Los sistemas de control de fuego de los cañones de los buques ( GFCS ) son sistemas analógicos de control de fuego que se utilizaban a bordo de los buques de guerra navales antes de los sistemas electrónicos computarizados modernos, para controlar el objetivo de los cañones contra buques de superficie, aeronaves y objetivos costeros, con miras ópticas o de radar . La mayoría de los buques estadounidenses que son destructores o de mayor tamaño (pero no los destructores de escolta, excepto los DEG de la clase Brooke, posteriormente designados FFG o los portaaviones de escolta) empleaban sistemas de control de fuego de cañones para cañones de 5 pulgadas (127 mm) y mayores, hasta acorazados, como la clase Iowa .
A partir de los barcos construidos en la década de 1960, los cañones de los buques de guerra eran operados en gran medida por sistemas informáticos, es decir, sistemas controlados por ordenadores electrónicos, que estaban integrados con los sistemas de control de disparo de misiles del barco y otros sensores del mismo. A medida que la tecnología avanzaba, muchas de estas funciones acabaron siendo gestionadas íntegramente por ordenadores electrónicos centrales.
Los componentes principales de un sistema de control de disparos de armas son un director controlado por humanos , junto con o posteriormente reemplazado por un radar o una cámara de televisión, una computadora, un dispositivo estabilizador o giroscopio y equipo en una sala de trazado. [1]
En la Armada de los Estados Unidos, el ordenador de artillería más utilizado fue el Ford Mark 1, más tarde el Mark 1A Fire Control Computer , que era un ordenador balístico analógico electromecánico que proporcionaba soluciones de disparo precisas y podía controlar automáticamente uno o más montajes de armas contra objetivos estacionarios o móviles en la superficie o en el aire. Esto dio a las fuerzas estadounidenses una ventaja tecnológica en la Segunda Guerra Mundial contra los japoneses, que no desarrollaron un control remoto de la potencia de sus armas; tanto la Armada de los Estados Unidos como la Armada japonesa utilizaban la corrección visual de los disparos mediante salpicaduras de proyectiles o ráfagas en el aire, mientras que la Armada de los Estados Unidos aumentaba la detección visual con radar. Los ordenadores digitales no serían adoptados para este propósito por los Estados Unidos hasta mediados de la década de 1970; sin embargo, debe enfatizarse que todos los sistemas analógicos de control de fuego antiaéreo tenían graves limitaciones, e incluso el sistema Mark 37 de la Armada de los Estados Unidos requería casi 1000 rondas de munición de espoleta mecánica de 5 pulgadas (127 mm) por muerte, incluso a fines de 1944. [2]
El sistema de control de fuego del cañón Mark 37 incorporó la computadora Mark 1, el director Mark 37, un elemento estable giroscópico junto con el control automático del cañón, y fue el primer GFCS de doble propósito de la Marina de los EE. UU. en separar la computadora del director.
El control del fuego naval se parece al de los cañones terrestres, pero no hay una distinción clara entre fuego directo e indirecto. Es posible controlar varios cañones del mismo tipo en una única plataforma simultáneamente, mientras tanto los cañones que disparan como el objetivo están en movimiento.
Aunque un barco se balancea y cabecea a un ritmo más lento que un tanque, la estabilización giroscópica es sumamente deseable. El control del fuego de los cañones navales implica potencialmente tres niveles de complejidad:
Se pueden realizar correcciones en función de la velocidad del viento en la superficie, el balanceo y el cabeceo del barco que dispara, la temperatura del depósito de pólvora, la deriva de los proyectiles estriados, el diámetro del cañón individual ajustado para la ampliación de disparo a disparo y la tasa de cambio de alcance con modificaciones adicionales a la solución de disparo basadas en la observación de disparos anteriores. Los sistemas de control de tiro más sofisticados tienen en cuenta más de estos factores en lugar de depender de la simple corrección de la caída observada de los disparos. A veces se incluían marcadores de tinte de diferentes colores con los proyectiles grandes para que los cañones individuales, o los barcos individuales en formación, pudieran distinguir las salpicaduras de sus proyectiles durante el día. Las primeras "computadoras" eran personas que usaban tablas numéricas.
