Корабельная артиллерийская система управления огнем

Mark 37 Director 1944 года с Mark 12 (прямоугольная антенна) и Mark 22 «апельсиновая корка».

Системы управления огнем корабельных орудий ( GFCS ) — это аналоговые системы управления огнем , которые использовались на борту военных кораблей до появления современных электронных компьютеризированных систем для управления наведением орудий на надводные корабли, самолеты и береговые цели с помощью оптического или радиолокационного прицеливания. Большинство американских кораблей, которые являются эсминцами или более крупными (но не эскортными эсминцами, за исключением DEG класса Brooke, позже обозначенных как FFG или эскортные авианосцы), использовали системы управления огнем для 5-дюймовых (127-мм) и более крупных орудий, вплоть до линкоров, таких как Iowa. класс .

Начиная с кораблей, построенных в 1960-х годах, орудия боевых кораблей в основном управлялись компьютеризированными системами, то есть системами, управляемыми электронными компьютерами, которые были интегрированы с корабельными системами управления ракетным огнем и другими корабельными датчиками. По мере развития технологий многие из этих функций в конечном итоге стали полностью выполняться центральными электронными компьютерами.

Основными компонентами системы управления огнем пушки являются управляемый человеком наводчик , а также или позже замененный радаром или телекамерой, компьютер, стабилизирующее устройство или гироскоп, а также оборудование в комнате для рисования.

Для ВМС США наиболее распространенным артиллерийским компьютером был Ford Mark 1, позже Mark 1A Fire Control Computer , который представлял собой электромеханический аналоговый баллистический компьютер, который обеспечивал точные решения для стрельбы и мог автоматически управлять одной или несколькими артиллерийскими установками против стационарных или движущиеся цели на поверхности или в воздухе. Это дало американским войскам технологическое преимущество во Второй мировой войне против японцев, которые не разработали дистанционное управление питанием своих орудий; И ВМС США, и ВМС Японии использовали визуальную коррекцию выстрелов с помощью брызг снарядов или воздушных разрывов, а ВМС США дополняли визуальное обнаружение радаром. Цифровые компьютеры не будут использоваться для этой цели в США до середины 1970-х годов; однако следует подчеркнуть, что все аналоговые зенитные системы управления огнем имели серьезные ограничения, и даже система Mark 37 ВМС США требовала почти 1000 выстрелов с механическим взрывателем диаметром 5 дюймов (127 мм) на одно поражение, даже в конце 1944 года.

Система управления огнем пушки Mark 37 включала в себя компьютер Mark 1, директор Mark 37, гироскопический стабильный элемент вместе с автоматическим управлением пушкой, и была первой GFCS двойного назначения ВМС США, в которой компьютер был отделен от директора.

История аналоговых систем управления огнем

Управление огнем военно-морских сил напоминает управление огнем наземных орудий, но без резкого различия между огнем прямой и непрямой наводкой. На одной платформе возможно одновременное управление несколькими однотипными орудиями при движении как стреляющих орудий, так и мишени.

Хотя корабль кренится и кренится медленнее, чем танк, гироскопическая стабилизация крайне желательна. Управление огнем корабельных орудий потенциально включает в себя три уровня сложности:

• Местное управление возникло из примитивных артиллерийских установок, наводимых отдельными артиллерийскими расчетами.
• Директорная система управления огнем впервые была включена в проекты линкоров Королевского флота в 1912 году. Все орудия на одном корабле наводились из центральной позиции, расположенной как можно выше над мостиком. Директор стал конструктивной особенностью линкоров с японскими мачтами в стиле «пагода», предназначенными для обеспечения максимального обзора директора на больших расстояниях. Офицер управления огнем, который определял дальность залпов, передавал отдельным орудиям высоту и углы.
• Скоординированная стрельба строем кораблей по одной цели была в центре внимания операций флота линкоров. Офицер флагмана передавал информацию о цели другим кораблям в строю. Это было необходимо для использования тактического преимущества, когда одному флоту удавалось пересечь букву Т вражеского флота, но сложность различения брызг затрудняла наведение снарядов на цель.

Могут быть внесены поправки на скорость приземного ветра, крен и тангаж стреляющего корабля, температуру порохового погреба, снос нарезных снарядов, индивидуальный диаметр канала ствола, приспособленный для увеличения от выстрела к выстрелу, а также скорость изменения дальности с дополнительными модификациями. принять решение о стрельбе на основе наблюдения за предыдущими выстрелами. Более сложные системы управления огнем учитывают больше этих факторов, а не полагаются на простую корректировку наблюдаемого падения выстрела. К крупным снарядам иногда прилагались красящие маркеры разного цвета, чтобы отдельные орудия или отдельные корабли в строю могли различать брызги снарядов при дневном свете. Ранними «компьютерами» были люди, использующие числовые таблицы.

Система управления до дредноута

Королевский флот осознал преимущество залповой стрельбы в наблюдении за падением в результате нескольких экспериментов еще в 1870 году, когда командующий Джон А. Фишер установил электрическую систему, позволяющую вести одновременный огонь из всех орудий по HMS Ocean , флагману китайской станции. в качестве заместителя командира. Однако в 1904 году станция или Королевский флот еще не внедрили эту систему по всему флоту. Королевский флот посчитал Россию потенциальным противником в «Большой игре» и послал лейтенанта Уолтера Лейка из артиллерийской дивизии ВМФ и командующего Уолтера Хью Тринга. Береговой охраны и резервов, последний - ранний пример Дюмареска , в Японию во время русско-японской войны . Их миссия заключалась в том, чтобы направлять и обучать артиллерийский персонал японских военно-морских сил новейшим технологическим разработкам, но, что более важно для Императорского флота Японии (IJN), они были хорошо осведомлены об экспериментах.

1,5-метровый дальномер Barr & Stroud, выставленный на выставке в Микасе , Йокосука, Япония.

10 августа 1904 года Во время сражения в Желтом море против российского Тихоокеанского флота британский линкор IJN «Асахи» и его однотипный корабль, флагман флота «Микаса» , были оснащены новейшими Барра и Страуда дальномерами на мостике, но корабли не были рассчитаны на слаженное прицеливание и стрельбу. Хирохару Главный Асахи артиллерийский офицер Като ( впоследствии командующий Объединенным флотом ) экспериментировал с первой директорной системой управления огнем, используя переговорную трубку (голосовую трубку) и телефонную связь от корректировщиков высоко на мачте до своей позиции на мостике, где он выполнил расчеты дальности и отклонения, а также со своей позиции на 12-дюймовые (305-мм) орудийные башни вперед и назад.

Благодаря полусинхронизированному залпу по его голосовой команде с мостика корректировщики, используя секундомеры на мачте, могли более эффективно идентифицировать далекий залп брызг, создаваемый снарядами их собственного корабля, чем пытаться идентифицировать один всплеск среди многих. Като последовательно отдавал приказ на стрельбу в определенный момент циклов качки и тангажа корабля, упрощая обязанности по стрельбе и корректировке, которые раньше выполнялись независимо с различной точностью с использованием искусственных горизонтомеров в каждой башне. Причем, в отличие от орудийных турелей, он находился в нескольких шагах от командира корабля, отдающего приказы изменить курс и скорость в ответ на поступающие донесения о движении цели.

Като был переведен на флагманский корабль флота «Микаса» в качестве старшего артиллерийского офицера, и его примитивная система управления действовала по всему флоту к тому времени, когда Объединенный флот уничтожил российский Балтийский флот (переименованный во 2-й и 3-й Тихоокеанские флоты) в Цусимском сражении . 27–28 мая 1905 г.

Центральное управление огнем и Первая мировая война

Централизованные морские системы управления огнем были впервые разработаны во время Первой мировой войны . Местное управление использовалось до этого времени и продолжало использоваться на небольших военных кораблях и вспомогательных средствах во время Второй мировой войны . Спецификации HMS Dreadnought были окончательно определены после того, как отчет о Цусимском сражении был представлен официальным наблюдателем IJN на борту Асахи , капитаном Пакенхэмом (впоследствии адмиралом), который своими глазами наблюдал, как работает система Като. Начиная с этой конструкции, крупные военные корабли имели основное вооружение, состоящее из орудий одного размера и нескольких башен (что еще больше упрощало корректировку), облегчая централизованное управление огнем с помощью электрического спуска.

