銃の設置

近代的な間接射撃は19世紀後半に遡る。1882年、ロシアのKG・グク中佐は『掩蔽陣地からの野戦砲撃』を出版し、目標と一直線上に照準点を合わせるのではなく、より優れた間接射撃法を提唱した。これは本質的に、目標に対して任意の方向を向いている照準点を角度を用いて定めるという幾何学的な手法であった。問題は、それを可能にする方位計がなかったことである。仰角を測る傾斜計は既に存在していた。

ドイツ人は1890年頃、照準器（リヒトフレーヒ）を発明することでこの問題を解決した。これは銃身に取り付けられた回転式のオープンサイトであり、銃身と一直線になるように設置され、そこから大きな角度を測定することができた。同様の設計で、通常は全周にわたる角度を測定できるものが、その後10年間で広く採用された。1900年代初頭には、オープンサイトは望遠鏡に置き換えられることもあり、英語では「ライニングプレーン」という用語がゴニオメーターに取って代わられた。

グクの方法を用いた間接射撃が戦争で初めて記録されたのは、照準器なしではあったものの、第二次ボーア戦争中の1899年10月26日にイギリスの砲兵によって行われた。両陣営とも紛争初期にこの技術を効果的に使用できることを示したが、その後の多くの戦闘で、イギリス軍司令官はそれでも砲兵隊に「臆病さを捨てて」前進し、砲が自分たちを放棄するという兵士の懸念に対処するよう命じた。イギリス軍は榴弾砲で即席の射角を使用した。^{[ 16 ]}ボーア軍がドイツ製およびフランス製の砲で使用した照準装置については不明である。

光学照準器は20世紀初頭に登場し、ドイツのゲルツ式パノラマ照準器が20世紀後半の標準となった。これらの照準器は度と5分間隔、デシグラード、またはミル（円周あたり4320、4000、または6000/6300/6400）で目盛りが付けられていた。

20世紀の砲架の特徴の一つは、1人または2人での砲架操作であった。米国は2人制の砲架操作を採用していたことで知られ、砲の片側で水平、もう片側で仰角の調整を行っていた。他のほとんどの国は主に1人制の砲架操作を採用していた。3軸すべてを扱う砲架操作の訓練は、通常「おおよその水平、おおよその仰角、水平、正確な水平、正確な仰角」という順序で行われた。

照準方法におけるもう一つの大きな違いは、仰角を用いるか、あるいは射程を用いるかという点であった。この問題は第一次世界大戦で、砲身の摩耗が砲口初速に及ぼす影響が完全に認識されたことで、より複雑になった。つまり、同じ射程でも砲によって必要な仰角が異なるということである。そのため、多くの軍隊は砲兵指揮所で計算された仰角を用いるようになった。しかし、1930年代にはイギリス軍が照準器に射程を設定し、砲口初速の標準値との差を自動的に補正する校正式照準器を採用した。

これに対する代替案として、各砲に「射撃基準表」を設ける方法があった。この場合、基準表に射程距離を記入し、仰角を読み取って照準器に合わせるよう射手に指示した。最終的に、砲兵指揮所にデジタルコンピュータを導入することで、射程距離と砲口速度に応じた適切な仰角を正確かつ迅速に計算できるようになり、この問題は解決された。

照準器の調整を除けば、20世紀の大半において野戦砲の照準配置に大きな違いはなかった。しかし、1970年代に開発された多連装ロケットシステムでの成功を受けて、1990年代には新型または改良型の砲にデジタル照準器が採用され始めた。これらのシステムでは、方位角と仰角が手動または自動で射手用コンピュータに入力され、砲身が所定の水平および垂直位置に揃うまで射手が水平および仰角制御を使用するように誘導された。これにより、砲の水平補正が計算され、砲身軸に合わせられたジャイロスコープや電子傾斜計などの電気機械装置からのフィードバックが使用された。これらの装置は後にリングレーザージャイロに置き換えられた。

沿岸砲のほとんどは、何らかの形で「要塞」と呼ばれる固定防御陣地に設置されていた。標的は二次元的に移動するため、砲は標的の将来の位置を予測して照準を合わせる必要があった。比較的小口径で近距離の標的を攻撃する砲もあれば、遠距離の標的を攻撃する大型砲もあった。

沿岸砲兵は直接射撃を採用しており、19世紀後半まで、望遠照準器の導入を除けば、砲撃方法は数世紀にわたってほとんど変化していなかった。

19世紀における銃器の設計と弾薬の改良により、有効射程は大幅に延長された。1879年、王立駐屯砲兵隊のH・S・ワトキンス少佐は、俯角測距儀、位置測距儀、および関連する射撃管制システムを発明した。

彼の説明は、その本質を的確に捉えている。

位置探知機は艦の航路を追跡し、砲の照準準備が整うと、艦が占める位置を30秒以上前に予測します。砲床のダイヤルは、予測された位置を命中させるための射程と照準を自動的に示します。砲が照準されると、電気管（すなわち雷管）が挿入され、発射準備完了の信号が観測所に送られます。位置探知機を担当する下士官は、望遠鏡の視野に艦が現れるまで監視し、艦が十字線に到達したらボタンを押して砲を発射します。^{[ 17 ]}

