System kierowania ogniem armat okrętowych - Ship gun fire-control system

Mark 37 Director c1944 z Mark 12 (prostokątna antena) i Mark 22 „Orange Peel”

Systemy kierowania ogniem okrętowym (GFCS) to analogowe systemy kierowania ogniem, które były używane na pokładach okrętów wojennych przed nowoczesnymi elektronicznymi systemami skomputeryzowanymi, do kontrolowania celowania broni przeciwko okrętom nawodnym, samolotom i celom lądowym za pomocą celowania optycznego lub radarowego . Większość amerykańskich okrętów, które są niszczycielami lub większymi (ale nie eskortami niszczycieli, z wyjątkiem później wyznaczonych FFG klasy Brooke lub lotniskowców eskortowych), stosowały systemy kierowania ogniem dział 5-calowych (127 mm) i większych, aż po pancerniki, takie jak klasy Iowa. .

Począwszy od statków zbudowanych w latach sześćdziesiątych, działa okrętów wojennych były w dużej mierze obsługiwane przez systemy komputerowe, tj. Systemy sterowane komputerami elektronicznymi, które były zintegrowane z okrętowymi systemami kierowania pociskami rakietowymi i innymi czujnikami okrętowymi. Wraz z rozwojem technologii wiele z tych funkcji zostało ostatecznie w pełni obsługiwanych przez centralne komputery elektroniczne.

Głównymi elementami systemu kierowania ogniem broni są reżyser sterowany przez człowieka , wraz z radarem lub kamerą telewizyjną lub później zastąpiony przez komputer, urządzenie stabilizujące lub żyroskop oraz sprzęt w pokoju fabularnym.

W Marynarce Wojennej Stanów Zjednoczonych najbardziej rozpowszechnionym komputerem uzbrojenia był Ford Mark 1, a później Mark 1A Fire Control Computer , który był elektromechanicznym analogowym komputerem balistycznym, który zapewniał precyzyjne rozwiązania strzeleckie i mógł automatycznie sterować jednym lub więcej stanowiskami dział przeciw stacjonarnym lub stacjonarnym. poruszające się cele na powierzchni lub w powietrzu. Dało to siłom amerykańskim przewagę technologiczną w II wojnie światowej nad Japończykami, którzy nie rozwinęli zdalnej kontroli mocy swoich dział; Zarówno Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych, jak i Marynarka Japońska stosowały wizualną korektę strzałów za pomocą rozprysków pocisków lub wybuchów powietrza, podczas gdy Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych zwiększyła wizualne wykrywanie za pomocą radaru. Komputery cyfrowe nie zostałyby zaadoptowane do tego celu przez Stany Zjednoczone aż do połowy lat siedemdziesiątych; należy jednak podkreślić, że wszystkie analogowe systemy kierowania ogniem przeciwlotniczym miały poważne ograniczenia, a nawet system Mark 37 Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych wymagał prawie 1000 nabojów mechanicznej amunicji zapalającej 5 cali (127 mm) na zabójstwo, nawet pod koniec 1944 roku.

System kierowania ogniem Mark 37 Gun zawierał komputer Mark 1, reżyser Mark 37, żyroskopowy stabilny element wraz z automatycznym sterowaniem działem i był pierwszym dwufunkcyjnym systemem GFCS marynarki wojennej Stanów Zjednoczonych, który oddzielił komputer od reżysera.

Historia analogowych systemów kierowania ogniem

Kontrola ognia na morzu przypomina broń naziemną, ale nie ma wyraźnego rozróżnienia między ogniem bezpośrednim i pośrednim. Możliwe jest jednoczesne sterowanie kilkoma działami tego samego typu na jednej platformie, podczas gdy zarówno działa strzelające, jak i cel są w ruchu.

Chociaż statek toczy się i przechyla się wolniej niż czołg, stabilizacja żyroskopowa jest niezwykle pożądana. Sterowanie ogniem działem morskim obejmuje potencjalnie trzy poziomy złożoności:

  • Lokalne sterowanie zapoczątkowało prymitywne instalacje dział, których celem były poszczególne załogi dział.
  • System kierowania ogniem reżysera został po raz pierwszy włączony do projektów pancerników przez Royal Navy w 1912 roku. Wszystkie działa na jednym statku zostały ułożone z centralnego miejsca umieszczonego jak najwyżej nad mostem. Reżyser stał się cechą konstrukcyjną pancerników , z japońskimi masztami w stylu pagody, zaprojektowanymi tak, aby zmaksymalizować pole widzenia reżysera na duże odległości. Oficer straży pożarnej, który strzelał salwami na dystans, przekazywał wzniesienia i kąty do poszczególnych dział.
  • Skoordynowany ostrzał z formacji statków skierowany w jeden cel był głównym celem działań floty pancerników. Oficer na statku flagowym przekazywał informacje o celu innym statkom w formacji. Było to konieczne, aby wykorzystać przewagę taktyczną, gdy jednej flocie udało się przekroczyć T floty wroga, ale trudność w rozróżnieniu rozprysków utrudniała dotarcie pocisków do celu.

Można wprowadzić poprawki dla prędkości wiatru przyziemnego, przechyłu i pochylenia statku odpalającego, temperatury magazynka prochowego, znoszenia pocisków gwintowanych, średnicy lufy pojedynczego działa dostosowanej do powiększenia jednego strzału oraz szybkości zmiany zasięgu z dodatkowymi modyfikacjami do rozwiązania strzeleckiego opartego na obserwacji strzałów poprzedzających. Bardziej wyrafinowane systemy kierowania ogniem uwzględniają więcej tych czynników, zamiast polegać na prostej korekcie obserwowanego upadku strzału. Do dużych pocisków czasami dołączano różnokolorowe znaczniki barwników, aby poszczególne działa lub poszczególne statki w formacji mogły rozróżnić rozbryzgi pocisków w ciągu dnia. Wczesne komputery to ludzie używający tabel numerycznych.

System reżyserski pre- dreadnought

Royal Navy miała pod ręką propozycję strzelania salwami od jednego dyrektora kierowania ogniem, ale nie wdrożyła jej jeszcze w 1904 roku. Royal Navy uznała Rosję za potencjalnego przeciwnika podczas Wielkiej Gry i wysłała dowódcę Waltera Hugh Thringa z Navy Gunnery Division z wczesnym przykładem Dumaresq do Japonii podczas wojny rosyjsko-japońskiej . Jego misją było kierowanie i szkolenie personelu japońskiej marynarki wojennej w zakresie najnowszych osiągnięć technologicznych, ale co ważniejsze dla Cesarskiej Marynarki Wojennej Japonii (IJN), był świadomy tej propozycji.

Dalmierz Barr & Stroud 1,5-metrowy na wystawie Mikasa , Yokosuka, Japonia

Podczas 10 sierpnia 1904 Bitwa na Morzu Żółtym przeciwko rosyjskiej Floty Pacyfiku , brytyjski zbudowany IJN Battleship Asahi i jej siostra statek, flota flagowy Mikasa , zostały wyposażone w najnowsze Barr i Stroud Miernik dystansu na moście, ale statków nie zostały zaprojektowane do skoordynowanego celowania i strzelania. Asahi " szef s oficer artylerii , Hiroharu Kato (późniejszy dowódca Nomenklatury Fleet ), eksperymentował z pierwszego systemu Dyrektor kierowania ogniem, używając mówiąc rurki (voicepipe) oraz komunikację telefoniczną z kibiców wysoko na maszcie do jego pozycji na mostku gdzie wykonał obliczenia zasięgu i odchylenia, a także od swojej pozycji do 12-calowych (305 mm) wieżyczek dział z przodu iz tyłu.

Dzięki częściowo zsynchronizowanej salwie wystrzeliwanej na jego polecenie głosowe z mostka, zwiadowcy używający stoperów na maszcie byli w stanie zidentyfikować odległą salwę rozprysków pocisków z ich własnego statku, skuteczniej niż próbując zidentyfikować pojedynczy plusk pocisku spośród wielu. . Kato konsekwentnie wydawał rozkaz strzelania w określonym momencie w cyklach przechylania i przechylania statku, upraszczając zadania związane z ostrzałem i korekcją, wykonywane wcześniej niezależnie z różną dokładnością, przy użyciu sztucznych mierników horyzontu w każdej wieży.

Kato został przeniesiony do Mikasy jako główny oficer artylerii, a jego prymitywny system kierowania działał w całej flocie do czasu, gdy japońska flota zniszczyła rosyjską flotę bałtycką (przemianowaną na 2. i 3. Flotę Pacyfiku) w bitwie pod Cuszimą podczas 27– 28 maja 1905.