Великобритания построила свою первую центральную систему еще до Великой войны. В основе лежал аналоговый компьютер, разработанный командующим (впоследствии адмиралом сэром) Фредериком Чарльзом Дрейером , который рассчитывал дальность, скорость изменения дальности из-за относительного движения между стреляющим и целевым кораблями. Таблица Дрейера должна была быть улучшена и использоваться в межвоенный период, после чего на новых и реконструированных кораблях она была заменена Адмиралтейской таблицей управления огнем .

Использование управляемой директором стрельбы вместе с компьютером управления огнем переместило управление наводкой орудий из отдельных башен в центральное положение (обычно в защищенном под броней помещении для построения чертежей), хотя отдельные артустановки и многоорудийные башни могли сохранить вариант местного управления, который можно использовать, когда боевые повреждения не позволяют директору установить орудия. Затем орудия можно было стрелять плановыми залпами, причем каждое орудие давало немного разную траекторию. Разброс выстрелов, вызванный различиями в отдельных орудиях, отдельных снарядах, последовательностях воспламенения пороха и временных искажениях конструкции корабля, был нежелательно большим на типичных дальностях морского боя. Директора, расположенные высоко на надстройке, имели лучший обзор противника, чем установленный на башне прицел, а управляющий им экипаж находился вдали от шума и ударов орудий.

Аналоговое компьютерное управление огнем

Основная статья: Рейнджер

Неизмеренные и неконтролируемые баллистические факторы, такие как температура на большой высоте, влажность, атмосферное давление, направление и скорость ветра, требовали окончательной корректировки посредством наблюдения за падением снаряда. Визуальное измерение дальности (как цели, так и брызг снарядов) было затруднено до появления радара. Британцы отдавали предпочтение дальномерам совпадения, а немцы и ВМС США — стереоскопическому типу. Первые были менее способны нацеливаться на нечеткую цель, но облегчали работу оператора в течение длительного периода использования, вторые — наоборот.

Во время Ютландской битвы , хотя некоторые считали, что у британцев была лучшая на тот момент система управления огнем в мире, только три процента их выстрелов действительно попали в цель. В то время британцы в основном использовали ручную систему управления огнем. Этот опыт способствовал тому, что вычисление дальних смотрителей стало стандартной проблемой.

Впервые дальнобойщик был развернут ВМС США на авианосце « Техас» в 1916 году. Из-за ограничений технологии того времени первоначальные дальнобойщики были примитивными. Например, во время Первой мировой войны смотрители стрельбы автоматически определяли необходимые углы, но морякам приходилось вручную следовать указаниям смотрителей. Эта задача называлась «следование указателю», но экипажи имели тенденцию совершать непреднамеренные ошибки, когда они уставали во время длительных боев. Во время Второй мировой войны были разработаны сервомеханизмы (называемые в ВМС США «силовыми приводами»), которые позволяли орудиям автоматически управляться по командам дальнобойщика без ручного вмешательства, хотя указатели продолжали работать, даже если автоматическое управление было потеряно. Компьютеры Mark 1 и Mark 1A содержали около 20 сервомеханизмов, в основном сервоприводов позиционирования, чтобы минимизировать крутящую нагрузку на вычислительные механизмы.

Радар и Вторая мировая война

В течение длительного срока службы дальнобойщики часто обновлялись по мере развития технологий, и ко Второй мировой войне они стали важной частью интегрированной системы управления огнем. Включение радара в систему управления огнем в начале Второй мировой войны предоставило кораблям возможность вести эффективный артиллерийский огонь на больших дистанциях в плохую погоду и в ночное время.

На типичном британском корабле времен Второй мировой войны система управления огнем соединяла отдельные орудийные башни с наводящей башней (где находились прицельные приборы) и аналоговым компьютером в центре корабля. В директорной башне операторы наводили телескопы на цель; один телескоп измерял высоту, а другой - пеленг. Телескопические дальномеры на отдельной установке измеряли расстояние до цели. Эти измерения были преобразованы Таблицей управления огнем в пеленги и высоты, по которым орудия могли вести огонь. В турелях наводчики корректировали высоту своих орудий так, чтобы она соответствовала индикатору, который представлял собой высоту, передаваемую из таблицы управления огнем - наводчик башни делал то же самое для пеленга. Когда орудия были нацелены на цель, огонь велся централизованно.

Компания Aichi Clock впервые выпустила низкоугольный аналоговый компьютер Type 92 Shagekiban в 1932 году. Rangekeeper ВМС США и Mark 38 GFCS имели преимущество перед системами Императорского флота Японии в оперативности и гибкости. Американская система позволяет команде специалистов по построению графиков быстро определять изменения движения объекта и применять соответствующие поправки. Новые японские системы, такие как Тип 98 «Хойбан» и «Шагэкибан» класса «Ямато» , были более современными, что исключило « Сокутекибан» , но по-прежнему полагалось на семь операторов.

В отличие от американской радиолокационной системы, японцы полагались на усредняющие оптические дальномеры, не имели гироскопов для определения горизонта и требовали ручного управления последующими действиями по Сокутекибану , Шагекибану , Хойбану , а также самим орудиям. Это могло сыграть роль в мрачных действиях линкоров Center Force в битве у Самара в октябре 1944 года.

В этом бою американские эсминцы сражались с крупнейшими в мире броненосными линкорами, а крейсеры уклонялись от снарядов достаточно долго, чтобы приблизиться к дальности торпедной стрельбы, одновременно выпуская в цель сотни точных автоматически прицеливающихся 5-дюймовых (127-мм) снарядов. Крейсеры не наносили удары по гоняющимся за брызгами авианосцам сопровождения до тех пор, пока после часа преследования дальность не сократилась до 5 миль (8,0 км). Хотя японцы придерживались доктрины достижения превосходства на больших дистанциях стрельбы, один крейсер стал жертвой вторичных взрывов, вызванных попаданиями одиночных 5-дюймовых орудий авианосца. В конце концов, с помощью сотен палубных самолетов потрепанные Центральные силы были повернуты назад как раз перед тем, как они смогли прикончить выживших из легковооруженной оперативной группы прикрытия эскортов и авианосцев сопровождения Таффи- . 3 явное превосходство американских радиолокационных систем в ночное время.

Характеристики прогнозирования положения цели дальности можно использовать для победы над дальностью. Например, многие капитаны, подвергающиеся артиллерийскому обстрелу с дальней дистанции, совершали жестокие маневры, чтобы «преследовать залпы». Корабль, преследующий залпы, маневрирует к месту последних залповых брызг. Поскольку смотрители постоянно прогнозируют новые позиции цели, маловероятно, что последующие залпы поразят позицию предыдущего залпа. Направление поворота не имеет значения, пока оно не предсказано вражеской системой. Поскольку цель следующего залпа зависит от наблюдения за положением и скоростью в момент попадания предыдущего залпа, это оптимальное время для изменения направления. Практическим дальнобойщикам приходилось исходить из того, что цели движутся по прямолинейному пути с постоянной скоростью, чтобы свести сложность к приемлемым пределам. Гидролокатор дальности был создан для обнаружения цели, кружащейся с постоянным радиусом поворота, но эта функция была отключена.

Только РН и USN добилась радиолокационного управления огнем «вслепую», без необходимости визуально обнаруживать судно противника. Все державы Оси не имели такой возможности. Такие классы, как линкоры «Айова» и «Южная Дакота», могли бросать снаряды за видимый горизонт, в темноте, сквозь дым или погоду. Американские системы, как и многие современные крупные военно-морские силы, имели гироскопически устойчивые вертикальные элементы, поэтому они могли удерживать наведение на цели даже во время маневров. К началу Второй мировой войны британские, немецкие и американские военные корабли могли стрелять и маневрировать, используя сложные аналоговые компьютеры управления огнем, которые включали гирокомпас и входы гироскопического уровня. В битве у мыса Матапан британский Средиземноморский флот с помощью радара устроил засаду и разгромил итальянский флот, хотя настоящий огонь велся под оптическим контролем с использованием освещения звездчатого снаряда. В морском сражении за Гуадалканал военный корабль США « Вашингтон» в полной темноте нанес смертельные повреждения с близкого расстояния линкору «Кирисима», используя комбинацию оптического и радиолокационного управления огнем; Сравнение оптического и радиолокационного слежения во время боя показало, что радиолокационное слежение соответствует точности оптического слежения, в то время как радиолокационные диапазоны использовались на протяжении всего боя.

