越大,聲音衰減的就越慢。根據這個原理,我們可不可以在各個火控系統單元之間,設計一套聲管系統。上一級火控單位只要對準聲管口說話,就會迅速傳播到下一級單位,這就會方便快捷很多。”
威廉點點頭,說道:“李先生這個法子好,這也會避免誤聽造成的失誤。”
巴根臺卻暗想:在益都,曾經成功的完成過簡易動圈電話系統,但是聲音信號失真很大。在遠距離上,顯然電話通報最有效率。但是在戰艦這種距離上,到底是簡易電話系統更有效,還是李冶提出的這種聲管方式更好呢?