Centralne kierowanie ogniem i I wojna światowa

Scentralizowane systemy kierowania ogniem na morzu zostały opracowane po raz pierwszy w okresie I wojny światowej . Kontrola lokalna była używana do tego czasu i pozostawała w użyciu na mniejszych okrętach wojennych i jednostkach pomocniczych przez II wojnę światową . Specyfikacje HMS  Dreadnought zostały sfinalizowane po przekazaniu raportu z bitwy pod Cuszimą przez oficjalnego obserwatora do IJN na pokładzie Asahi , kapitana Pakenhama (późniejszego admirała), który z pierwszej ręki obserwował działanie systemu Kato. Od tego czasu duże okręty wojenne miały główne uzbrojenie z działem jednego rozmiaru na wielu wieżach (co jeszcze upraszczało poprawki), ułatwiając centralne kierowanie ogniem za pomocą wyzwalania elektrycznego.

Wielka Brytania zbudowała swój pierwszy system centralny przed Wielką Wojną. Sercem był analogowy komputer zaprojektowany przez dowódcę (późniejszego admirała Sir) Frederica Charlesa Dreyera, który obliczał szybkość zasięgu, szybkość zmiany zasięgu w wyniku ruchu względnego pomiędzy statkami strzelającymi i docelowymi. Dreyer Tabela miała być poprawiona i służył w okresie międzywojennym, w którym momencie to zostało zastąpione w nowych i zrekonstruowanych statków przez Admiralicji Straży tabeli sterującej .

Użycie ognia kontrolowanego przez reżysera wraz z komputerem kierowania ogniem przeniosło kontrolę nad układaniem działa z poszczególnych wieżyczek do pozycji centralnej (zwykle w pomieszczeniu plotu chronionym poniżej pancerza), chociaż pojedyncze stanowiska i wieże wielodziałowe mogły zachować opcja sterowania lokalnego do użycia, gdy uszkodzenia bojowe uniemożliwiły reżyserowi ustawienie broni. Następnie z dział można było strzelać w zaplanowanych salwach, przy czym każde działo miało nieco inną trajektorię. Rozrzut wystrzału spowodowany różnicami w poszczególnych działach, poszczególnych pociskach, sekwencjach zapłonu prochu i przejściowych zniekształceniach konstrukcji statku był niepożądanie duży w typowych odległościach okrętowych. Dyrektorzy znajdujący się wysoko na nadbudówce mieli lepszy widok na wroga niż celownik zamontowany na wieży, a obsługująca go załoga była daleko od dźwięku i wstrząsów dział.

Sterowanie ogniem za pomocą obliczeń analogowych

Główny artykuł: Rangekeeper

Niezmierzone i niekontrolowane czynniki balistyczne, takie jak temperatura na dużej wysokości, wilgotność, ciśnienie atmosferyczne, kierunek i prędkość wiatru, wymagały ostatecznej regulacji poprzez obserwację upadku strzału. Wizualny pomiar zasięgu (zarówno rozprysków celu, jak i pocisku) był trudny przed udostępnieniem radaru. Brytyjczycy preferowali dalmierze koincydencyjne, podczas gdy Niemcy i Marynarka Wojenna USA, typ stereoskopowy. Te pierwsze były mniej zdolne do strzelania do niewyraźnego celu, ale były łatwiejsze dla operatora przez długi okres użytkowania, drugie odwrotnie.

Podczas bitwy o Jutlandię , podczas gdy niektórzy sądzili, że Brytyjczycy mają najlepszy system kierowania ogniem na świecie w tamtym czasie, tylko trzy procent ich strzałów trafiło w ich cele. W tym czasie Brytyjczycy używali głównie ręcznego systemu kierowania ogniem. To doświadczenie przyczyniło się do tego, że strażnicy komputerowi stali się standardowym problemem.

Pierwsze rozmieszczenie strażnika ratunkowego Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych miało miejsce na USS  Texas w 1916 r. Ze względu na ograniczenia technologii w tamtym czasie, początkowi strażnicy ratunkowi byli prymitywni. Na przykład podczas I wojny światowej strażnicy ratunkowi automatycznie generowali wymagane kąty, ale marynarze musieli ręcznie podążać za wskazówkami strażników. Zadanie to zostało nazwane „śledzeniem wskaźnika”, ale załogi miały tendencję do popełniania nieumyślnych błędów, gdy były zmęczone podczas długich bitew. Podczas II wojny światowej opracowano serwomechanizmy (zwane „napędami mocy” w marynarce wojennej Stanów Zjednoczonych), które pozwalały działom na automatyczne sterowanie zgodnie z poleceniami strażnika bez ręcznej interwencji, chociaż wskaźniki nadal działały, nawet jeśli utracono kontrolę automatyczną. Komputery Mark 1 i Mark 1A zawierały około 20 serwomechanizmów, głównie serwomechanizmów pozycjonujących, aby zminimalizować obciążenie momentem obrotowym mechanizmów obliczeniowych.

Radar i II wojna światowa

Podczas ich długiego okresu użytkowania strażnicy ratunkowi byli często aktualizowani w miarę postępu technicznego, a do II wojny światowej stanowili krytyczną część zintegrowanego systemu kierowania ogniem. Włączenie radaru do systemu kierowania ogniem na początku II wojny światowej zapewniło statkom możliwość prowadzenia skutecznych operacji ostrzału z dużej odległości przy złej pogodzie iw nocy.

W typowym brytyjskim statku z II wojny światowej system kierowania ogniem łączył poszczególne wieżyczki dział z wieżą reżyserską (gdzie znajdowały się przyrządy celownicze) i komputerem analogowym w sercu okrętu. W wieży reżysera operatorzy trenowali swoje teleskopy na celu; jeden teleskop mierzył wysokość, a drugi namiar. Teleskopy dalmierza na osobnym mocowaniu mierzyły odległość do celu. Pomiary te zostały przekształcone przez tabelę kierowania ogniem w namiary i wzniesienia, na które można strzelać. W wieżyczkach strzelcy dostosowali wysokość swoich dział, aby dopasować ją do wskaźnika, który był wysokością przekazywaną ze stołu kierowania ogniem - warstwa wieżyczki zrobiła to samo dla namiaru. Kiedy pistolety były na celowniku, strzelano centralnie.

Firma Aichi Clock Company po raz pierwszy wyprodukowała niskokątny komputer analogowy Typ 92 Shagekiban w 1932 r. US Navy Rangekeeper i Mark 38 GFCS miały przewagę nad systemami Cesarskiej Marynarki Wojennej Japonii pod względem operatywności i elastyczności. Amerykański system umożliwiający zespołowi wykreślającemu szybką identyfikację zmian ruchu celu i zastosowanie odpowiednich poprawek. Nowsze japońskie systemy, takie jak Type 98 Hoiban i Shagekiban w klasie Yamato, były bardziej aktualne, co wyeliminowało Sokutekiban , ale nadal opierało się na siedmiu operatorach.

W przeciwieństwie do amerykańskiego systemu wspomaganego radarem, Japończycy polegali na uśredniających dalmierzach optycznych, brakowało żyroskopów do wykrywania horyzontu i wymagało ręcznej obsługi działań następczych na Sokutekiban , Shagekiban , Hoiban, a także na samych działach. Mogło to odegrać rolę w ponurych wynikach pancerników Center Force w bitwie pod Samar w październiku 1944 roku.

W tej akcji amerykańskie niszczyciele walczyły z największymi pancernikami na świecie, a krążowniki unikały pocisków na tyle długo, by zbliżyć się do zasięgu strzału torpedy, jednocześnie wyrzucając setki celnych, automatycznie wycelowanych 5-calowych (127 mm) pocisków w cel. Krążowniki nie trafiały w ścigające rozbryzgi lotniskowców eskortowych, dopóki po godzinie pościgu nie zmniejszyły zasięgu do 5 mil (8,0 km). Chociaż Japończycy wyznawali doktrynę osiągnięcia wyższości na dużym dystansie, jeden krążownik padł ofiarą wtórnych eksplozji spowodowanych trafieniami pojedynczych 5-calowych dział lotniskowców. Ostatecznie z pomocą setek samolotów bazujących na lotniskowcach, poobijane Siły Centralne zostały zawrócone tuż przed tym, jak mogły wykończyć ocalałych z lekko uzbrojonej grupy operacyjnej eskort kontrolnych i lotniskowców Taffy 3. Wcześniejsza bitwa pod Cieśniną Surigao została ustanowiona wyraźna przewaga amerykańskich systemów wspomaganych radarem w nocy.