完全に実用化されるまでには20年近くかかったが、その基本原理は重砲の射撃管制と照準の標準となった。短射程砲は、望遠鏡を用いた従来型の直接射撃による照準をはるかに長い間維持した。20世紀には、沿岸砲は、野砲や大型対空砲と同様に、風や気温といった非標準的な条件に対する補正を計算に含めるようになった。

主力艦に搭載された海軍砲は、間もなくワトキンス少佐の沿岸砲の方式とほぼ同様の砲座配置を採用した。後装式砲、反動抑制装置、無煙火薬の導入により、軍艦の兵装は船体搭載砲から砲塔搭載砲へと完全に移行した。

しかし、艦砲射撃は陸上砲とは異なり、移動するプラットフォームから発射するという複雑な問題があった。そのため、照準計算では艦と目標の両方の将来の位置を予測する必要があった。適切な砲照準のために、ますます高度な機械式計算機が用いられるようになり、通常は様々な観測員と距離測定値が艦の奥深くにある中央測量ステーションに送られた。そこで射撃指揮チームは、艦と目標の位置、速度、方向、さらにコリオリ効果、天候による空気への影響、その他の調整値などを入力していった。

結果として得られた射撃方向（射撃解と呼ばれる）は、照準を合わせるために砲塔にフィードバックされる。もし砲弾が外れた場合、観測員は外れた距離と方向を算出し、この情報を他の情報の変更点とともにコンピュータにフィードバックして、再度射撃を試みる。

初歩的な海軍射撃管制システムは、第一次世界大戦の頃に初めて開発されました。^{[ 18 ]}アーサー・ポーレンとフレデリック・チャールズ・ドライヤーがそれぞれ独立して最初のシステムを開発しました。ポーレンは、 1900年にマルタ近郊で行われた砲撃訓練で海軍砲の精度が低いことに気付き、この問題に取り組み始めました。 ^{[ 19 ]}イギリスを代表する科学者として広く知られるケルビン卿は、戦闘に参加している艦船の相対運動と砲弾の飛翔における時間遅延から生じる方程式を解くためにアナログコンピュータを使用することを最初に提案し、必要な軌道、ひいては砲の方向と仰角を計算しました。

ポレンは、集中射撃管制で使用するために、機械式コンピュータと射程および速度の自動プロットを組み合わせた装置を開発することを目指した。目標の位置と相対運動の正確なデータを取得するために、ポレンはこのデータを取得するプロット装置（またはプロッター）を開発した。彼は、射撃艦のヨーイングを考慮するためにジャイロスコープを追加した。これもまた、当時としては原始的なジャイロスコープを大幅に改良して、継続的かつ信頼性の高い補正を提供する必要があった。^{[ 20 ]} 1905年と1906年に試験が行われたが、完全には成功しなかったものの、将来性を示した。彼の努力は、急速に台頭していたジャッキー・フィッシャー提督、アーサー・クニベット・ウィルソン提督、および海軍兵器魚雷局長（DNO）のジョン・ジェリコーによって励まされた。ポレンは研究を続け、イギリス海軍の軍艦で断続的に試験を行った。

一方、ドレイヤー率いるグループも同様のシステムを設計した。両システムともイギリス海軍の新造艦および既存艦向けに発注されたが、最終的にドレイヤーのシステムが決定版のマークIV*として海軍に最も支持された。指揮装置の追加により、第一次世界大戦の艦艇にとって完全かつ実用的な射撃管制システムが実現し、1916年半ばまでにイギリス海軍の主力艦のほとんどに搭載された。指揮装置は艦の高所に設置され、操作員は砲塔内の砲手よりも優れた視界を確保できた。また、砲塔の射撃を調整して、それらの射撃が連携して機能するようにすることも可能だった。この改良された照準と大型の光学式測距儀により、射撃時の敵の位置推定精度が向上した。このシステムは最終的に、1927年以降に建造された艦艇向けに改良された「海軍射撃管制表」に置き換えられた。

1950年代までには、砲塔は次第に無人化され、レーダーやその他の情報源からの入力に基づいて、艦の管制センターから遠隔操作で砲の照準が制御されるようになった。

戦車用の望遠照準器は第二次世界大戦前に採用され、これらの照準器には通常、目標の移動に合わせて照準をずらす手段と、異なる距離を示す目盛りが付いていた。戦車の照準器は大きく分けて2種類あった。1つは、照準器が砲身軸に固定され、照準器に距離目盛りが刻まれており、砲手が目標に距離目盛りを合わせる方式。もう1つは、照準時に砲手が砲身軸を照準器軸から適切な量だけずらすように距離を物理的に設定し、照準器の中央目盛りを使って照準を合わせる方式である。

