我的主电池放在哪里？

这周，我们会玩得很开心。我们将通过为早期无畏战斗机开发的一些飞船设计原则的镜头来看一看科幻飞船的设计-同名的太空堡垒卡拉狄加(Battlestar Galactica)。我们要谈的是枪的位置。

我们想要从实际识别卡拉狄加上的主电池(以及它的其他类别，在该系列的传说中是木星级)开始，并注意到枪的位置。这在节目中实际上是相当困难的-摇晃的摄像机和特写镜头的使用通常使人很难准确地知道当任何电池着火时，你正在看的是船的哪个部分。幸运的是，战略游戏“太空堡垒卡拉狄加：死锁”(Battlestar Galactica：Deadlock)为我们提供了卡拉狄加现役期间的两种型号(一种是改装前的，一种是改装后的；后者与节目中看到的版本相对应)，这让我们能够准确地看到电池在哪里，幸运的是，这款战略游戏(据我所知，显然是佳能)为我们提供了不是一个，而是两个型号的卡拉狄加。初始配置如下所示：

而改装后的配置(如图所示，稍加修改后的配置)如下所示：

后者显然有更多的火力和略微精简的设计，但枪支布局的要点遵循相同的基本系统。最大的火力集中在后部炮塔(在船的上部)，两套四个双炮塔排列成正方形，尽管最重的火炮是前置炮塔，悬挂在船头下方的一对双炮塔中。这些炮在小说中被称为“踢门炮”，尽管它们的传统名称来自帆船时代的“弓箭追逐者”(更广泛地说是“追击炮”的一个子集)，因为它们实际上不是主炮的一部分。另一组较小的重炮设置在舰艇下方(腹侧)，但不是背部炮台的一部分，因为两者通常不能对准相同的目标(腹部火炮不能足够升高，背部火炮不能足够压低，部分原因是飞行吊舱的位置)。

最后，在飞行吊舱上布置了一套更小、发射速度更快的点防炮，分别覆盖了左舷和右舷。在游戏中，这些枪是负责高射弹幕的人，尽管在节目中我们也看到主连的枪参与其中。这实际上并不完全疯狂-许多二战时期的水面舰艇上都部署了两用反舰/防空大炮，即使是大和级的巨型18.1英寸主炮也能够发射防空炮弹-诚然，就像战争中的大多数日本AA一样，这种炮弹的效用非常有限。

现在，正如系列中显示的那样，太空堡垒确实有一套额外的武器：两个飞行吊舱中包含的战斗机(侧记：成对的、没有连接的飞行吊舱看起来会给弹药和燃料带来非常糟糕的储存和防火问题)。但我认为可以公平地说，太空堡垒的主要武器是它的主炮。在该系列中，殖民地舰队的原则是接近重型常规炮台的射程，然后击溃敌舰-事实上，太空堡垒携带的战斗空军群本身就很难与主力舰队交战，因为它没有专门的轰炸机(猛禽可以做这项工作，但实际上是一艘改装后的侦察舰，而不是爆炸专家)。在这一系列中，它的特点是没有专门的轰炸机(猛禽可以做这项工作，但实际上是一艘改装后的侦察舰，而不是炸弹专家)。

那么，这个布局到底出了什么问题呢？主要的问题(这一点在玩游戏而不是看节目时变得非常明显)是这些枪的射弧很可怕，有两个独立但重要的原因。

首先是枪支本身的射击扫射。在两个版本的飞船中，最后面的背部炮至少部分被发动机罩遮挡(Mk1的情况更严重)，所有的背部炮都被船头部分挡住，无法向下和向前发射，船头部分比安装枪支的中间部分“更高”(这对Mk1来说比Mk2更糟糕，但它们都有问题)。(这对Mk1来说比Mk2更糟糕，但它们都有问题)。腹炮有所有这些问题，但更糟糕的是，最明显的是在Mk2上的腹炮集群，它不能完全压制它的枪支，因为它们出于某种莫名其妙的原因被放在船体的凹陷中。