Charakterystyki przewidywania pozycji docelowej skazanego mogą być wykorzystane do pokonania strażnika. Na przykład wielu kapitanów pod ostrzałem z broni dalekiego zasięgu wykonywałoby gwałtowne manewry, aby „ścigać salwy”. Statek ścigający salwy manewruje do miejsca, w którym nastąpiły ostatnie rozpryski salwy. Ponieważ strażnicy ciągle przewidują nowe pozycje dla celu, jest mało prawdopodobne, aby kolejne salwy uderzyły w pozycję poprzedniej salwy. Kierunek zwrotu nie ma znaczenia, o ile nie jest przewidziany przez system wroga. Ponieważ cel kolejnej salwy zależy od obserwacji pozycji i prędkości w momencie uderzenia poprzedniej salwy, jest to optymalny czas na zmianę kierunku. Praktyczni ratownicy musieli założyć, że cele poruszają się po linii prostej ze stałą prędkością, aby utrzymać złożoność do akceptowalnych granic. Sonar Rangekeeper został zbudowany tak, aby obejmował cel krążący w stałym promieniu skrętu, ale ta funkcja została wyłączona.

Tylko RN i USN uzyskały radarowe sterowanie ogniem „na ślepo”, bez konieczności wzrokowego namierzania statku przeciwnika. Wszystkim mocarstwom Osi brakowało tej zdolności. Klasy takie jak pancerniki Iowa i South Dakota mogą wyrzucać pociski nad horyzontem, w ciemności, w dymie lub w pogodzie. Systemy amerykańskie, podobnie jak wiele współczesnych głównych flot, miały żyroskopowe stabilne elementy pionowe, dzięki czemu mogły utrzymywać rozwiązanie na celu nawet podczas manewrów. Na początku II wojny światowej brytyjskie, niemieckie i amerykańskie okręty wojenne mogły zarówno strzelać, jak i manewrować za pomocą zaawansowanych analogowych komputerów kierowania ogniem, które zawierały żyrokompas i wejścia żyroskopowe. W bitwie o przylądek Matapan Brytyjska Flota Śródziemnomorska za pomocą radaru zaatakowała i zraniła włoską flotę, chociaż rzeczywisty ogień był pod kontrolą optyczną za pomocą oświetlenia z muszli. Podczas bitwy morskiej pod Guadalcanal USS  Washington , w całkowitej ciemności, zadał śmiertelne uszkodzenia z bliskiej odległości pancernikowi Kirishima, używając kombinacji optycznego i radarowego kierowania ogniem; Porównanie śledzenia optycznego i radarowego podczas bitwy pokazało, że śledzenie radarowe odpowiada dokładności śledzenia optycznego, podczas gdy zasięg radaru był używany przez całą bitwę.

Ostatnia akcja bojowa dla analogowych żołnierzy straży pożarnej, przynajmniej dla marynarki wojennej Stanów Zjednoczonych, miała miejsce w 1991 r. Podczas wojny w Zatoce Perskiej, kiedy to żołnierze pancerników klasy Iowa kierowali ostatnimi rundami walki.

Systemy brytyjskiej Royal Navy

Widok z boku wieży kontrolnej reżysera niszczyciela typu RN typu K z radarem Typ 285 . Poniższy zegar utrzymujący zapalnik jest pokazany na środku rysunku i jest oznaczony jako „Gunnery Calculating Position”, z siedzącym operatorem odchylania.

Analogowe systemy kierowania ogniem US Navy (GFCS)

Mark 33 GFCS

Mark 33 GFCS był silnikiem kierowniczym kierowania ogniem, mniej zaawansowanym niż Mark 37. Mark 33 GFCS korzystał z analogowego komputera kierowania ogniem Mark 10 Rangekeeper . Cały rangekeeper został zamontowany w otwartym reżyserze, a nie w oddzielnym pokoju kreślarskim, jak w RN HACS lub późniejszym Mark 37 GFCS, co utrudniało modernizację Mark 33 GFCS. Mógłby obliczyć rozwiązania strzeleckie dla celów poruszających się z prędkością do 320 węzłów lub 400 węzłów podczas nurkowania. Jego instalacje rozpoczęto pod koniec lat trzydziestych XX wieku na niszczycielach, krążownikach i lotniskowcach z dwoma dyrektorami Mark 33 zamontowanymi na dziobie i na rufie wyspy. Początkowo nie posiadały radaru kierowania ogniem i były kierowane wyłącznie wzrokiem. Po 1942 roku niektórzy z tych dyrektorów zostali zamknięci i mieli zamontowany na dachu radar kierowania ogniem Mark 4, podczas gdy inni mieli radar Mark 4 dodany nad otwartym reżyserem. Mając Mark 4 na wysokości do 40000 jardów, można było celować w cel. Miał mniejszy zasięg przeciwko nisko latającym samolotom, a duże statki nawodne musiały znajdować się w promieniu 30000 jardów. Dzięki radarowi cele można było dostrzec i trafić dokładnie w nocy oraz w warunkach pogodowych. Systemy Mark 33 i 37 wykorzystywały tachymetryczne przewidywanie ruchu celu. USN nigdy nie uważał Mark 33 za zadowalający system, ale wojenne problemy produkcyjne oraz dodatkowa waga i wymagania przestrzenne Mark 37 uniemożliwiły wycofanie Mark 33:

Chociaż lepsze od starszego sprzętu, mechanizmy obliczeniowe w kontrolerze zasięgu ([Mark 10]) były zbyt wolne, zarówno w osiąganiu początkowych rozwiązań przy pierwszym znalezieniu celu, jak iw dostosowywaniu się do częstych zmian rozwiązania spowodowanych manewrami celu. [Mark 33] był więc wyraźnie nieadekwatny, jak wskazywali niektórzy obserwatorzy w symulowanych ćwiczeniach ataku powietrznego przed działaniami wojennymi. Jednak ostateczne rozpoznanie wagi usterki i rozpoczęcie planów wymiany zostało opóźnione z powodu trudności przestrzennych poniżej pokładów, wspomnianych w związku z wymianą [Marka 28]. Co więcej, priorytety wymiany starszych i mniej efektywnych systemów reżyserskich w zatłoczonym wojennym programie produkcyjnym spowodowały wydłużenie służby [Marka 33] do zaprzestania działań wojennych.

Mark 37 GFCS

Według US Navy Bureau of Ordinance,

Chociaż wady nie były zaporowe, a Mark 33 pozostawał w produkcji aż do dość późnej drugiej wojny światowej, Biuro rozpoczęło prace nad ulepszonym reżyserem w 1936 roku, zaledwie 2 lata po pierwszej instalacji Mark 33. Cel redukcji wagi nie został spełniony, ponieważ powstały system reżyserski w rzeczywistości ważył około 8000 funtów (3600 kg) więcej niż sprzęt, który miał zastąpić, ale Gun Director Mark 37, który wyłonił się z programu, posiadał zalety, które z nawiązką rekompensowały jego dodatkowy ciężar. Chociaż zamówienia na broń były takie same jak w Mark 33, zapewniały one większą niezawodność i generalnie poprawiały wydajność z 5-calowymi (13 cm) bateriami dział, niezależnie od tego, czy były używane do użytku powierzchniowego, czy przeciwlotniczego. Co więcej, stabilny element i komputer, zamiast znajdować się w obudowie reżysera, zostały zainstalowane pod pokładem, gdzie były mniej narażone na atak i mniejsze zagrożenie dla stateczności statku. Projekt przewidywał ostateczne dodanie radaru, który później umożliwiał prowadzenie ognia na ślepo z reżyserem. W rzeczywistości system Mark 37 był prawie nieustannie ulepszany. Do końca 1945 r. Sprzęt przeszedł 92 modyfikacje - prawie dwukrotnie więcej niż całkowita liczba dyrektorów tego typu, którzy byli we flocie 7 grudnia 1941 r. Ostatecznie zamówienia wyniosły 841 sztuk, co stanowi inwestycję o wartości znacznie przekraczającej 148 000 000 USD. Niszczyciele, krążowniki, pancerniki, lotniskowce i wiele jednostek pomocniczych korzystało z dyrektorów, a indywidualne instalacje wahały się od jednego niszczyciela na pokładzie do czterech na każdym pancerniku. Rozwój Gun Directors Mark 33 i 37 zapewnił Flocie Stanów Zjednoczonych dobrą kontrolę ognia dalekiego zasięgu przeciwko atakującym samolotom. Ale chociaż wydawało się to najbardziej palącym problemem w czasie, gdy opracowywano sprzęt, był to tylko część całego problemu obrony powietrznej. Na bliskich dystansach dokładność dyrektorów gwałtownie spadła; nawet na średnich odległościach pozostawiały wiele do życzenia. Ciężar i rozmiar sprzętu przeciwdziałały szybkiemu przemieszczaniu się, utrudniając przemieszczanie się z jednego celu na drugi, a zatem ich skuteczność była odwrotnie proporcjonalna do bliskości niebezpieczeństwa.

