Um sistema de controle de incêndio é um número de componentes trabalhando juntos, geralmente um computador de dados de armas , um diretor e um radar , que é projetado para ajudar um sistema de armas de longo alcance a mirar, rastrear e atingir seu alvo. Ele executa a mesma tarefa que um artilheiro humano disparando uma arma, mas tenta fazê-lo com mais rapidez e precisão.Os sistemas originais de controle de incêndio foram desenvolvidos para navios.
A história inicial do controle de incêndio naval foi dominada pelo engajamento de alvos dentro do alcance visual (também conhecido como fogo direto ). De fato, a maioria dos compromissos navais anteriores a 1800 foram realizados em faixas de 20 a 50 jardas. [1] Mesmo durante a Guerra Civil Americana , o famoso engajamento entre o USS Monitor e o CSS Virginia era realizado com menos de 90 m de alcance. [2]
As rápidas melhorias técnicas no final do século 19 aumentaram bastante o alcance em que os tiros eram possíveis. Canhões de espingarda de tamanho muito maior, disparando projéteis explosivos de peso relativo mais leve (em comparação com bolas de metal) aumentaram tanto o alcance dos canhões que o principal problema se tornou apontá-los enquanto o navio se movia sobre as ondas. Esse problema foi resolvido com a introdução do giroscópio , que corrigia esse movimento e fornecia precisões de sub-graus. As armas estavam agora livres para crescer em qualquer tamanho e rapidamente ultrapassaram o calibre de 10 polegadas na virada do século. Essas armas eram capazes de alcance tão grande que a principal limitação era ver o alvo, levando ao uso de mastros altos em navios.
Outra melhoria técnica foi a introdução da turbina a vapor, que aumentou muito o desempenho dos navios. Os navios principais movidos a parafuso eram capazes de talvez 16 nós, mas os primeiros grandes navios de turbina eram capazes de mais de 20 nós. Combinado com o longo alcance das armas, isso significava que os navios se moviam uma distância considerável, vários comprimentos, entre o momento em que os projéteis foram disparados e desembarcados. Não se podia mais ocular a mira com nenhuma esperança de precisão. Além disso, em compromissos navais, também é necessário controlar o disparo de várias armas ao mesmo tempo.
O controle naval de armas de fogo envolve três níveis de complexidade. O controle local teve origem nas instalações de armas primitivas, apontadas pelas equipes de armas individuais. O controle do diretor visa todas as armas no navio em um único alvo. Os tiros coordenados de uma formação de navios em um único alvo eram o foco das operações da frota de navios de guerra. Correções são feitas para a velocidade do vento na superfície, rotação e inclinação do navio de tiro, temperatura do compartimento de pó, desvio de projéteis estriados, diâmetro individual do cano da pistola ajustado para o aumento de tiro a tiro e taxa de variação da faixa com modificações adicionais à solução de tiro com base após a observação dos disparos anteriores.
As instruções resultantes, conhecidas como solução de queima , seriam então devolvidas às torretas para a colocação. Se as rodadas falharem, um observador poderá determinar até que ponto eles perderam e em que direção, e essas informações poderão ser devolvidas ao computador, juntamente com as alterações no restante das informações e outra tentativa.
A princípio, as armas foram apontadas usando a técnica de detecção de artilharia . Envolveu o disparo de uma arma no alvo, a observação do ponto de impacto do projétil (queda de tiro) e a correção da mira com base em onde a concha foi observada pousando, o que se tornava cada vez mais difícil à medida que o alcance da arma aumentava. [1] [3]
Entre a Guerra Civil Americana e 1905, inúmeras pequenas melhorias, como miras telescópicas e telémetros ópticos , foram feitas no controle de incêndio. Também houve melhorias nos procedimentos, como o uso de plotadoras para prever manualmente a posição de um navio durante um compromisso. [4]
Em seguida, calculadoras mecânicas cada vez mais sofisticadas foram empregadas para o assentamento adequado de armas, normalmente com vários observadores e medidas de distância sendo enviados para uma estação central de plotagem nas profundezas do navio. Lá, as equipes de direção de incêndio se alimentam da localização, velocidade e direção do navio e de seu alvo, além de vários ajustes para o efeito Coriolis , efeitos climáticos no ar e outros ajustes. Por volta de 1905, ajudas mecânicas para controle de incêndio começaram a se tornar disponíveis, como a Dreyer Table , Dumaresq (que também fazia parte da Dreyer Table) e Argo Clock , mas esses dispositivos levaram alguns anos para serem amplamente utilizados. [5] [6]Esses dispositivos eram formas primitivas de guarda-redes .
