Usuario:Jorval/Sistema de control de fuego Mk 33

• Ship gun fire-control system
• Sistema de control de fuego a bordo

• Power-driven: propulsados con poder - a motor - eléctrico
• Advanced: Adelantado - avanzado
• Upgrade: Actualizar - mejorar
• Entire: Completo - todo el... -
• Targeted: En la mira - en el punto de mira -
• Hit: Alcanzar - blanco - golpear
• Accurately: con exactitud - exactamente
• Preclude: excluir - descartar -impedir
• Phasing out: eliminando gradualmente
• Distinctly: Claramente - sin lugar a dudas - evidentemente
• Accommodating: Tener en cuenta - albergar - satisfacer
• While: Mientras - aunque -
• Fairly: Bastante - justamente
• Slated: Programado -
• Though: Aunque -
• Reliability: Confiabilidad - seguridd
• Jeopardy: Riesgo - peligro
• Procurement: Adquisición - contratación - suministro
• Pressing: acuciante - imperioso
• Slew drives: Conexiones giratorias
• Toothed gearings: Coronas dentadas
• Bearings: anillos de rodamientos
• El radar (término derivado del acrónimo inglés radio detection and ranging, “detección y medición de distancias por radio”)

Sistema de control de fuego Mk 33

El sistema de control de fuego Mk 33 fue un director de control de fuego movido con poder, menos avanzado que el Mk 37. El Mk 33 empleaba un calculador analógico Mk 10. Todo el calculador estaba montado en un director abierto en lugar de estar en una central separada como era en el control de fuego de grandes ángulos HACS de la Royal Navy, o el siguiente sistema de control de fuego Mk 37, y esto hizo difícil mejorar el sistema Mk 33. Podía calcular la solución de fuego para blancos aereos de 320 nudos y hasta 400 nudos en picada.

Se comenzó su instalación a fines de 1930 en destructores, cruceros y portaaviones con dos directores Mk 33 montados a proa y popa de la isla. Inicialmente no tenían un radar de control de fuego, eran apuntados solo mediante miras. Después de 1942, algunos de esos directores fueron cerrados y se les instaló un radar Mk 4 en el techo del director, mientras que a otros se les instaló un radar Mk 4 sobre el director abierto. Con el radar Mk 4 aviones grandes podían ser adquiridos hasta a 40.000 yardas. Tenían menor distancia, 30.000 yardas, contra blancos aéreos que volaban bajo y contra buques de superficie grandes, Ccon el radar, los blancos podían ser adquiridos y golpeados con exactitud de noche y con cualquier estado del tiempo. Los sistemas Mk 33 y Mk 37 empleaban la predicción taquimétrica del movimiento del blanco.

La US Navy nunca consideró satisfactorio el sistema Mk 33, pero los problemas de producción en tiempos de guerra y el peso añadido más los problemas de espacio del sistema Mk 37 impidieron la eliminación gradual del Mk 33.

Aunque superior a los equipos más antiguos, los mecanismos de cálculo dentro del calculador Mk 10 eran demasiado lentos, tanto en obtener soluciones iniciales de un blanco y en mantenerlas a pesar de las maniobras de este. Por esto el Mk 33 era evidentemente inadecuado, como lo señalaron observadores de ejercicios de ataques aéreos simulados antes del comienzo de las hostilidades. Sin embargo, a pesar de reconocer la seriedad de las deficiencias el comienzo de los planes de reemplazo fueron pospuestos por la dificultad de espacio bajo cubierta, relacionado con el reemplazo de los Mk 28.

Sistema de control de fuego Mk 37

Como los defectos no eran muy grandes el Mk 33 continuó produciéndose hasta bastante después de finalizada la WWII. La dirección de armamentos comenzó el desarrollo de un director mejorado en 1936, solo dos años después que se instalara el primer director Mk 33. El objetivo de reducir su peso no se obtuvo, ya que el sistema director resultante pesaba alrededor de 8.000 libras más que el equipo que estaba programado reemplazar, pero el director Mk 37 que resultó del programa poseía virtudes que más que compensaban este peso extra. Aunque las órdenes a los cañones eran las mismas que las del Mk 33, proporcionaban más seguridad y dieron generalmente mejores resultados con la batería de 5", tanto si eran empleadas en tiro contra blancos de superficie o aéreos. Además, el elemento estable y el calculador, en lugar de estar instalados en la caseta del director fueron puestos bajo cubierta donde estaban más protegidos de los ataques enemigos y riesgo de la estabilidad del buque. Fue diseñado para tener por último un radar que permitió el fuego a ciegas por director. En realidad, el sistema Mk 37 fue mejarado casi continuamente. A fines de 1945 el equipo había tenido 92 modificaciones, casi el doble del total de directores de este tipo que había en la flota el 7 de diciembre de 1941. Las unidades contratadas sumaban 841 y representaban una inversión por sobre los US$ 148.000.000. Destructores, cruceros, acorazados, portaaviones, y muchas unidades auxiliares emplearon el director, con instalaciones individuales que variaban desde uno en los destructores hasta cuatro en cada acorazado. El desarrollo de los directores Mk 33 y Mk 37 proporcionaron a la flota de los Estados Unidos un sistema de control de fuego de larga distancia contra aviones atacantes.

