民國44年(1955) 美國海軍航空局 柯爾斯曼儀器公司 MS28011-5 航空潛望式六分儀(含原廠運輸箱)
1955 U.S. Navy Bureau of Aeronautics Kollsman Instrument Corporation MS28011-5 Sextant, Aircraft, Periscopic, with Original Transit Case
民國44年(1955) 美國海軍航空局 柯爾斯曼儀器公司 MS28011-5 航空潛望式六分儀(含原廠運輸箱)《Black Water Museum Collections | 黑水博物館館藏》
1. 基本資料
文物名稱：民國44年(1955) 美國海軍航空局 柯爾斯曼儀器公司 MS28011-5 航空潛望式六分儀(含原廠運輸箱)
英文名稱：1955 U.S. Navy Bureau of Aeronautics Kollsman Instrument Corporation MS28011-5 Sextant, Aircraft, Periscopic, with Original Transit Case
文物序號：227(MFR’S SERIAL NO. 227)
製造年份：民國44年(1955)
製造單位：美國柯爾斯曼儀器公司(Kollsman Instrument Corporation)
生產國家：美國(United States of America)
館藏單位：黑水博物館(Black Water Museum)
2. 藏品說明
本件為美國柯爾斯曼儀器公司製造的 MS28011-5 航空潛望式六分儀。銘牌記載它依美國海軍航空局合約生產，製造商序號為227。六分儀本體、平均器、電源電纜與柯爾斯曼原廠的 1471C-02 運輸箱都還在。運輸箱銘牌序號為6846，箱上另貼有美國空軍希爾空軍基地的標籤。
依美國空軍手冊 AFM 51-40《Air Navigation》，潛望式六分儀系統由機頂固定座、六分儀、電纜與運輸箱四部分組成，屬於飛機的固定裝備，不配發給個人。使用時，領航員把六分儀裝入機艙頂部固定座，觀測時只將鏡管升出機身，人在加壓座艙內就能觀測太陽與星體，求出飛機位置與真航向。
(一)六分儀本體
機體為鑄造金屬外殼，表面塗黑色皺紋漆。機體上方垂直立著潛望鏡管：下段是黑色漆管，上段是銀色金屬管，兩段之間由一圈銅色金屬環銜接。管頂斜切，斜面上開有長形觀測窗。管身側面有一枚定位銷和一道箭頭刻記，AFM 51-40 規定裝機時要先把鏡管與固定座上的箭頭對齊。
鏡管旁是氣泡室組件。正面的鋁色滾花旋鈕標示「INCREASE BUBBLE」(增大氣泡)，並附旋轉方向箭頭。依 AFM 51-40，調整氣泡時要把六分儀傾斜，再轉動這個旋鈕，讓氣泡大小約為太陽視徑的1.5至2倍。
組件上方的黑色方塊頂端設有透鏡窗口，側面有標示「DIFFUSER IN ↕ OUT」(散光片 切入／切出)的撥桿。AFM 51-40 說明，同一型氣泡系統靠頂端散光片引入日光照亮氣泡；日光不足時改用28伏特(Volts)燈泡照明，亮度由目鏡上方的旋鈕調整。組件的鎳色金屬側面另有手刻數字「4500」。
機體銘牌面中央有一個刻著0至8的數字轉盤，轉盤左側有一個圓形觀察窗。AFM 51-40 記載潛望式六分儀備有八種濾鏡，白天必須加上濾鏡才看得到氣泡。
目鏡位於機體一端，附斜口橡膠眼罩。目鏡上方的米白色旋鈕是氣泡照明亮度旋鈕(可變電阻，rheostat)，轉動時可改變電阻，調整氣泡照明燈泡的亮度。
機體另一面裝有大型黃銅色滾花旋鈕，用來調整高度角。旁邊的數字計數窗顯示高度角的度與角分；另一個指針窗刻有0至55秒刻度，是平均器的時間刻度盤。依 AFM 51-40，時間刻度盤分為60格，每格2秒，用來讀出觀測中點的時刻。這一面的外殼上另有白漆手寫編號「0081871」。機體頂部設有電源插座，接著一條末端帶小型插頭的絞線電纜。