顺便说一句：我发现弓形凸起是一个不太可能的设计问题。太空堡垒的船头部分不包含主武器系统，也不包含驱动系统(无论是超光速还是亚光速)，或者任何用于飞行操作的东西，也就是说，它既不是主要武器系统，也不是主要推进系统。它似乎主要容纳船员和指挥空间。纵观几个世纪以来的海军设计，从桨到帆再到核反应堆，为数不多的几个不变之一是，舰艇的整体形状和外形是由推进和武器装备决定的(船员设施基本上挤在“它们适合的任何地方”)。因此，这有点令人费解，弓形部分是如此重要，以至于值得将弓形尺寸过大，从而部分遮挡住主电池以适应需要。从历史上的设计来看，船头部分的任何东西都可能被破坏，以保持主炮的射击角度。

这一扫枪问题因枪支本身的集聚而进一步复杂化。虽然如果相对于船的方向“向上”或“向下”发射，集群就会工作得很好，但任何相对平坦的射击轨迹都会让它们相互阻挡-也就是说，集群中的前炮不能向后发射，左舷炮不能向右发射，以此类推。可能的情况是，射击“死亡区”比看起来要大得多；我不清楚这项技术到底是什么(如果这些是轨道炮还是传统的化学推进炮)，但它清楚地显示了射击时的枪口爆炸，所以友军炮塔的“险些命中”仍然会用热气或其他燃烧碎片引爆它们。正如我们稍后将看到的，这种设计问题在许多早期的无畏战机中都存在，我无法想象空间的真空会让它变得更好--从好的方面来说，不会有压力波，但从坏的方面看，这意味着气体会以所有的速度和几乎所有的热量到达友好的炮塔的后面。

第二个问题是将这些弧线放在一起：木星级的太空堡垒实际上没有一个角度可以真正将其大部分或所有的火力带到一个巨大的敌人目标上。无论敌人攻击的角度如何，卡拉狄加的大部分枪支都与此毫无关系。如果目标是水平的并且在卡拉狄加前方，只有弓箭追逐者可以开火，但如果目标低于或高于目标，他们就不能开火，而且只有一半的人可以向左舷或右舷开火。飞行吊舱侧面和水平上的目标只能被一半的背部和腹部火炮(或者更少，取决于角度)攻击，而卡拉狄加上方的目标可能会受到背部炮台的全部冲击，但除此之外就没有其他了。

(顺便说一句，有经验的僵局玩家可能会注意到，有一个小窗口，在那里，相对于木星-在前面和略高于的远处的目标，可能会被敲门者(可以从“水线”上抬起，即使只是轻微的升高)和背部炮台交战，但(至少在我的经验中)这个区域小得令人痛苦，几乎不像是飞船设计的预期部分。)。

我怀疑这里的枪位当然是出于电影方面的原因。在铅球构图中，相对高度通常表示力量。通过将卡拉狄加的大炮安装在顶部，卡拉狄加可以反复出现在赛昂对手“下方”的场景中，我怀疑这是故意在视觉上展示人类和赛昂人之间的极端力量失衡。这是一个相当可靠的理由，让这艘船以这种方式设置在电视节目中，在节目中创造出非常动态和戏剧性的战斗场面，效果非常好。

当然，我们来这里是为了卖弄学问，而不是为了声音视觉设计。所以我们转到我们的第二部分：历史上是如何处理这件事的，或者说。

在19世纪末和20世纪初，在HMS无畏舰(1906年下水)开发之前和之后的最初几年，许多同样的问题-拥有什么样的主要击球手，以及它应该去哪里-困扰着海军设计。现在，有相当多的因素在无畏舰和以她的名字命名的整个船型的出现中起到了作用；无畏舰的发展本身就是炮兵、装甲和蒸汽推进发展的复杂相互作用的产物，海军设计师试图在这三者之间进行权衡。

但在这里，我想提出两个关键观点：当我们将无畏描述为所有的大炮时，这意味着什么，以及所有这些大炮是如何布置的。

要解释前者，我们实际上必须从前无畏战舰开始(在他们那个时代显然不是这样叫的-它们只是被称为“战舰”)。这些舰艇往往有大口径的混合炮组。理由是，较小的火炮可以发射得更快，从而更成功地打击更小、更快的目标(如鱼雷艇)，而大炮是与其他战舰交战所必需的。这些被归类为“一次”炮台(大炮，安装在炮塔上)和“二次”炮台(快速发射的小火炮，通常安装在机壳里)；一些前无畏炮台还安装了一个更小的“第三级”炮台。在这些炮台中，一些前无畏炮也混合了口径，因为不同的火炮对不同的目标会有不同的效能(也出于可用性的考虑，例如日本的萨通级)。我觉得无畏前的设计很吸引人，尽管它是一个发展的死胡同。