Komputer został ukończony jako komputer Ford Mark 1 w 1935 roku. Informacje o szybkości zmian wysokości umożliwiły kompletne rozwiązanie dla celów samolotów poruszających się z prędkością ponad 400 mil na godzinę (640 km / h). Niszczyciele zaczynające się od klasy Sims wykorzystywały jeden z tych komputerów, pancerniki do czterech. Skuteczność systemu przeciwko samolotom zmniejszała się, gdy samoloty stawały się szybsze, ale pod koniec II wojny światowej dokonano ulepszeń w systemie Mark 37 i dostosowano go do rozwoju zapalnika zbliżeniowego VT (Variable Time), który eksplodował, gdy był w pobliżu celu, a nie przez licznik czasu lub wysokość, znacznie zwiększając prawdopodobieństwo, że jeden pocisk zniszczy cel.

Mark 37 Dyrektor

Mark 37 Director nad mostkiem niszczyciela USS  Cassin Young , wyposażony w powojenną antenę radaru SPG-25

Zadaniem Mark 37 Director, który przypomina raczej wieżyczkę z "uszami" niż dział, było śledzenie aktualnej pozycji celu w namiocie, elewacji i zasięgu. W tym celu miał celowniki optyczne (prostokątne okna lub włazy z przodu), dalmierz optyczny (rurki lub uszy wystające z każdej strony), a później modele anteny radarów kierowania ogniem. Antena prostokątna jest przeznaczona dla radaru Mark 12 FC, a antena paraboliczna po lewej stronie („skórka pomarańczowa”) jest przeznaczona dla radaru Mark 22 FC. Były częścią modernizacji mającej na celu poprawę śledzenia samolotów.

Oficer dyrektora miał również celownik używany do szybkiego nakierowania reżysera na nowy cel. Na pancernikach zainstalowano do czterech systemów kierowania ogniem Mark 37 Gun. Na pancerniku reżyser był chroniony przez 1 + 1 / 2 cala (38 mm) pancerza i waży 21 ton. Dyrektor Mark 37 na pokładzie USS  Joseph P.Kennedy Jr. jest chroniony półcalową (13 mm) płytą pancerza i waży 16 ton.

5-calowe (127 mm) działo na niszczycielu klasy Fletcher USS  David W. Taylor

Sygnały stabilizujące ze Stabilnego Elementu sprawiły, że optyczne lunety celownicze, dalmierz i antena radarowa były wolne od skutków przechylenia pokładu. Sygnał, który utrzymywał oś dalmierza w poziomie, nazwano „crosslevel”; stabilizację wzniesienia nazwano po prostu „poziomem”. Chociaż stabilny element znajdował się pod pokładem w Plot, obok komputera Mark 1 / 1A, jego wewnętrzne gimbale podążały za ruchem reżysera w namiocie i elewacji, dzięki czemu bezpośrednio dostarczały dane dotyczące poziomu i poziomu. Aby to zrobić, dokładnie, gdy początkowo instalowano system kierowania ogniem, geodeta, pracując w kilku etapach, przeniósł pozycję kierownika działa do działki, tak aby wewnętrzny mechanizm stabilnego elementu był odpowiednio dopasowany do dyrektora.

Chociaż dalmierz miał znaczną masę i bezwładność, poprzeczne serwomechanizm normalnie był tylko lekko obciążony, ponieważ własna bezwładność dalmierza utrzymywała go zasadniczo w poziomie; zadaniem serwomechanizmu było zwykle po prostu upewnienie się, że dalmierz i luneta celownicza pozostają poziome.

Napędy pociągu (łożyska) i elewacji Mark 37 były napędzane silnikami prądu stałego zasilanymi z obrotowych generatorów wzmacniających moc Amplidyne. Chociaż pociąg Amplidyne miał maksymalną moc wyjściową kilku kilowatów, jego sygnał wejściowy pochodził z pary lamp próżniowych tetrodowych wiązki 6L6 audio (zawory, w Wielkiej Brytanii).

Działka

W pancernikach Pomieszczenia kontrolne baterii dodatkowej znajdowały się poniżej linii wodnej i wewnątrz pasa pancerza. Zawierały cztery kompletne zestawy sprzętu kierowania ogniem potrzebnego do celowania i strzelania do czterech celów. Każdy zestaw zawierał komputer Mark 1A, element stabilny Mark 6, elementy sterujące i wyświetlacze radaru FC, korektory paralaksy, tablicę rozdzielczą i ludzi do obsługi tego wszystkiego.

(Na początku XX wieku kolejne odczyty odległości i / lub namiaru były prawdopodobnie wykreślane ręcznie lub przez urządzenia kierowania ogniem (lub oba). Ludzie byli bardzo dobrymi filtrami danych, zdolnymi do wykreślenia użytecznej linii trendu przy nieco niespójnych odczytach .Również Mark 8 Rangekeeper zawierał ploter. Charakterystyczna nazwa pomieszczenia ze sprzętem kierowania ogniem zakorzeniła się i przetrwała nawet wtedy, gdy nie było ploterów).

Komputer kierowania ogniem Ford Mark 1A

Komputer Mark 1A

Komputer kierowania ogniem Mark 1A był elektromechanicznym analogowym komputerem balistycznym. Pierwotnie oznaczony jako Mark 1, modyfikacje projektu były na tyle obszerne, że zmieniły go na „Mark 1A”. Mark 1A pojawił się po II wojnie światowej i mógł zawierać technologię opracowaną dla Bell Labs Mark 8, Fire Control Computer . Marynarze staliby wokół skrzyni o wymiarach 62 na 38 na 45 cali (1,57 na 0,97 na 1,14 m). Mimo że zbudowano go z szerokim wykorzystaniem ramy ze stopu aluminium (w tym grubych wewnętrznych płyt wsporczych mechanizmu) i mechanizmów obliczeniowych wykonanych głównie ze stopu aluminium, ważył tyle samo, co samochód, około 3125 funtów (1417 kg), ze znakiem Star Shell Computer Mark. 1 dodając kolejne 215 funtów (98 kg). Używał 115 V AC, 60 Hz, jednofazowego i zazwyczaj kilka amperów lub nawet mniej. W najgorszych warunkach awarii jego synchronizatory najwyraźniej mogą pobierać nawet 140 amperów lub 15 000 watów (mniej więcej tyle samo, co 3 domy podczas korzystania z piekarników). Prawie wszystkie wejścia i wyjścia komputera pochodziły z synchronizowanych nadajników i odbiorników momentu obrotowego.

Jego funkcją było automatyczne wycelowanie dział tak, aby wystrzelony pocisk zderzył się z celem. Jest to ta sama funkcja, co w Mark 8 Rangekeeper głównej baterii zastosowanej w Mark 38 GFCS, z tym wyjątkiem, że niektóre cele, z którymi musiał sobie poradzić Mark 1A, również poruszały się w elewacji - i to znacznie szybciej. W przypadku celu powierzchniowego problem z kontrolą ognia baterii dodatkowej jest taki sam, jak w przypadku baterii głównej z wejściami i wyjściami tego samego typu. Główną różnicą między tymi dwoma komputerami są ich obliczenia balistyczne. Wysokość działa potrzebna do wystrzelenia 5-calowego (130 mm) pocisku 9 mil morskich (17 km) jest bardzo różna od elewacji potrzebnej do wystrzelenia 16-calowego (41 cm) pocisku na tę samą odległość.