Arthur Pollen e Frederic Charles Dreyer desenvolveram independentemente o primeiro desses sistemas. O pólen começou a trabalhar no problema depois de observar a baixa precisão da artilharia naval em uma prática de artilharia perto de Malta em 1900. [7] Lord Kelvin , amplamente considerado o principal cientista britânico, propôs pela primeira vez o uso de um computador analógico para resolver as equações que surgem do parente. movimento dos navios envolvidos na batalha e atraso no voo do projétil para calcular a trajetória necessária e, portanto, a direção e a elevação das armas.
O pólen teve como objetivo produzir um computador mecânico combinado e plotagem automática de faixas e taxas para uso no controle centralizado de incêndio. Para obter dados precisos da posição do alvo e do movimento relativo, o Pollen desenvolveu uma unidade de plotagem (ou plotadora) para capturar esses dados. Para isso, ele adicionou um giroscópio para permitir a guinada do navio de tiro. Como o plotter, o giroscópio primitivo da época exigia desenvolvimento substancial para fornecer orientação contínua e confiável. [8] Embora os ensaios em 1905 e 1906 não tenham sido bem-sucedidos, eles mostraram promessas. Pólen foi encorajado em seus esforços pela figura em rápida ascensão do almirante Jackie Fisher , almirante Arthur Knyvet Wilsone o diretor de armamento naval e torpedos (DNO), John Jellicoe . Pólen continuou seu trabalho, com testes ocasionais realizados em navios de guerra da Marinha Real.
Enquanto isso, um grupo liderado por Dreyer projetou um sistema semelhante. Embora ambos os sistemas tenham sido encomendados para navios novos e existentes da Marinha Real, o sistema Dreyer acabou encontrando mais favorecimento com a Marinha em sua forma definitiva Mark IV *. A adição do controle do diretor facilitou um sistema de controle de incêndio completo e viável para os navios da Primeira Guerra Mundial, e a maioria dos navios de capital do RN foi montada em meados de 1916. O diretor estava no alto do navio, onde os operadores tinham uma visão superior de qualquer pistoleiro no local. torres . Ele também foi capaz de coordenar o fogo das torres, de modo que o fogo combinado funcionasse em conjunto. Isso melhorou a mira e telêmetros ópticos maiores melhoraram a estimativa da posição do inimigo no momento do disparo. O sistema acabou sendo substituído pelo aprimorado "Tabela de controle de incêndio do Almirantado "para navios construídos após 1927. [9]
Durante sua longa vida útil, os guardas de campo eram atualizados com frequência à medida que a tecnologia avançava e, durante a Segunda Guerra Mundial , eram uma parte crítica de um sistema integrado de controle de incêndio. A incorporação do radar no sistema de controle de incêndio no início da Segunda Guerra Mundial proporcionou aos navios a capacidade de realizar operações eficazes de tiros a longa distância, com mau tempo e à noite. [10] Para sistemas de controle de armas de fogo da Marinha dos EUA, consulte sistemas de controle de armas de navios .
