Metody zastřelování

Záhy po zavedení dělostřelectva vznikla metoda, kterou se podle jednoho nebo i více děl opravovala palba v závislosti na dopadech předchozích projektilů, a teprve poté, až bylo dosaženo pokrytí cíle, zahájila palbu podle takto stanovených údajů celá baterie. Metoda, které se říká zastřelování, se však nehodila pro boj na moři, kde vzhledem k nízké kadenci palby protivníci měnili polohu příliš rychle. A od poloviny 17. století, kdy se námořní bitvy sváděly v bitevních liniích na vzdálenost pár set metrů a v konečné fázi na ještě kratší, bylo zastřelování zbytečné, neboť při střelbě bočními salvami záleželo jen na rychlosti palby a nikoli na přesném míření.

Situace se změnila až na samém konci 19. století, kdy se dostřel zvýšil na 10 km. Bitva u Cušimy prokázala, že palba lodních děl se bez zastřelování neobejde, ale u predreadnoughtů se velice obtížně rozeznávaly dopady zastřelovacích granátů, když děla pálila nezávisle a gejzíry po dopadech projektilů hlavní a druhotné ráže se překrývaly. Mimochodem, tato skutečnost byla jedním z hlavních důvodů pro konstrukci bitevní lodě se všemi děly velkými (Dreadnought), k zavedení systému ústředně řízené palby a jejímu vedení salvami.

Ještě předtím, v roce 1905, se na některých britských lodích začala používat metoda zastřelovaní na principu „vidličky“, matematicky půlením intervalu, jež se v roce 1909 stala předepsaným postupem v celé Royal Navy. Jestliže byla první salva krátká (střely dopadly před cílem), druhá se vypálila s plusovou korekcí dostřelu (v roce 1911 to typicky bylo 450 yardů). Pokud byla tato salva dlouhá (dopadla za cílem), náměr se o určitou část snížil. Pokud druhá salva dopadla těsně za cíl, nacházel se cíl někde mezi oběma dostřely a řídící důstojník palby provedl další korekci, jež byla polovinou první korekce (půlení intervalu). Ta se pak půlila tak dlouho, dokud nebyl cíl „zarámován“ (anglicky straddled – „obkročen“), tj. střely dopadaly po jeho obou stranách a zásahy závisely už jen na rozptylu děla.

Dělostřelecký předpis z roku 1913 nařizoval, aby superdreadnoughty třídy „King George V“ a pozdější, vybavené kalkulátory Argo Clock nebo Dreyer Table s větším počtem dálkoměrů, používaly při palbě na vzdálenost 10 000 yardů vidličku o šíři 200 yardů, pokud byly podmínky dobré a všechny dálkoměry udávaly stejnou vzdálenost.

Standardní britskou praxí u dreadnoughtů bylo, že salvu pálila polovina děl, přičemž druhá polovina pálila salvu následující. V roce 1911 byl zastřelovací interval snížen na 150 yardů, což byl trojnásobek šířky zóny, do níž při palbě na vzdálenost 10 000 yardů statisticky dopadala polovina granátů. Ničivý dosah granátu ráže 343 mm činil při této vzdálenosti 41 yardů, takže bylo vysoce pravděpodobné, že jedna střela z poloviční salvy cíl zasáhne.

Následující příklad zastřelování je převzat z dělostřeleckého kurzu školícího střediska HMS Excellent v roce 1911: Jelikož byla první salva dlouhá, nařizuje dělostřelecký důstojník snížit dostřel druhé salvy o 400 yardů. Ta je krátká, takže cíl je ve vidličce. Poté dělí interval a dostřel třetí salvy prodlužuje o 200 yardů. Pokud je stále krátká, je nyní cíl ve vidličce 200 yardů. Další korekce je plus 150 yardů, což umisťuje salvu do zóny 150 yardů a to znamená zarámování. Přitom platilo pravidlo, že pokud dělostřelecký důstojník viděl gejzíry po dopadu granátů první a druhé salvy, postupoval, jak bylo výše uvedeno. Když ale dopady neviděl, pokládaly se salvy za dlouhé a dostřel se snižoval.

