Керрисон Предсказатель
Kerrison Predictor была одной из первых полностью автоматизированных огнем систем управления зенитным . Он использовался для автоматизации прицеливания 40-мм пушек британской армии Bofors и обеспечения точных расчетов упреждения путем простого ввода данных с трех основных маховиков .
Предсказатель может нацелить пушку на самолет, основываясь на простых входных данных, таких как наблюдаемая скорость и угол к цели. Такие устройства в течение некоторого времени использовались на кораблях для управления артиллерийским огнем, а такие версии, как Vickers Predictor, были доступны для более крупных зенитных орудий, предназначенных для использования против высотных бомбардировщиков. Керрисона Аналоговый компьютер был первым, который был достаточно быстрым, чтобы его можно было использовать в сложных высокоскоростных задачах на малых высотах, которые требовали очень короткого времени взаимодействия и высоких угловых скоростей.
Конструкция была также принята для использования в Соединенных Штатах , где она была произведена корпорацией Singer как M5 Antiaircraft Director , позже обновленная как M5A1 и M5A2 . M6 . был механически идентичен, отличаясь только работой от сети с частотой 50 Гц, как в Великобритании
История [ править ]
К концу 1930-х годов и Викерс , и Сперри разработали предсказатели для использования против высотных бомбардировщиков. Однако низколетящие самолеты представляли совершенно другую проблему: очень короткое время срабатывания и высокие угловые скорости движения, но в то же время меньшая потребность в баллистической точности. Пулеметы были предпочтительным оружием против этих целей, их наводили на глаз и поворачивали вручную, но они больше не обладали характеристиками, необходимыми для борьбы с более крупными и быстрыми самолетами 1930-х годов. [1]
британской армии Новые 40-мм пушки Bofors предназначались в качестве стандартного маловысотного зенитного оружия. Однако существующие системы управления артиллерийским вооружением оказались недостаточными для этой цели; дальность была слишком велика, чтобы «угадать» упреждение, но в то же время достаточно близка, чтобы угол мог измениться быстрее, чем наводчики могли повернуть рукоятки наведения. [2] Попытка одновременно использовать расчетный прицел была дополнительной нагрузкой для наводчика. Хуже всего то , что именно с этих полигонов быстро , которые атаковали пикирующие бомбардировщики оказались решающим оружием в блицкриге Люфтваффе .
Эту проблему взял на себя майор британской армии А.В. Керрисон , который в 1930-е годы работал армейским связным в Адмиралтейской исследовательской лаборатории в Теддингтоне . Керрисон работал над несколькими артиллерийскими компьютерами Королевского флота и занялся этой проблемой в конце 1930-х годов. [2] После войны Керрисон стал директором отдела авиационных и инженерных исследований Британского Адмиралтейства.
Его решением стал калькулятор, который избавил от многих поправок и проблем с синхронизацией, которые наблюдались в таких устройствах, как Vickers Predictor , предназначенных для ведения огня на большой высоте. Вместо этого он выполнил относительно простой расчет точки удара на основе относительного движения, предоставленного оператором. Ключом к концепции стало использование двух шарико-дисковых интеграторов , используемых в данном случае для поддержания постоянной скорости движения. На моторизованном диске находились два металлических шарика, установленных один на другой, причем нижний соприкасался с диском, а второй с механизмами, приводившими в движение маховики укладки «Предиктора». [2]
Два шара были схвачены, чтобы их можно было разделить или сжать вместе. При первоначальной настройке оператор отключал шары и с помощью маховиков наводил телескоп Predictor на цель. Это также переместило два шара по поверхности диска, хотя они и не соприкасались с ним. Как только они начнут отслеживать его, сцепление будет приведено в движение, чтобы привести два шара в контакт с диском, после чего вращение диска заставит шары вращаться и, таким образом, автоматически перемещать телескоп, чтобы он оставался на одной линии с целью. [2]
Поскольку исходные данные от штурвалов вряд ли были абсолютно точными, система обычно начинала «уходить» от цели. Затем операторы перемещали маховик, чтобы вернуть цель в центр, что также перемещало шары по диску в новое место, изменяя скорость их вращения и тем самым регулируя скорость движения, чтобы снова правильно отслеживать цель. Положение шаров над диском напрямую отражает скорость углового движения мишени. Третья настройка сцепления сбрасывает систему, чтобы начать отслеживать другую цель. [2]
Две скорости, по азимуту и высоте, использовались для расчета угловой скорости цели и, исходя из этого, вектора, по которому цель двигалась относительно пушки. Это не дает полного решения; снаряду из орудия требуется определенное время, чтобы долететь до цели, в течение этого времени он движется. Для этого необходимо, чтобы оружие «вело» цель, учитывая движение в течение этого времени. Поскольку дальность до цели не зависит от ее движения, это значение нужно было вводить отдельно, первоначально отдельным членом экипажа, просто оценивающим дальность или используя какой-либо оптический дальномер . [3] хотя небольшие радары наведения пушек для этой задачи стали обычным явлением во время Второй мировой войны .
