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RE:【問題】有關史實魚雷發射?

樓主 cable konigs
GP25 BP-
這個主題要解說明白,牽涉到很多相對硬性、專業術語的描述,小弟盡可能用簡化的方式來說,以下的內容,請各位以潛艇的立場來想像,比較容易理解;雖然樓主想問的是驅逐艦,但其實都大同小異。

一、史實中的魚雷發射前置作業

魚雷要發射,要做的事情很多。簡單來說,發射前你要先有目標的三項資訊:

1.目標與我方的相對位置
2.目標的距離
3.目標的航速

(1)求得目標相對位置

第一項的相對位置,包含:目標的艦首角度和目標相對於我方的航向,潛艇的潛望鏡和水面艦的觀測望遠鏡,都有刻度顯示目標方位,你只要把鏡頭對準目標,方位數據就會在刻度上顯示。

(2)求得目標的距離

第二項的距離,「假如」你的船有配備雷達,而且精確度極高,那事情就很單純。但若是潛艇在水下要發動攻擊,此時就算有雷達也無法使用,任何國家的潛艇都一樣,都只能靠潛望鏡觀測,並使用密位來計算,密位的計算原理,小弟在WoT版有寫過一篇:

有興趣的請自行參照。簡要來說,你需要用三角函數計算距離,如下圖:


D是我們想要知道的距離,這時懂一點三角函數就知道:

tanA = M/D D = M/tanA

其中A的數值你可以從望遠鏡或潛望鏡的刻度得知,但M就麻煩了。有兩個困難點:

I. 首先你要正確判斷目標是哪一型號的船
II. 在你正確判斷目標的船型後,你還要知道它的桅杆高度是多少

現實不比遊戲,要正確判斷敵方的船型談何容易,二戰當時,多的是把驅逐艦看成巡洋艦、巡洋艦看成戰鬥艦、大型油輪看成航空母艦。不要笑也不要覺得不可思議,這種事情無可厚非,在能見度低、距離很遠的情況下,誤判船種是很正常的事情。

但第二項就比較簡單,艦長不可能天生神力背出所有船種的桅杆高度,所以各國海軍都有印發「敵國艦種識別手冊」,詳細記載每艘船的外型模樣、噸位、武裝、桅杆高度等資訊,至於資料是否正確,或是否完整沒有遺漏,就看各國的情報蒐集功力了。但就算有識別手冊,最大問題還是第一項:艦長能否正確無誤的識別目標的型號。當然,大部分的情況都是「不行」,所以只能猜測,靠艦長的「經驗」去判斷估計。

(3)求得目標的航速

這一點還是老話,需要艦長的觀察和經驗,以及對目標性能的了解,進而去估計。如果你能夠正確判斷目標的型號,你估計的誤差自然會越小。當然,如果你擁有高性能雷達,這部分也不用計算。

而如何求出魚雷射擊方程式的解呢?以下圖說明:

魚雷射擊方程式示意圖

名詞定義:
Target:目標
Submarine:潛艇,請想像你是艇長,正要對目標進行魚雷攻擊
Submarine Course:潛艇航向
Line of sight:視線
Pseudo Torpedo Track:擬制魚雷航線
Actual Torpedo Track:實際魚雷航線
Point of Intercept:預計撞擊引爆位置

大部分人可能對藍線的實際魚雷航線感到疑惑,這部分和圖中的Reach以及Turning Radius一起講。請注意,即使是二戰當時的潛艇,發射魚雷時並不需要把艇首正對目標,就像上圖中,己方航向和目標航向間的夾角並非90度。因為魚雷有陀螺儀,陀螺儀除了保持魚雷直線前進的最基本功用,還可以設定發射後要轉向的角度。但這角度有限制,一般是前方180度的範圍,換句話說,魚雷發射後可以向左最多轉向90度、向右也是最多轉向90(二戰後期的德國魚雷,則可以向左向右都最多轉向135)。但是,不要覺得能轉135度好棒棒,限於陀螺儀的技術和精度問題,轉向角度越大,準確度越差;所以轉向角度越小越好,各國的魚雷攻擊教範,全部都是建議要在敵舷角90度,相當於轉向角度是零的情況下發射魚雷,才是最完美、最標準的攻擊。

有了前段的概念,所以上圖的情形,是假設魚雷發射時有設定轉向角度,並設定魚雷在射出一段距離後,再由陀螺儀開始操控魚雷(陀螺儀的角度會和魚雷方向舵連動);且魚雷在發射時,當然不是全速前進,而是慢慢加速到設定航速,所以魚雷自然會劃出一道弧線。有一張gif動畫檔可以讓大家一目了然:

陀螺儀與航向控制
二、準備魚雷發射

當你已經有目標的方位、距離、航速資料後,把這些數據輸入如下圖的魚雷數據計算機(Torpedo Data Computer, TDC)幫你計算,之後就可以準備發射了。

美國海軍使用的Mk III TDC
這是用電力驅動、以機械方式進行計算,可說是古早的電腦。美國的TDC具有自動追蹤目標(經過多次觀測能更精確的求解計算參數)以及計算射擊方程式的解(也就是魚雷射擊角度,或是說陀螺儀設定轉向角度)之功能。德國、英國、日本也有類似的TDC,但是這三國的TDC都只有後者計算射擊方程式的功能,不能自動追蹤目標。

三、二戰中的魚雷性能分析

看了樓上的一些留言,發現某些版友對史實中的魚雷性能有所誤解,甚至誤解到令人匪夷所思的地步… …。小弟之前有發文介紹過美國和日本的潛艇用魚雷性能:

有詳細列出美國Mk.14魚雷的缺陷、改進後的戰果以及各國潛艇運用戰術等;巴哈另有一篇詳細介紹氧氣魚雷的發展史:

以下列出史實和遊戲中的美國、日本水面艦用代表性的魚雷性能,美國拿Mk.15,日本拿九三式作比較:

型號 中航速() 射程(公尺) 高航速() 射程(公尺)
Mk.15 26.5 13,500 45 5,500
Type 93 35 40,400 49 22,000

二戰時各國的魚雷,通常都有兩段甚至三段的航速設定:低航速時,射程最遠;高航速時,射程最短。氧氣魚雷為什麼是二戰日本「唯一一項」技術水平勝過英美的秘密武器,就是氧氣魚雷即使在高航速下,居然還擁有他國魚雷三倍以上甚至四倍的射程!但是,氧氣魚雷並沒有跑得特別快,只能說是「快一點點」而已;另外,九三式氧氣魚雷的直徑是610mm,相比世界各國的魚雷都統一是533mm,更大的直徑等於有更大的體積,去裝載更多的燃料、更多的炸藥。所以氧氣魚雷的主要優勢,就是射程遠和威力大這兩點。

()氧氣魚雷的「隱形」迷思

氧氣魚雷最常被提及的一點優勢,就是它「很難被發現」,請注意,這並不代表氧氣魚雷是「隱形」!當時的魚雷,普遍都是蒸汽魚雷,簡單說就是把壓縮空氣、燃料和水一起燃燒,利用產生的蒸汽推動螺旋槳。但是大家都知道,空氣中氮氣占4/5,氧氣只占1/5,氮氣沒有參與反應,直接從魚雷排出,自然會在魚雷行進中留下大量的氣泡航跡;氧氣魚雷就是把壓縮空氣罐中儲存的氣體,全部灌入純氧,等於同樣體積有5倍的氧化劑!燃料效率提升,射程自然增加,又有額外的空間能裝更多炸藥。但是,氧氣魚雷只是沒有最大宗的氣泡來源(氮氣),僅剩下二氧化碳和水蒸汽,並非完全沒有氣泡!所以氧氣魚雷確實比較不容易被發現,但並不代表能隱形!

()電動魚雷

二戰當時,相對於主流的蒸汽魚雷(或稱熱動力魚雷),也有電動魚雷,電動魚雷才稱得上是接近隱形,如德國的G7e系列和美國的Mk.18魚雷。顧名思義,它直接用電力驅動電動機來推進,不會排放氣體。電動魚雷最大的好處,是造價便宜(只有一般蒸汽魚雷的1/3)、以及幾乎完全隱形。

但是電動魚雷的缺點也很明顯,這缺點甚至可說難以忽略:航速低、射程短。G7e最高航速僅30節,初期型號射程僅3,000公尺,二戰末期的型號也才7,500公尺;Mk.18魚雷也差不多,最高航速29節,射程3,700公尺。主要是當時的電池能量密度不高,即使是現在科技大幅提升,電動魚雷的兩大先天缺陷依然沒有完全解決,不過速度至少也提升到45節左右,其實也堪用了。

四、德國魚雷介紹

德國有一些很特別的魚雷,分別是預設路徑魚雷和聲音導向魚雷

() 預設路徑魚雷

這種魚雷的設計理念,是讓魚雷先正常的進行直航線攻擊(如前面的介紹),兵器長可以設定這段距離;如果這距離內沒有擊中目標,魚雷會往左或往右迴轉180度,再跑8001,600公尺(同樣可以預先設定),之後再迴轉180一直重覆這種環狀搜索路徑程序,直到燃料耗盡。


預設路徑魚雷作用示意圖
這種設計的魚雷,有特殊的稱呼,叫Feder-apparat,縮寫Fat,例如G7a(TI) Fat I型魚雷,就是原本的G7a(TI)魚雷,附加有這種預設路徑系統;德國也有在電動魚雷上裝置這種系統,利用電動魚雷幾乎隱形的優點;甚至還有下一代的LuT導向系統,有更複雜和多變的攻擊選項,但只有極少部分量產。