照準器の中には、例えばスタジアメトリック法を用いて距離を推定する手段を備えているものもあった。他の戦車は光学式測距儀や、第二次世界大戦後には測距機関銃を使用していた。1970年代以降、これらはレーザー測距儀に置き換えられた。しかし、戦車の砲は、砲安定化装置が導入されるまでは、移動中に正確に射撃することができなかった。砲安定化装置は第二次世界大戦末期に登場した。油圧式のものもあれば、電気サーボ式のものもあった。1970年代には、戦車にデジタルコンピュータが搭載され始めた。

20世紀初頭には、地上と艦船の両方から気球や飛行船を迎撃する必要性を認識していた。航空機もすぐにその対象に加えられ、他の対象の重要性は低下した。対空砲火は直接射撃であり、砲手は航空機を狙う。しかし、目標は三次元的に移動するため、目標の捕捉は困難である。基本的な問題は、砲手が目標を狙い、何らかの機構によって砲を目標の将来の位置（飛行時）に合わせるか、あるいは砲手が航空機の将来の位置を狙うかのどちらかである。いずれの場合も、問題は目標の高度、速度、方向を決定し、対空砲弾の飛行時間に合わせて「照準調整」（偏向照準とも呼ばれる）を行うことである。

ドイツ軍によるイギリス諸島への空襲は、第一次世界大戦の初めに始まった。対空砲火は困難な作業だった。問題は、砲弾の予測軌道に影響を与える様々な要因がある中で、砲弾を目標の将来の位置の近くで炸裂させることに成功したことだった。これは偏向砲照準と呼ばれ、射程と仰角の「オフセット」角度が照準器に設定され、目標が移動するにつれて更新された。この方法では、照準器が目標に合っているとき、砲身は目標の将来の位置に向けられていた。目標までの距離と高度によって信管の長さが決定された。航空機の性能が向上するにつれて、困難さは増していった。

イギリスはまず距離測定に取り組み、距離がより良い信管設定の鍵となることを認識した。これが高度/距離計（HRF）の開発につながり、最初のモデルは三脚に取り付けられた2メートル光学式同時測距儀であるBarr & Stroud UB2であった。これは目標までの距離と仰角を測定し、それによって航空機の高度が得られた。これらは複雑な計器であり、他のさまざまな方法も使用された。HRFに続いて、高度/信管指示器（HFI）が登場した。これは仰角と高さの線が信管長曲線と重ねて表示されており、HRF操作員が報告した高度を使用して必要な信管長を読み取ることができた。^{[ 21 ]}

しかし、偏向設定、すなわち「照準ずれ」の問題は、目標位置の変化率を知る必要があった。フランスとイギリスはともに、目標を追跡し、垂直および水平偏向角を算出するためのタキメーター装置を導入した。フランスのブロクシステムは電気式で、操作員が目標距離を入力し、砲身にディスプレイが表示された。これは75mm砲で使用された 。イギリスのウィルソン・ダルビー砲術指揮装置は、一対のトラッカーと機械式タキメーターを使用し、操作員が信管長を入力すると、偏向角が計器から読み取られた。

1925年、イギリスはヴィッカース社が開発した新しい計器を採用した。それは機械式アナログ計算機であるプレディクターAA No.1であった。目標高度が与えられると、操作員は目標を追跡し、プレディクターは方位、象限仰角、信管設定値を算出した。これらの値は電気的に砲に送られ、砲架のリピーターダイヤルに表示された。砲架の担当者はポインター（目標データと砲の実際のデータ）を照合して砲を照準した。このリピーター電気ダイヤルシステムは、1880年代にイギリス沿岸砲兵隊が導入した方式に基づいており、沿岸砲兵隊は多くの対空砲兵将校の経歴であった。同様のシステムは他の国でも採用され、例えば、後にスペリー社が米国でM3A3と命名した装置は、英国でもプレディクターAA No 2として使用されました。高さ測定器も大型化しており、英国では第一次世界大戦時のBarr & Stroud UB 2（光学ベース7フィート（2.1m ） ）がUB 7（光学ベース7フィート（2.1m））とUB 10（光学ベース18フィート（5.5m ） 、固定AAサイトでのみ使用）に置き換えられました。ドイツのGoertzとフランスのLevalloisは5メートル（16フィート）の機器を製造しました。^{[ 21 ]}    

第二次世界大戦の頃には、状況はおおむね次のようなものになっていた。数千ヤード以内の目標に対しては、小口径の自動砲が使用され、照準器は目標までの距離と速度の推定に基づいて射手のリードを判断できるようなシンプルなものだった。より遠距離の目標に対しては、手動制御の予測装置が使用され、光学式またはレーダー式測距儀からの入力を受け取り、風や気温を考慮した砲撃データを計算して目標を追跡した。

第二次世界大戦後、予測装置は電気機械式のアナログコンピュータからデジタルコンピュータへと変化した。この頃には重対空砲はミサイルに取って代わられていたが、電子機器の進歩により小型砲でも完全自動照準が可能になった。