Podczas działania ten komputer otrzymywał od dyrektora działa zasięg, namiar i elewację celu. Dopóki celownik znajdował się na celu, sprzęgła w komputerze były zamknięte, a ruch kierunkowskazu (wraz ze zmianami zasięgu) powodował, że komputer zbiegał wewnętrzne wartości ruchu celu do wartości odpowiadających wartościom celu. Podczas zbieżności komputer podawał do kierownika działa wspomaganego śledzenia („generowany”) zasięg, namiar i wysokość. Jeśli cel pozostawał na prostym kursie ze stałą prędkością (aw przypadku statków powietrznych stałą szybkością zmiany wysokości („prędkość wznoszenia”), przewidywania stały się dokładne i po dalszych obliczeniach dały prawidłowe wartości dla kąty prowadzenia pistoletu i ustawienie zapalnika.

Mówiąc dokładniej, ruch celu był wektorem, a jeśli to się nie zmieniło, wygenerowany zasięg, namiar i elewacja były dokładne przez maksymalnie 30 sekund. Gdy wektor ruchu celu stał się stabilny, operatorzy komputerów powiedzieli oficerowi działowi („Spisek rozwiązania!”), Który zwykle wydawał polecenie rozpoczęcia ostrzału. Niestety, ten proces wnioskowania o docelowym wektorze ruchu wymagał zwykle kilku sekund, co może zająć zbyt dużo czasu.

Proces określania wektora ruchu celu był wykonywany głównie za pomocą dokładnego silnika o stałej prędkości, integratorów tarczowo-kulkowo-rolkowych, krzywek nieliniowych, resolwerów mechanicznych i mechanizmów różnicowych. Cztery specjalne konwertery współrzędnych, każdy z mechanizmem podobnym do tradycyjnej myszy komputerowej, konwertowały otrzymane poprawki na wartości wektorów ruchu. Komputer Mark 1 próbował wykonać konwersję współrzędnych (częściowo) za pomocą konwertera prostokątnego na biegunowy, ale to nie działało tak dobrze, jak było to pożądane (czasami próbowało zmienić prędkość docelową na ujemną!). Częścią zmian konstrukcyjnych, które zdefiniowały Mark 1A, było ponowne przemyślenie, jak najlepiej wykorzystać te specjalne przetworniki współrzędnych; wyeliminowano konwerter współrzędnych („rozwiązanie wektorowe”).

Element Stabilny, który we współczesnej terminologii nazywany byłby żyroskopem pionowym, stabilizował celowniki w reżyserze i dostarczał danych do obliczenia stabilizujących korekt rozkazów dział. Kąty prowadzenia dział oznaczały, że polecenia stabilizujące broń różniły się od tych potrzebnych do utrzymania stabilnego celownika reżysera. Idealne obliczenia kątów stabilizujących broń wymagały niepraktycznej liczby terminów w wyrażeniu matematycznym, więc obliczenia były przybliżone.

Aby obliczyć kąty wyprzedzenia i ustawienie zapalnika czasu, składowe wektora ruchu celu, a także jego zasięg i wysokość, kierunek i prędkość wiatru oraz ruch własnego statku zostały połączone, aby przewidzieć położenie celu, gdy pocisk do niego dotrze. Obliczenia te wykonano głównie za pomocą mechanicznych przeliczników („solwerów składowych”), mnożników i różnic, ale także jednej z czterech trójwymiarowych krzywek.

Opierając się na przewidywaniach, pozostałe trzy trójwymiarowe kamery dostarczyły danych o balistyce pistoletu i amunicji, dla których komputer został zaprojektowany; nie można go było użyć do innego rozmiaru lub typu broni, chyba że przebudowa mogłaby zająć tygodnie.

Serwomechanizmy w komputerze precyzyjnie zwiększały moment obrotowy, aby zminimalizować obciążenie wyjść mechanizmów obliczeniowych, zmniejszając w ten sposób błędy, a także ustawiały duże synchronizatory, które przesyłały rozkazy dział (namiar i uniesienie, kąty wyprzedzenia wzroku i ustawienie zapalnika czasowego). bang-bang ”, ale miał doskonałą wydajność.

Problem kierowania ogniem przeciwlotniczym był bardziej skomplikowany, ponieważ wiązał się z dodatkowym wymogiem śledzenia celu w elewacji i prognozowania celu w trzech wymiarach. Wyjścia Mark 1A były takie same (namiar i elewacja działa), z wyjątkiem czasu zapalania. Czas zapalnika był potrzebny, ponieważ ideał bezpośredniego trafienia pociskiem w szybko poruszający się samolot był niepraktyczny. Po ustawieniu czasu zapalania na pocisk, spodziewano się, że eksploduje wystarczająco blisko celu, aby zniszczyć go falą uderzeniową i odłamkami. Pod koniec II wojny światowej wynalezienie zapalnika zbliżeniowego VT wyeliminowało konieczność korzystania z obliczania czasu zapalnika i jego ewentualny błąd. To znacznie zwiększyło szanse na zniszczenie celu powietrznego. Cyfrowe komputery kierowania ogniem zostały wprowadzone do użytku dopiero w połowie lat siedemdziesiątych.

Centralne celowanie przez kierownika broni ma niewielką komplikację, ponieważ pistolety są często na tyle daleko od celownika, że ​​wymagają korekty paralaksy, aby celować prawidłowo. W Mark 37 GFCS, Mark 1 / 1A wysyłał dane paralaksy do wszystkich stanowisk pistoletu; każde mocowanie miało swój własny współczynnik skali (i „polaryzację”) ustawiany wewnątrz pociągu (łożyska) napędu (serwomechanizmu) odbiornika-regulatora (kontrolera).

Dwukrotnie w jego historii zmieniono wewnętrzne współczynniki skali, przypuszczalnie poprzez zmianę przełożeń. Prędkość docelowa miała sztywny górny limit, ustalany przez mechaniczny ogranicznik. Pierwotnie był to 300 węzłów (350 mil / h; 560 km / h), a następnie podwajany przy każdej przebudowie.

Te komputery zostały zbudowane przez Ford Instrument Company, Long Island City, Queens, Nowy Jork. Firma została nazwana na cześć Hannibala C. Forda , genialnego projektanta i dyrektora firmy. Rowki krzywkowe czołowe obrabiane na specjalnych obrabiarkach i dokładnie odwzorowane krzywki balistyczne 3-D.

Ogólnie rzecz biorąc, komputery te były bardzo dobrze zaprojektowane i zbudowane, bardzo wytrzymałe i prawie bezproblemowe, częste testy obejmowały wprowadzanie wartości przez korby i odczytywanie wyników na tarczach, przy zatrzymanym silniku. To były testy statyczne. Testy dynamiczne wykonano podobnie, ale wykorzystano delikatne ręczne przyspieszenie „linii czasu” (integratory), aby zapobiec możliwym błędom poślizgu, gdy silnik czasu był włączony; czas, w którym silnik został wyłączony przed zakończeniem pracy, a komputer został zwolniony. Łatwe ręczne obracanie linii czasu doprowadziło test dynamiczny do pożądanego punktu końcowego, kiedy odczytano tarcze.

Jak to było typowe dla takich komputerów, przesunięcie dźwigni na odlewie wspornika korby umożliwiało automatyczny odbiór danych i wyłączało mechanizm korbowy. Odwrócony w drugą stronę, włączono bieg i odcięto zasilanie serwomotoru odbiornika.

Mechanizmy (w tym serwomechanizmy) tego komputera zostały znakomicie opisane, z wieloma doskonałymi ilustracjami, w publikacji Navy OP 1140 .

W Archiwum Narodowym znajdują się zdjęcia wnętrza komputera; niektóre znajdują się na stronach internetowych, a inne zostały obrócone o ćwierć obrotu.

Stabilny element

Mark 6 Stabilny Element

Funkcja stajni Mark 6 (na zdjęciu ) w tym systemie kierowania ogniem jest taka sama, jak funkcja stajni Mark 41 Vertical w głównym systemie baterii. Jest to żyroskop poszukujący w pionie („żyroskop pionowy”, w dzisiejszych terminach), który zapewnia systemowi stabilny kierunek w górę na toczącym się i kołyszącym statku. W trybie powierzchniowym zastępuje sygnał elewacji reżysera. Posiada również klawisze do wypalania w trybie powierzchniowym.

Opiera się na żyroskopie, który się prostuje, więc jego oś obrotu jest pionowa. Obudowa wirnika żyroskopowego obraca się z niską prędkością, rzędu 18 obr / min. Po przeciwnych stronach obudowy znajdują się dwa małe zbiorniki, częściowo wypełnione rtęcią, połączone rurką kapilarną. Rtęć przepływa do dolnego zbiornika, ale powoli (kilka sekund) z powodu zwężenia rury. Gdyby oś obrotu żyroskopu nie była pionowa, dodatkowy ciężar w dolnym zbiorniku pociągnąłby obudowę, gdyby nie żyroskop i obrót obudowy. Ta prędkość obrotowa i natężenie przepływu rtęci razem sprawiają, że cięższy zbiornik znajduje się w najlepszej pozycji, aby żyroskop poruszał się w kierunku pionowym.

