سامانه کنترل آتش
کنترل شلیک از روی کشتی

سامانه‌های کنترل شلیک نخست برای کشتی‌ها ایجاد شدند.
تاریخچهٔ اولیهٔ کنترل شلیک دریایی بیش‌تر در ارتباط با درگیری با اهداف در محدوده یا فاصلهٔ دید (قابل رویت) بود (که تحت عنوان شلیک مستقیم نیز شناخته می‌شود). در حقیقت، اکثر درگیری‌های دریایی پیش از سال ۱۸۰۰ در فاصلهٔ ۲۰ تا ۵۰ یارد (۲۰ تا ۵۰ متر) بود [۱]. حتی در طول جنگ داخلی آمریکا، درگیری مشهور بین USS Monitor و CS Virginia اغلب در فاصلهٔ کم‌تر از ۱۰۰ یارد (۹۰ متر) بود.
پیشرفت‌های فنی سریع در اواخر قرن ۱۹ باعث شد تا این محدوده [درگیری] تا حدی افزایش یابد که شلیک توپخانه امکان‌پذیر باشد. تسلیحات با گلولهٔ توپ انفجاری بسیار بزرگ با وزن نسبتاً کم (در مقایسه با توپ‌های تمام فلزی) به قدری محدودهٔ درگیری را افزایش دادند که مشکل اساسی هدف‌گیری آن‌ها در حین حرکت کشتی روی موج‌های متحرک بود. این مشکل با معرفی ژیروسکوپ (gyroscope) حل شد که حرکت‌ها را تصحیح کرد و دقت‌هایی کم‌تر از درجه را فراهم آورد. هم‌اکنون می‌توان توپ‌ها را با هر اندازه‌ای ساخت که بسرعت اندازهٔ ۱۰ اینچ کالیبر با ورود به قرن ۲۰ میسر شد. این تسلیحات دارای چنان محدودهٔ درگیری زیادی بودند که تنها مشکل آن‌ها دیدن هدف بود که منجر به استفاده از دکل‌ها (masts) در داخل کشتی‌ها شد.
پیشرفت فنی دیگر پیدایش توربین بخار بود که بازده کشتی‌ها را بشدت افزایش داد. کشتی‌های پروانه‌ای ابتدایی شاید قابلیت ۱۶ گره (knot) را داشتند، اما نخستین کشتی‌های توربینی بزرگ قابلیتی بیش از ۲۰ گره را داشتند. وجود این کشتی‌ها همراه با محدودهٔ زیاد شلیک تسلیحات باعث شد تا کشتی‌ها مسافت خیلی زیادی (طول چند کشتی) را از زمان شلیک گلوله توپ تا فرود آمدن آن بپیمایند. دیگر نیازی به سنجش هدف [با چشم] با هر دقت احتمالی نبود. همچنین، در درگیری‌های دریایی، لازم است تا شلیک چند توپ همزمان کنترل شود.
کنترل شلیک تسلیحات دریایی معمولاً شامل سه مرحله پیچیدگی است. کنترل محلی ناشی از قرارگیری تسلیحات اصلی که هدف گروه‌های تسلیحاتی جدا است. هدفِ مورد نظر کنترل جهت‌یاب همگی توپ‌ها روی کشتی در یک هدف منفرد است. شلیک هماهنگ توپخانه از گروهی از کشتی‌ها روی یک هدف نقطه مشترک عملیات گروهی کشتی‌های جنگی بودند. اصلاح سرعت سطحی باد، حرکت و زاویه کشتی شلیک‌کننده، دمای انبار مهمات و باروت، رانش پرتابه-ها، قطر خود توپ که برای افزایش فاصله تیراندازی‌ها تنظیم شده‌است، و نرخ تغییر محدوده یا فاصله با اصلاح بیش‌تر روی روش شلیک بر مبنای مشاهدهٔ شلیک‌های قبلی انجام شد.
جهت‌های بدست آمده که تحت عنوان روش شلیک شناخته می‌شوند ممکن است برای هدف‌گیری در اختیار برجک‌ها قرار گیرند. اگر شلیک‌ها به هدف برخورد نکنند مشاهده‌گر باید روی فاصله و جهت شلیک‌های از دست رفته کار کند و می‌توان این اطلاعات را همراه با هر تغییر دیگری روی اطلاعات در اختیار رایانه قرار داد تا شلیک دیگری انجام شود.