«Выход» устройства приводил в движение гидравлические серводвигатели, прикрепленные к механизмам поворота и подъема немодифицированной пушки Bofors, что позволяло ей автоматически следовать указаниям предсказателя без ручного вмешательства. Наводчики просто держали ружье заряженным, а трем наводчикам просто приходилось наводить «Предиктор», установленный на большой треноге на цель . Предсказатель Керрисона не рассчитывал настройки взрывателя, так как снаряды, выпущенные 40-мм пушкой Бофорс, для работы с которой она была предназначена, имели контактное взрывание. [4]
Predictor оказался способен поражать практически все, что летело по прямой, и был особенно эффективен против пикирующих бомбардировщиков. Он также был очень сложным, включал более 1000 прецизионных деталей и весил более 500 фунтов (230 кг), хотя большая часть его была сделана из алюминия для уменьшения веса. Учитывая потребности британских ВВС почти во всех легких металлах и машинистах, армия предстояла слишком сложно производить в любых количествах.
Хотя Predictor оказался отличным дополнением к Bofors, он не был лишен недостатков. системе требовался довольно большой электрический генератор Основная проблема заключалась в том, что для привода орудия , что увеличивало логистическую нагрузку по снабжению генераторов топливом. Настройка системы также была достаточно сложной задачей, которую нельзя было выполнить «на лету». В конце концов, они почти полностью использовались для стационарных огневых позиций, а полевые подразделения продолжали полагаться на свои оригинальные механические прицелы или простые прицелы Stiffkey-Stick , которые были представлены в конце 1943 года.
Зенитный составной предсказатель №7, также разработанный Керрисоном, в некотором смысле был похож. Первоначально он был разработан для 6-фунтовой морской пушки, для ближней обороны, а также против целей на средних высотах от 6000 до 14 000 футов (от 1800 до 4300 м). Позже он был адаптирован для использования с 40-мм Bofors. [3]
Служба США [ править ]
Хотя он был более точным, чем предсказатель Керрисона, Сперри не смог справиться с производством своего более дорогого и сложного директора М-7. [5] В сентябре 1940 года генерал Джордж К. Маршалл попросил у британцев одолжить четыре 40-мм орудия Bofors компании Kerrison Predictors для испытаний.
Во время испытаний Kerrison Predictor обеспечивал точное управление огнем на дальности более 1500 м (4900 футов), а орудие Bofors было надежным. Осенью 1940 года Управление вооружений стандартизировало Kerrison Predictor для использования со своей 37-мм пушкой. К февралю 1941 года ВМС США приняли «Бофорсы» на вооружение своих кораблей. Чтобы облегчить производственные проблемы, в феврале 1941 года армия неохотно стандартизировала 40-мм калибр; США строили «Бофорсы» для британцев по программе ленд-лиза .