Jakmile byl cíl zarámován, začala loď střílet co nejrychleji ze všech děl, aby získala palebnou převahu a přemohla nepřítele. Nicméně problém zastřílení a udržet cíl zarámovaný bylo ve skutečnostnosti komplikovanější, než je zde naznačeno.⁵²

Po bitvě u Skagerraku Královské námořnictvo přešlo na dopracovanější zastřelovací a zaměřovací systém. V jeho rámci loď vypálila dvojitou salvu, přičemž výstřely byly tak zaměřeny, aby se nemohly překrývat dopady střel z jednotlivých věží. Dostřel se nastavoval podle vypočítané vzdálenosti, ale spíše se upřednostňovalo, že se k první salvě přidalo 100 yardů a u druhé se 100 yardů odebralo. Aby se ošetřila případná chyba v odchylce, měla každá salva poněkud odlišný odměr, jedna polovina děl mířila jednu třetinu za střed cíle a druhá polovina jednu třetinu před jeho střed. V případě že první nebo druhá salva cíl zarámovala, přešlo se na rychlopalbu. Jestliže byla dvojitá zastřelovací salva krátká, řídící důstojník palby nařídil další dvojitou salvu se zvýšeným dostřelem (zpravidla o 400 yardů), a pokud byla dlouhá, následovala další dvojitá salva se zkráceným dostřelem.

Analogový počítač Ford Mk 1A

Dalším způsobem zastřelování byl „žebříček“, tvořený dvěma dvojitým zastřelovacími salvami s postupně rostoucím dostřelem o 400 yardů. Pokud uvažujeme rozptyl 200 yardů u každé salvy, pokrýval žebříček zónu o hloubce 1 400 yardů, v níž cíl musel být.

Jak zaměřovali děla Němci, se dá nejlépe ukázat na vzpomínkách dělostřeleckého důstojníka bitevního křižníku SMS Von der Tann, jež byly uveřejněny v roce 1930. Cílem byl britský bitevní křižník HMS Indefatigable a onen důstojník uvádí, že použil vidličku o šíří 8 hektometrů, přestože se údaje ze všech dálkoměrů lišily o méně než 100 metrů. Stačil ještě provést korekci dostřelu na 162 hm, když dostal rozkaz zahájit palbu. První salva ležela v záměrné, ale byla dlouhá – zřetelně viděl výtrysky za cílem. Zavelel „osm minus, čtyři vlevo, salvou!“ Tyto střely byly krátké. Zatímco byla tato salva ještě ve vzduchu, vyžádal si změnu dostřelu. Předpokládal, že příští salvou o změně čtyři plus cíl zarámuje, což se také stalo. Jelikož HMS Indefatigable plula cikcak, jak se snažila uniknout z jeho palby, uplatňoval malé korekce 1 hm plus a 1 hm minus. Německý dělostřelecký důstojník dále ve svých vzpomínkách uvedl, že změnu dostřelu odhadoval podle pohybu přídě britského křižníku a změny kurzu podle jeho můstku. Za poznámku stojí, že zde není žádná zmínka o nějakém zastřelovacím žebříčku, a čtenář ji nenajde ani v memoárech dělostřeleckého důstojníka SMS Derfflinger Georga von Hase.

Vertikálním „gyrem“ stabilizovaný počítač Mk 41

Selsyn – elektrická „hřídel“

Největším přínosem Kaiserliche Marine k systémům řízení palby patří zavedení selsynu neboli elektrické hřídele k přenosu dat. Ve firmě Siemens-Halske objevili, že střídavý proud se dá použít k synchronizovanému přenosu natočení rotorů u dvou točivých elektrických strojů, jejichž statory, vinuté do hvězdy, jsou vodivě spojeny. Pokud se v takovém případě rotorem jednoho ze strojů otočí, indukovaná elektromagnetická síla synchronně otočí rotorem toho druhého, který může být spojen s ručičkou indikátoru. Ještě než odplulo Širomořské loďstvo do internace ve Scapa Flow, Němci všechny dvojice generator-motor (jak je nazývali) demontovali a vrátili do továrny Siemens-Halske, avšak velké množství jich získali v rámci reparace Francouzi. Mezitím tentýž koncept nezávisle objevili v americké firmě General Electric a americké námořnictvo poprvé uplatnilo tento systém u bitevních lodí třídy „Maryland“, kde se jim podle amerického označeni self-synchronous začal říkat selsyn. Za druhé světové války změnilo americké námořnictvo název na „synchro“.