نخست، هدف این بود که توپخانه‌ها از روش شلیک نقطه‌زنی استفاده کنند. این کار شامل شلیک تسلیحات به هدف، مشاهدهٔ نقطهٔ اثر (محل فرود)، و اصلاح هدف بر مبنای محل مشاهده شدهٔ فرود گلوله توپ بود که این کار با بزرگ‌تر شدن محدودهٔ شلیک بسیار دشوارتر شد.
بین جنگ داخلی آمریکا و ۱۹۰۵، چند پیشرفت کوچک همانند دستگاه‌های نشانه‌روی تلسکوپی و فاصله‌یاب‌های نوری در کنترل شلیک ایجاد شدند. همچنین، پیشرفت‌های رویه‌ای همانند استفاده از بوردهای نقشه‌برداری برای پیش‌بینی دستی محل کشتی در حین درگیری وجود داشت
سپس، از محاسبه‌گرهای مکانیکی بسیار پیچیده برای هدف‌گیری مناسب پرتابه استفاده شد که این کار معمولاً با نقطه‌یاب‌های مختلف و اندازه‌گیری فاصله‌های ارسالی به ایستگاه نقطه‌یاب مرکزی در داخل کشتی انجام شد. تیم‌های جهت‌یابِ شلیک مواردی همانند مکان، سرعت، جهت کشتی و هدف آن، همچنین تنظیمات متعددی برای اثر کوریولس (Coriolis)، اثرات آب و هوایی روی هوا و سایر تنظیمات را در نظر گرفتند. تقریباً در سال ۱۹۰۵، دستگاه کمکی کنترل شلیک مکانیکی همانند میز درییر (Dreyer Table), Dumaresq (که بخشی از میز درییر هم بود) و ساعت آرگو (Argo Clock) مطرح شدند. اما این دستگاه‌ها سال‌ها زمان برد تا کاربرد گسترده‌ای بیابند.]. این دستگاه‌ها اشکال ابتدایی فاصله‌نگهدارها (rangekeeper) بودند.
آرتور پولن و فردریک چارلز درییر به صورت جداگانه نخستین سامانه‌هایی از این نوع را ایجاد کردند. پولن پس از مشاهدهٔ دقت پایین توپخانهٔ دریایی در آموزش نظامی نزدیک مالت در سال ۱۹۰۰ شروع به کار بر روی این موضوع کردلورد کلوین که به عنوان دانشمند برجستهٔ بریتانیایی شناخته می‌شد نخستین بار استفاده از رایانه آنالوگ را برای حل معادلاتی پیشنهاد داد که از حرکت نسبی کشتی‌های درگیر در نبرد و تأخیر زمانی در حرکت گلولهٔ توپخانه استفاده می‌کرد تا منحنی مسیر لازم و بدین ترتیب جهت و ارتفاع توپ‌ها را محاسبه کند.
هدف پولن ایجاد رایانه مکانیکی مرکب و طرح خودکار محدوده‌ها و سرعت‌ها برای استفاده در کنترل مرکزی شلیک بود. برای دسترسی به داده-های دقیق موقعیت و حرکت نسبی هدف، پولن واحد نقشه‌کشی (یا پلاتری) را برای اکتساب این داده‌ها ایجاد کرد. برای این کار او ژیروسکوپی را برای انحراف کشتی جنگی اضافه کرد. همانند پلاتر، ژیروسکوپ اولیه به توسعهٔ اساسی برای فراهم کردن دستورالعمل پیوسته و قابل اعتماد نیاز داشت.]. هرچند نمونه‌های آزمایشی در سال ۱۹۰۵ و ۱۹۰۶ غیرموفق بودند، اما امیدبخش به نظر می‌رسیدند. پولن در این کار توسط دریاسالار چکیی فیشر، دریاسالار آرتور نیوت ویلسون و مدیر مهمات و اژدر دریایی (DNO) جان جلیکو ترغیب شد. پولن کار خود را با چند تست انجام شده روی کشتی جنگی متعلق به نیروی دریایی سلطنتی ادامه داد.
