Predictor de Kerrison

El Singer M5 fue la versión estadounidense del Predictor Kerrison. El telescopio de visualización está cerca de la parte superior, con el manguito de elevación debajo de ella y el manguito de rango a la derecha. Un segundo telescopio está en el lado opuesto, no visible aquí, junto con el manguito azimuth.

El Kerrison Predictor fue uno de los primeros sistemas de control de fuego antiaéreo totalmente automatizado. Se utilizó para automatizar la puntería de los cañones Bofors de 40 mm del ejército británico y proporcionar cálculos de avance precisos a través de entradas simples en tres volantes principales.

El predictor podría apuntar un arma a un avión en función de entradas simples como la velocidad observada y el ángulo con respecto al objetivo. Dichos dispositivos se habían utilizado en barcos para el control de artillería durante algún tiempo, y versiones como Vickers Predictor estaban disponibles para cañones antiaéreos más grandes destinados a usarse contra bombarderos de gran altitud. La computadora analógica de Kerrison fue la primera en ser lo suficientemente rápida como para usarse en el exigente rol de alta velocidad y baja altitud, que implicaba tiempos de compromiso muy cortos y altas tasas angulares.

El diseño también se adoptó para su uso en los Estados Unidos, donde fue producido por Singer Corporation como M5 Antiaircraft Director, más tarde actualizado como M5A1 y M5A2. El M6 era idéntico desde el punto de vista mecánico y solo se diferenciaba en que funcionaba con una potencia de 50 Hz al estilo del Reino Unido.

Historia

A fines de la década de 1930, tanto Vickers como Sperry habían desarrollado predictores para usar contra bombarderos de gran altura. Sin embargo, los aviones que volaban a baja altura presentaban un problema muy diferente, con tiempos de activación muy cortos y altas velocidades angulares de movimiento, pero al mismo tiempo menos necesidad de precisión balística. Las ametralladoras habían sido el arma preferida contra estos objetivos, apuntadas con el ojo y giradas con la mano, pero ya no tenían el rendimiento necesario para lidiar con los aviones más grandes y rápidos de la década de 1930.

Los nuevos cañones Bofors de 40 mm del ejército británico fueron pensados como sus armas antiaéreas estándar de baja altitud. Sin embargo, los sistemas de control de artillería existentes eran inadecuados para este propósito; el rango era demasiado grande para "adivinar" el líder, pero al mismo tiempo lo suficientemente cerca como para que el ángulo pueda cambiar más rápido de lo que los artilleros pueden girar las manijas transversales. Tratar de operar una mira de cálculo al mismo tiempo fue una carga adicional para el artillero. Para empeorar las cosas, estos rangos estaban exactamente donde los bombarderos en picado de la Luftwaffe', que estaban demostrando rápidamente ser un arma decisiva en la Blitzkrieg, estaban atacando.

El problema fue abordado por Major A.V. Kerrison del Ejército Británico, que había estado trabajando como enlace del Ejército en el Laboratorio de Investigación del Almirantazgo, Teddington, durante la década de 1930. Kerrison había trabajado en varias de las computadoras de artillería de la Royal Navy y se hizo cargo del problema a fines de la década de 1930. Después de la guerra, Kerrison se convirtió en Director de Investigación Aeronáutica y de Ingeniería en el Almirantazgo Británico.

Su solución fue una calculadora que prescindió de muchas de las correcciones y problemas de sincronización que se observan en dispositivos como el Vickers Predictor, que estaban destinados a disparar a gran altura. En cambio, hizo un cálculo relativamente simple del punto de impacto basado en el movimiento relativo proporcionado por el operador. La clave del concepto fue el uso de dos integradores de bola y disco, utilizados en este caso para mantener una velocidad de movimiento constante. Encima del disco motorizado se encontraban dos bolas de metal, colocadas una encima de la otra con la inferior en contacto con el disco y la segunda en contacto con los mecanismos que accionaban los volantes de colocación del Predictor.