Последнее боевое действие аналоговых дальномеров, по крайней мере для ВМС США, произошло во время войны в Персидском заливе в 1991 году. когда смотрители «Айова» класса линкоров отработали свои последние выстрелы в бою.

Системы Британского Королевского флота

Вид в разрезе эсминца класса РН-К диспетчерской вышки с радаром Тип 285 . Находящиеся на нижней палубе часы для измерения взрывателя показаны в центре рисунка и обозначены как «Положение расчета артиллерийского огня», с сидящим оператором отклонения.

• Таблица Дрейера
• Артура Поллена Часы Арго
• Адмиралтейский стол управления огнем - 1920-е гг.
• HACS - система A/A с 1931 года.
• Fuze Keeping Clock - упрощенная система HACS A/A для эсминцев 1938 года.
• Директор пом-пом - пионер использования гироскопического тахиметрического управления огнем для оружия ближнего боя - с 1940 г.
• Gyro Rate Unit - пионер использования гироскопического тахиметрического управления огнем для оружия среднего калибра - с 1940 г.
• Радар Королевского военно-морского флота - пионер использования радара для управления огнем ПВО и сантиметрового радара для управления надводным огнем - с 1939 года.
• Компания Ferranti Computer Systems разработала цифровую компьютеризированную систему управления артиллерийским огнем GSA4, которая была развернута на HMS Amazon (фрегат Тип 21, введенный в строй в 1974 году) как часть системы WAS4 (Weapon Systems Automation - 4).
• Sea Archer от BAE Systems - компьютеризированная артиллерийская система. Обозначение Королевского флота GSA.7 с 1980 года и GSA.8 с 1985 года. Производство фрегатов Тип 23 Королевского флота было завершено в 1999 году. По состоянию на 2022 год остается в строю. на Типе 23 ( класс Duke ). В 2012 году на эсминцах Тип 45 2500 . заменена электрооптической системой управления пушкой Ultra Electronics Series

Аналоговые системы управления огнем ВМС США (GFCS)

Марк 33 ГРОКО

Mark 33 GFCS представлял собой устройство управления огнем с механическим приводом, менее продвинутое, чем Mark 37. В Mark 33 GFCS использовался Mark 10 Rangekeeper аналоговый компьютер управления огнем . Весь дальнобойщик был установлен в открытом директоре, а не в отдельной комнате для рисования, как в RN HACS или более позднем Mark 37 GFCS, и это затрудняло модернизацию Mark 33 GFCS. Он мог рассчитывать решения для стрельбы по целям, движущимся со скоростью до 320 узлов или 400 узлов в пикировании. Его установка началась в конце 1930-х годов на эсминцах, крейсерах и авианосцах с двумя директорами Mark 33, установленными в носовой и кормовой частях острова. Изначально у них не было радара управления огнем, и они наводились только визуально. После 1942 года некоторые из этих директоров были закрытыми и имели радар управления огнем Mark 4, добавленный на крышу директора, в то время как у других был установлен радар Mark 4 поверх открытого директора. С помощью Mark 4 можно было поражать большие самолеты на расстоянии до 40 000 ярдов. У него была меньшая дальность действия против низколетящих самолетов, а большие надводные корабли должны были находиться в пределах 30 000 ярдов. С помощью радара цели можно было видеть и точно поражать ночью и в непогоду. В системах Mark 33 и 37 использовалось тахиметрическое прогнозирование движения цели. ВМС США никогда не считали Mark 33 удовлетворительной системой, но проблемы производства в военное время, а также дополнительные требования к весу и пространству Mark 37 не позволили отказаться от Mark 33:

Хотя вычислительные механизмы дальномера ([Марк 10]) превосходили старое оборудование, они были слишком медленными как при достижении первоначальных решений при первом обнаружении цели, так и при адаптации к частым изменениям решения, вызванным маневрами цели. Таким образом, [Mark 33] был явно неадекватным, как показали некоторые наблюдатели в ходе имитационных учений по воздушному нападению перед боевыми действиями. Однако окончательное признание серьезности недостатка и начало планов замены были отложены из-за проблем с пространством под палубой, упомянутых в связи с заменой [Mark 28]. Более того, приоритеты замены старых и менее эффективных систем управления в насыщенной производственной программе военного времени стали причиной того, что срок службы [Mark 33] был продлен до прекращения боевых действий.

Mark 33 использовался в качестве главного директора на некоторых эсминцах и в качестве директора вторичной батареи/зенитной артиллерии на более крупных кораблях (т.е. в той же роли, что и более поздний Mark 37). Орудия, которыми он управлял, обычно представляли собой 5-дюймовое оружие: 5-дюймовое/25 или 5-дюймовое/38-дюймовое .

Развертывание

• эсминцы (по 1 на судно, всего 48)
  • 8 Farragut классов (спущен на воду около 1934 г.)
  • 18 Mahan -класса (ок. 1935 г.) ( Кассин , Даунс, позже перестроенный на Mk37)
  • 4 Гридли класса (ок. 1937 г.)
  • 8- Бэгли класс (ок. 1937 г.)
  • 10 Бенхема классов (ок. 1938 г.)
• тяжелые крейсера
  • 7 «Новый Орлеан» класса (спущен на воду около 1933 г.): для 5 дюймов/25. вторичной батареи
  • Уичито (1937 г.): для 5 дюймов/38. вторичной батареи
• легкие крейсеры
  • 9 Brooklyn классов (спущен на воду около 1937 г.): для вторичных батарей 5 дюймов/25 и 5 дюймов/38.

Марк 34 ГРОКО

Mark 34 использовался для управления главными батареями крупных артиллерийских кораблей. Его предшественниками являются Mk18 ( «Пенсакола» класс ), Mk24 ( «Нортгемптон» класс ), Mk27 ( «Портленд» класс ) и Mk31 ( «Новый Орлеан» класс ).

Развертывание

• 2 «Аляска» больших крейсера типа (по 2 на судно)
• тяжелые крейсера
  • Уичито (2x)
  • 14 «Балтимор» классов (по 2 на судно, всего 28)
  • несколько Нортгемптон классов (в качестве модернизации)
  • Портленд -класс (как повышение класса)
• легкие крейсеры
  • 9 Бруклинский класс
  • 27 Кливленд -класс

Марк 37 ГРОКО

По данным Управления вооружений ВМС США,

Хотя дефекты не были чрезмерными, и Mark 33 оставался в производстве до самого конца Второй мировой войны, Бюро начало разработку улучшенного директора в 1936 году, всего через 2 года после первой установки Mark 33. Целью было снижение веса. не был выполнен, поскольку получившаяся в результате система управления на самом деле весила примерно на 8000 фунтов (3600 кг) больше, чем оборудование, которое она должна была заменить, но Gun Director Mark 37, появившийся в результате программы, обладал достоинствами, которые более чем компенсировали его дополнительный вес. Хотя заказы на орудия были такими же, как и у Mark 33, они были более надежными и в целом обеспечивали улучшенные характеристики 5-дюймовых (13 см) артиллерийских батарей, независимо от того, использовались ли они для надводных или зенитных целей. Более того, стабильный элемент и компьютер вместо того, чтобы размещаться в корпусе директора, были установлены под палубой, где они были менее уязвимы для атак и меньше подвергали опасности остойчивость корабля. В конструкции предусматривалось окончательное добавление радара, что впоследствии позволило вести стрельбу вслепую с наводкой. Фактически система Mark 37 практически постоянно совершенствовалась. К концу 1945 года оборудование претерпело 92 модификации — почти вдвое больше, чем общее количество директоров этого типа, находившихся в парке на 7 декабря 1941 года. В конечном итоге закупка составила 841 единицу, что представляет собой инвестиции на сумму более 148 миллионов долларов. Эсминцы, крейсеры, линкоры, авианосцы и многие вспомогательные средства использовали директора, причем индивидуальные установки варьировались от одной на борту эсминцев до четырех на каждом линкоре. Разработка Gun Directors Mark 33 и 37 обеспечила флоту США хороший контроль огня на большой дальности по атакующим самолетам. Но хотя это казалось самой острой проблемой на момент разработки оборудования, это была лишь часть общей проблемы противовоздушной обороны. На близких дистанциях точность наводок резко падала; даже на средних дистанциях они оставляли желать лучшего. Вес и размер оборудования препятствовали быстрому передвижению, затрудняя его перемещение от одной цели к другой. Таким образом, их эффективность была обратно пропорциональна близости опасности.

