Kerrison Predictor - Kerrison Predictor

O Singer M5 era a versão americana do Kerrison Predictor. O telescópio de mira está próximo ao topo, com o volante de elevação abaixo dele e o volante de alcance à direita. Um segundo telescópio está no lado oposto, não visível aqui, junto com o volante de azimute.

O Predictor Kerrison foi um dos primeiros sistemas de controle de fogo antiaéreo totalmente automatizados . Foi usado para automatizar o objetivo do exército britânico 's Bofors 40 armas mm e fornecer cálculos Lede precisos através de entradas simples em três principais volantes .

O preditor pode apontar uma arma para uma aeronave com base em informações simples, como a velocidade observada e o ângulo em relação ao alvo. Esses dispositivos foram usados ​​em navios para controle de artilharia por algum tempo, e versões como o Vickers Predictor estavam disponíveis para armas antiaéreas maiores destinadas a serem usadas contra bombardeiros de alta altitude. O computador analógico de Kerrison foi o primeiro a ser rápido o suficiente para ser usado no exigente papel de alta velocidade e baixa altitude, que envolvia tempos de engajamento muito curtos e altas taxas angulares.

O projeto também foi adotado para uso nos Estados Unidos , onde foi produzido pela Singer Corporation como o M5 Antiaircraft Director , posteriormente atualizado como M5A1 e M5A2 . O M6 era mecanicamente idêntico, diferindo apenas em funcionar com alimentação de 50 Hz no estilo do Reino Unido.

História

No final da década de 1930, tanto a Vickers quanto a Sperry desenvolveram preditores para uso contra bombardeiros de alta altitude. No entanto, aeronaves voando baixo apresentavam um problema muito diferente, com tempos de engajamento muito curtos e altas taxas angulares de movimento, mas ao mesmo tempo menos necessidade de precisão balística. Metralhadoras foram a arma preferida contra esses alvos, mirados a olho e balançados com a mão, mas eles não tinham mais o desempenho necessário para lidar com as aeronaves maiores e mais rápidas dos anos 1930.

Os novos canhões Bofors 40 mm do Exército Britânico foram concebidos como suas armas antiaéreas de baixa altitude padrão. No entanto, os sistemas de controle de artilharia existentes eram inadequados para o propósito; o alcance era muito grande para "adivinhar" a liderança, mas ao mesmo tempo perto o suficiente para que o ângulo pudesse mudar mais rápido do que os artilheiros poderiam girar as alças de travessia. Tentar operar uma mira calculista ao mesmo tempo era um fardo adicional para o artilheiro. Para piorar as coisas era que esses intervalos eram exatamente onde a Luftwaffe ' s bombardeiros de mergulho , que foram rapidamente provando ser uma arma decisiva na Blitzkrieg , estavam atacando a partir.

O problema foi assumido pelo Major AV Kerrison do Exército Britânico , que trabalhou como elemento de ligação do Exército no Laboratório de Pesquisa do Almirantado , Teddington , durante os anos 1930. Kerrison havia trabalhado em vários computadores de artilharia da Marinha Real e assumiu o problema no final dos anos 1930. Após a guerra, Kerrison tornou-se Diretor de Pesquisa Aeronáutica e de Engenharia do Almirantado Britânico.

Sua solução foi uma calculadora que dispensou muitas das correções e problemas de tempo vistos em dispositivos como o Vickers Predictor, que foram projetados para fogo em alta altitude. Em vez disso, ele fez um cálculo relativamente simples do ponto de impacto com base no movimento relativo fornecido pelo operador. A chave para o conceito era o uso de dois integradores de bola e disco , usados ​​neste caso para manter uma taxa de movimento constante. No topo do disco motorizado estavam duas bolas de metal, colocadas uma em cima da outra com a inferior em contato com o disco e a segunda em contato com os mecanismos que acionavam os volantes de assentamento do Predictor.