Kiedy statek szybko zmienia kurs z dużą prędkością, przyspieszenie wynikające z zakrętu może być wystarczające, aby zmylić żyroskop i spowodować odchylenie go od rzeczywistego pionu. W takich przypadkach żyrokompas statku wysyła sygnał wyłączający, który zamyka zawór elektromagnetyczny, aby zablokować przepływ rtęci między zbiornikami. Dryft żyroskopu jest na tyle niski, że przez krótki czas nie ma znaczenia; gdy statek powróci do bardziej typowego rejsu, system podnoszenia koryguje każdy błąd.

Obrót Ziemi jest wystarczająco szybki, aby wymagał korekty. Niewielki, regulowany ciężar na pręcie gwintowanym i skala szerokości geograficznej sprawiają, że żyroskop działa z równoważną ziemską prędkością kątową na danej szerokości geograficznej. Ciężar, jego skala i rama są zamontowane na wale odbiornika synchronizującego momentu obrotowego, zasilanego danymi o kursie statku z kompasu żyroskopowego i kompensowanych przez synchronizację różnicową napędzaną przez silnik obudowy-rotatora. Pracujący mały kompensator jest zorientowany geograficznie, więc pręt podtrzymujący ciężarek jest skierowany na wschód i zachód.

W górnej części zespołu żyroskopowego, powyżej kompensatora, dokładnie pośrodku, znajduje się cewka wzbudnicy zasilana prądem przemiennym o niskim napięciu. Powyżej znajduje się płytka, odwrócona drewniana miska pomalowana na czarno. W jego powierzchni, w rowkach, znajdują się dwie cewki, zasadniczo podobne do dwóch cyfr 8, ale w kształcie bardziej przypominającym literę D i jej lustrzane odbicie, tworzące okrąg ze skrzyżowaniem średnicowym. Jedna cewka jest przesunięta o 90 stopni. Jeśli miska (nazywana „parasolką”) nie jest wyśrodkowana nad cewką wzbudnicy, jedna lub obie cewki mają wyjście, które reprezentuje przesunięcie. To napięcie jest wykrywane w fazie i wzmacniane, aby napędzać dwa serwomotory prądu stałego w celu ustawienia parasola w jednej linii z cewką.

Gimbale wspornika parasola obracają się w łożysku z kierunkiem pistoletu, a serwomotory generują sygnały stabilizujące poziom i poziom. Serwo odbiornika z łożyskiem reżysera Mark 1A napędza ramę kardana przesuwu w stabilnym elemencie przez wałek między dwoma urządzeniami, a serwa poziomu i poziomu elementu stabilnego przesyłają te sygnały z powrotem do komputera za pośrednictwem dwóch kolejnych wałków.

(Komputer sterujący ogniem sonaru na pokładzie niektórych niszczycieli z późnych lat pięćdziesiątych wymagał sygnałów przechyłu i pochylenia do stabilizacji, więc konwerter współrzędnych zawierający synchronizatory, resolwery i serwomechanizmy obliczał to ostatnie na podstawie namiaru, poziomu i poziomu poprzecznego.)

Radar kierowania ogniem

Radar kontroli ognia stosowane na znaku 37 GFCS ewoluowała. W latach trzydziestych XX wieku dyrektor Mark 33 nie miał anteny radarowej. Tizard misji do Stanów Zjednoczonych pod warunkiem, że USN z kluczowych danych dotyczących Wielkiej Brytanii oraz w Royal Navy technologii radarowej i systemów radarowych przeciwpożarowe. We wrześniu 1941 r. Pierwsza prostokątna antena radaru kierowania ogniem Mark 4 została zamontowana na dyrektorze Mark 37 i stała się powszechną cechą dyrektorów USN do połowy 1942 r. Wkrótce samoloty latały szybciej, aw ok. 1944 r. W celu zwiększenia szybkości i dokładności Mark 4 został zastąpiony kombinacją radarów Mark 12 (antena prostokątna) i Mark 22 (antena paraboliczna) ze skórką pomarańczową. (na zdjęciu ) w późnych latach pięćdziesiątych dyrektorzy firmy Mark 37 mieli radary ze skanowaniem stożkowym w paśmie X firmy Western Electric Mark 25 z okrągłymi, perforowanymi talerzami. Ostatecznie na górze zamontowano okrągłą antenę SPG 25.

Dalsze informacje: Radar kierowania ogniem

Mark 38 GFCS

Mark 38 Gun Control System Ogień (GFCS) kontrolowane dużych głównych broni bateria Iowa pancerników -class. Systemy radarowe używane przez Mark 38 GFCS były znacznie bardziej zaawansowane niż prymitywne zestawy radarowe używane przez Japończyków podczas II wojny światowej. Głównymi komponentami był reżyser, działka i łączący sprzęt do transmisji danych. Te dwa systemy, przedni i tylny, były kompletne i niezależne. Ich pokoje fabularne zostały odizolowane, aby chronić przed uszkodzeniami bojowymi przenoszącymi się z jednego do drugiego.

Dyrektor

Mark 38 Dyrektor

Przednia Mark 38 Dyrektor ( na zdjęciu ) został położony na szczycie wieży kierowania ogniem. Reżyser był wyposażony w celowniki optyczne, optyczny dalmierz Mark 48 (długie, cienkie pudełka wystające z każdej strony) oraz antenę radaru kierowania ogniem Mark 13 (prostokątny kształt siedzący na górze). Celem reżysera było śledzenie obecnego namiaru i zasięgu celu. Można to zrobić optycznie z mężczyznami w środku za pomocą celowników i dalmierza lub elektronicznie za pomocą radaru . (Preferowaną metodą był radar kierowania ogniem). Obecne położenie celu nazwano Line-Of-Sight (LOS) i było ono stale przesyłane do pokoju plotu za pomocą silników synchronicznych . Kiedy nie korzystano z wyświetlacza radaru do określania plam, reżyser był optyczną stacją obserwacyjną.

Działka

USS Missouri ' s głównego wątku, c. 1950

Przednia działka głównej baterii znajdowała się poniżej linii wodnej i wewnątrz pasa pancernego. Znajdował się w nim strażnik wojskowy Mark 8, stajnia pionowa Mark 41, elementy sterujące i wyświetlacze radarowe Mark 13 FC, korektory paralaksy , tablica rozdzielcza kierowania ogniem, centrala telefoniczna bojowa, wskaźniki stanu baterii, pomocnicy oficerów artyleryjskich i straży pożarnej (FC) (w latach 1954) i 1982, FC zostali wyznaczeni jako technicy straży pożarnej (FT)).

Mark 8 Rangekeeper

Mark 8 Rangekeeper był elektromechanicznym komputerem analogowym, którego funkcją było ciągłe obliczanie namiaru i elewacji działa, Line-Of-Fire (LOF), aby trafić w przyszłą pozycję celu. Dokonał tego poprzez automatyczne otrzymywanie informacji od dyrektora (LOS), radaru FC (zasięg), żyrokompasu statku (rzeczywisty kurs statku), dziennika Pitometru (prędkość statku), stabilnej pionowej (przechylenie pokładu statku, wykrywane jako poziom). i poziomnica) oraz anemometr statku (względna prędkość i kierunek wiatru). Ponadto, zanim rozpoczęły się działania powierzchniowe, FT wprowadziły ręczne dane dotyczące średniej prędkości początkowej pocisków wystrzeliwanych z luf baterii oraz gęstości powietrza. Mając wszystkie te informacje, strażnik wyliczył względny ruch między statkiem a celem. Następnie może obliczyć kąt przesunięcia i zmianę zasięgu między obecną pozycją celu (LOS) a przyszłą pozycją pod koniec czasu lotu pocisku. Do tego przesunięcia namiaru i zasięgu dodano poprawki na grawitację, wiatr, efekt Magnusa wirującego pocisku, sygnały stabilizujące pochodzące ze stabilnego pionu, krzywizny Ziemi i efektu Coriolisa . W rezultacie otrzymano rzędne namiaru i elewacji wieży (LOF). Podczas akcji na powierzchni ręcznie wprowadzano zasięg i punkty odchylenia, a także wysokość celu (niezerową podczas wsparcia działem).