(二)平均器
機體下方是平均器(averager)。頂面有一支壓鑄「START」字樣的啟動桿，側面有一支球頭上鍊桿，鑄件上壓有「WIND」字樣。操作說明牌記載：
「TO WIND - DEPRESS AND RELEASE WIND LEVER. ／ TO START - DEPRESS AND RELEASE START LEVER. ／ TO STOP BETWEEN 30 SEC. AND TWO MIN. - DEPRESS AND RELEASE START LEVER. ／ KOLLSMAN PART NO. 1471C-966 MF’D. UNDER U.S. PATENT 2516187」
中文意思是：上鍊時，按下並放開上鍊桿；啟動時，按下並放開啟動桿；若要在30秒至2分鐘之間停止，再按下並放開啟動桿。
AFM 51-40 說明，平均器以積分器對觀測期間的高度角連續取平均，觀測時間可在30秒到2分鐘之間任意停止；觀測結束時，會有一片遮板落入視野。
(三)銘牌
六分儀本體銘牌全文為：
「SEXTANT, AIRCRAFT, PERISCOPIC ／ MS28011-5 ／ 28 VOLTS AC OR DC ／ SPECIFICATION MIL-S-5807C ／ MFR’S PART NO. 1471C-02 ／ MFR’S SERIAL NO. 227 ／ CONTRACT NO. NOas 55-806 ／ STOCK NO. 6225-1471C-02 ／ KOLLSMAN INSTRUMENT CORPORATION ／ U.S.」
銘牌右下角另有小字「44141-2」。
各欄位說明如下：
MS28011-5 是軍用標準(Military Standard)圖號。MS28011 標準由三張圖組成，分別規定六分儀本體、機頂固定座接口與運輸箱。
MIL-S-5807C 是這款六分儀的軍用規範，本件依C版製造。
「MFR’S SERIAL NO.」為製造商序號，本件為227。
合約號字頭「NOas」是美國海軍航空局(Bureau of Aeronautics)的合約編號字頭，「55」為民國44年(1955)年度。
(四)運輸箱
運輸箱為墨綠色複合材料模壓外殼，箱內壁可見織物補強紋理。民國44年(1955)版 AFM 51-40 描述的運輸箱是附海綿橡膠減震座的木箱，本件則是複合材料模壓箱。
箱蓋與箱底都壓有放射狀補強肋，中央是圓形凹面。開口側裝有兩枚鎖扣，中央另有一枚金屬扣環；背側是全長鋼琴式鉸鍊，並設有帆布背帶與金屬提把。箱體一端裝有四枚橡膠腳墊。
箱蓋貼有「THIS SIDE UP FOR GROUND STORAGE」(地面存放時此面朝上)標籤，箱體端面貼有「THIS SIDE UP FOR AIRPLANE STOWAGE」(機上收納時此面朝上)標籤。
端面的箱體銘牌載明「SEXTANT, AIRCRAFT, PERISCOPIC」「28 VOLTS A.C. OR D.C.」「TYPE NO. 1471C-02」「SERIAL NO. 6846」與「KOLLSMAN INSTRUMENT CORPORATION／ELMHURST NEW YORK」。箱體銘牌序號6846可能為軍方序號；六分儀本體銘牌則載明227為製造商序號(MFR’S SERIAL NO.)。
箱蓋中央貼有紅色標籤，印有「NSL-2798」「H.A.F.B. UTAH」，以及帶翼徽的「OGDEN ALC」標誌，日期欄蓋有「JUN 02 1982」日期章，即民國71年(1982)6月2日。H.A.F.B. 是猶他州希爾空軍基地(Hill Air Force Base)。Ogden ALC 是奧格登空軍後勤中心(Ogden Air Logistics Center)，這個單位在民國63年(1974)4月1日由奧格登空軍器材區改用此名。這張標籤顯示這只運輸箱在民國71年(1982)仍在美國空軍的後勤系統中處理。