К 1935 году компьютер был завершен как компьютер Ford Mark 1. Информация о скорости изменения высоты позволила получить полное решение для авиационных целей, движущихся со скоростью более 400 миль в час (640 км/ч). Эсминцы, начиная с Sims класса , использовали один из этих компьютеров, а линкоры — до четырех. Эффективность системы против самолетов уменьшалась по мере того, как самолеты становились быстрее, но к концу Второй мировой войны система Mark 37 была модернизирована, и она стала совместимой с разработкой неконтактного взрывателя VT (переменного времени), который взрывался при срабатывании. вблизи цели, а не по таймеру или высоте, что значительно увеличивает вероятность того, что любой снаряд уничтожит цель.

Марк 37 Режиссер

Mark 37 Director над мостиком эсминца USS Cassin Young , оснащенного послевоенной радиолокационной антенной СПГ-25.

Функция Mark 37 Director, которая напоминает артиллерийскую установку с «ушами», а не пушками, заключалась в отслеживании текущего положения цели по пеленгу, углу места и дальности. Для этого у него были оптические прицелы (прямоугольные окна или люки спереди), оптический дальномер (трубки или уши, торчащие в каждую сторону), а более поздние модели - антенны радара управления огнем. Прямоугольная антенна предназначена для радара Mark 12 FC, а параболическая антенна слева («апельсиновая корка») — для радара Mark 22 FC. Они были частью модернизации, направленной на улучшение отслеживания самолетов.

В состав директора входил экипаж из шести человек: офицер-директор, помощник диспетчера, наводчик, инструктор, оператор-дальномерщик и оператор радиолокационной станции.

У офицера-директора также был поворотный прицел, позволяющий быстро направить его на новую цель. На линкорах устанавливалось до четырех орудийных систем управления огнем Mark 37. На линкоре режиссера охранял 1 + 1 ⁄ 2 дюйма (38 мм) брони и весит 21 тонну. Директор Mark 37 на борту авианосца Джозеф П. Кеннеди-младший защищен броней толщиной полдюйма (13 мм) и весит 16 тонн.

5-дюймовая (127-мм) пушка на Fletcher эсминце класса USS David W. Taylor

Стабилизирующие сигналы от «Стабильного элемента» защищали оптические прицелы, дальномер и антенну радара от воздействия наклона палубы. Сигнал, который удерживал ось дальномера в горизонтальном положении, назывался «перекрестным уровнем»; Стабилизация возвышения называлась просто «уровень». Хотя на графике стабильный элемент находился под палубой, рядом с компьютером Mark 1/1A, его внутренние подвесы следовали за движением директора по пеленгу и высоте, так что он напрямую предоставлял данные об уровне и поперечном уровне. Для этого при первоначальной установке системы управления огнем геодезист в несколько этапов переносил положение наводчика орудия в Plot, чтобы собственный внутренний механизм стабильного элемента был правильно совмещен с наводчиком.

Хотя дальномер имел значительную массу и инерцию, поперечный сервопривод обычно был лишь слегка нагружен, поскольку собственная инерция дальномера удерживала его по существу в горизонтальном положении; Задача сервопривода обычно заключалась в том, чтобы просто обеспечить горизонтальное положение дальномера и прицела.

Приводы направляющего механизма (подшипника) и подъема Mark 37 осуществлялись двигателями постоянного тока, питаемыми от Amplidyne роторных усилительных генераторов . Хотя максимальная мощность поезда Amplidyne была рассчитана на несколько киловатт, его входной сигнал исходил от пары ламп с тетродным лучом 6L6 (клапаны в Великобритании).

Комната для рисования

На линкорах отделения вторичной батареи располагались ниже ватерлинии и внутри броневого пояса. Они содержали четыре полных комплекта средств управления огнем, необходимых для прицеливания и стрельбы по четырем целям. В каждый комплект входили компьютер Mark 1A, стабильный элемент Mark 6, радиолокационные органы управления и дисплеи FC, корректоры параллакса, распределительный щит и люди, которые всем этим управляли.

(В начале 20 века последовательные показания дальности и/или пеленга, вероятно, строились либо вручную, либо с помощью устройств управления огнем (или и того, и другого). Люди были очень хорошими фильтрами данных, способными построить полезную линию тренда, учитывая несколько противоречивые показания. Кроме того, Mark 8 Rangekeeper имел плоттер. Характерное название аппаратной управления огнем прижилось и сохранилось даже тогда, когда плоттеров не было.)

Компьютер управления огнем Ford Mark 1A

Марк 1А Компьютер

Компьютер управления огнем Mark 1A представлял собой электромеханический аналоговый баллистический компьютер. Первоначально обозначенный как Mark 1, конструктивные изменения были достаточно обширными, чтобы изменить его на Mark 1A. Mark 1A появился после Второй мировой войны и, возможно, включал в себя технологию, разработанную для Bell Labs Mark 8, компьютера управления огнем . Моряки стояли вокруг ящика размером 62 на 38 на 45 дюймов (1,57 на 0,97 на 1,14 м). Несмотря на то, что в его конструкции широко использовался каркас из алюминиевого сплава (включая толстые опорные пластины внутренних механизмов) и вычислительные механизмы, в основном изготовленные из алюминиевого сплава, он весил столько же, сколько автомобиль, около 3125 фунтов (1417 кг), с маркировкой Star Shell Computer Mark. 1 прибавил еще 215 фунтов (98 кг). Он использовал 115 В переменного тока, 60 Гц, однофазный и, как правило, несколько ампер или даже меньше. В худшем случае его синхронизаторы, очевидно, могут потреблять до 140 ампер или 15 000 ватт (примерно столько же, сколько 3 дома при использовании духовок). Почти все входы и выходы компьютера были синхронными передатчиками и приемниками крутящего момента.

Его функция заключалась в автоматическом наведении орудия так, чтобы выпущенный снаряд столкнулся с целью. главной батареи, Это та же функция, что и у Mark 8 Rangekeeper используемого в Mark 38 GFCS, за исключением того, что некоторые цели, с которыми приходилось иметь дело Mark 1A, также двигались по высоте - и намного быстрее. Для надводной цели проблема управления огнем вторичной батареи такая же, как и у основной батареи с входами и выходами того же типа. Основное различие между двумя компьютерами заключается в их баллистических расчетах. Величина возвышения орудия, необходимая для выброса 5-дюймового (130-мм) снаряда на 9 морских миль (17 км), сильно отличается от высоты, необходимой для выброса 16-дюймового (41 см) снаряда на то же расстояние.

В процессе работы этот компьютер получал информацию о дальности цели, пеленге и угле места от наводчика орудия. Пока наводчик находился на цели, муфты в компьютере были замкнуты, и движение наводчика (наряду с изменением дальности) заставляло компьютер сводить свои внутренние значения движения цели к значениям, совпадающим со значениями цели. Во время сближения компьютер передавал наводчику орудия данные автоматического отслеживания («сгенерированные») дальности, пеленга и высоты. Если цель оставалась на прямолинейном курсе с постоянной скоростью (а в случае самолетов - с постоянной скоростью изменения высоты («скороподъемностью»), прогнозы становились точными и при дальнейших вычислениях давали правильные значения для углы упреждения пушки и установка взрывателя.

Движение цели было векторным, и если оно не менялось, то генерируемые дальность, пеленг и высота были точными до 30 секунд. Как только вектор движения цели стабилизировался, операторы компьютеров сообщали об этом офицеру-наводчику орудия («Схема решения!»), который обычно давал команду начать стрельбу. К сожалению, этот процесс определения целевого вектора движения обычно занимал несколько секунд, что могло занять слишком много времени.