As duas bolas foram agarradas para que pudessem ser separadas ou forçadas juntas. Para a configuração inicial, o operador desengataria as bolas e usaria os volantes para trazer o telescópio do Predictor para o alvo. Isso também moveu as duas bolas pela superfície do disco, embora não estivessem em contato com ele. Depois de começar a rastreá-lo, a embreagem seria movida para colocar as duas bolas em contato com o disco, ponto em que a rotação do disco faria com que as bolas girassem e, assim, movesse automaticamente o telescópio para ficar alinhado com o alvo.

Como as entradas originais dos volantes provavelmente não seriam perfeitamente precisas, o sistema normalmente começaria a "se desviar" do alvo. Os operadores então moviam o volante para trazer o alvo de volta ao centro, o que também deslizava as bolas sobre o disco para um novo local, mudando sua velocidade de rotação e, assim, ajustando a taxa de movimento para rastrear o alvo novamente. A posição das bolas sobre o disco representa diretamente a taxa de movimento angular do alvo. Uma terceira configuração na embreagem reconfigurou o sistema para começar a rastrear um alvo diferente.

As duas taxas, em azimute e altitude, foram usadas para calcular a taxa angular do alvo e, a partir disso, o vetor ao longo do qual o alvo estava se movendo em relação ao canhão. Isso não fornece uma solução completa; o projétil da arma leva um certo tempo para voar até o alvo, durante o qual se move. Isso requer que a arma "conduza" o alvo para explicar o movimento durante esse tempo. Uma vez que o alcance do alvo é independente de seu movimento, este valor teve que ser inserido separadamente, inicialmente por um tripulante separado simplesmente estimando o alcance ou usando alguma forma de telêmetro óptico , embora pequenos radares de colocação de armas para esta tarefa tenham se tornado comuns durante a Guerra Mundial II . Como o Bofors de 40 mm não tem cascas temporizadas e depende de fusão por contato, os sistemas de configuração de fusíveis vistos em outros preditores não foram necessários.

A "saída" do dispositivo acionou servo-motores hidráulicos acoplados às engrenagens de travessia e elevação da arma Bofors, de outra forma não modificada, permitindo que ela siga as indicações do preditor automaticamente sem intervenção manual. Os artilheiros simplesmente mantinham a arma carregada, enquanto os três atiradores simplesmente tinham que apontar o Predictor, montado em um grande tripé , para o alvo. O preditor Kerrison não calculou as configurações dos fusíveis, pois os projéteis disparados pela arma Bofors de 40 mm, com a qual foi projetada para funcionar, foram fundidos por contato.

O Predictor provou ser capaz de atingir praticamente qualquer coisa que voasse em linha reta e foi particularmente eficaz contra bombardeiros de mergulho. Também era muito complexo, incluindo mais de 1.000 peças de precisão e pesando mais de 500 lb (230 kg), embora grande parte dele fosse feito de alumínio para reduzir o peso. Com as demandas da RAF por quase todos os metais leves e mecânicos, o Predictor era muito difícil para o Exército produzir em qualquer quantidade.

Embora o Predictor tenha provado ser uma excelente adição ao Bofors, não foi isento de falhas. O principal problema era que o sistema exigia um gerador elétrico bastante grande para acionar a arma, aumentando a carga logística no abastecimento de combustível aos geradores. Configurar o sistema também foi uma tarefa bastante complexa e não algo que pudesse ser feito "em tempo real". No final, eles foram usados ​​quase inteiramente para posicionamentos estáticos, unidades de campo continuando a confiar em suas miras de ferro originais ou nas miras Stiffkey-Stick simples que foram introduzidas no final de 1943.

O preditor composto antiaéreo nº 7, também projetado por Kerrison, era semelhante em alguns aspectos. Ele foi originalmente desenvolvido para o canhão naval de 6 libras, para defesa próxima e também contra alvos em altitudes intermediárias de 6.000 a 14.000 pés (1.800 a 4.300 m). Posteriormente, foi adaptado para uso com o Bofors de 40 mm.