در عین حال، گروهی به رهبری درییر سامانه مشابهی را طراحی کردند. هر چند هر دو سامانه برای کشتی‌های جدید و موجود نیروی دریایی سلطنتی سفارش داده شدند، نهایتاً سامانه درییر در شکل نهایی Mark IV* خود مقبولیت بیش‌تری پیدا کرد. اضافه شدن کنترل جهت‌یاب باعث شد تا سامانه کنترل شلیک کامل و واقعی برای کشتی‌های جنگ جهانی اول میسر شود و اکثر کشتی‌های نیروی دریایی سلطنتی تا اواسط ۱۹۱۶ به آن‌ها مجهز شدند. جهت‌یاب در بالای کشتی قرار گرفت جاییکه اپراتورها دید وسیعی نسبت به هر شخص نشانه‌گیر در برجک‌ها داشتند. این دستگاه همچنین قادر بود شلیک از برجک‌ها را طوری هماهنگ کند که شلیک مرکب آن‌ها به صورت هماهنگ انجام شود. این کار هدف‌گیری را بهتر کرد. فاصله‌یاب‌های نوری بزرگ‌تر تخمین محل دشمن را در زمان شلیک بهبود دادند. نهایتاً، بجای این سامانه از میز کنترل آتش ادمایرالتی (Admiralty Fire Control Table) برای کشتی‌های ساخته شده پس از ۱۹۲۷ استفاده شد.
فاصله‌نگهدارها در خدمات بلند مدت خود اغلب به صورت فناوری پیشرفته به-روزرسانی شدند و در جنگ جهانی دوم آن‌ها بخش بسیار مهم سامانه کنترل شلیک یکپارچه شدند. یکپارچه‌سازی رادار در سامانه کنترل شلیک نخستی جنگ جهانی دوم این امکان را برای کشتی‌ها فراهم کرد تا عملیات مؤثر شلیک در فاصلهٔ زیاد و در آب و هوای بد در شب میسر شود برای سامانه‌های کنترل شلیک در نیروی دریایی ایالات متحده، به لینک سامانه‌های کنترل شلیک توپ کشتی (ship gun fire-control systems.) مراجعه کنید.
استفاده از شلیک کنترل شده با جهت‌یاب همراه با رایانه کنترل شلیک باعث شد تا کنترل نشانه‌گیر از روی برجک‌های مجزا به محل مرکزی جابجا شود؛ هرچند که پایه‌های مجزای اسلحه‌ها و برجک‌های چند توپخانه‌ای می-تواند استفاده از گزینهٔ کنترل محلی را درحین آسیب ناشی از نبرد روی انتقال اطلاعات جهت‌یاب حفظ کند (این‌ها ممکن است نسخه‌های ساده‌تر تحت عنوان میزهای برجک (turret tables) در نیروی دریایی سلطنتی باشد). در نتیجه تسلیحات قابلیت شلیک در رگبارهای برنامه‌ریزی شده را داشتند که هر توپ مسیر کمی متفاوت داشت. پراکندگی شلیک ناشی از اختلاف در هر یک از تسلیحات مجزا، گلوله‌های مجزا، دنبالهٔ آتش باروت، و اعوجاج گذرای ساختار کشتی بدون تردید در محدوده درگیری‌های دریایی معمول بزرگ بود. جهت‌یاب‌ها در بالای سازه‌های بلند دید بهتری از موقعیت دشمن در مقایسه با دید جهت‌یاب‌های قرار گرفته روی برجک داشتند و خدمه‌ای که روی آن‌ها کار می‌کردند از صدا و موج انفجار تسلیحات دور بودند. جهت‌یاب‌های تسلیحات در بالاترین نقطه بودند و سرهای فاصله‌یاب‌های نوری آن‌ها از طرفین آن‌ها به جلو آمده بودند که ظاهر متفاوتی به آن‌ها داده بود.
فاکتورهای بالیستیک اندازه‌گیری نشده و غیرقابل کنترل همانند دما، رطوبت، فشار بارومتری، جهت و سرعت باد در ارتفاع بالا به تنظیم نهایی از طریق مشاهدهٔ فرود گلوله نیاز داشت. اندازه‌گیری محدودهٔ دید (هم هدف و هم پاشندگی توپ گلوله) پیش از مطرح شدن رادار دشوار بود. بریتانیایی‌ها فاصله-یاب‌های همزمان را ترجیح دادند در حالیکه آلمانی‌ها به نوع استروسکوپی علاقه داشتند. اولی قدرت کمی در یافتن فاصله از هدف نامشخص داشت اما برای اپراتور در مدت زمان طولانی استفاده از آن راحت‌تر بود، دومی برعکس مورد اول بود.
زیردریایی‌ها نیز به دلایل مشابه به رایانه‌های کنترل شلیک مجهز شدند، اما مشکل آن‌ها برجسته‌تر بود؛ در «شلیک» معمولی، یک تا دو دقیقه زمان لازم است تا اژدر به هدف خود برسد. محاسبهٔ «هدایت» دقیق با توجه به حرکت نسبی دو کشتی بسیار دشوار بود و رایانه‌های داده‌های اژدر برای بهبود زیاد در سرعت این محاسبات افزوده شدند.