箱蓋內側有黃色漆印「1471C-964」，並附一塊開有兩個圓形凹槽的減震墊。箱底設有固定鏡管的支撐座，以帆布帶束緊鏡管。覆蓋機體的減震泡棉塊上印有「WILLIAMSON DURAFOAM」「1471C742」與「OCT 1 1957」字樣。泡棉表層和箱口橡膠密封條都已老化。
(五)年代判定
六分儀銘牌沒有載明製造日期。銘牌合約號 NOas 55-806 是美國海軍航空局民國44年(1955)年度的合約，館方依合約年度將製造年份定為民國44年(1955)。運輸箱內減震泡棉塊印有「OCT 1 1957」(民國46年10月1日)，但無法確認運輸箱泡棉塊是否為本件原配，因此不作為六分儀本體的定年依據。
3. 技術規格
型式：氣泡式航空潛望六分儀(Bubble-type Periscopic Sextant)，2倍潛望鏡
標準圖號：MS28011-5(B-52H 技令所列的配套運輸箱料號為 MS28011-6)
適用規範：MIL-S-5807C
製造商零件號：1471C-02(六分儀)、1471C-966(平均器)
適用技令：T.O. 5N10-3-2-23(海軍舊編號 NAVWEPS 05-35-67)，柯爾斯曼 1471C-01、-02、-06 翻修手冊
電源：28伏特(Volts)交流或直流(AC or DC)，僅供照明使用
視野：15度
高度角量測範圍：−10度至＋92度
高度角讀數：計數器，顯示度與角分(arc minute)
量測精度：優於2角分
平均器：積分式，觀測時間30秒至2分鐘；時間刻度盤60格，每格2秒，指示觀測中點；計時精度1秒以內
濾鏡：八種，轉盤刻度0至8
氣泡照明：白天由散光片引入日光，夜間用28伏特燈泡，亮度由氣泡照明亮度旋鈕(可變電阻，rheostat)調整
鏡管：內充乾燥空氣並密封，外端設有矽膠濕度指示，轉為粉紅色表示管內受潮
固定座擺動：以萬向接頭左右各擺動15度
伸出機身高度：約37毫米(mm)
潛望鏡管直徑：1.375英吋(inch)，約34.9毫米(mm)
相關專利：美國專利第2,516,187號(平均器)
4. 發展歷史
飛機在高空看不到清晰的海平線，所以航空六分儀改用液體氣泡建立水平基準。第二次世界大戰期間，美國陸軍航空隊的領航員多在機身頂部的天文觀測罩(astrodome)下手持氣泡六分儀觀測，本館典藏的民國33年(1944) ANSCO（安斯科）公司製 A-10 氣泡式航空六分儀(序號 AF 44-11923)就是這類儀器。
A-10 以記錄柱塞在塑膠記錄圓盤上打點，完成一組觀測後再以目視判定中位數；改良的 A-10-A 改由電動計時器，在按住扳機時每秒自動打點。依 AFM 51-40，A-10-A 須以掛鉤吊在天文觀測罩內使用，以乾電池供電。同一時期的 A-14(海軍型號 Mark V)能在兩分鐘內平均60次讀數，改良的 A-15 則可在兩分鐘內任意時段取平均。美國空軍到民國40年代後期(1950年代後期)仍在使用 A-10-A；A-14、A-15 到民國50年代(1960年代)仍有許多在服役。
加壓座艙配上天文觀測罩，讓領航員可以在安全舒適的環境下觀測，但代價有三：計算時要加觀測罩折射修正、觀測罩破壞機身流線、而且隨時可能爆裂。民國37年(1948)，惠廷頓(Virginia Withington)在美國導航學會期刊《Navigation》第1卷發表〈A new periscopic sextant〉，指出加壓機上的天文觀測罩曾造成領航員喪命。
改用潛望鏡的構想在二戰期間就已出現。美國陸軍航空隊的瑟洛(Thomas L. Thurlow)、伯卡(Samuel M. Burka)與同事，在民國30年(1941)取得潛望式六分儀專利；陸軍隨後與費爾柴爾德公司(Fairchild)簽訂5,940美元的研發合約，試製潛望式氣泡六分儀，與本迪克斯公司(Bendix)的同類產品比較。這些儀器在大戰中幾乎沒有服役。英國的同類研發則在民國30年代後期(1940年代末期)投入生產。