O uso de tiros controlados pelo diretor, junto com o computador de controle de incêndio, removeu o controle da arma que estava nas torres individuais para uma posição central; embora montagens individuais de armas e torres com várias armas reteriam uma opção de controle local para uso quando os danos de batalha limitassem a transferência de informações do diretor (essas seriam versões mais simples chamadas "tabelas de torre" na Marinha Real). As armas poderiam então ser disparadas em salvos planejados, com cada arma dando uma trajetória ligeiramente diferente. A dispersão do tiro causada por diferenças em armas individuais, projéteis individuais, seqüências de ignição por pó e distorção transitória da estrutura do navio era indesejávelmente grande nas faixas típicas de combate naval. Os diretores no topo da superestrutura tinham uma visão melhor do inimigo do que uma vista montada na torre, e a equipe que os operava estava distante do som e do choque das armas. Os diretores de armas estavam no topo, e as extremidades de seus telêmetros ópticos se projetavam de seus lados, dando-lhes uma aparência distinta.
Fatores balísticos não medidos e incontroláveis, como temperatura em alta altitude, umidade, pressão barométrica, direção e velocidade do vento, exigiram ajustes finais através da observação da queda do tiro. A medição do alcance visual (dos salpicos de alvo e de concha) era difícil antes da disponibilidade do Radar. Os britânicos eram favoráveis a telémetros coincidentes, enquanto os alemães eram a favor do tipo estereoscópico. Os primeiros eram menos capazes de atingir um alvo indistinto, mas eram mais fáceis para o operador durante um longo período de uso; o segundo, o inverso.
Os submarinos também foram equipados com computadores de controle de incêndio pelos mesmos motivos, mas o problema deles foi ainda mais pronunciado; em um típico "tiro", o torpedo levaria de um a dois minutos para atingir seu alvo. O cálculo do "lead" adequado, dado o movimento relativo dos dois navios, foi muito difícil, e os computadores de torpedo foram adicionados para melhorar drasticamente a velocidade desses cálculos.
Em um navio britânico típico da Segunda Guerra Mundial, o sistema de controle de incêndio conectou as torres individuais à torre do diretor (onde estavam os instrumentos de mira) e ao computador analógico no coração do navio. Na torre do diretor, os operadores treinaram seus telescópios no alvo; um telescópio media a elevação e o outro rolamento. Os telescópios do telêmetro em uma montagem separada mediram a distância do alvo. Essas medidas foram convertidas pela tabela de controle de incêndio em rolamentos e elevações para as armas dispararem. Nas torres, os pistoleiros ajustaram a elevação de suas armas para corresponder a um indicador para a elevação transmitida da mesa de Controle de Incêndio - uma camada de torre fazia o mesmo para o rolamento. Quando as armas estavam no alvo, elas foram disparadas centralmente. [11]
Mesmo com tanta mecanização do processo, ainda era necessário um grande elemento humano; a estação transmissora (o quarto que abrigava a mesa de Dreyer) para HMS capa ' principais armas s alojados 27 tripulantes.
Os diretores estavam praticamente desprotegidos do fogo inimigo. Era difícil colocar muito peso de armadura tão alta no navio, e mesmo que a armadura parasse um tiro, o impacto por si só provavelmente deixaria os instrumentos desalinhados. Armadura suficiente para proteger de conchas e fragmentos menores de ataques a outras partes do navio era o limite.
O desempenho do computador analógico foi impressionante. O navio de guerra USS North Carolina, durante um teste de 1945, foi capaz de manter uma solução de tiro precisa [12] em um alvo durante uma série de voltas em alta velocidade. [13] É uma grande vantagem para um navio de guerra poder manobrar enquanto estiver atingindo um alvo.
Os compromissos navais noturnos a longa distância tornaram-se viáveis quando os dados do radar podiam ser inseridos no rangekeeper. A eficácia dessa combinação foi demonstrada em novembro de 1942, na Terceira Batalha da Ilha de Savo, quando o USS Washington enfrentou o navio de guerra japonês Kirishima a uma distância de 7,7 km à noite. Kirishima foi incendiada, sofreu várias explosões e foi abandonada por sua equipe. Ela havia sido atingida por pelo menos nove tiros de 16 polegadas (410 mm) em 75 disparados (taxa de acerto de 12%). [1] Os destroços de Kirishima foram descobertos em 1992 e mostraram que toda a seção de proa do navio estava faltando. [14] Os japoneses durante a Segunda Guerra Mundial não desenvolveram radar ou controle automatizado de incêndio ao nível da Marinha dos EUA e estavam em desvantagem significativa. [15]
Na década de 1950, as torres de canhões eram cada vez mais não tripuladas, com o assentamento de armas controlado remotamente a partir do centro de controle do navio, usando entradas de radar e outras fontes.