Mark 41 Stabilny w pionie

Mark 41 Stable Vertical był pionowym żyroskopem poszukującym, a jego funkcją było wskazanie reszcie systemu, która strona jest w górze na toczącym się i kołyszącym statku. W środku znajdowały się również klawisze spustu baterii.

Radar Mark 13 FC dostarczał aktualny zasięg docelowy i pokazywał upadek strzału wokół celu, więc oficer artyleryjski mógł skorygować celowanie systemu za pomocą punktów zasięgu i odchylenia umieszczonych w strzelcu. Mógłby również automatycznie śledzić cel, kontrolując napęd łożyskowy reżysera. Dzięki radarowi systemy kierowania ogniem są w stanie śledzić i strzelać do celów z większej odległości i ze zwiększoną dokładnością w dzień, w nocy lub przy złej pogodzie. Wykazano to w listopadzie 1942 roku, gdy pancernik USS  Washington zaangażował Imperial Japanese Navy Battlecruiser Kirishima w przedziale od 18.500 jardów (16.900 m) w nocy. Zaręczyny pozostawiły Kirishimę w płomieniach i ostatecznie została zatopiona przez swoją załogę. To dało Marynarce Wojennej Stanów Zjednoczonych dużą przewagę podczas II wojny światowej, ponieważ Japończycy nie rozwinęli radaru ani automatycznego kierowania ogniem na poziomie US Navy i byli w znacznie niekorzystnej sytuacji.

W paralaksy korektory są potrzebne, ponieważ wieżyczki znajdują się setki stóp od dyrektora. Na każdą wieżyczkę przypada jedna wieża, a każda z nich ma ręcznie ustawioną odległość wieżyczki i reżysera. Automatycznie otrzymują namiar na cel (namiar z dziobu własnego statku) oraz zasięg celu. Poprawili kolejność namiarów dla każdej wieży, tak aby wszystkie pociski wystrzelone w salwie zbiegały się w tym samym punkcie.

Rozdzielnica kierowania ogniem

Centrala kierowania ogniem skonfigurowała akumulator. Dzięki niemu oficer artyleryjski mógł mieszać i dopasowywać trzy wieżyczki do dwóch GFCS. Mógłby mieć wszystkie wieże kontrolowane przez system przedni, wszystkie kontrolowane przez system rufowy, lub podzielić baterię, aby strzelać do dwóch celów.

Asystenci oficerów artyleryjskich i techników kierowania ogniem obsługiwali sprzęt, rozmawiali z wieżyczkami i dowództwem statku przez telefon zasilany dźwiękiem , a także obserwowali tarcze strażnika i wskaźniki stanu systemu pod kątem problemów. Jeśli pojawił się problem, mogliby go naprawić lub zmienić konfigurację systemu, aby złagodzić jego skutki.

System kierowania ogniem Mark 51

Mark 51 Director z celownikiem Mark 14 (40 mm)

W Bofors 40 mm armaty przeciwlotnicze były prawdopodobnie najlepszą bronią przeciw lekki samolot z II wojny światowej. Zatrudniony na prawie każdym większym okrętu floty USA i Wielkiej Brytanii podczas II wojny światowej, od około 1943 do 1945. Były one najbardziej skuteczne okręty tak duże, jak eskorty niszczycieli lub większe, w połączeniu z napędami elektryczno-hydraulicznymi zapewniającymi większą prędkość i Dyrektorem Mark 51 (na zdjęciu ) zapewniającym lepszą celność, działo Bofors 40 mm stało się groźnym przeciwnikiem, odpowiadającym za mniej więcej połowę wszystkich zestrzelonych japońskich samolotów od 1 października 1944 r. do 1 lutego 1945 r.

Mark 56 GFCS

Ten GFCS był systemem kierowania ogniem dział przeciwlotniczych średniego zasięgu. Został zaprojektowany do użycia przeciwko szybkim samolotom poddźwiękowym. Może być również używany przeciwko celom powierzchniowym. To był podwójny system balistyczny. Oznacza to, że był w stanie jednocześnie wydawać zamówienia na broń dla dwóch różnych typów broni (np. 5 "/ 38cal i 3" / 50cal) przeciwko temu samemu celowi. Jego radar Mark 35 był w stanie automatycznie śledzić namiar, elewację i zasięg, co było równie dokładne, jak każde śledzenie optyczne. Całym systemem można było sterować z pokładu Plotting Room z udziałem dyrektora lub bez niego. Pozwoliło to na szybkie namierzenie celu, gdy cel został po raz pierwszy wykryty i wskazany przez radar przeszukiwania statku, a nie był jeszcze widoczny z pokładu. Czas rozwiązania celu wynosił mniej niż 2 sekundy po „Namierzaniu” radaru Mark 35. Został zaprojektowany pod koniec II wojny światowej, najwyraźniej w odpowiedzi na ataki japońskich samolotów kamikadze. Został wymyślony przez Ivana Gettinga , wspomnianego pod koniec jego historii mówionej , a komputer łączący został zaprojektowany przez Antonína Svobodę . Jego celownik nie miał kształtu pudełka i nie miał dalmierza optycznego. System był obsługiwany przez czteroosobową załogę. Po lewej stronie dyrektora znajdował się Kokpit, w którym oficer kontroli stał za siedzącym Dyrektorem Operatorem (zwanym także Dyrektorem Wskaźnikiem). Poniżej pokładu działki znajdowała się konsola radarowa Mark 4, na której siedzieli operator radaru i urządzenie śledzące radar. Ruch reżysera w łożyskowaniu był nieograniczony, ponieważ miał on pierścienie ślizgowe na cokole. (Kierownik działa Mark 37 miał połączenie kablowe z kadłubem i od czasu do czasu musiał być „rozwijany”). Rys. 26E8 na tej stronie internetowej przedstawia kierownika ze znacznymi szczegółami. Rysunki wyjaśniające systemu pokazują, jak to działa, ale wyglądem fizycznym znacznie różni się od rzeczywistych mechanizmów wewnętrznych, być może celowo. Jednakże pomija jakiekolwiek istotne opisy mechanizmu łączącego komputera. Ten rozdział to doskonałe szczegółowe odniesienie, które wyjaśnia znaczną część projektu systemu, który jest dość pomysłowy i przyszłościowy pod kilkoma względami.

Podczas modernizacji w 1968 roku do USS  New Jersey do służby u wybrzeży Wietnamu, zainstalowano trzy systemy kierowania ogniem Mark 56 Gun. Dwa po obu stronach tuż przed rufowym stosem i jeden między rufowym masztem a rufową wieżą dyrektora Mark 38. Zwiększyło to możliwości przeciwlotnicze New Jersey , ponieważ system Mark 56 mógł namierzać i strzelać do szybszych samolotów.

Mark 68 GFCS

5-calowa wieża armata Mark 42

Wprowadzony na początku lat pięćdziesiątych Mark 68 był ulepszeniem w stosunku do Mark 37, skutecznym przeciwko celom powietrznym i powierzchniowym. Łączył on załogowego dyrektora pokładowego, stożkowy radar do akwizycji i śledzenia, komputer analogowy do obliczania rozwiązań balistycznych oraz jednostkę stabilizacji żyroskopu. Kierownica działa została zamontowana w dużym jarzmie, a całość została ustabilizowana na poziomie poprzecznym (oś obrotu jarzma). Oś ta znajdowała się w płaszczyźnie pionowej obejmującej linię wzroku.

Przynajmniej w 1958 roku komputerem był Mark 47, hybrydowy system elektroniczny / elektromechaniczny. Nieco podobny do Mark 1A, miał elektryczne wysokoprecyzyjne resolwery zamiast mechanicznego z wcześniejszych maszyn i zwielokrotniony precyzyjnymi potencjometrami liniowymi. Jednak nadal posiadał integratory tarczowo-rolkowe, a także wałki do wzajemnego łączenia elementów mechanicznych. Podczas gdy dostęp do większości Mark 1A wymagał czasochłonnego i starannego demontażu (pomyśl kilka dni w niektórych przypadkach i prawdopodobnie tydzień, aby uzyskać dostęp do głęboko zakopanych mechanizmów), Mark 47 został zbudowany na grubych płytach wsporczych zamontowanych za przednimi panelami na slajdy, które pozwoliły na wyciągnięcie sześciu głównych sekcji z obudowy w celu ułatwienia dostępu do dowolnej części. (Wyciągnięte sekcje przesuwały się do przodu i do tyłu; były ciężkie, nie miały przeciwwagi. Zazwyczaj statek toczy się pod znacznie większym kątem niż przechyla). Mark 47 prawdopodobnie miał trójwymiarowe krzywki balistyczne, ale informacje na temat wydaje się bardzo trudne do uzyskania.