Процесс определения вектора движения цели осуществлялся в основном с помощью точного двигателя с постоянной скоростью, дисковых шарико-роликовых интеграторов, нелинейных кулачков, механических резольверов и дифференциалов. Четыре специальных преобразователя координат, каждый из которых имеет механизм, отчасти напоминающий механизм традиционной компьютерной мыши, преобразовывали полученные поправки в целевые значения вектора движения. Компьютер Mark 1 попытался выполнить преобразование координат (частично) с помощью прямоугольного преобразователя в полярные, но это сработало не так хорошо, как хотелось (иногда пытаясь сделать скорость цели отрицательной!). Частью конструктивных изменений, определивших Mark 1A, было переосмысление того, как лучше всего использовать эти специальные преобразователи координат; преобразователь координат («векторный решатель») был исключен.

Стабильный элемент, который в современной терминологии можно было бы назвать вертикальным гироскопом, стабилизировал прицелы наводчика и предоставлял данные для расчета стабилизирующих поправок к приказам орудий. Углы упреждения орудия означали, что команды стабилизации орудия отличались от тех, которые необходимы для обеспечения устойчивости прицела наводчика. Идеальное вычисление углов стабилизации пушки требовало непрактичного количества членов в математическом выражении, поэтому расчет был приблизительным.

Для расчета углов упреждения и установки временного взрывателя компоненты вектора движения цели, а также ее дальность и высота, направление и скорость ветра, а также движение собственного корабля объединяются, чтобы предсказать местоположение цели, когда снаряд достигнет ее. Эти вычисления проводились в основном с помощью механических резольверов («решателей компонентов»), умножителей и дифференциалов, а также с помощью одного из четырех трехмерных кулачков.

Согласно прогнозам, остальные три трехмерные камеры предоставили данные о баллистике орудия и боеприпасах, для которых был разработан компьютер; его нельзя было использовать для оружия другого размера или типа, кроме как путем восстановления, которое могло занять недели.

Сервоприводы в компьютере точно увеличивали крутящий момент, чтобы минимизировать нагрузку на выходы вычислительных механизмов, тем самым уменьшая ошибки, а также позиционировали большие синхронизаторы, которые передавали команды орудию (азимут и угол возвышения, углы упреждения прицела и время установки взрывателя). Они были электромеханическими». Bang-Bang», но при этом показал отличную производительность.

Проблема управления зенитным огнем была более сложной, поскольку требовалось отслеживание цели по высоте и прогнозирование цели в трех измерениях. Выходные данные Mark 1A были такими же (пеленг и угол возвышения), за исключением того, что было добавлено время взрывателя. Время взрыва было необходимо, потому что идеальное прямое попадание снаряда в быстро движущийся самолет было непрактичным. Поскольку время взрывателя было установлено в снаряде, предполагалось, что он взорвется достаточно близко к цели, чтобы уничтожить ее ударной волной и шрапнелью. К концу Второй мировой войны изобретение неконтактного взрывателя VT устранило необходимость использования расчета времени взрывателя и его возможную ошибку. Это значительно повышало шансы на поражение воздушной цели. Цифровые компьютеры управления огнем не были приняты на вооружение до середины 1970-х годов.

Центральное прицеливание с помощью наводчика имеет небольшую сложность: оружие часто находится достаточно далеко от наводчика, и для правильного прицеливания требуется коррекция параллакса. В Mark 37 GFCS Mark 1/1A отправлял данные о параллаксе на все артиллерийские установки; каждая монтировка имела свой масштабный коэффициент (и «полярность»), установленный внутри поезда (подшипника), силового привода (сервопривода), приемника-регулятора (контроллера).

Дважды за свою историю менялись внутренние масштабные коэффициенты, предположительно за счет изменения передаточных чисел. Заданная скорость имела жесткий верхний предел, устанавливаемый механическим упором. Первоначально она составляла 300 узлов (350 миль в час; 560 км / ч), а затем увеличивалась вдвое при каждой реконструкции.

Эти компьютеры были построены компанией Ford Instrument Company , Лонг-Айленд-Сити , Квинс, Нью-Йорк. Компания была названа в честь Ганнибала Форда , гениального дизайнера и руководителя компании. Специальные станки обрабатывали канавки торцевых кулачков и точно дублировали трехмерные баллистические кулачки.

Вообще говоря, эти компьютеры были очень хорошо спроектированы и изготовлены, очень прочные и почти безотказные. Частые тесты включали ввод значений с помощью рукояток и считывание результатов на циферблатах при остановленном двигателе времени. Это были статические тесты. Динамические тесты проводились аналогичным образом, но с использованием плавного ручного ускорения «линии времени» (интеграторов) для предотвращения возможных ошибок проскальзывания при включении двигателя времени; время, когда двигатель был выключен до завершения пробега и компьютеру разрешили выбегом. Легкое ручное проворачивание временной шкалы довело динамический тест до желаемой конечной точки, когда циферблаты были считаны.

Как это было типично для таких компьютеров, поворот рычага на опорной литой рукоятке включал автоматический прием данных и отключал шестерню рукоятки. При перевороте в другую сторону передача включилась, и питание серводвигателя приемника было отключено.

Механизмы (включая сервоприводы) этого компьютера великолепно описаны, со множеством прекрасных иллюстраций, в публикации ВМФ OP 1140 .

В Национальном архиве есть фотографии внутренней части компьютера; некоторые из них находятся на веб-страницах, а некоторые повернуты на четверть оборота.

Стабильный элемент

Марк 6 Стабильный элемент

Функция Mark 6 Stable Element ( на фото ) в этой системе управления огнем такая же, как и функция Mark 41 Stable Вертикального элемента в основной аккумуляторной системе. Это гироскоп вертикального поиска («вертикальный гироскоп», в сегодняшних терминах), который обеспечивает системе стабильное направление вверх на корабле, катящемся и качающемся. В наземном режиме он заменяет сигнал высоты режиссера. Он также имеет клавиши стрельбы в поверхностном режиме.

Он основан на гироскопе, который поворачивается так, что его ось вращения вертикальна. Корпус ротора гироскопа вращается с небольшой скоростью, порядка 18 об/мин. На противоположных сторонах корпуса расположены два небольших резервуара, частично заполненных ртутью и соединенных капиллярной трубкой. Ртуть поступает в нижний резервуар, но медленно (несколько секунд) из-за сужения трубки. Если ось вращения гироскопа не вертикальна, дополнительный вес в нижнем резервуаре потянул бы корпус, если бы не гироскоп и вращение корпуса. Эта скорость вращения и скорость потока ртути в совокупности ставят более тяжелый резервуар в наилучшее положение для прецессии гироскопа в направлении вертикали.

Когда корабль быстро меняет курс на скорости, ускорения из-за поворота может быть достаточно, чтобы сбить с толку гироскоп и заставить его отклониться от истинной вертикали. В таких случаях корабельный гирокомпас подает сигнал отключения, который закрывает электромагнитный клапан, блокирующий поток ртути между резервуарами. Дрейф гироскопа достаточно мал, чтобы не иметь значения в течение коротких периодов времени; Когда судно возобновляет обычный круиз, монтажная система исправляет любую ошибку.

Вращение Земли достаточно быстрое, и его необходимо корректировать. Небольшой регулируемый груз на резьбовом стержне и шкала широты заставляют гироскоп прецессировать с угловой скоростью, эквивалентной Земле на данной широте. Груз, его весы и рама установлены на валу приемника синхронного крутящего момента, получающего данные о курсе корабля от гирокомпаса и компенсируемого дифференциальным синхронизатором, приводимым в движение двигателем корпуса-вращателя. Маленький компенсатор в работе ориентирован географически, поэтому опорный стержень для груза направлен на восток и запад.