A última ação de combate para os guarda-redes analógicos, pelo menos para a Marinha dos EUA, foi na Guerra do Golfo Pérsico de 1991 [16], quando os guarda-redes dos navios de guerra da classe Iowa dirigiram suas últimas rodadas em combate.
II Guerra Mundial locais bomba [ editar ]
Um uso precoce de sistemas de controle de incêndio ocorreu em aviões bombardeiros , com o uso de miras computacionais que aceitavam informações de altitude e velocidade do ar para prever e exibir o ponto de impacto de uma bomba lançada na época. O dispositivo mais conhecido dos Estados Unidos foi a mira nórdica .
II Guerra Mundial mira artilharia aérea [ editar ]
Sistemas simples, conhecidos como locais de computação de chumbo, também apareceram dentro de aeronaves no final da guerra como armas de fogo giroscópicas . Esses dispositivos usavam um giroscópio para medir as taxas de rotação e moviam o ponto de mira da mira para levar isso em consideração, com o ponto de mira apresentado através de uma visão do refletor . A única "entrada" manual para a mira era a distância do alvo, que normalmente era tratada discando o tamanho da asa do alvo em algum alcance conhecido. Pequenas unidades de radar foram adicionadas no período pós-guerra para automatizar até mesmo essa entrada, mas demorou algum tempo até que fossem rápidas o suficiente para deixar os pilotos completamente felizes com elas.
Sistemas de pós-Segunda Guerra Mundial [ editar ]
No início da Guerra do Vietnã, um novo indicador de bombardeio computadorizado, chamado Sistema de Bombardeio em Baixa Altitude(LABS), começou a ser integrado aos sistemas de aeronaves equipadas para transportar armamentos nucleares. Esse novo computador da bomba foi revolucionário, pois o comando de liberação da bomba foi dado pelo computador, não pelo piloto; o piloto designou o alvo usando o radar ou outro sistema de mira e "consentiu" em liberar a arma, e o computador o fez em um "ponto de liberação" calculado alguns segundos depois. Isso é muito diferente dos sistemas anteriores, que, embora também tivessem sido informatizados, ainda calculavam um "ponto de impacto" mostrando onde a bomba cairia se a bomba fosse lançada naquele momento. A principal vantagem é que a arma pode ser liberada com precisão, mesmo quando o avião está em manobras. A maioria das miras até esse tempo exigia que o avião mantivesse uma atitude constante (geralmente nivelada),
O sistema LABS foi originalmente projetado para facilitar uma tática chamada bombardeio de arremesso , para permitir que a aeronave permaneça fora do alcance do raio de explosão de uma arma . O princípio do cálculo do ponto de liberação, no entanto, acabou sendo integrado aos computadores de controle de incêndio de bombardeiros posteriores e aeronaves de ataque, permitindo bombardeios de nível, mergulho e arremesso. Além disso, à medida que o computador de controle de incêndio foi integrado aos sistemas de munições, o computador pode levar em consideração as características de vôo da arma a ser lançada.