Mientras ese había parecido ser el problema más acuciante en el momento que los equipos fueron desarrollados, fue solo una parte del problema completo de la defensa aérea. Al acortarse las distancias la exactitud de los directores caía violentamente, aún a distancias intermedias dejaba mucho que desear. El peso y tamaño de los equipos impedían movimientos rápidos, haciendo difícil cambiar de un blanco a otro. Su eficiencia era entonces inversamente proporcional a la proximidad del peligro. El calculador fue reemplazado por el calculador Ford Mk1 en 1935. La información de las razones de cambio en altura permitían una solución para blancos aéreos que se movían sobre 400 millas por hora. Comenzando con los destructores de la clase Sims emplearon uno de esos computadores y los acorazados hasta con cuatro. La efectividad del sistema contra blancos aéreos disminuyó a medida que los aviones fueron más rápidos, pero hacia el fin de la WWII se efectuaron actualizaciones del sistema Mk 37, y se hizo compatible con el desarrollo de la espoleta de aproximación que explotaba cuando estaba cerca del blanco en lugar del tiempo o la altura, aumentando significativamente la probabilidad de que una granada destruyera un blanco.

El director Mk 37

La función del director Mk 37 que se parece a una torre con "orejas" en lugar de cañones, era traquear la posición presente de un blanco en demarcación, elevación y distancia. Para hacer esto, tenía miras ópticas (las ventanas rectangulares o portas del frente), un telémetro óptico (los tubos u orejas que salen de cada lado) y en los últimos modelos, las antenas del radar de control de fuego. La antena rectangular era para el radar de control de fuego Mk 12, y la antena parabólica, en el lado izquierdo, para el radar de control de fuego Mk 22. Estos fueron parte de una actualización para mejorar el seguimiento de aviones.

El oficial director también tenía una mira giratoria para apuntar rápidamente el director hacia un nuevo blanco. Los acorazados tenían hasta cuatro sistemas de control de fuego Mk 37. En un acorazado el director está protegido por una coraza de 1,5 pulgas y pesa 21 toneladas. El director Mk 37 del USS Joseph P. Kennedy, Jr. está protegido por una coraza de media pulgada y pesa 16 toneladas.

Señales estabilizadas desde el elemento estable mantenían los telescopios de la mira óptica, telémetro y la antena del radar libre de los efectos del movimiento de la cubierta del buque. La señal que mantenía el eje del telémetro horizontal fue llamada "crosslevel"; la estabilización de la elevación fue llamada simplemente "level". A pesar que el elemento estable estaba bajo las cubiertas en la central, junto al calculador Mk 1/1A, sus gimbales internos seguían los movimientos del director en demarcación y elevación por lo que este proporcionaba directamente level y crosslevel. Para hacer esto, exactamente, cuando el sistema de control de fuego era instalado al comienzo, un supervisor, que trabajaba en varias etapas, transfería la posición del director a la central de modo que los mecanismos internos del elemento estable estuvieran correctamente alineados con el director.

Aunque el telémetro tenía una masa e inercia importante, los servo de crosslevel normalmente eran cargados ligeramente, porque la inercia propia del telémetro lo mantenía esencialmente horizontal, el trabajo de los servos era generalmente simplemente asegurar que los telescopios de la mira y del telémetro se mantuvieran horizontales.

Los movimientos en ronza (demarcación) y elevación del director Mk 37 era efectuado por motores de corriente continua alimentados desde generadores amplificados por poder amplidino. Aunque el amplidino de ronza podía soportar varios kilowats de salida, su señal de entrada provenía de un par de tetrodos de audio 6L6.