در کشتی نوعی بریتانیایی در جنگ جهانی دوم، سامانه کنترل شلیک برجک‌های جداگانهٔ تسلیحات را به برج هدایت‌کننده متصل می‌کرد (جائیکه تجهیزات دیده‌بانی قرار داشتند) و رایانه آنالوگ در قلب کشتی قرار داشت. در برج هدایت‌کننده، اپراتورها تلسکوپ‌های خود را روی هدف تنظیم می-کردند؛ یکی از تلسکوپ‌ها ارتفاع و دیگری سمت یا جهت را می‌سنجید. اندازه‌گیری‌ها توسط میز کنترل شلیک به جهات و ارتفاع‌هایی برای شلیک تسلیحات تبدیل می‌شدند. در برجک‌ها، شخص نشانه‌گیر ارتفاع تسلیحات را برای تطبیق با شاخص ارتفاع انتقالی از میز کنترل شلیک تنظیم می‌کرد –نشانه‌گیر برجک همین کار را برای جهت انجام می‌داد. هرگاه تسلیحات روی هدف قرار می‌گرفت، شلیک آن‌ها به صورت مرکزی انجام می‌شد.
حتی با مکانیزاسیون زیاد روی این فرایند، هنوز به کار زیاد انسانی نیاز بود؛ ایستگاه انتقال (اتاقکی که میز درییر داخل آن قرار داشت) برای تسلیحات اصلی هوود ۲۷ خدمه را دربرداشت.
جهت‌یاب‌ها تا حد زیادی در معرض شلیک دشمن قرار داشتند. قرار دادن زره بسیار سنگین در ارتفاع بالای کشتی دشوار بود و حتی اگر مانع از شلیک می‌شد، خود اثر به تنهایی ممکن بود جهت‌یابی تجهیزات را تغییر دهد. زره بیش‌تر برای حفاظت در برابر توپ‌های کوچک‌تر و برخورد اجزا به سایر بخش‌های کشتی یک محدودیت محسوب می‌شد.
کارکرد رایانه آنالوگ شگفت‌انگیز بود. کشتی جنگی USS North Carolina در طول رزمایش ۱۹۴۵ می‌توانست راه‌کار شلیک دقیقی را [۱۲] روی هدف در طول یک سری از شلیک‌های بسیار سریع داشته باشد [۱۳]. این مزیت اساسی برای جنگ محسوب می‌شد تا در حین درگیری با دشمن قدرت مانور داشت.
درگیری‌های دریایی شبانه از فاصلهٔ دور زمانی امکان‌پذیر شد که داده‌های رادار به صورت ورودی در اختیار فاصله‌نگهدار قرار داده شدند. کارایی این ترکیب در نوامبر سال ۱۹۴۲ در جنگ سوم جزیرهٔ ساوو نشان داده شد که در آن کشتی USS Washington با کشتی جنگی ژاپنی کیریشیما در فاصله-ی ۸۴۰۰ یاردی (۷٫۷ کیلومتری) در شب درگیر شدند. کیریشما شعله‌ور شد و چند انفجار در آن رخ داد و با خدمهٔ خود غرق شد. حداقل ۹ گلولهٔ ۱۶-اینچی (۴۱۰ میلی‌متر) از ۷۵ شلیک (نرخ برخورد ۱۲٪) به این کشتی برخورد کرد بقایای کیریشما در سال ۱۹۹۲ کشف شد و مشاهده شد که کل بخش سینی کشتی وجود ندارد
ژاپنی‌ها در طول جنگ جهانی دوم بخش‌هایی مانند رادار یا کنترل خودکار شلیک را در سطح نیروی دریایی آمریکا توسعه نداده و بسیار عقب بودند.
در سال‌های ۱۹۵۰، برجک‌های تسلیحات تا حد زیادی بدون دخالت انسان و خودکار بودند بطوریکه نشانه‌گیر از راه دور و از مرکز کنترل کشتی با استفاده از ورودی‌های رادار و سایر منابع کنترل می‌شدند.
آخرین نبرد برای فاصله‌نگهدارهای آنالوگ حداقل برای نیروی دریایی ایالات متحده در جنگ خلیج فارس در سال ۱۹۹۱ بود [۱۶] در این جنگ فاصله نگهدارها روی کشتی‌های جنگی کلاس آیوا جهت‌گیری گلوله‌ها را در نبرد بر عهده داشتند.