В верхней части гироскопа, над компенсатором, прямо по центру, находится катушка возбудителя, питаемая низковольтным переменным током. Над ним находится неглубокая, выкрашенная в черный цвет деревянная чаша, перевернутая. На его поверхности в канавках вставлены две катушки, по сути похожие на две восьмерки, но по форме больше похожие на букву D и ее зеркальное отражение, образующие круг с поперечным пересечением. Одна катушка смещена на 90 градусов. Если чаша (называемая «зонтиком») не расположена по центру над катушкой возбудителя, одна или обе катушки имеют выходной сигнал, представляющий смещение. Это напряжение определяется по фазе и усиливается для приведения в действие двух серводвигателей постоянного тока, которые позиционируют зонт на одной линии с катушкой.

Подвесы опоры зонтика вращаются в направлении направления пушки, а серводвигатели генерируют сигналы стабилизации уровня и поперечного уровня. Сервопривод приемника направляющего подшипника Mark 1A приводит в движение раму датчика в стабильном элементе через вал между двумя устройствами, а сервоприводы уровня и поперечного уровня стабильного элемента передают эти сигналы обратно в компьютер через еще два вала.

(Компьютеру гидролокационного управления огнем на борту некоторых эсминцев конца 1950-х годов требовались сигналы крена и тангажа для стабилизации, поэтому преобразователь координат, содержащий синхронизаторы, резольверы и сервоприводы, рассчитывал последние по пеленгу, уровню и поперечному уровню орудия.)

Радар управления огнем

Радар управления огнем , используемый на Mark 37 GFCS, претерпел изменения. В 1930-х годах у Mark 33 Director не было радиолокационной антенны. Миссия Тизарда в США предоставила ВМС США важные данные о радиолокационных технологиях Великобритании и Королевского флота, а также радиолокационных системах управления огнем. В сентябре 1941 года первая прямоугольная радиолокационная антенна управления огнем Mark 4 была установлена ​​на Mark 37 Director. и стал обычным явлением на USN Directors к середине 1942 года. Вскоре самолеты стали летать быстрее, а в 1944 году для увеличения скорости и точности Mark 4 был заменен комбинацией Mark 12 (прямоугольная антенна) и Mark 22 (параболическая антенна) «оранжевого цвета». очистить" радары. ( на фото ) В конце 1950-х годов у директоров Mark 37 были радары Western Electric Mark 25 X-диапазона конического сканирования с круглыми перфорированными тарелками. Наконец, сверху была установлена ​​круглая антенна СПГ 25.

Дополнительная информация: Радар управления огнем.

Развертывание

• эсминцы (по 1 на судно, всего 456)
  • 2 перестроенных Махана класса : Даунс , Кассен
  • несколько модернизированных «Портер» классов : «Фелпс» , «Селфридж» , «Уинслоу».
  • 12 Sims -класса (спущены на воду около 1939 г.)
  • 30 Бенсон -класса (1939-1942)
  • 66 гливов 1-го класса (1940-1942 гг.)
  • 175 Флетчер класса (1942-1944)
  • 58 Аллен М. Самнер - класс (ок. 1944 г.)
  • 12. Роберта Х. Смита Класс (ок. 1944 г.)
  • 98 Gearing -класс (ок. 1945 г.)
    • возможно, на USS Castle (DD-720) и USS Seaman (DD-791) , которые были спущены на воду незавершенными и так и не были введены в эксплуатацию.
• легкие крейсера (всего 63)
  • TBD: занятия в Атланте, Фарго
  • 3 Джуно класса (ок. 1945 г.) (по 2 на судно, всего 6)
  • 27 Cleveland классов (спущены на воду ок. 1942–1945 гг.) (по 2 на судно, всего 54)
    • один Mk37 снят с Оклахома-Сити во время переоборудования CLG
  • 2 Вустер класса (ок. 1947 г.) (по 4 на судно, всего 8)
  • 1 класс Brooklyn (Саванна, переоборудован в качестве модернизации в 1944 году)
• тяжелые крейсеры (всего 46)
  • 14 «Балтимор» классов (ок. 1942–1945) (по 2 на судно, всего 28)
  • 3 Орегон-Сити класса (ок. 1945 г.) (по 2 на судно, всего 6)
  • 3 Des Moines класса (ок. 1947 г.) (по 4 на судно, всего 12)
• 2 «Аляска» больших крейсера типа (ок. 1943 г.) (по 2 на судно, всего 4)
• авианосцы (всего 2)
  • TBD: Йорктаун, классы в Эссексе, Мидуэй (?)
  • Саратога : 2xMk37 переоборудованы к маю 1942 г.
• линкоры (всего 16)
  • TBD: классы в Северной Каролине, Южной Дакоте, все старые классы, которые были модернизированы до 5 дюймов/38 (?)
  • 4 Айова класса (спущены на воду ок. 1942–1943 гг.) (по 4 на судно)

Марк 38 ГРОКО

Система управления огнем пушки Mark 38 (GFCS) управляла большими орудиями главного калибра линкоров класса «Айова» . Радарные системы, используемые Mark 38 GFCS, были гораздо более совершенными, чем примитивные радиолокационные установки, использовавшиеся японцами во Второй мировой войне. Основными компонентами были режиссер, сценарная комната и соединительное оборудование для передачи данных. Две системы, носовая и кормовая, были целостными и независимыми. Их комнаты для заговора были изолированы, чтобы защитить от боевых повреждений, распространяющихся от одного к другому.

Директор

Марк 38 Режиссер

Передний Mark 38 Director ( на фото ) располагался на вершине башни управления огнем. Директор был оснащен оптическими прицелами, оптическим дальномером Mark 48 (длинные тонкие коробочки, торчащие с каждой стороны) и антенной радара управления огнем Mark 13 (прямоугольная форма, расположенная сверху). Целью режиссера было отслеживать текущий пеленг и дальность цели. Это можно было сделать оптически, когда люди находились внутри, с помощью прицела и дальномера, или электронно с помощью радара . (Предпочтительным методом был радар управления огнем.) Текущее положение цели называлось линией прямой видимости (LOS), и оно постоянно передавалось в комнату построения графиков с помощью синхронных двигателей . Когда для определения точек не использовался дисплей радара, директором была станция оптического обнаружения.

Комната для рисования

военного корабля США « » Миссури Главный сюжет , ок. 1950 год

Помещение передовой главной батареи располагалось ниже ватерлинии и внутри бронепояса. В нем размещались передняя система Rangekeeper, Mark 41 Stable Вертикальный, радиолокационные органы управления и дисплеи Mark 13 FC, корректоры параллакса , распределительный щит управления огнем, коммутатор боевого телефона, индикаторы состояния батареи, помощники артиллерийских офицеров и диспетчеры огня (FC) (с 1954 г.). и в 1982 году FC были назначены техническими специалистами по управлению огнем (FT)).

Марк 8 Rangekeeper

Mark 8 Rangekeeper представлял собой электромеханический аналоговый компьютер. функция которого заключалась в непрерывном расчете направления и угла возвышения орудия, линии огня (LOF), для поражения будущей позиции цели. корабля Он делал это путем автоматического получения информации от директора (LOS), радара FC (дальность), гирокомпаса (истинный курс корабля), журнала питометра корабля (скорость корабля), стабильной вертикали (наклон палубы корабля, определяемый как уровень). и поперечный уровень) и судовой анемометр (относительная скорость и направление ветра). Кроме того, перед началом надводных действий FT вручную ввели среднюю начальную скорость снарядов, выпущенных из стволов орудий батареи, и плотность воздуха. Имея всю эту информацию, дальнобойщик рассчитал относительное движение между своим кораблем и целью. Затем он мог рассчитать угол смещения и изменение расстояния между текущим положением цели (LOS) и будущим положением в конце времени полета снаряда. К этому смещению пеленга и дальности были добавлены поправки на гравитацию, ветер, эффект Магнуса вращающегося снаряда, стабилизирующие сигналы, возникающие в стабильной вертикали, кривизну Земли и эффект Кориолиса . Результатом стал порядок пеленга и возвышения башни (LOF). Во время надводных действий дальность и точки отклонения, а также высота цели (не равна нулю во время артиллерийской огневой поддержки) вводились вручную.

Mark 41 Стабильный Вертикальный

Mark 41 Stable Вертикальный представлял собой гироскоп вертикального поиска, и его функция заключалась в том, чтобы сообщать остальной системе, в каком направлении находится корабль, катящийся и качающийся. Здесь же находились ключи стрельбы батареи.