戰後潛望式六分儀才真正普及。美國國家航空太空博物館指出，民航客機與洛克希德(Lockheed) RC-121D 等長程軍機，在民國30年代後期(1940年代末期)開始使用可收放的潛望式六分儀。
柯爾斯曼公司在民國37年(1948)推出第一款航空六分儀，泛美航空與荷蘭皇家航空都裝在越洋客機上。這款採用擺錘反射鏡人工地平，搭配卡波納拉(Victor E. Carbonara)設計的潛望固定座，以及可對最長兩分鐘觀測取連續移動平均的積分器。卡波納拉在民國37年(1948)6月16日申請潛望式六分儀專利，民國40年(1951)12月25日取得美國專利第2,579,903號；固定座專利為第2,554,010號，由卡波納拉與艾爾文・道格拉斯・麥克唐納(Ervin Douglas MacDonald)在民國37年(1948)7月2日共同申請，民國40年(1951)5月22日公告，專利權讓與柯爾斯曼儀器公司。
美軍也為這款六分儀訂定了專屬規範。MIL-S-5807A 版於民國40年(1951)1月11日發布，取代民國39年(1950)9月12日的美國空軍原版；B版於民國41年(1952)8月12日發布。本件依其後的C版製造。C版要求儀器採氣泡式潛望望遠鏡形式，觀測時鏡管伸出機身外殼，並須符合 MS28011 標準。
民國44年(1955)版的美國空軍手冊 AFM 51-40 列出當時空軍現役的四種氣泡六分儀：A-10-A、A-14、A-15 與潛望式六分儀。手冊說明潛望式六分儀兼具三項功能：量測星體高度、求取真航向、免除天文羅盤，同時也取消了天文觀測罩。
由此可知，A-10-A 與潛望式六分儀在民國40年代(1950年代)並存，但使用方式完全不同：
配發方式：A-10-A 是配發給領航員個人的手持儀器；潛望式六分儀是飛機的固定裝備。
觀測位置：A-10-A 吊在天文觀測罩下觀測；潛望式六分儀從固定座把鏡管升出機身外。
電源：A-10-A 用乾電池；潛望式六分儀接28伏特機上電源。
平均方式：A-10-A 靠打點後目視判定中位數；潛望式六分儀由機械積分器連續取平均。
視野：A-10-A 為12度30分；潛望式六分儀為15度。
依 AFM 51-40，潛望式六分儀的操作程序如下：
將六分儀插入固定座，對齊箭頭，轉動鎖銷座直到黑色鎖銷落定，此時鏡管在收回位置。
扳開固定座遮門，把六分儀上推，直到銀色鎖銷落定，此時鏡管伸出機身。
接上電纜，調好氣泡，壓下上鍊桿。
依預定觀測時刻，事先算出目標星體的真方位角(precomputed true azimuth)與高度角(precomputed altitude)，分別設定在固定座的方位刻度與六分儀的高度角計數器上。
轉動六分儀，讓飛機真航向對準垂直十字線，目標星體就會落在15度視野內。
對準星體後，依主時錶時刻啟動平均器，持續觀測至2分鐘。
讀出觀測中點時刻，將高度刻度盤歸零後，讀取平均高度角。
柯爾斯曼潛望式六分儀固定座分為兩型：
1708-01 型：上下兩個安裝面平行，裝在機身中線上。
1869-01 型：兩個安裝面有夾角，裝在中線一側。
固定座搖柄每轉一圈，鏡管轉動5度方位；計數器以0.1度為單位，範圍000.0至359.9度。固定座另設滾花鈕，可平衡艙內外氣壓。
平均器的核心專利是美國專利第2,516,187號，由戴梅爾(Richard F. Deimel)與布雷克(William A. Black)在二戰末期的民國34年(1945)2月24日申請，民國39年(1950)7月25日公告，專利權人為通用時間公司(General Time Corporation)。