Controle de incêndio em terra [ editar ]
Controle de incêndio baseado em aeronaves [ editar ]
No início da Segunda Guerra Mundial , o desempenho em altitude das aeronaves havia aumentado tanto que as armas antiaéreas tinham problemas preditivos semelhantes e estavam cada vez mais equipadas com computadores de controle de incêndio. A principal diferença entre esses sistemas e os de navios era tamanho e velocidade. As primeiras versões do Sistema de Controle de Cima , ou HACS, de Britain 's Royal Navyforam exemplos de um sistema que previu com base no pressuposto de que a velocidade, a direção e a altitude do alvo permaneceriam constantes durante o ciclo de previsão, que consistia no tempo de difusão da concha e no tempo de voo da concha até o alvo. O sistema USN Mk 37 fez suposições semelhantes, exceto que poderia prever a hipótese de uma taxa constante de mudança de altitude. O Kerrison Predictor é um exemplo de um sistema que foi construído para resolver o assentamento em "tempo real", simplesmente apontando o diretor para o alvo e, em seguida, apontando a arma para um ponteiro direcionado. Também foi deliberadamente projetado para ser pequeno e leve, a fim de permitir que ele fosse facilmente transportado junto com as armas que serviu.
O sistema antiaéreo M-9 / SCR-584 baseado em radar foi usado para direcionar a artilharia de defesa aérea desde 1943. O SCR-584 do MIT Radiation Lab foi o primeiro sistema de radar com seguimento automático, o M-9 da Bell Laboratory [17 ] foi um computador de controle de incêndio analógico eletrônico que substituiu computadores mecânicos complicados e difíceis de fabricar (como o Sperry M-7 ou o preditor britânico de Kerrison). Em combinação com a espingarda de proximidade VT , esse sistema realizou o feito surpreendente de abater mísseis de cruzeiro V-1 com menos de 100 projéteis por avião (milhares eram típicos dos sistemas AA anteriores). [18] [19] Este sistema foi fundamental na defesa de Londres e Antuérpia contra o V-1.
Embora listados na seção de controle de incêndio em terra, os sistemas de controle de incêndio antiaéreo também podem ser encontrados nos sistemas navais e de aeronaves.
Controle Coast fogo de artilharia [ editar ]
No Corpo de Artilharia da Costa do Exército dos Estados Unidos , os sistemas de controle de incêndio da Artilharia da Costa começaram a ser desenvolvidos no final do século 19 e progrediram na Segunda Guerra Mundial. [20]
Os primeiros sistemas faziam uso de várias estações de observação ou de base (veja a Figura 1 ) para encontrar e rastrear alvos que atacavam portos americanos. Os dados dessas estações foram então passados para as salas de plotagem , onde dispositivos mecânicos analógicos, como a placa de plotagem , eram usados para estimar as posições dos alvos e obter dados de disparo de baterias de armas costeiras designadas para interditá-las.
Os fortes da Artilharia Costeira dos EUA [21] se eriçaram com uma variedade de armamentos, variando de morteiros de defesa costeira de 12 polegadas a artilharia de médio alcance de 3 e 6 polegadas, até armas maiores, que incluíam armas de 10 e 12 polegadas armas de barbeta e carruagens desaparecidas, artilharia ferroviária de 14 polegadas e canhões de 16 polegadas instalados pouco antes e durante a Segunda Guerra Mundial.
O controle de fogo na Artilharia Costeira tornou-se cada vez mais sofisticado em termos de correção de dados de tiro para fatores como condições climáticas, condição do pó usado ou rotação da Terra. Também foram feitas provisões para ajustar os dados de disparo para a queda observada de projéteis. Como mostrado na Figura 2, todos esses dados foram enviados de volta às salas de plotagem em um cronograma ajustado com precisão, controlado por um sistema de sinos de intervalo de tempo que tocavam em cada sistema de defesa do porto. [22]
Foi apenas mais tarde na Segunda Guerra Mundial que computadores eletromecânicos de dados de armas, conectados a radares de defesa costeira, começaram a substituir a observação óptica e os métodos manuais de plotagem no controle da artilharia costeira. Mesmo assim, os métodos manuais foram mantidos como apoio até o final da guerra.