(顺便说一句：卡拉狄加保留了前无畏时代的一件事，那就是使用橱柜。舷窗是沿船边的一堵装甲墙，用来存放次级火炮。弹壳的装甲使这些位置比没有装甲的火炮直接放在甲板上更受保护，但是弹壳的射击角度通常有严格的限制(特别是为了提高高度)。无畏舰之后，陆续消失了，第二连--1920年以后越来越多地扮演防空角色--转移到了安装在上层甲板上的小炮塔上。但卡拉狄加的点防御炮塔似乎安装在有效的平底式炮塔中，从支撑外层装甲层的结构梁之间伸出。与现代近身武器系统(CIWS，发音为SEE-WIZ)相比，这些点防御武器的射角不是很好)。

在20世纪头十年的前五年，一系列的发展导致了全大炮战舰的发展，其中第一艘是无畏舰(因此，随后所有的大炮战舰都被称为“无畏舰”)。更好的装载系统和测距系统提高了精确度(特别是在远程)和对大炮的火速，减少了对快射二级部队的依赖(在许多情况下，这些二级部队的职责无论如何都是转移到护航巡洋舰上)，而战舰装甲的改进也越来越清楚地表明，任何重量最轻的火炮都可能毫无用处。由于所有的工作都可能由主电池完成，因此更有意义地对其进行更严格的优先排序。

一个统一的大炮主连也大大简化了火力控制和方向，因为你现在使用的是射程、初速和射击特性相同的单一火炮。虽然保留了一个更有限的辅助电池，但无畏的主要设计重点是主电池，并假设主电池通过单一火控系统工作，将集中在单一目标上。当然，主电池上统一的外壳类型也让后勤工作变得相当容易。

现在的问题是：所有这些大炮都去了哪里？在无畏之后的最初几年里，有很多非常吸引人的设计，就主电池布局而言，无畏本身并不是最终版本，而更多的是一个中间阶段。无畏者不能面对她所有的枪--在五个炮塔中，只有四个可以向左舷或右舷开火(这里的问题是两个机翼炮塔)，只有一个炮塔可以直接在船尾开火(由于后塔的位置)。理论上，三个炮塔可以向前发射，但在实践中-记得我说过我们会回到这个问题-实际上直接向前发射机翼炮很可能会炸毁控制塔(哎呀…)。。

早期的无畏舰设计尝试了各种各样的火炮布局，以使火力最大限度地集中在一个目标上。德国早期的设计，如拿骚级和赫尔戈兰级，使用了“六边形”布局，允许他们安装比无畏炮更多的火炮，但不允许他们将更多的火炮对准一个目标-这种布局被放弃了，因为它增加了船体的重量，在可投放火力方面没有任何真正的优势。

另一种布局是像“海王星”号这样的船的之字形布局(疯狂，但也有点令人敬畏)。可以想象，海王星可以把所有的炮带到左舷或右舷-交错的安排意味着它们不会相互阻碍。但这也意味着船中的炮塔将不得不通过上层工程开火；在实践中，这被发现对舰艇造成了重大破坏-与我们早些时候看到的无畏舰翼炮的爆炸破坏问题相同。

(顺便说一句：重型机翼炮塔布局的另一个问题是，它们

解决方案实际上来自美国海军一个奇怪的方向：国会。不，我不是在开玩笑。美国海军也有同样的认识，导致英国人去无畏号，所以在1905年，他们去国会询问他们是否也可以建造一些奇特的新战舰(无畏号在这一点上已经在建造中了)。在这一点上，无畏号已经在建造中了，所以在1905年，他们去国会询问他们是否也可以建造一些奇特的新战舰。然而，国会对海军的要求已经差不多了--他们刚刚建造并下水了6艘康涅狄格级前无畏舰(不过，记住，它们在这一点上只是“战列舰”)，其中有几艘甚至还没有完成，海军已经想要一个新的舰级了？因此，为了压低成本，国会要求无论海军建造什么，都必须是16000吨或更少。