Mechaniczne połączenia między głównymi sekcjami były za pośrednictwem wałków w skrajnej tylnej części, ze złączami pozwalającymi na rozłączanie bez żadnej uwagi i prawdopodobnie sprężynami odciążającymi, aby pomóc w ponownym włączeniu. Można by pomyśleć, że ręczne obracanie wału wyjściowego w wysuniętej sekcji spowodowałoby niewspółosiowość komputera, ale rodzaj transmisji danych wszystkich takich wałów nie odzwierciedlał wielkości; tylko przyrostowe obroty takich wałów przenosiły dane i były sumowane przez różnice na końcu odbiorczym. Jednym z takich rodzajów wielkości jest wyjście z rolki integratora mechanicznego; pozycja walca w danym momencie jest nieistotna; liczy się tylko zwiększanie i zmniejszanie.

Podczas gdy obliczenia Mark 1 / 1A dla stabilizującej składowej rozkazów dział musiały być przybliżeniami, były teoretycznie dokładne w komputerze Mark 47, obliczonym przez elektryczny łańcuch przelicznika.

Projekt komputera opierał się na ponownym przemyśleniu problemu kierowania ogniem; traktowano to zupełnie inaczej.

Produkcja tego systemu trwała ponad 25 lat. Cyfrowa aktualizacja była dostępna od 1975 do 1985 roku i była używana do 2000 roku. Aktualizacja cyfrowy wydzielał się do stosowania w Arleigh Burke -class niszczycieli .

AN / SPG-53
Mark 68 reżyser zawierający SPG-53.jpg
Mark 68 GFCS reżyser z anteną radaru AN / SPG-53 na górze.
Kraj pochodzenia Stany Zjednoczone
Rodzaj Kontrola ognia broni
Precyzja Jakość kontroli ognia, dane trójwymiarowe

AN / SPG-53 był pistolet United States Navy radar kontroli ognia używany w połączeniu z systemem kontroli ognia Mark 68 pistoletu. Był on używany z 5" / 54 kalibru Mark 42 pistoletu systemu pokładzie Belknap -class krążowników, Mitscher -class niszczyciele, Forrest Sherman -class niszczyciele, Farragut -class niszczyciele, Charles F. Adams -class niszczyciele, Knox -class fregat oraz jak inni.

Skomputeryzowane systemy kierowania ogniem US Navy

Mark 86 GFCS

Lekka wieża armata Mark 45

Marynarka Wojenna USA potrzebowała w 1961 roku cyfrowego skomputeryzowanego systemu kierowania ogniem z działem, który umożliwiałby dokładniejsze bombardowanie brzegu. Lockheed Electronics wyprodukował prototyp z radarowym kierowaniem ogniem AN / SPQ-9 w 1965 roku. Wymóg obrony przeciwlotniczej opóźnił produkcję AN / SPG-60 do 1971 roku. Mark 86 nie wszedł do służby, aż do uruchomienia krążownika rakietowego o napędzie atomowym. w lutym 1974 r., a następnie zainstalowany na amerykańskich krążownikach i desantowych okrętach desantowych. Ostatni amerykański statek, który otrzymał system, USS  Port Royal, został oddany do użytku w lipcu 1994 roku.

Mark 86 na statkach klasy Aegis steruje stanowiskami armat Mark 45 kalibru 5 "/ 54 i może ostrzeliwać do dwóch celów jednocześnie. Wykorzystuje również system zdalnego celownika optycznego, który wykorzystuje kamerę telewizyjną z teleobiektywem zmiennoogniskowym zamontowany na maszcie i każdym z radarów oświetlających.

Mark 34 Gun Weapon System (GWS)

USS  Arleigh Burke

System broni Mark 34 jest dostępny w różnych wersjach. Jest on integralną częścią systemu zwalczania broni Aegis na Arleigh Burke -class niszczyciel rakietowy i modyfikowane TICONDEROGA -class okrętów . Łączy w sobie uchwyt pistoletu Mark 45 5 "/ 54 lub 5" / 60, system celownika optycznego Mark 46 lub system celownika elektrooptycznego Mark 20 i system sterowania ostrzałem / komputer pistoletu Mark 160 Mod 4–11. Inne wersje Mark 34 GWS są używane przez zagraniczne marynarki wojenne, a także przez amerykańską straż przybrzeżną, a każda konfiguracja ma swój własny, unikalny system kamer i / lub broni. Może być używany przeciwko okrętom nawodnym i bliskim wrogim samolotom oraz jako wsparcie Naval Gunfire Support (NGFS) przeciwko celom lądowym.

System kierowania ogniem Mark 92 (FCS)

Główny artykuł: System kierowania ogniem pocisków kierowanych Mark 92
Mark 75 pistolet

System kierowania ogniem Mark 92, zamerykanizowana wersja systemu WM-25 zaprojektowanego w Holandii, został dopuszczony do użytku w 1975 roku. Został wdrożony na pokładzie stosunkowo małej i surowej fregaty klasy Olivera Hazarda Perry'ego w celu kontrolowania Mark 75. Naval Gun i system odpalania rakiet kierowanych Mark 13 (pociski zostały usunięte od czasu wycofania wersji standardowej pocisku rakietowego). System Mod 1 używany w PHM (na emeryturze) oraz na statkach WMEC i WHEC amerykańskiej straży przybrzeżnej może śledzić jeden cel powietrzny lub powierzchniowy za pomocą urządzenia do śledzenia monopulsów i dwóch celów powierzchniowych lub lądowych. Fregaty klasy Olivera Hazarda Perry'ego z systemem Mod 2 mogą śledzić dodatkowy cel powietrzny lub powierzchniowy za pomocą oddzielnego radaru oświetlającego ścieżkę (STIR).

Mark 160 Gun Computing System

Używany w Gun Broń Systemu Mark 34 , Mark 160 Gun Computing System (GCS) zawiera komputer konsoli pistolet (GCC), a wyświetlacz komputera konsolę (CDC) na taśmie magnetycznej rejestratora-adapter, obudowę szafy wodoszczelny sygnał konwertera danych i mikroprocesor do montażu pistoletu, panel sterowania do montażu pistoletu (GMCP) oraz welocymetr .

Zobacz też

Uwagi

Cytaty

Bibliografia

  • Campbell, John (1985). Broń morska drugiej wojny światowej . Naval Institute Press. ISBN   0-87021-459-4 .
  • Fairfield, AP (1921). Naval Ordnance . Lord Baltimore Press.
  • Fischer, Brad D. i Jurens, WJ (2006). „Szybka artyleria pancernika podczas II wojny światowej: rewolucja artyleryjska, część II”. Warship International . XLIII (1): 55–97. ISSN   0043-0374 .
  • Frieden, David R. (1985). Zasady systemów uzbrojenia morskiego . Naval Institute Press. ISBN   0-87021-537-X .
  • Friedman, Norman (2008). Siła ognia na morzu: Battleship Guns and Gunnery in the Dreadnought Era . Seaforth. ISBN   978-1-84415-701-3 .
  • Jurens, WJ (1991). „The Evolution of Battleship Gunnery in the US Navy, 1920–1945”. Warship International . XXVIII (3): 240–271. ISSN   0043-0374 .
  • Pollen, Antony (1980). Wielki skandal artyleryjski - tajemnica Jutlandii . Collins. ISBN   0-00-216298-9 .
  • Schleihauf, William (2001). „Dumaresq i Dreyer”. Warship International . Międzynarodowa Organizacja Badań Marynarki Wojennej. XXXVIII (1): 6–29. ISSN   0043-0374 .
  • Schleihauf, William (2001). „Dumaresq i Dreyer, część II”. Warship International . Międzynarodowa Organizacja Badań Marynarki Wojennej. XXXVIII (2): 164–201. ISSN   0043-0374 .
  • Schleihauf, William (2001). „Dumaresq i Dreyer, część III”. Warship International . Międzynarodowa Organizacja Badań Marynarki Wojennej. XXXVIII (3): 221–233. ISSN   0043-0374 .

 Ten artykuł zawiera  materiały należące do domeny publicznej ze stron internetowych lub dokumentów Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych .

Linki zewnętrzne