戴梅爾是史蒂文斯理工學院(Stevens Institute of Technology)機械工程教授，二戰期間擔任斯佩里陀螺儀公司(Sperry Gyroscope)與費爾柴爾德航空(Fairchild Aviation)的顧問，同時是通用時間公司的研究主任。通用時間公司是民國19年(1930)由西部鐘錶公司(Westclox)與塞斯湯瑪斯鐘錶公司(Seth Thomas)合併組成的鐘錶集團，二戰期間 Westclox 的工廠也為美國陸、海軍生產引信、羅盤與航空儀表。
使用軍種：本型六分儀由美國空軍與美國海軍共用。
美國空軍：如前述，AFM 51-40 將它列為空軍現役裝備。
共用技令：柯爾斯曼 1471C 系列的翻修手冊同時編有空軍技令號 T.O. 5N10-3-2-23 與海軍編號 NAVWEPS 05-35-67。
美國海軍：民國52年(1963)另有海軍操作保養手冊 NAVWEPS 05-35-60，以及海、空軍共用的翻修手冊 NAVWEPS 05-35-61(T.O. 5N10-3-2-13)。
本件：六分儀銘牌合約來自美國海軍航空局，這個機構從民國10年(1921)運作到民國48年(1959)。運輸箱則留有民國71年(1982)6月2日美國空軍奧格登後勤中心加蓋日期章的標籤。
使用機型：
B-52H 同溫層堡壘轟炸機：B-52H 技令 T.O. 1B-52H-5《基本重量檢查表與裝載資料》把收納狀態的 MS28011-5 潛望式六分儀與 MS28011-6 運輸箱列為機上裝備。普利茲克軍事博物館暨圖書館(Pritzker Military Museum & Library)也收藏一具越戰期間 B-52 領航轟炸員哈德(Robert O. Harder)的潛望式六分儀。
EC-135C(KC-135 系列)：民國66年(1977)10月6日版飛行手冊 T.O. 1C-135(E)C-1 的機艙配置圖，標有六分儀固定座、六分儀與天空羅盤收納位置，以及天文觀測窗。
加拿大軍方 CC-130 力士型運輸機：加拿大 Ingenium 博物館收藏的柯爾斯曼 1471C-02 六分儀原裝於該機，後來由慣性導航與全球定位系統取代。
加拿大 CP-140 極光式巡邏機：導航系統由柯爾斯曼潛望式六分儀、天空羅盤與六分儀固定座組成。
Transall C-160 運輸機：法國 PATSTEC 科技遺產資料庫記載，此機自民國52年(1963)首飛起即配備柯爾斯曼潛望式六分儀。
B-47E 同溫層噴射轟炸機：B-47 領航員回憶錄記載，後期 B-47E 在領航員座位上方加裝了柯爾斯曼可收放潛望式六分儀。
T-43A 領航訓練機：訓練艙內沿機身設有五個潛望式六分儀觀測站，用於天文導航訓練。
依華納(Deborah Warner)的研究，柯爾斯曼從民國30年代後期(1940年代末期)一直主導美國航空六分儀市場，直到民國70年代(1980年代)全球定位系統出現，六分儀才幾近淘汰。
5. 製造商沿革
柯爾斯曼儀器公司的創辦人保祿・柯爾斯曼(Paul Kollsman)生於德國。他在斯圖加特與慕尼黑修習工程與科學，民國12年(1923)移居美國，後來進入紐約布魯克林的先鋒儀器公司(Pioneer Instrument Company)，在那裡學會製作各類航空儀表。民國17年(1928)，他離開先鋒公司，與弟弟奧圖(Otto Kollsman)以積蓄的500美元在布魯克林創立柯爾斯曼儀器公司，並把先鋒公司的卡波納拉與先鋒公司創辦人科爾文(Charles Colvin)延攬過來。
卡波納拉是出身義大利的工程師，民國11年(1922)受雇於先鋒公司，先後設計了民國14年(1925)的 Brandis 206 型航空八分儀，以及民國20年(1931)的先鋒航空六分儀。
柯爾斯曼的成名作是高精度氣壓式高度表。民國18年(1929)9月24日，美國陸軍航空隊中尉杜立德(James H. Doolittle)在長島米切爾機場(Mitchell Field)駕駛裝有柯爾斯曼高度表的飛機，完成兩趟儀器飛行，第一趟在霧中，第二趟在霧散後以罩幕遮蔽視線。美國海軍隨即訂購300具高度表，成為公司第一筆重要訂單。高度表上用來設定當地氣壓的視窗，至今仍被飛行員稱為「柯爾斯曼窗」(Kollsman Window)。