Vertikálním „gyrem“ stabilizovaný počítač Mk 6

Koncem první světové války se jasně projevila převaha centrálního řízení palby direktorem a začala se používat i na křižnících a na kapitálních lodích k řízení palby sekundárního dělostřelectva. Direktory palby též umožňovaly koncentrovat palbu více lodí na jeden cíl a dokonce za pomoci gyroskopů střílet na cíl, který dočasně zmizel z dohledu. Gyroskopy přinesly další kvalitu, hlavně při zaměřování odchylky (odměru) a koncem války britské námořnictvo zavedlo gyroskopicky stabilizovaný Hendersonův systém odměru Gyro Director Training, GDT. Metody zastřelování pak poskytly nezbytnou zpětnou vazbu a zaměřovací přístroje se zásadně změnily až za druhé světové války zavedením radaru a matematických metod pro předvídání polohy cíle.⁵³

Gyroskopická stabilizace

Ačkoli výkonná hydraulika dokázala i hlavněmi dvanáctipalcových děl hýbat natolik rychle, že děla mohla reagovat na pohyby lodě za vlnobití, nedalo se tímto způsobem vypořádat s pohyby lodě v ústředních zaměřovacích systémech. Nezbylo než zahrnout odchylky dělových věží následkem vlnobití mezi ostatní opravy, jako třebas ty způsobené větrem, tlakem a teplotou vzduchu a vlastní teplotou děl, což bylo elegantní a systémové. Využívala se k tomu referenční vodorovná rovina, tvořená dvěma gyroskopy s navzájem kolmými osami. Diference mezi odklonem jejich os od okamžité polohy lodního trupu pak udávala velikost chyby, jež se spolu s ostatními odchylkami opravovala v dělostřeleckém kalkulátoru – analogovém počítači. Jelikož lodní trup je tuhé těleso, bylo výhodnější stabilizovat (tj. zachycovat odchylky od okamžitého náklonu lodě) zaměřovací přístroje, např. dálkoměry, než vlastní dělové věže.

Vyspělým technickým řešením gyroskopické stabilizace pak byl americký zaměřovací systém, použitý na bitevních lodích třídy „North Carolina“, „South Dakota“ a „Iowa“ za druhé světové války. Kvůli zjednodušení nepoužíval referenční rovinu, ale referenční přímku, konkrétně vertikálu, t.j. kolmici k hladině. Na principu tzv. „vertikálního gyra“ pracoval v tomto systému speciální analogový počítač Mk 41 Stable vertical, který počítal elevaci včetně opravy, dané náklonem lodě. Používal se pro baterii hlavní ráže šestnáctipalcových děl (406 mm), kdežto elevaci sekundární baterie univerzálních pětipalcových děl (127 mm) a hlavní dělové výzbroje torpédoborců počítal analogový počítač Mk 6 Stable vertical.

Vysílací stanice na bitevní lodi USS Massachusetts,

Jednalo se o technicky „vychytané“ zařízení, jehož závěs rotoru též pomalu rotoval (18 ot/min) a byl opatřený na protilehlých stranách dvěma malými baňkami, částečně naplněnými rtutí a propojenými kapilární trubičkou. Rtuť pomalu přetékala do baňky, která byla právě níž, takže když osa gyroskopu nebyla přesně vertikální, vyšší hmotnost nižší baňky tlačila na závěs. Rotační rychlost a poměr proudící rtuti společně nutil zaujmout nižší baňku, aby zaujala horní pozici, takže gyro se precesním pohybem vracelo do vertikály.

Mk 6 Stable vertical sloužil k zaměřování 127mm kanonů jak na hladinové, tak vzdušné cíle. Pracoval tedy ve dvojím režimu, přičemž ten pro zaměřování letadel byl náročnější, neboť musel řešit pohyb cíle ve třech osách.