Планы «Предсказателя» были переданы корпорации «Сперри» , которая только начинала производство собственной сложной высотной системы M7 Computing Sight и не имела избыточных мощностей для производства новой конструкции. Вместо этого они завершили изменения, необходимые для адаптации Predictor к производству в США, и отправили планы обратно в армию для производства в других местах. В декабре 1940 года с корпорацией Singer был заключен контракт на производство 1500 предикторов в месяц. [6] для оснащения существующих в армии 37-мм орудий при наращивании производства 40-мм Бофорсов. Первоначально были построены две модели: M5, работающая от стандартного для США источника питания 115 В, 60 Гц, [7] и M6 для использования в Великобритании, работающий от сети 50 В, 50 Гц. [7] Оригинальный M5 был разработан для использования внешнего усилителя крутящего момента , что добавляло сложности. Эта проблема была решена в M5A1, в котором использовалась более мощная шаро-дисковая система, устранившая необходимость во внешнем усилителе. [8]
Чтобы производить устройства достаточно быстро, Зингер провел масштабные изменения в компании, включая строительство новых заводов и перевод литейного производства со стали на алюминий. Производство началось только в январе 1943 года, но весь заказ был выполнен к середине 1944 года. В течение короткого времени некоторые орудия Bofors армии США были оснащены Sperry M7, но они были заменены в полевых условиях, как только появились M5. стал доступен. [5] [9]
Поскольку во время войны скорость самолетов резко возросла, к концу даже скорости «Предсказателя Керрисона» оказалось недостаточно. Тем не менее, Predictor продемонстрировал, что для эффективной артиллерийской стрельбы требуется своего рода достаточно мощная вычислительная поддержка, и в 1944 году Bell Labs начала поставку новой системы, основанной на электронном аналоговом компьютере . Время оказалось превосходным; В конце того же лета немцы начали атаковать Лондон с помощью летающей бомбы Фау-1 , которая летела с большой скоростью на малых высотах. После месяца ограниченного успеха против них все имеющиеся зенитные орудия были переброшены на полосу земли на подходе к Лондону, и новые прицелы оказались более чем эффективными против них. Дневные атаки вскоре были прекращены.
Спустя много времени после войны, в конце 1950-х годов, американские M5 начали появляться в магазинах. Джон Уитни купил один (а позже и Sperry M7) и подключил электрические выходы к сервоприводам, управляющим расположением небольших освещенных мишеней и лампочек. Затем он модифицировал «математику» системы, чтобы перемещать цели различными математически контролируемыми способами - метод, который он назвал инкрементным дрейфом . По мере того, как мощность систем росла, они в конечном итоге превратились в фотографию с управлением движением , широко используемую технику при съемке спецэффектов . [10]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
Цитаты [ править ]
- ^ Бромли 1984 , стр. 1–4.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и Бромли 1984 , с. 15.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Бромли 1984 , с. 16.
- ^ Бромли 1984 , стр. 15–16.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Минделл 1995 , стр. 108–113.
- ^ «Директор М5 от Зингера во Второй мировой войне, 1939-1945» . Интернет-архив Wayback Machine . Архивировано из оригинала 4 июня 2009 г. Проверено 15 ноября 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б ТМ 1944 , с. 6.
- ^ ТМ 1944 , с. 7.
- ^ «Директор М5» . Архивировано из оригинала 4 июня 2009 г. Проверено 17 мая 2008 г. (Отрывок из Певец во время Великой Отечественной войны 1939-1945 годов . Производственная компания Зингер . 1946. )
- ^ Уитни, Майкл (5 августа 1997 г.). «Архив Уитни: исполнение мечты» . Мир анимации .
Источники [ править ]
- Бромли, Аллан (январь 1984 г.). Британские механические артиллерийские компьютеры времен Второй мировой войны (PDF) (Технический отчет). Университет Сиднея. ISBN 0 909798 63 Х . Архивировано из оригинала (PDF) 18 сентября 2009 года . Проверено 15 ноября 2020 г.
- Бромли, Аллан (1990). «Аналоговые вычислительные устройства». В Эспрее, Уильям (ред.). Вычисления раньше компьютеров . Издательство Университета штата Айова. стр. 188–189. ISBN 0-8138-0047-1 .
- Минделл, Дэвид А. (апрель 1995 г.). «Управление зенитным огнем и разработка интегрированных систем в Сперри, 1925-40». Журнал IEEE Control Systems . 15 (2): 108–113. дои : 10.1109/37.375318 . ISSN 1066-033X .
- ТМ 9-1659: Директора М5, М5А1 и М6 (Технический отчет). Военное ведомство. 8 мая 1944 года.
- Рутледж, Северо-Запад (1994). История Королевского артиллерийского полка . Том. 4: Зенитная артиллерия, 1914–55. Лондон: Брасси. стр. 52–55. ISBN 1-85753-099-3 .