作为主炮生命的15米测距仪的秘密

作为主炮生命的15米测距仪的秘密

——北川茂春 前海军技术大佐

海战中的先锋使命

军舰的测距仪主要有主炮用、副炮用、对空用和航海用四种，其中主炮用测距仪既用于主炮射击，也用于将舰艇部署到有利态势。本文主要讲述的是主炮用15米测距仪。

当时，火炮发展迅速，射速提高、射程延长、弹道性能改善，加之指挥仪和指挥装置的改进，甚至飞机也被用于弹着观测，舰炮命中率显著提升。

同时，炮弹破坏力增强，大口径炮弹命中一发就可能给大型舰艇造成致命伤。因此，一旦进入射程就会立即展开炮战，而能否快速命中，在很大程度上取决于测距的精准度。

以“山城”级战列舰为例，在约37000米距离时可看到敌舰舰桥顶部，约30000米时能看到上甲板，此时才能进行舰载弹着观测，而炮塔测距仪观测稍晚，约22000米开始测距。

因此，舰桅顶部的测距仪备受重视。德国早早在桅顶搭载了大基线测距仪，而英美则鲜少装备，此乃实情。

再者，出于分秒必争之考量，舰桥高度不断攀升。然自短波无线电应用普及，此举已无必要。桅楼渐趋低矮，外形亦趋不规则，致使其单侧观测极难测距。测距误差随距离平方递增，为提升精度，观测者可谓殚精竭虑。

笔者自1922年至1925年，复于1928年起长期供职于当时位于目黑的海军技术研究所，从事研究设计。1935年光学实验部迁至横须贺时亦随行调任。今愿穿插彼时记忆，试述搭载于“大和”号的十五米测距仪概况。

1934年末，日本海军秘密计划为大型舰艇的舰桥和炮塔配备15米测距仪。

当时各国舰艇前桅多为楼式且高度降低、垂直部分减少，后桅比前桅更低。传统舰桥测距仪采用合像式，最大战斗测距距离有限，而“武藏”号、“大和”号射程更远，舰桥测距仪最远约40000米，炮塔测距仪约32000~33000米，但超过34000~35000米时，目标因“阳炎”现象（海水蒸发会吸收热量，导致海面附近空气温度低于上层空气，形成下冷上热的空气密度梯度，导致光线折射而形成的光学现象）而模糊，合像式测距精度大幅下降，只能采用体视标记式或倒分像体视式，但当时对此研究甚少。

对空测距方面，传统4.5米体视标记式测距仪能力不足，技术研究所虽研制了二重测距仪，但尚未完成对比实验。倒分像体视式理论精度是正分像合像式的1.6倍左右，但研究未深入。

1933年左右，日本光学的八木技师考察德国蔡司公司，发现其已研制出6米倒分像体视式测距仪，其可测量几乎无垂直部分的目标，精度可达正像合像式1.6倍。国内新制实验品至少需一两年，而十五米测距仪研发亟待参考，故建议立即采购。

然负责部门舰政本部第一部（火炮部）竟拒绝购买。反由非直接责任部门的第二部（鱼雷部）岸本鹿子治认可其战术价值，破例成功购入四台六米测距仪——此举日后证明实属大幸，无论战略、经济或时效皆属明智。岸本先生当时力排众议，聚焦因“必爆”而遭海军长期弃研的氧气鱼雷，以其卓越执行力最终完成世界顶尖鱼雷。

苦心研发自动稳定装置

蔡司式测距仪结构虽基本明晰，但制造交付需时两年。此间无法中止三九式十五米测距仪设计，且自信可凭既有技术独立完成，遂着手自主设计。方案要点如下：

（一）采用双重倒分像体视式测距结构

十五米规格需60厘米外径镜筒。蔡司式为单筒内置双联倒像测距仪，由单人操作；本设计仿效其他大型测距仪采用双重结构（即四重测距仪），由双人操作。确保单体精度不减时，相当于23.5米测距仪性能（单体的1.5倍），故全力研究各部构造，终获精度保障的自信。

蔡司式端镜60厘米，为延长至十五米并增强亮度，九四式采用四组140厘米端镜集成于单一支架。物镜方面：蔡司为四枚6厘米物镜分装两内筒；九四式则四组20厘米物镜集中安装于大型箱体。