Jak Mk 6, tak Mk 41 měl zařízení, které zabraňovalo, aby se vertikální gyro zmátlo při prudkých obratech lodě ve vysokých rychlostech. Pokud přejde válečná loď do prudkého obratu, setrvačnost způsobí, že se „vykloní“ ze zatáčky. A to docela děsivě, u torpédoborců až o 30 stupňů, ne-li více. V takovém případě vysílal gyrokompas přerušovací signál, který uzavřel solenoidový ventil v kapilární trubičce a zabránil rtuti přelévat se z jedné baňky do druhé. Tento stav netrval tak dlouho, aby se gyro fatálně vychýlilo, a když loď zaujala přímější kurz, systém chybu vertikality rychle napravil.⁶⁰

Oprava na Coriolisovu sílu

Mk 6 a Mk 41 Stable vertical měly však ještě další „vychytávku“, která korigovala vliv Coriolisovy síly. Způsobuje, že na zeměkouli se jakákoliv hmota díky rotaci Země, pohybující se ve směru poledníků, odklání na severní polokouli doprava, na jižní polokouli pak doleva. Převedeno do navigační terminologie a aplikováno na vnější balistiku to znamená, že když byste vypalovali granáty směrem od rovníku k pólům, tedy z místa s vyšší obvodovou rychlostí zemského povrchu na místa s nižší rychlostí, začnou granáty uhýbat na východ právě v důsledku této suvné síly. Pokud budete střílet od pólů směrem k rovníku, tedy z míst s nižší obvodovou rychlostí na místa s vyšší obvodovou rychlostí, budou granáty uhýbat na západ. Jestli budete střílet ze západu na východ nebo obráceně, tedy po rovnoběžce, Coriolisova síla se neuplatní, neboť granát poletí nad místy se stejnou obvodovou rychlostí. Při jakýchkoli jiných úhlech palby se pak uplatní Coriolisova síla úměrně tomu, jak se bude palebný úhel blížit poledníkovému směru. (Coriolisova síla má též kolmou složku, ale ta se při praktických výpočtech zaměřování děl vypouští.)

Autor na sedačce vyčítače vzdálenosti u dálkoměru záďové věže

Aby se s tímto problémem analogový počítač Mk 6 Stable vertical (a samozřejmě i Mk 41) vyrovnal, dostával data z lodního gyrokompasu o aktuálním kurzu lodě, z čehož počítal opravy vzhledem ke směru palby a zeměpisným souřadnicím. Konstrukčně to bylo řešeno tak, že výše popsané vertikální „gyro“ bylo posazeno na přijímač selsynu, jehož vysílač byl umístěn na kormidelním gyrokompasu. Malé závažíčko na nitkovém závěsu s měřítkem zeměpisné šířky, vlastně jakési tykadlo, pak precesním pohybem vychylovalo vertikální gyro v závislosti na zeměpisné šířce a tím vlastně vkládalo do analogového počítače data o této zeměpisné souřadnici.⁶⁰

V posledně jmenovaném případě okopírovali konstruktéři počítačů Mk 6 a Mk 41 Stable vertical bezděčně Matku přírodu, neboť podle současných poznatků entomologie používají dvoukřídlí a motýli svoje kyvadélka a tykadla jako vibrační gyroskopy k indikaci Coriolisovy síly, aby se při letu orientovali, což u síly, která je závislá na směru letu a zeměpisné šířce pochopitelně jde.⁶¹

V příštím, posledním pokračování pak tento seriál o analogových počítačích pro řízení palby uzavřeme popisem opticko-radarových zaměřovačů a lodních výpočetních stanic, které už otevřely dveře do digitálního věku.

Odkazy:
52. Norman Friedman, Naval Firepower, Battleship Guns and Gunnery in the Dreadnought Era, Seaforth Publishing 2008, str. 69–72
53. Norman Friedman, Naval Firepower, Battleship Guns and Gunnery in the Dreadnought Era, Seaforth Publishing 2008, str. 161–164
60. https://en.wikipedia.org/wiki/Ship_gun_fire-control_system
61. https://cs.wikipedia.org/wiki/Coriolisova_s%C3%ADla#Zvířata