Sistemas de controle de fogo diretos e indiretos [ editar ]
Os sistemas de controle de incêndio em terra podem ser usados para auxiliar no combate direto ao fogo e ao uso indireto de armas de fogo . Esses sistemas podem ser encontrados em armas que variam de armas pequenas a grandes armas de artilharia.Os modernos computadores de controle de incêndio, como todos os computadores de alto desempenho, são digitais. O desempenho adicional permite que basicamente qualquer entrada seja adicionada, da densidade do ar e do vento, ao desgaste dos canos e distorção devido ao aquecimento. Esses tipos de efeitos são perceptíveis para qualquer tipo de arma, e os computadores de controle de incêndio começaram a aparecer em plataformas cada vez menores. Os tanques foram um dos primeiros a usar armas automatizadas, usando um telêmetro a laser e um medidor de distorção de barril. Os computadores de controle de incêndio não são apenas úteis para canhões grandes . Eles podem ser usados para apontar metralhadoras , pequenos canhões, mísseis guiados , rifles , granadas , foguetes- qualquer tipo de arma que possa ter seus parâmetros de lançamento ou disparo variados. Eles geralmente são instalados em navios , submarinos , aeronaves , tanques e até em armas pequenas - por exemplo, o lançador de granadas desenvolvido para uso no fuzil de caça Fabrique Nationale F2000. Os computadores de controle de incêndio passaram por todos os estágios da tecnologia que os computadores possuem, com alguns projetos baseados na tecnologia analógica e posteriormente em tubos de vácuo que foram posteriormente substituídos por transistores .
Sistemas de controlo de fogo são frequentemente em interface com os sensores (tais como o sonar , radar , Irst , a laser gama-localizadores , anemetros , cata-ventos , termómetros , barómetros , etc), a fim de reduzir ou eliminar a quantidade de informações que devem ser inseridas manualmente para calcular uma solução eficaz. Sonar, radar, IRSTe os range-finders podem dar ao sistema a direção e / ou a distância do alvo. Como alternativa, uma mira óptica pode ser fornecida para que um operador possa simplesmente apontar para o alvo, o que é mais fácil do que alguém inserir a faixa usando outros métodos e dá ao alvo menos aviso de que está sendo rastreado. Normalmente, as armas lançadas a longas distâncias precisam de informações ambientais - quanto mais uma munição viaja, mais o vento, a temperatura, a densidade do ar etc. afetam sua trajetória, portanto, ter informações precisas é essencial para uma boa solução. Às vezes, para foguetes de longo alcance, é necessário obter dados ambientais em grandes altitudes ou entre o ponto de lançamento e o alvo. Freqüentemente, satélites ou balões são usados para coletar essas informações.
Uma vez calculada a solução de disparo, muitos sistemas modernos de controle de incêndio também são capazes de apontar e disparar a (s) arma (s). Mais uma vez, isso é do interesse da velocidade e precisão, e no caso de um veículo como uma aeronave ou tanque, para permitir ao piloto / artilheiro / etc. executar outras ações simultaneamente, como rastrear o alvo ou pilotar a aeronave. Mesmo que o sistema não consiga apontar a arma em si, por exemplo, o canhão fixo em uma aeronave, ele pode fornecer ao operador pistas sobre como apontar. Normalmente, o canhão aponta para a frente e o piloto deve manobrar a aeronave para que ela se oriente corretamente antes de disparar. Na maioria das aeronaves, a sugestão de mira assume a forma de um "pipper", projetado no visor heads-up(HUD). O pipper mostra ao piloto onde o alvo deve ser relativo à aeronave para atingi-lo. Uma vez que o piloto manobra a aeronave para que o alvo e o piper sejam sobrepostos, ele ou ela dispara a arma ou, em algumas aeronaves, a arma dispara automaticamente neste momento, a fim de superar o atraso do piloto. No caso de um lançamento de míssil, o computador de controle de incêndio pode dar ao piloto um feedback sobre se o alvo está dentro do alcance do míssil e qual a probabilidade de o míssil atingir se for lançado em um determinado momento. O piloto aguardará até que a leitura de probabilidade seja satisfatoriamente alta antes de lançar a arma.
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