Las dos bolas fueron agarradas para poder separarlas o forzarlas a juntarse. Para la configuración inicial, el operador soltaría las bolas y usaría los volantes para llevar el telescopio del Predictor al objetivo. Esto también movió las dos bolas por la superficie del disco, aunque no estaban en contacto con él. Una vez que habían comenzado a rastrearlo, el embrague se movía para poner las dos bolas en contacto con el disco, momento en el que la rotación del disco hacía que las bolas giraran y, por lo tanto, automáticamente movían el telescopio para permanecer alineado con el objetivo.

Como era poco probable que las entradas originales de los volantes fueran perfectamente precisas, el sistema normalmente comenzaba a "derivarse" lejos del objetivo. Luego, los operadores moverían el volante para devolver el objetivo al centro, lo que también deslizaría las bolas sobre el disco a una nueva ubicación, cambiando su velocidad de rotación y, por lo tanto, ajustando la velocidad de movimiento para rastrear correctamente el objetivo nuevamente. La posición de las bolas sobre el disco representa directamente la tasa de movimiento angular del objetivo. Una tercera configuración en el embrague reinicia el sistema para comenzar a rastrear un objetivo diferente.

Las dos velocidades, en azimut y altitud, se usaron para calcular la velocidad angular del objetivo y, a partir de ahí, el vector a lo largo del cual se movía el objetivo en relación con el arma. Esto no proporciona una solución completa; el proyectil del arma tarda cierto tiempo en volar hacia el objetivo, tiempo durante el cual se mueve. Esto requiere que el arma "dirija" el objetivo para tener en cuenta el movimiento durante este tiempo. Dado que el alcance al objetivo es independiente de su movimiento, este valor tuvo que ingresarse por separado, inicialmente por un tripulante separado simplemente estimando el alcance o usando algún tipo de telémetro óptico, aunque los pequeños radares de colocación de armas para esta tarea se hicieron comunes durante la Guerra Mundial. II. Como el Bofors de 40 mm no tiene proyectiles cronometrados y depende de la fusión por contacto, los sistemas de configuración de fusibles que se ven en otros predictores no fueron necesarios.

La "salida" del dispositivo accionaba servomotores hidráulicos conectados a los engranajes transversales y de elevación del cañón Bofors, que de otro modo no habría sido modificado, lo que le permitía seguir las indicaciones del predictor automáticamente sin intervención manual. Los artilleros simplemente mantuvieron el arma cargada, mientras que los tres apuntadores simplemente tenían que apuntar el Predictor, montado en un gran trípode, hacia el objetivo. El predictor Kerrison no calculó la configuración de los fusibles, ya que los proyectiles disparados por el cañón Bofors de 40 mm, con el que fue diseñado para funcionar, estaban fundidos por contacto.

El Predictor demostró ser capaz de golpear prácticamente cualquier cosa que volara en línea recta, y fue particularmente efectivo contra los bombarderos en picado. También era muy complejo, incluía más de 1000 piezas de precisión y pesaba más de 230 kg (500 lb), aunque gran parte estaba hecho de aluminio para reducir el peso. Con las demandas de la RAF para casi todos los metales ligeros y maquinistas, el Predictor era demasiado difícil de producir para el Ejército en cualquier cantidad.

Si bien el Predictor demostró ser una excelente adición a los Bofors, no estuvo exento de fallas. El principal problema era que el sistema requería un generador eléctrico bastante grande para accionar el arma, lo que aumentaba la carga logística en el suministro de combustible a los generadores. Configurar el sistema también fue una tarea bastante compleja, y no algo que pudiera hacerse 'sobre la marcha'. Al final, se usaron casi en su totalidad para emplazamientos estáticos, las unidades de campo continuaron confiando en sus miras de hierro originales o en las simples miras Stiffkey-Stick que se introdujeron a fines de 1943.

El predictor compuesto antiaéreo n.º 7, también diseñado por Kerrison, era similar en algunos aspectos. Originalmente fue desarrollado para el cañón naval de 6 libras, para defensa cercana y también contra objetivos en altitudes intermedias de 6000 a 14 000 pies (1800 a 4300 m). Más tarde se adaptó para su uso con los Bofors de 40 mm.