Serviço nos EUA

Embora fosse mais preciso do que o preditor Kerrison, Sperry foi incapaz de acompanhar a produção de seu diretor M-7 mais caro e complexo. Em setembro de 1940, o general George C. Marshall pediu aos britânicos o empréstimo de quatro canhões Bofors 40 mm com Kerrison Predictors para teste.

Durante o teste, o Predictor Kerrison forneceu controle de fogo preciso para um alcance superior a 1.500 m (4.900 pés), e o canhão Bofors era confiável. No outono de 1940, o Departamento de Artilharia padronizou o Kerrison Predictor para uso com sua arma de 37 mm. Em fevereiro de 1941, a Marinha dos Estados Unidos havia adotado o Bofors para uso em seus navios. Para amenizar os problemas de produção, o Exército padronizou relutantemente o modelo 40 mm em fevereiro de 1941; os EUA estavam construindo o Bofors para os britânicos no âmbito do Programa Lend-Lease .

Os planos do Predictor foram passados ​​para a Sperry Corporation , que estava começando a produção de seu próprio sistema complexo de alta altitude, o M7 Computing Sight , e também não tinha capacidade excedente para produzir o novo design. Em vez disso, eles concluíram as mudanças necessárias para adaptar o Predictor à produção dos Estados Unidos e enviaram os planos de volta ao Exército para produção em outro lugar. Em dezembro de 1940, a Singer Corporation foi contratada para produzir 1.500 preditores por mês para equipar os canhões de 37 mm existentes do Exército, enquanto a produção dos Bofors de 40 mm aumentava. Dois modelos foram construídos inicialmente, o M5 funcionando com alimentação padrão dos EUA de 115 V 60 Hz, e o M6 para uso britânico, funcionando com alimentação de 50 V 50 Hz. O M5 original foi projetado para nós como um amplificador de torque externo , o que aumentou a complexidade. Isso foi resolvido no M5A1, que usava um sistema de bola e disco mais potente que eliminava a necessidade de um amplificador externo.

Para produzir os dispositivos com rapidez suficiente, Singer implementou grandes mudanças na empresa, incluindo a construção de novas fábricas e a troca de uma fundição de aço para alumínio. A produção não começou até janeiro de 1943, mas todo o pedido foi preenchido em meados de 1944. Por um breve período, algumas das armas Bofors do Exército dos EUA foram equipadas com o Sperry M7, mas foram substituídos no campo assim que os M5s tornou-se disponível.

Com a velocidade das aeronaves aumentando drasticamente durante a guerra, até mesmo a velocidade do Kerrison Predictor se mostrou insuficiente no final. No entanto, o Predictor demonstrou que uma artilharia eficaz exigia algum tipo de suporte computacional razoavelmente poderoso e, em 1944, a Bell Labs começou a fornecer um novo sistema baseado em um computador eletrônico analógico . O momento provou ser excelente; no final daquele verão, os alemães começaram a atacar Londres com a bomba voadora V-1 , que voava em alta velocidade em baixas altitudes. Após um mês de sucesso limitado contra eles, todos os canhões antiaéreos disponíveis foram movidos para a faixa de terra na aproximação de Londres, e os novos visores provaram ser mais do que capazes contra eles. Os ataques diurnos logo foram abandonados.

Muito depois da guerra, os M5s americanos começaram a aparecer em lojas de excedentes no final dos anos 1950. John Whitney comprou um (e mais tarde um Sperry M7) e conectou as saídas elétricas a servos controlando o posicionamento de pequenos alvos iluminados e lâmpadas. Ele então modificou a "matemática" do sistema para mover os alvos de várias maneiras matematicamente controladas, uma técnica que ele chamou de deriva incremental . Conforme o poder dos sistemas cresceu, eles eventualmente evoluíram para a fotografia de controle de movimento , uma técnica amplamente usada em filmagens de efeitos especiais .

Veja também

Referências

Citações

Fontes

links externos