Радар Mark 13 FC обеспечивал текущую дальность до цели и показывал падение выстрела вокруг цели, чтобы офицер-артиллерист мог корректировать прицел системы с помощью точек дальности и отклонения, введенных в дальномер. Он также мог автоматически отслеживать цель, управляя силовым приводом направляющей. Благодаря радару системы управления огнем могут отслеживать цели и вести огонь по ним на большем расстоянии и с повышенной точностью днем, ночью или в ненастную погоду. Это было продемонстрировано в ноябре 1942 года, когда линкор « Вашингтон» вступил в бой Императорского флота Японии с линейным крейсером «Кирисима» на расстоянии 18 500 ярдов (16 900 м) ночью. В результате боя Киришима загорелась, и в конечном итоге она была затоплена своей командой. Это дало ВМС США большое преимущество во Второй мировой войне, поскольку японцы не разработали радар или автоматизированное управление огнем до уровня ВМС США и находились в значительно невыгодном положении.

Корректоры параллакса необходимы, потому что турели расположены в сотнях футов от режиссера. По одному на каждую башню, и для каждой расстояние между башней и директором устанавливается вручную. Они автоматически получают относительный пеленг цели (азимут от носовой части собственного корабля) и дальность до цели. Скорректировали порядок пеленга каждой башни так, чтобы все снаряды, выпущенные залпом, сходились в одной точке.

Распределительный щит управления огнем

Распределительный щит управления огнем настроил батарею. С его помощью офицер-артиллерист мог комбинировать три башни с двумя GFCS. Он мог контролировать все башни передней системой, все башни — кормовой системой или разделить батарею для стрельбы по двум целям.

Помощники артиллерийских офицеров и техники по управлению огнем управляли оборудованием, разговаривали с турелями и командованием корабля по звуковому телефону , а также следили за циферблатами дальномера и индикаторами состояния системы на наличие проблем. Если возникнет проблема, они смогут ее исправить или перенастроить систему, чтобы смягчить ее последствия.

Система управления огнем Mark 51

Mark 51 Director с прицелом Mark 14 (40 мм)

были 40-мм зенитные орудия «Бофорс» , пожалуй, лучшим легким зенитным орудием Второй мировой войны. использовался почти на каждом крупном военном корабле флота США и Великобритании во время Второй мировой войны примерно с 1943 по 1945 год. Они были наиболее эффективны на кораблях размером с эскорт эсминца или больше в сочетании с электрогидравлическими приводами для большей скорости и Mark 51 Director ( на фото ) для повышения точности. 40-мм пушка Bofors стала грозным противником, на долю которого приходилось примерно половина все японские самолеты сбиты в период с 1 октября 1944 г. по 1 февраля 1945 г.

Марк 56 ГРОКО

Основная статья: Система управления огнем пушки Mark 56

Эта GFCS представляла собой систему управления зенитным огнем средней дальности. Он был разработан для борьбы с высокоскоростными дозвуковыми самолетами. Его также можно было использовать против надводных целей. Это была двойная баллистическая система. Это означает, что он был способен одновременно производить заказы на оружие для двух разных типов оружия (например: 5 дюймов/38 кал и 3 дюйма/50 кал) против одной и той же цели. Его радар Mark 35 был способен автоматически отслеживать пеленг, высоту и дальность, что было столь же точно, как и любое оптическое слежение. Всю систему можно было контролировать из комнаты планирования на нижней палубе с присутствием режиссера или без него. Это позволяло быстро обнаруживать цель, когда цель была впервые обнаружена и обозначена корабельным радаром воздушного поиска, но еще не видна с палубы. Время ее решения цели составило менее 2 секунд после включения РЛС Mark 35. Он был разработан ближе к концу Второй мировой войны, очевидно, в ответ на атаки японских самолетов-камикадзе. Он был задуман Иваном Геттингом , упомянутым в конце его устной истории , а его соединительный компьютер был разработан Антонином Свободой . Его наводчик не имел коробчатой ​​формы и не имел оптического дальномера. Систему обслуживал экипаж из четырех человек. Слева от директора находилась кабина, где офицер управления стоял за сидящим директором-оператором (также называемым директором-пойнтером). Под палубой на участке располагалась радиолокационная консоль Mark 4, где сидели оператор радара и радиолокационный наблюдатель. Перемещение режиссера по подшипнику было неограниченным, поскольку в постаменте имелись контактные кольца. (Директор пушки Mark 37 имел кабельное соединение с корпусом, и иногда его приходилось «разматывать».) На рис. 26E8 на этой веб-странице директор очень подробно показан. Пояснительные рисунки системы показывают, как она работает, но по внешнему виду сильно отличаются от реальных внутренних механизмов, возможно, намеренно. Однако в нем отсутствует какое-либо существенное описание механизма связного компьютера. Эта глава представляет собой превосходный подробный справочник, объясняющий большую часть конструкции системы, которая во многих отношениях весьма изобретательна и дальновидна.

При модернизации авианосца « Нью-Джерси» в 1968 году для службы у берегов Вьетнама были установлены три системы управления огнем пушки Mark 56. Два с каждой стороны прямо перед кормовой стойкой и один между кормовой мачтой и кормовой башней Mark 38 Director. Это увеличило Нью-Джерси зенитные возможности , поскольку система Mark 56 могла отслеживать и стрелять по более быстрым самолетам.

Марк 63 ГРОКО

Основная статья: Система управления огнем пушки Mark 63

Mark 63 был представлен в 1953 году для спаренной 4-дюймовой морской пушки QF Mk XVI и спаренных орудий Mk.33 калибра 3 дюйма/50 . GFCS состоит из радиолокационного устройства слежения AN/SPG-34 и прицела Mark 29.

Марк 68 ГРОКО

5-дюймовая орудийная башня Mark 42

Представленный в начале 1950-х годов, Mark 68 представлял собой модернизацию Mark 37, эффективную против воздушных и надводных целей. Он сочетал в себе пилотируемого верхнего директора, радар конического сканирования и сопровождения, аналоговый компьютер для расчета баллистических решений и блок гироскопической стабилизации. Направитель пушки устанавливался в большом хомуте, а весь директор стабилизировался в поперечном уровне (ось поворота хомута). Эта ось находилась в вертикальной плоскости, включая линию обзора.

По крайней мере, в 1958 году компьютером был Mark 47, гибридная электронно-электромеханическая система. В некоторой степени похожий на Mark 1A, он имел электрические высокоточные резольверы вместо механических, как у более ранних машин, и умножался на прецизионные линейные потенциометры. Однако у него все еще были интеграторы диска и ролика, а также вал для соединения механических элементов. В то время как доступ к большей части Mark 1A требовал трудоемкой и тщательной разборки (в некоторых случаях несколько дней, а возможно и недели, чтобы получить доступ к глубоко спрятанным механизмам), Mark 47 был построен на толстых опорных пластинах, установленных за передними панелями на направляющие, которые позволяли вытащить шесть основных секций из корпуса для облегчения доступа к любой из его частей. (Секции, когда их вытаскивали, перемещались вперед и назад; они были тяжелыми, не уравновешенными. Обычно корабль кренится на гораздо больший угол, чем кренится.) Mark 47, вероятно, имел трехмерные камеры для баллистики, но информация о Кажется, его очень трудно получить.

Механические соединения между основными секциями осуществлялись через валы в крайней задней части, с муфтами, позволяющими отсоединяться без какого-либо внимания, и, вероятно, с предохранительными пружинами для облегчения повторного включения. Можно было бы подумать, что вращение выходного вала вручную в выдвинутой секции приведет к смещению компьютера, но тип передачи данных всех таких валов не представляет собой величины; только постепенное вращение таких валов передавало данные, и они суммировались дифференциалами на приемном конце. Одной из таких величин является выходная мощность вала механического интегратора; положение ролика в любой момент времени не имеет значения; имеет значение только увеличение и уменьшение.

В то время как расчеты Mark 1/1A для стабилизирующего компонента приказов орудий должны были быть приблизительными, они были теоретически точными в компьютере Mark 47, рассчитанном с помощью электрической резольверной цепи.

Конструкция компьютера была основана на переосмыслении проблемы управления огнем; к этому относились совсем по-другому.

