城池要塞的量化分析（城市生存力研究）.docx

3.4.4城池要塞的it化分析了解城墙的演变规律后，对城池耍塞的量化可以用幕指数方法城池要塞的防护效能和它的各项技术性能指标Z间冇 着某种数量关系也就是说城池要塞的防护效能是其技术性能的函数，用向MX= (X|,X2,…,Xi,…,Xn)表示城池n项性能指 标，用I表示城池要塞的防护效能指数，则有I=F(X)o如果能找出函数F(X)的具体形式，就得到了计算城池要塞防护 效能指数的方法城池要塞防护效能指数F (X)是其性能指标X的函数，应满足卜列假设：(1) 连续性假设 即F (X)连续，认为防护效能的变化是随城池要塞性能变化而连续变化，连续性假设要求F (X) 是关于X的可微函数2) 边际效益递减规律城池的防护效能不能无限增加，随若城池要塞的防护效能的增加，在同样数量的増加量AX 下城池要塞防护效能的增加量越來越小，即边际效益不断减小满足边际效益递减律的函数是凹函数，所以F (X)应是凹 函数3) 量纲一致性 城池耍塞防护效能是由多种指标组成，它们有不同的量纲，而效能指数是无量纲的，对于同一个效 能指数，在不同的性能的量纲下会有不同的效能指数值，因此，需耍有一个度量一致性指标，以保持效能指数的一致性。

满足上述三个要求的函数形式为：F(X)=Ky『龙『…坍…X即；心51,心12・・丿式中：幕指数；心一影响城池耍塞防护效能的因索或性能指标；K—调整系数，起量级调整作用城池要塞防护效能的主要技术性能指标有：长度、宽度、高度、材料强度、附属设施完备程度应用层次分析法(Analytic Hierachy Process,简称AHP),判断相互之.间的重要性表3.4.4-I城池要塞防护效能的主要技术性能指标长度R宽度Y高度G材料强度H附属设施V长度13547宽度1/31345高度1/51/311/43材料强度1/41/3315附属设施1/71/51/31/41建立判断矩阵135411/313451/51/311/431/41/33151/71/51/31/41利用方根法计算特征向量，得到泵指数，具体计算如下：(1) 计算判断矩阵毎一行元素乘积(英中，n=5, n为判断矩阵的阶数)A =Y[aij(2) 计算儿•的n次方根(3) 标准化叱=磐一 =(0.4740,0.2578,0.0778,0.1481,0.0423 )/=!进行••致性检验判断矩阵的最大特征根为:~nW~= 5.4172判断矩阵一致性的指标为C・l =〃一 1=0.1043判断矩阵相对一致性指标为CR = — =0.0931Rl表3.4.4-2随机一致性指标RI值维数123456789RI0.000.000.580.961」21.241.321.411.45由TC/^0.1,C/?<0.1 ,认为判断矩阵的一致性可以接收，判断矩阵检验是相容的。

因此，城池要塞防护效能指数 I = AT?0474r0-2578g00778//°-1481 v0 0423这是理论计算公式，需耍通过实际战例确定调整系数K根据1828年出版的沃邦所著《论国城战与阵地进攻战》一书的计算，要在一个月内夺取一座坚固的耍塞，须消耗6力 发炮弹和1万6千发枪弹其中，炮弹是由130门各种口径的火炮发射的如果枪弹每12发为1磅，炮弹平均毎发为12 磅，则弹药总重量（包括按所耗炮弹重量50%计算的火药）为132吨沃邦没有解释他所说的那支军队实力有多大但是, 1692年路易十四围攻蒙斯是用了 6万人利151门火炮，另有6万人的部队配置在一定距离之外以阻扌当援兵据此推测，拥 有130门火炮的部队大约有4川人，那么一个月围城战中给养消耗为1600吨这样一支部队一般需要2力匹马根据前面 所述，攻防比例约7:1,也就是说防守者在得到城墙等设施的支持下，可以形成与进攻相平衡的局面则城墙防护效能相当 于双方实际兵力差及莫所携带的武器4力人进攻，携带130门火炮：防守者约6000人，携带相应的兵器，得到城墙的防护耍塞实际防护效能指数相当于 6/7攻者兵力及共所携带的武器指数18世纪格里布瓦多12磅炮的理论杀伤力指数为940。

因此，18世纟己耍塞的防护效能 可由下式得出：1=130X940X6/7 4-40000 X 6/7=13903018世纪的要塞长度约20km,宽5〜7m,高10〜15m,材料为块石，按其抗侵彻系数计算为30X10 7,为保持同一量 级，取30；设施完善程度根据城墙演变的历史特征将其分为四个等级，分别取值为1、3、5、7oj _ 0.474 y/0.2578 G°・°778y^r0.1481 y 0.0423 _ [39030k（20A0.474）*（6A0.2578）*（ 12A0.0778）*（30A0.148 l）*（7A0.0423） = 139030K=9713城池耍塞防护效能指数计算公式为：Z=9713/?°-474 y0-2578 G°・°778 丹 °」细 ly0.04233.4.5作战工事的最化分析1981年《奥地利军事杂志》第二期中丿军特默尔茨对永备工事的防护效果（W）以简单的方式，借助于武器效果（WW）、 命中概率（TW）、射击速度（FG）、杀伤范围（BR）等因子，将筑城工事的效果分为火力发扬（S）、材料防护（MS）、伪 装效能（T）三个部分：W = S + MS+T= W>< + yv/S+TBR1989年在工程兵四所的《师坚固防御阵地永备工事防护标准系统分析》中提出了 “工事的作战价值指数”的计算方法。