（二）镜筒直径与全长

重点强化隔热。巴尔&斯特劳德式大型测距仪采用双层筒设计，九四式于外包铜皮的5毫米钢管内侧，间隔2毫米均匀铺设隔音板。镜筒直径60厘米，全长约16米。

（三）自动稳定器研发

现有十米测距仪在舰体晃动时难以持续用分割线捕捉小型目标。十米级重约1吨，而十五米级至少增重3-4吨，惯性矩扩大五倍，俯仰瞄准难度陡增。

遂决定研发多年构想的陀螺稳定器：利用垂直陀螺受俯仰扭矩即横向倾斜的特性，无延时驱动扭矩电机施加俯仰力。经竹内造兵中尉努力，十米测距仪测试台取得近满分成绩，十五米级俯仰瞄准难题就此解决。此装置与防振架台均属全球海军首创。

1936年，订购的蔡司六米倒分像体视测距仪抵日。四台中一台由日本光学拆解，一台供光学实验部，一台搭载炮术学校训练舰“山城”号进行实验。

实验部立即在大楠山（标高3000米）顶设置模拟30000米外水平线桅杆目标，搭载于现有晃动台测试。精度确如先前报告达正像合像式1.6倍，最担忧的晃动中分像线分离/贴合问题相较静止目标精度无变化，且体视式更易观测。其光学与机械结构俱臻完美。

然此设计仅适用于六米级测距仪，无法应用于三九式十五米级（端镜140厘米/物镜22厘米），双重设计尤甚。

故三九式设计仍按原计划推进。

提及十五米或仅惊诧其庞大，实则当时技术已可驾驭，核心课题在于提升实用精度——合像式结构正是三九式最大难关。

打破记录的巨大

1.5秒精度意味30000米测距误差15厘米，属顶级测具规格。振动、晃动与温变影响显著，克服这些难题最为关键。

缘由竟是“山城”号搭载蔡司式测距仪实验时，虽倒分像体视式表现优异，但存在操作困难且合格测手难觅之弊。大舰巨炮主义与远距炮战主义鼻祖竟自轻战术需求，实难理喻。

设计变更导致图纸交付日本光学迟于预期（约1939年）。因属绝密项目，研发异常艰辛。1940年9月，日本光学于多摩川畔津田山视野开阔处建厂，启动十五米测距仪组装。至“大和”号、“武藏”号建成时，恰完成两舰份测距仪。原计划造六舰份，1940年末取消订单。

单价40万日元，两舰八台计320万日元，时价超十亿日元。然较之巨舰建造费不过九牛一毛。下文简述“大和”号十五米测距仪（称光三九金物）构造：

光三九金物含旋回用/俯仰用两具寻像镜，均内置管中。性能参数：倍率20倍，视界3度，出瞳直径4.5毫米。

距离修正法除合像式外，倒像式亦采用巴尔&斯特劳德式。俯仰手将目标定位至视野最佳处后，通过离合器切换镜管俯仰。每台配备陀螺仪两具。

全组操作员七名，于舷窗对侧就座。全长已属惊人，加之内部容纳三人，运输时甚至需考虑道路承载。外筒铁板因物资紧缺，经与八幡制铁交涉方获解决。首根外筒内外经车削，后续则直接焊接使用。

此即十五米测距仪外观。横须贺海军光学实验部另计划以光二零二金物（与光三九金物结构基本相同之三重型）替换“大和”号、“武藏”号外主力舰搭载的九三式十米双联测距仪。

而这世界最长测距仪的实绩如何？多方询问相关技术人员，除二部岸本先生解答蔡司六米式外几无所获。唯“陆奥”号火炮艤装员千早正隆先生称：“三九式总体良好，体视倒像式优异。较之合像式差距几何虽不明……”

苦心研制的大型测距仪，终因大战中雷达出现沦为废铁。“武藏”号、“大和”号整个战争期间未行主炮战，仅莱特湾战役“大和”号偶遇敌改装航母小试牛刀。或谓追忆十五米测距仪已无意义，然其研发历程、成败得失，对匡正史观与培养科技洞察力大有裨益。

非独十五米测距仪，所有光学器械皆有其荣光与挫折。

所有兵器莫不如此，区别唯在说破与否而已。