Производство этой системы продолжалось более 25 лет. Цифровая модернизация была доступна с 1975 по 1985 год и находилась в эксплуатации до 2000-х годов. Цифровая модернизация была разработана для использования на «Арли Бёрк» класса эсминцах .

АН/СПГ-53

Директор Mark 68 GFCS с антенной радара AN/SPG-53 наверху.
Страна происхождения	Соединенные Штаты
Тип	Орудие управления огнем
Точность	Качество управления огнем, трехмерные данные

AN /SPG-53 ВМС США, — радар управления огнем используемый совместно с системой управления огнем орудия Mark 68. Он использовался с Mark 42 калибра 5 дюймов/54 артиллерийской системой Belknap на борту крейсеров класса , Mitscher эсминцев класса , Forrest Sherman эсминцев класса , Farragut эсминцев класса , Charles F. Adams эсминцев класса , Knox. класса а также фрегатов как и другие.

Компьютеризированные системы управления огнем ВМС США

Марк 86 ГРОКО

Легкая орудийная башня Mark 45

В 1961 году ВМС США пожелали иметь цифровую компьютеризированную систему управления огнем для более точной береговой бомбардировки. Компания Lockheed Electronics произвела прототип с радаром управления огнем AN/SPQ-9 в 1965 году. По требованиям ПВО производство AN /SPG-60 было отложено до 1971 года. Mark 86 не поступил на вооружение до тех пор, пока не был введен в строй атомный ракетный крейсер. в феврале 1974 года и впоследствии установлены на крейсерах и десантных кораблях США. Последний американский корабль, получивший эту систему, USS Port Royal, был введен в эксплуатацию в июле 1994 года.

Mark 86 на кораблях класса Aegis управляет корабельными артиллерийскими установками Mark 45 калибра 5 дюймов/54 и может поражать до двух целей одновременно. Он также использует систему дистанционного оптического прицеливания, в которой используется телекамера с телеобъективом с зум-объективом. установлены на мачте и каждой из осветительных РЛС.

Система артиллерийского вооружения Mark 34 (GWS)

Основная статья: Система огнестрельного оружия Mark 34

Военный корабль США Арли Берк

Система вооружения Mark 34 выпускается в различных версиях. Он является неотъемлемой частью системы боевого вооружения «Иджис» на «Арли Бёрк» эсминцах управляемого ракетного оружия типа и модифицированных «Тикондерога» типа крейсерах . Он сочетает в себе артиллерийскую установку Mark 45 калибра 5 дюймов/54 или 5 дюймов/62, систему оптического прицела Mark 46 или систему электрооптического прицела Mark 20 и систему управления огнем Mark 160 Mod 4–11 / компьютерную систему оружия. Другие версии Mark 34 GWS используются иностранными военно-морскими силами, а также береговой охраной США, причем каждая конфигурация имеет свою собственную уникальную камеру и/или артиллерийскую систему. Его можно использовать против надводных кораблей и близких самолетов противника, а также, как и в случае морской артиллерийской поддержки (NGFS), против береговых целей.

Система управления огнем Mark 92 (СУО)

Основная статья: Система управления огнем управляемых ракет Mark 92

Пистолет Марк 75

Система управления огнем Mark 92, американизированная версия системы WM-25, разработанная в Нидерландах, была одобрена к использованию в 1975 году. Она развернута на борту относительно небольшого и строгого Oliver Hazard Perry класса фрегата для управления Mark 75. Морская пушка и система запуска управляемых ракет Mark 13 (ракеты с тех пор были сняты с производства после вывода из эксплуатации версии стандартной ракеты). Система Mod 1, используемая на кораблях PHM и WHEC береговой охраны США, (списанных) и кораблях WMEC может отслеживать одну воздушную или надводную цель с использованием моноимпульсного трекера и две надводные или береговые цели. Фрегаты класса Oliver Hazard Perry с системой Mod 2 могут отслеживать дополнительную воздушную или надводную цель с помощью радара подсветки отдельного пути (STIR).

Вычислительная система пистолета Mark 160

Используемая в системе вооружения Mark 34 Gun Computing System (GCS) Mark 160 содержит компьютер консоли орудия (GCC), консоль дисплея компьютера (CDC), магнитофон -воспроизводитель, водонепроницаемый шкаф, в котором размещен преобразователь данных артустановки сигнала. и микропроцессор , панель управления артустановкой (GMCP) и велосиметр .

См. также

• Система вооружения ближнего боя
• Директор (военный)
• Система управления огнем Системы наземного, морского и воздушного базирования
• Математическое обсуждение поддержания дальности
• Rangekeeper Корабельный аналоговый компьютер управления огнем

Библиография

• Кэмпбелл, Джон (1985). Морское вооружение Второй мировой войны . Издательство Военно-морского института. ISBN  0-87021-459-4 .
• Фэрфилд, AP (1921). Морская артиллерия . Лорд Балтимор Пресс.
• Фишер, Брэд Д. и Юренс, WJ (2006). «Быстрая артиллерийская стрельба линкоров во время Второй мировой войны: артиллерийская революция, часть II». Военный корабль Интернешнл . XLIII (1): 55–97. ISSN   0043-0374 .
• Фриден, Дэвид Р. (1985). Принципы систем военно-морского вооружения . Издательство Военно-морского института. ISBN  0-87021-537-Х .
• Фридман, Норман (2008). Огневая мощь военно-морского флота: орудия и артиллерийские орудия линкоров в эпоху дредноутов . Сифорт. ISBN  978-1-84415-701-3 .
• Юренс, WJ (1991). «Эволюция артиллерийского вооружения линкоров ВМС США, 1920–1945». Военный корабль Интернешнл . XXVIII (3): 240–271. ISSN   0043-0374 .
• Пыльца, Энтони (1980). Великий артиллерийский скандал – Тайна Ютландии . Коллинз. ISBN  0-00-216298-9 .
• Шлейхауф, Уильям (2001). «Дюмареск и Дрейер». Военный корабль Интернешнл . XXXVIII (1). Международная организация военно-морских исследований: 6–29. ISSN   0043-0374 .
• Шлейхауф, Уильям (2001). «Дюмареск и Дрейер, Часть II». Военный корабль Интернешнл . XXXVIII (2). Международная организация военно-морских исследований: 164–201. ISSN   0043-0374 .
• Шлейхауф, Уильям (2001). «Дюмареск и Дрейер, Часть III». Военный корабль Интернешнл . XXXVIII (3). Международная организация военно-морских исследований: 221–233. ISSN   0043-0374 .
• Фридман, Норман (2004). Эсминцы США: иллюстрированная история дизайна (пересмотренная редакция). Аннаполис: Издательство Военно-морского института. ISBN  1-55750-442-3 .
• Фридман, Норман (1986). Линкоры США: иллюстрированная история дизайна . Аннаполис, Мэриленд: Издательство Военно-морского института. ISBN  0870217151 . OCLC   12214729 .
• Фридман, Норман (1984). Крейсеры США: иллюстрированная история дизайна . Аннаполис, Мэриленд: Издательство Военно-морского института США. ISBN  9780870217180 .
• Стилле, Марк (2014). Американские тяжелые крейсеры 1941–45: довоенные классы . OSPREY PUB INC. ISBN  9781782006299 .

Эта статья включает общедоступные материалы с веб-сайтов или документов ВМС США .

Внешние ссылки

• Британская система управления большим углом (HACS)
• Лучшее управление огнем линкора - сравнение систем линкора времен Второй мировой войны.
• Приложение первое. Классификация управляющих инструментов.
• HACS III Руководство по эксплуатации Часть 1
• HACS III Руководство по эксплуатации Часть 2
• USS Enterprise Журнал действий
• Карманный справочник по артиллерийскому делу RN
• Основы управления огнем
• Руководство для компьютера Mark 1 и Mark 1a
• Руководство по техническому обслуживанию компьютера Mark 1
• Руководство по элементу конюшни Mark 6
• Инструкция по эксплуатации системы управления огнем пистолета Mark 37 на ibiblio.org
• Директор отдела компьютерных операций Mark 1 Mod 1 на NavSource.org
• Военно-морское артиллерийское вооружение, Том. 2, Глава 25, Системы управления зенитным огнем