永备工事作战价值指数是由掩蔽在工事内的作战单位（包括人员、武器、装备、物资等）的作战价值指数来体现的，而作 战单位的作战价值指数是由该单位在防御作战中所起的作用决定的，这种作用被区分为八个方面，即指挥观察、通信、侦 察、火力、后勤、防化、工程、警卫，根据作战单位在这八个方面的贡献决定英作战价値指数，贡献大小主要是通过专家 评定法确定的权重1991年《集团军坚固防御阵地工程系统分析》中，对永备工事的作战价值指数做了改进，采取的计算 公式为：VI=ET+S+P 其中：VI：工作作战价值指数；EI：工事效能指数；S：工事生存力因子；P：工事适用性因子这里工事效能指数是用工事保障对象的战斗力指数來体现的，丁•事保障对象的战斗力指数对获利单位即射击工事來说 就是用该单位的火力指数，对非火力单位按它在防御作战中的巫要性与火力单位的对比來实现的1997年的《野战防御阵 地工程战术技术要求的研究》野战工事的作战价值指数也基本沿用了这一思路武器的战斗力用武器的火力指数來描述，工事的战斗力可以用丁•事的防护力指数來体现但与武器不同的是，工事的 战斗力与其所掩护的对象应该有关联，所以在工事的防护力指数中需要反映工事保障对象的因子，但这种因素又不是它所 保障对象的火力（或相当）指数的简单的代替。

否则，就会将工事的战斗力与整体的总战斗力混淆而且根据：战斗力二 杀伤力+防护力+机动力，防护力可以单独地计算出來，作为战斗力的组成部分既然武器的杀伤力可以用"火力指数”來 表示，对工事的防护力也可以用一个指数來表示武器杀伤力的定义是指特定武器杀人的T占I有能力”或在特定期间造成 物质失效的尚有能力相应地，筑城的防护力是指某种工事I占I有的抵抗特定武器的能力这种能力主要的影响因素包括： 材料的性质、材料的厚度、结构的形式、显著性、容量与材料和结构的关系是显而易见的，这在传统的“抗力”中就已 体现，抗力主耍是反映单个工事对炮、航、核弹破坏作用的抵抗能力，它是以荷载的形式表示的（千克/平方厘米），工事 的抗力越高，其内部掩蔽的人员和器材也就越安全考虑工事的显著性，主耍是因为目标被武器命中的可能性对防护力的 影响，例如对于古代的城墙与现代筑城工事而言，坚厚的城墙所能抵抗的火力也许比部分工事要强，为什么不采用古代的 城墙，而采用地下工事？巫耍的原因就是目标被发现的概率以及武器的命川概率大大降低了防护力所要反映的不仅仅是 筑城工事本身的抗力，而且还包括它所掩护的对彖在战斗力中的组成部分对于同样抗力的工事，大小不同，容量不一样, 对战斗力的贡献也不一样。

此外，还要考虑的就是防护力作为战斗力的组成部分，与杀伤力是相加的关系，因此要把反映防护力的指数换算成武 器的火力指数根据以上的思路，我们首先设计一个理论战场，选定武器，对工事群进行集团射击,得到工事被毁伤的概率以及工 事所能承受的火力指数；第二，根据量纲分析法计算工事防护效能指数的理论计算模型：第三，将两者结合起來，对待定 系数求解：最后用实际战例加以验证3.4.5.1根据地面炮兵杀伤计算理论计算防护力指数引进一个特例，以便说明计算方法：根据《野战防御阵地工程战术技术要求的研究》附件二附表一：① 加强型30人掩蔽部在155毫米榴弹炮的打击下，易损区面积为58n?,必要命中弹数为3.4② 155毫米榴弹炮营对荫蔽目标射击，目标地幅为2L=200米，2L=3OO米，射击距离12公里，射弹量900发，全装药, 一距离适宽射击，精确精度③ 在200X300 in2的目标区内，丁事按照教范婆求“掩盖工事间的安全距离不小于60〜80米”，每隔70米配置一个同 样的工事°④ 工事幅员为2X20nr,则共配有200X3004- （72X90） =9 个工事［宽幅（70+2）,长幅（70+20）］根据计算15%的丁事被毁伤，15%工事所掩护的人员假设也全部被毁伤，即毁伤人员9X30=270 Ao 270个人员如果没 有得到掩蔽部工事的掩护，按照战场上作战的要求一般均会构筑卧射单人掩体，并间隔至少10〜15米距离，按20米计算， 可占领300X360平方米的地幅。

根据附三：^=104 Btl=68 Ed=79 Lx=175E,=26 Bt-13 Ef=23 Lz=123则 M=MXMZ［ 1 -exp（-N y /4LXLZ 3）］查四所资料丫 =98 3 = 1心爭[中(今幻一中(宇勺 2Q Ed Ed104 175 十 15() 175-150300 79 79=—LT(4」4)-中(0.32)]300根据《作战模拟基础》P206M= 104/300 (2.9596-0.0278) =1.016P L- + L『 L- — L 幅=于呼(丄―)-中(七一M] 2Lf Ef Ef=26 123+1X0 123-1X()360 23 23= 空[中(13」7)-中(-2・48)]360=创一1・183中(_y) = ¥(y)是偶函数所以Mz=0.9644x175x123x1)J= 1.016x0.964xU-e(z)]求毁伤15%人员需要的弹数0.15=1.016 X 0.964 X[l-e(x)]ex=0.8457x=0」675即-nX98=-0.1675X4X 175X123X1n=147 发没有工事时，毁伤15%X30X9=41人需要147发炮弹，有了加强型30人掩蔽部工事后，毁伤同样数量的人员需900 发，也即配置9个工事后，多消耗对方火力900-147=753发炮弹。

平均毎个工事多吸收对方炮弹84发该类型火炮的火力指数是228,但它是指发射60发炮弹的杀伤效果。