明确地说，无畏是18120吨。所以需要节省重量。在这样的排水量限制下，不做任何事情的炮塔几乎不是一种选择，这意味着最佳射击位置对于能够在较低排水量下抵抗无畏战舰至关重要。解决办法是过火。

不，这并不是说“射击得更好”，而是(按照拉丁语)射击。南卡罗来纳州级将有两个前方炮塔和两个后方炮塔，每种情况下都有一个炮塔在它前面的炮塔上方开火。长长的炮管可以将炮口爆炸安全地放在下部炮塔的(大部分)炮塔外壳前面。额外的好处是，在一些设计中，同一组中的两个炮塔都可以保护他们的弹夹，并与较小的装甲“堡垒”一起工作，这也可以减轻重量。这一点在绝对丑陋(但相当有效)的英国纳尔逊级战舰(约1927年)上表现得最为著名，它有三个三重炮塔，所有这些都放在一起，以减轻重量，使船保持在华盛顿海军条约的限制之下。

因此，虽然无畏号有5个双炮塔，可以把4个放在两边，1个放在船尾，1个放在前面，而南卡罗来纳州只有4个双炮塔，可以把所有4个放在任何一边，2个放在船尾，2个放在前面，没有任何意外炸毁自己的炮塔的危险。现在，超级火炮的布置面临一些挑战-更高的炮塔意味着在船上移动更多的质量，抬高重心，并有可能破坏整艘船的稳定。反过来，这又严格限制了可以“堆叠”的炮塔数量(通常只有两个)。这也很好，因为很快就变得明显了--被迫在更多的枪和更大的枪之间做出选择--更大的枪通常是最好的选择。

虽然花了几年时间才完全流行起来，但对于战舰来说，超级火炮的布局最终主导了战舰的设计，因为它允许相关舰艇将所有大炮反首都舰艇的火力集中在一个目标上。

牢记我们历史上的战舰设计，我们可以重温卡拉狄加。现在，如果卡拉狄加的二次连(旨在与战斗机交战并提供针对导弹的点防御)分散在全舰以覆盖范围，那是完全没有问题的。但是同样的因素-火力的重量，火控的简易性，质量和空间的节省-导致统一口径，超级火力战舰主炮的发展，都在这里发挥着作用。

主电池的准确位置将在很大程度上取决于预期的接合角度。而不是将主炮散布在各处，这艘船将被规划成一个单一的角度，大多数-如果不是所有的-主炮可以集中在一个目标上。对于以三维(而不是两维)方向移动的船舶来说，实际上有三种选择：垂直于船舶主加速方向的角度(本质上是“舷侧”，但也包括背角和腹角)、与主加速度方向相反的角度(后)或与加速度相反的角度(前)。

就卡拉狄加号而言，我认为前方交战角度将是显而易见的选择。卡拉狄加舰装备的大多是较短距离的常规弹药，其主要威胁是使用攻击机和导弹进行远程行动的大型敌方航母。虽然卡拉狄加在演出中主要是为了争取时间来拖延防御，但她不会被设计成一个护航角色；卡拉狄加最初是一艘前线重型战斗舰，建造目的是与赛昂人的首都舰队交战。鉴于此，卡拉狄加似乎很可能在试图接近目标时开火--在开火时“冲锋”。

(顺便说一句：现在，我假设我们在节目及其相关游戏中看到的物理和运动模型。虽然太空堡垒卡拉狄加中的小船经常被显示为绕轴旋转(朝一个方向飞行，指向另一个方向)，但较大的船似乎通常保持朝向其速度的方向。更重要的是，船只倾向于在它们想要去的方向加速，而不是沿着轨道路径或转移轨道，所以我会假设卡拉狄加可能会面对和冲向对面的船只，而不是从轨道力学可能得到的更复杂的拦截轨迹。)。

那么，卡拉狄加的主电池如何移动才能改善射击角度呢？我认为解决方案在于超级火炮的布局。在战舰上增射炮位的主要限制之一是它们抬高了战舰的质心，导致不稳定-这就是为什么像HMS Nelson这样的船不能将第三个炮塔提升到高于其他两个炮塔的原因。但是船不会在太空中倾覆(尽管你会希望加速度矢量通过质心，这样打开发动机就不会旋转船)，所以你可以相当程度地叠加。

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