Servicio de EE. UU.

Aunque fue más preciso que el predictor de Kerrison, Sperry no pudo mantenerse al día con la producción de su director M-7, más costoso y complejo. En septiembre de 1940, el general George C. Marshall solicitó a los británicos el préstamo de cuatro cañones Bofors de 40 mm con Kerrison Predictores para realizar pruebas.

Durante las pruebas, el Kerrison Predictor proporcionó un control de fuego preciso a un alcance de más de 1500 m (4900 ft) y el cañón Bofors fue confiable. En el otoño de 1940, el Departamento de Artillería estandarizó el Kerrison Predictor para su uso con su cañón de 37 mm. Para febrero de 1941, la Marina de los EE. UU. había adoptado los Bofor para usarlos en sus barcos. Para aliviar los problemas de producción, el ejército estandarizó a regañadientes los 40 mm en febrero de 1941; Estados Unidos estaba construyendo los Bofors para los británicos bajo el Programa de Préstamo y Arriendo.

Los planes del Predictor se pasaron a Sperry Corporation, que acababa de comenzar la producción de su propio sistema complejo de gran altitud, el M7 Computing Sight, y no tenía capacidad adicional para producir el nuevo diseño. En su lugar, completaron los cambios necesarios para adaptar el Predictor a la producción de EE. UU. y enviaron los planos al Ejército para su producción en otros lugares. En diciembre de 1940, se contrató a Singer Corporation para producir 1.500 predictores por mes para equipar los cañones de 37 mm existentes del Ejército mientras se incrementaba la producción de los Bofors de 40 mm. Inicialmente, se construyeron dos modelos, el M5 con alimentación estándar de EE. UU. de 115 V y 60 Hz y el M6 para uso británico, con alimentación de 50 V y 50 Hz. El M5 original fue diseñado para usar un amplificador de torque externo, lo que aumentó la complejidad. Esto se abordó en el M5A1, que utilizó un sistema de bola y disco más potente que eliminó la necesidad de un amplificador externo.

Para producir los dispositivos lo suficientemente rápido, Singer implementó cambios masivos en la empresa, incluida la construcción de nuevas fábricas y el cambio de una fundición de acero a aluminio. La producción no comenzó hasta enero de 1943, pero todo el pedido se cumplió a mediados de 1944. Durante un breve tiempo, algunos de los cañones Bofors del ejército de los EE. UU. estaban equipados con el Sperry M7, pero estos fueron reemplazados en el campo. tan pronto como los M5 estuvieran disponibles.

Con la velocidad de los aviones aumentando drásticamente durante la guerra, incluso la velocidad del Kerrison Predictor resultó ser insuficiente al final. Sin embargo, el Predictor demostró que la artillería efectiva requería algún tipo de soporte informático razonablemente poderoso, y en 1944 Bell Labs comenzó a entregar un nuevo sistema basado en una computadora analógica electrónica. El momento resultó excelente; A fines de ese verano, los alemanes comenzaron a atacar Londres con la bomba voladora V-1, que volaba a gran velocidad a baja altura. Después de un mes de éxito limitado contra ellos, todos los cañones antiaéreos disponibles se trasladaron a la franja de tierra en el acceso a Londres, y las nuevas miras demostraron ser más que capaces contra ellos. Pronto se abandonaron los ataques diurnos.

Mucho después de la guerra, los M5 estadounidenses comenzaron a aparecer en las tiendas de excedentes a fines de la década de 1950. John Whitney compró uno (y luego un Sperry M7) y conectó las salidas eléctricas a los servos que controlaban el posicionamiento de pequeños objetivos iluminados y bombillas. Luego modificó las "matemáticas" del sistema para mover los objetivos en varias formas matemáticamente controladas, una técnica a la que se refirió como deriva incremental. A medida que crecía el poder de los sistemas, finalmente evolucionaron hacia la fotografía de control de movimiento, una técnica ampliamente utilizada en la filmación de efectos especiales.