La central

En los acorazados, la central de la batería secundaria estaba bajo la linea de flotación y dentro del cinturón acorazado. Tenía cuatro grupos de equipos de control de fuego necesarios pata apuntar y disparar a cuatro blancos. Cada conjunto incluía un calculador Mk 1A, un elemento estable Mk 6, controles y pantallas del radar de control de fuego, correctores de paralaje, un tablero control y el personal necesario para operar todo.

Calculador de control de fuego Ford Mk 1A

El calculador de control de fuego Mk 1A era un calculador balístico análogo electro mecánico. Originalmente designado Mk 1, modificaciones de diseño lo bastante importantes hicieron cambiar a Mk 1A.

El Mk 1A apareció después de la WWII y tenía incorporada tecnología desarrollada para el calculador de control de fuego Bell Labs Mk 8. Marineros se ubicaban alrededor de una caja de 62 pulgadas de largo, 38 pulgadas de ancho y 45 pulgadas de alto. Aunque fabricado en una estructura de aleación de aluminio y mecanismos de computación también de aleación de aluminio pesaba como un automóvil, cerca de 3.125 libras a las que se añaden otras 215 libras del Calculador Mk 1 de granadas estrellas. Empleaba 115 volts AC, 60 Hz, una fase y normalmente unos pocos amperes. Ante la peor falla, sus sincros podían consumir tanto como 140 ampers, o 15.000 watss, casi lo mismo que el consumo de tres casas empleando sus hornos. Casi todas las entradas y salidas del calculador eran mediante sincros transmisores y receptores.

Su función era apuntar automáticamente los cañones de manera que los proyectiles disparados dieran en el blanco. Esta es la misma función que tenía el calculador Mk 8 de la batería principal empleado en el GFCS Mk 38 excepto que algunos blancos con los que el Mk 1A tenía que lidiar también se movían en elevación y mucho más rápidos. Para un blanco de superficie el problema de control de fuego de la batería secundaria es el mismo que el de la batería principal con las mismas entradas y salidas. La principal diferencia entre los dos calculadores es sus cálculos balísticos. La cantidad de elevación necesaria para proyectar un proyectil de 5" nueve millas nautica, 17 kilómetros, es muy diferente que la elevación necesaria para proyectar una granada de 16" la misma distancia.

Operando, este calculador recibe distancia al blanco, demarcación y elevación desde el director. Mientras el director estaba en blanco, los embragues en el calculador estaban cerrados y el movimiento del director hacía que los valores de los datos internos del calculador convergieran con los del blanco. Mientras se efectuaba esta convergencia, el calculador alimentaba los datos generados de distancia, demarcación y elevación al director. Si el blanco mantenía un rumbo fijo y una velocidad constante, la predicción era exacta y la posteriormente el calculador proporcionaba valores correctos de los ángulos de adelanto y de la graduación de espoletas.

Sucintamente, el movimiento del blanco era un vector y si este no variaba, la distancia generada, demarcación y elevación eran exactas dentro de los 30 segundos. Cuando el vector del movimiento del blanco era estable, el operador del calculador le avisaba al oficial del director, quien generalmente ordenaba abrir el fuego. Desgraciadamente, este proceso de inferir el vector del movimiento del blanco requería de unos pocos segundos, que normalmente, podían ser muy largos.

Bibliografía utilizada

• Fire Control Fundamentals
• Manual for the Mark 1 and Mark 1a Computer
• Maintenance Manual for the Mark 1 Computer
• Manual for the Mark 6 Stable Element
• Gun Fire Control System Mark 37 Operating Instructions at ibiblio.org
• Director section of Mark 1 Mod 1 computer operations at NavSource.org
• Naval Ordnance and Gunnery, Vol. 2, Chapter 25, AA Fire Control Systems

Fundamentos del control de fuego

Traducido de : * Fire Control Fundamentals

Parte A: La historia del control de fuego

La pólvora negra y los primeros cañones

En la mitad del siglo XIII fue fray Roger Bacon, franciscano, inglés, quien proporcionó al mundo occidental la primera fórmula para producir pólvora. Esta probablemente provenía de manuscritos árabes que contaban de este descubrimiento chino. Luego vino el descubrimiento del principio del cañón. Este invento se le atribuye a fray Bertholdus, franciscano, alemán. Alquimista que tratando de convertir mercurio en oro, al agregarle salitre a la mezcla, provocó una explosión que hizo saltar la tapa del recipiente probablemente por sobre su cabeza. Repitió el experimento varias veces lo que le dio la idea del cañón. Los primeros cañones eran toscos e impredecibles, más peligrosos para los artilleros que los manipulaban que para el enemigo. Durante mucho tiempo después de la invención del cañón, muchas personas opinaban con razón que los arcos eran más eficientes. Los proyectiles de las ballestas podían traspasar las armaduras de los caballeros. Los arqueros podían disparar varias flechas mientras el artillero cargaba y disparaba una sola vez su cañón. ​

Veremos como los principios básicos del control de fuego, desarrollados para disparar un cañón contra un blanco de superficie son aplicados al control de cañones antiaéreos, armas antisubmarinas, torpedos, cohetes y misiles guiados.