()聲音導向魚雷G7es (TV) "Zaunkönig" (又稱音響魚雷)

潛艇最大的天敵就是驅逐艦,如果潛艇有武器能反制驅逐艦,在攻擊商船時自然更能有效發揮,音響魚雷就是嘗試來提供這種用途。音響魚雷是以G7e/T4電動魚雷發展而來,使用被動式聲音導向,為了避免自身的噪音干擾(聲音導向系統遭遇的最麻煩問題),極速降低到24節,射程5,700公尺;而音響魚雷造價昂貴,每艘U艇只有配備一兩發而已,音響魚雷都是被視為「金彈」在使用。

但是,當時的聲音導向有很多侷限。例如要有足夠大的引擎噪音才能吸引魚雷,所以追蹤的目標航速至少要有12節甚至15節以上,音響魚雷才抓得到,而盟軍也開發出噪音產生器去引開音響魚雷;音響魚雷的航行路徑是一個不規則的S形,這有發射後可能誤擊自己的危險存在;另外,音響魚雷這麼慢的航速,驅逐艦要躲其實並不困難。戰後統計,總共發射了640枚音響魚雷,擊沉45艘船隻。

四、史實和遊戲中的魚雷航速、射程比較

上面留言看到有版友認為WoWs中的魚雷航速被nerfWoWs中所有的魚雷航速根本通通都是穿越時空的黑科技好嗎… …。前面說過,魚雷有各種航速設定,既然遊戲都buff魚雷航速,那我們就拿史實中的高航速設定來比較。

美國
型號 史實高航速() 史實射程(公尺) 遊戲航速() 遊戲射程(公尺)
Mk.15 45 5,500 65
5,500
Mk.16 46 10,000 66
10,500
Mk.17 46 16,000 66
16,500

日本
型號 史實高航速() 史實射程(公尺) 遊戲航速() 遊戲射程(公尺)
Type 8 38 10,000 59
10,000
Type 90 46 7,000 62
10,000
Type 93 50 20,000 67
20,000

表中可以發現,遊戲中的魚雷航速通通都大幅
buff,且保留原有的射程。假若你是很硬派、很講究的軍武玩家,光這種黑科技航速你就會大肆撻伐了。但是,提高魚雷航速自然是對「遊戲性」做的考量,真按照史實中那種航速,肯定大多數人根本玩不下去,因為速度太慢很難打中,史實中也是如此,魚雷命中率跟主砲命中率都很悲劇,稱得上是亂槍打鳥;更何況,除了潛艇,史實中的海上艦艇絕大多數都是沒有魚雷再裝填設計,發射管內的打完就沒了,要回港才能補充;就算少部分艦艇有再裝填裝置,每一門發射管頂多備用一枚,哪像WoWs中沒有彈藥魚雷限制,CD到了就隨你放到爽,一場灑四五十枚魚雷都沒問題;當然,這還是出於「遊戲性」這個大義名分,小弟認為這種設計非常合理,因為大部分人要玩的、想玩的是「遊戲」,不是「模擬器」,這兩者是有區分的,意義完全不同。
   
五、總結

上面落落長的囉嗦完了,可能有些人還是霧煞煞,不過沒關係,就當作小知識來看就好了,反正要玩WoWs,也不需要真的了解到這麼多。小弟會懂這些,是因為以前有一陣子玩過獵殺潛航(Silent Hunter)的二代和四代,這種超講究擬真的遊戲,硬著頭皮玩下去就順便懂這些事情了;但是,獵殺潛航四代玩完單人任務後,小弟就把遊戲封起來了,並決定這輩子不再碰這種擬真的遊戲,原因很簡單:玩起來真是有夠累!

WoWs中的魚雷發射,連路徑預測線都幫你算好了,在「假設目標保持同樣航向航速」的情形下,肯定會命中;所以只要不定時改變航向航速,到處扭來扭去,不要只會直直地往前開,自然就能降低魚雷的命中機率。

總而言之,史實中的魚雷發射,你只能祈禱目標保持定速和定向,不要在你發射魚雷前突然作「之航」運動,因為那代表你前面的所有計算全部白費工夫,魚雷就算發射也不可能命中,全部過程都要重來。所以當船艦預防潛艇偷襲時,通常都會每5到10分鐘左右轉向30度甚至60度,稱為之航,頻率和角度視你估計面臨的潛艇威脅程度而定;潛艇為了反制這一點,都會竭盡所能地接近目標,以提高命中率,不會在魚雷最大射程就攻擊,因為命中率實在太低了,就算是齊射也是一樣。
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