公司之後幾度易主：
民國28至29年(1939–1940)間：由底特律的史奎爾D公司(Square D Company)收購，成為該公司的柯爾斯曼儀器部門。
民國40年(1951)：史奎爾D公司把柯爾斯曼部門售予伊利諾州的電視調諧器製造商標準線圈產品公司(Standard Coil Products Co.)，公司改組為柯爾斯曼儀器公司(Kollsman Instrument Corporation)，卡波納拉升任副總裁。民國43年(1954)的柯爾斯曼型錄自稱「標準線圈產品公司子公司」，本件六分儀正是在這個時期的合約下生產的。
民國50年(1961)以前：母公司已更名為標準柯爾斯曼工業公司(Standard Kollsman Industries Inc.)。
民國61年(1972)底：太陽化學公司(Sun Chemical Corporation)收購標準柯爾斯曼工業公司。
民國94年(2005)前後：柯爾斯曼公司(Kollsman, Inc.)已是以色列埃爾比特系統公司(Elbit Systems)的全資子公司，位於新罕布夏州梅里馬克(Merrimack)，其後成為埃爾比特美國公司(Elbit Systems of America)旗下的商用航空部門。
柯爾斯曼早在民國24年(1935)就已著手研發航空六分儀的平均裝置，但當時沒有推出產品。民國37年(1948)，公司推出第一款航空六分儀，此後一直主導美國航空六分儀市場，直到民國70年代(1980年代)全球定位系統出現為止。保祿・柯爾斯曼一生名下有124項美國專利，民國71年(1982)9月26日於加州比佛利山過世。
6. 藏品價值
成套完整：六分儀本體、平均器、電源電纜與柯爾斯曼原廠運輸箱一併保存。六分儀銘牌、平均器說明牌、箱體銘牌、存放方向標籤與箱內漆印都清晰可讀，可以互相對照。
海、空軍共用的實物證據：六分儀銘牌記載美國海軍航空局民國44年(1955)年度合約；運輸箱上則有民國71年(1982)6月2日美國空軍奧格登後勤中心加蓋日期章的標籤；而美國空軍 B-52H 技令列出的正是同一料號 MS28011-5。海軍合約、空軍後勤標籤與空軍技令同時出現在這套器材上，和海、空軍共用技令的情形相互印證。
冷戰長程飛行的關鍵器材：潛望式六分儀取代了二戰時期的天文觀測罩與手持氣泡六分儀，從 B-52 轟炸機、KC-135 系列到 C-130 運輸機都有使用。柯爾斯曼從民國30年代後期(1940年代末期)主導這個領域，直到民國70年代(1980年代)全球定位系統出現。
機械類比計算的實物：平均器以發條帶動積分機構，在沒有電子計算機的條件下，靠純機械方式算出最長2分鐘內高度角的平均值。這項專利由鐘錶集團在二戰末期提出，再由柯爾斯曼整合進潛望式六分儀，是精密鐘錶工藝與航空光學結合的成品。
使用痕跡：六分儀本體保留了服役期間加上的手刻「4500」與白漆「0081871」，運輸箱則留有希爾空軍基地標籤，可見這套器材曾在美軍後勤系統中實際流轉。
館內航空天文導航系列的冷戰環節：航空天文定位有三項核心作業：量測天體高度角、掌握精確的格林威治時間、把觀測值換算成位置。本館另典藏以下三件相關器材，與本件可完整對照這三項作業：
民國31年(1942)美國陸軍航空隊 A-1 型天文導航儀(序號 AC 42 2190)：把兩顆星的六分儀讀數直接投影成位置交點。
民國33年(1944) ANSCO（安斯科）公司製 A-10 氣泡式航空六分儀(序號 AF 44-11923)：二戰時期的量角器材。
AN 5740-1「G.C.T.」24小時制主導航懷錶：民國48年(1959)組裝撥發，提供精確時間。AFM 51-40 記載潛望式六分儀附有夾持主時錶的錶座。
本件補上了從二戰天文觀測罩手持六分儀，走向冷戰加壓座艙潛望式六分儀的一環。
留言