Desarrollo de los sistemas de las miras

La primera preocupación de un sistema de control de fuego es proporcionar una manera efectiva de apuntar hacia el blanco. Esa es la función de las miras. Antes de 1800 no era necesario tener miras muy sofisticadas, porque los cañones mismos eran inexactos excepto a cortas distancias. Los cañones eran simplemente apuntados a ojo.

Las miras introducidas a comienzos del siglo XIX consistían en miras delantera y trasera fijas puestas de manera que la línea de mira a través de sus puntas fuese paralela al ánima del cañón. A fines del mismo siglo, un oficial naval desarrolló la mira telescópica. Consistía en un telescopio al que se le agregaron un par de retículos y montada de manera que la linea de mira podía ser movida con respecto al eje del cañón para corregir algunos factores que afctaban a la solución del problema de control de fuego. Posteriormente las miras presentaron muchas formas, pero siguen prestando la función básica de toda mira que es proporcionar una diferencia horizontal y vertical entre la linea de mira y el ánima del cañón de modo que el blanco se mantenga en la mira mientras el cañón es apuntado para que al disparar un proyectil este de en el blanco.

Desarrollo del reloj de distancia y el calculador

El solo mejoramiento de los sistemas de las miras no fue suficiente; a medida que la distancia y la complejidad de los cañones aumentaba fue necesario desarrollar otros instrumentos que pudiesen resolver el problema de control de fuego de manera rápida y exacta. El primero de estos instrumentos fue el estadímetro, un aparato óptico empleado para medir distancias que permitía al artillero determinar la distancia más exactamente que lo que podía estimar a ojo. El estadímetro era rudimentario y bueno solo para distancias cortas, pero incorporaba un principio que sería empleado después en el telémetro.

Las mayores y más importantes correcciones en el control de fuego son compensar el movimiento relativo entre el cañón y el blanco. En los tiempos antiguos las posiciones del cañón y del blanco en el momento del impacto eran estimadas a ojo. A comienzos de 1900 se efectuó un mejoramiento marcando la posición del blanco en un papel mientras este se movía a lo largo de su rumbo, se medía la distancia y demarcación desde el buque al blanco, con lo cual fue posible determinar el rumbo aproximado y la posición futura del blanco. Esto llevó al desarrollo del reloj de distancia, un instrumento que automáticamente corregía los cambios de distancia al blanco. El reloj de distancia fue perfeccionado y mejorado hasta alcanzar su forma presente mediante calculadores que hacen posible la rápida solución de otros factores del problema de control de fuego.

El elemento estable

Otro factor que tuvo que tenerse en consideración para que el fuego fuera exacto fue la inclinación del cañón causada por el balance y cabeceo de la cubierta del buque. En los primeros instrumentos empleados por los artilleros de a bordo era un tiro redondo suspendido de una verga. El artillero miraba este péndulo improvisado y disparaba su pieza justo antes que el péndulo estuviese paralelo al mástil, cuando la cubierta estaba horizontal. Este mismo principio fue incorporado después en el elemento estable y en el vertical estable. Estos aparatos actúan como un trompo, en el que sus ejes permanecen siempre verticales, estableciendo un plano de referencia desde el cual los ángulos de elevación y ronza del cañón pueden ser medidos.

Fuego centralizado, el director

Un último factor a ser considerado para tener un sistema de control de fuego efectivo era la determinación exacta donde caían las granadas. En los primeros tiempos la dotación de cada cañón trabajaba con su propia mira y el cañón era disparado tan pronto la dotación había corregido la puntería de su pieza. Con todos los cañones disparando en forma independiente era imposible establecer la efectividad de cada cañón individualmente. La estación de control centralizado, desde donde todos los cañones eran controlados, fue desarrollada para corregir este defecto. Un nuevo instrumento llamado director fue instalado en la estación de control. Al comienzo el director era un par de miras maestras desde las cuales se transmitía el ajuste a los cañones. Con el pasar del tiempo, el director llegó a ser mas complicado y efectuó más tareas.