La Marina Real estaba al tanto de la caída de la ventaja de la observación de disparos del disparo de salva a través de varios experimentos ya en 1870, cuando el comandante John A. Fisher instaló un sistema eléctrico que permitía el disparo simultáneo de todos los cañones del HMS Ocean , el buque insignia de la Estación China como segundo al mando. [a] Sin embargo, la Estación o la Marina Real aún no habían implementado el sistema en toda la flota en 1904. La Marina Real consideró a Rusia un adversario potencial a través de The Great Game , y envió al teniente Walter Lake de la División de Artillería de la Armada y al comandante Walter Hugh Thring [3] de la Guardia Costera y las Reservas, este último con un ejemplo temprano de Dumaresq , a Japón durante la Guerra Ruso-Japonesa . Su misión era guiar y entrenar al personal de artillería naval japonés en los últimos desarrollos tecnológicos, pero lo que es más importante para la Armada Imperial Japonesa (IJN), estaban muy al tanto de los experimentos.
Durante la Batalla del Mar Amarillo del 10 de agosto de 1904 contra la Flota del Pacífico rusa , el acorazado Asahi, construido por los británicos , y su buque gemelo, el buque insignia de la flota Mikasa , estaban equipados con los últimos telémetros Barr y Stroud en el puente, pero los barcos no estaban diseñados para apuntar y disparar de forma coordinada. El jefe de artillería del Asahi , Hiroharu Kato (más tarde comandante de la Flota Combinada ), experimentó con el primer sistema director de control de fuego, utilizando un tubo parlante (voicepipe) y comunicación telefónica desde los observadores en lo alto del mástil hasta su posición en el puente donde realizaba los cálculos de alcance y desviación, y desde su posición hasta las torretas de cañones de 12 pulgadas (305 mm) a proa y a popa. [4]
Con la salva semi-sincronizada disparando a su orden de voz desde el puente, los observadores que usaban cronómetros en el mástil podían identificar la salva distante de salpicaduras creadas por los proyectiles de su propio barco con mayor eficacia que tratar de identificar una sola salpicadura entre muchas. [b] Kato dio la orden de disparo de manera consistente en un momento particular en los ciclos de balanceo y cabeceo del barco, simplificando las tareas de disparo y corrección que antes se realizaban de forma independiente con precisión variable usando medidores de horizonte artificial en cada torreta. [c] [4] Además, a diferencia de en las torretas de los cañones, estaba a unos pasos del comandante del barco dando órdenes para cambiar el rumbo y la velocidad en respuesta a los informes entrantes sobre los movimientos del objetivo.
Kato fue transferido al buque insignia de la flota, Mikasa , como oficial jefe de artillería, y su primitivo sistema de control estaba en funcionamiento en toda la flota cuando la Flota Combinada destruyó la Flota rusa del Báltico (rebautizada como 2.ª y 3.ª Flota del Pacífico) en la Batalla de Tsushima durante el 27 y 28 de mayo de 1905.
Los sistemas centralizados de control de fuego naval se desarrollaron por primera vez en la época de la Primera Guerra Mundial . [7] El control local se había utilizado hasta ese momento, y siguió utilizándose en buques de guerra más pequeños y auxiliares durante la Segunda Guerra Mundial . Las especificaciones del HMS Dreadnought se finalizaron después de que el observador oficial de la Armada Imperial Japonesa a bordo del Asahi , el capitán Pakenham (más tarde almirante), presentara el informe sobre la batalla de Tsushima , y observara de primera mano cómo funcionaba el sistema de Kato. A partir de este diseño, los grandes buques de guerra tenían un armamento principal de un tamaño de cañón a lo largo de varias torretas (lo que simplificaba aún más las correcciones), lo que facilitaba el control central del fuego mediante disparos eléctricos.
El Reino Unido construyó su primer sistema central antes de la Gran Guerra. En el centro había una computadora analógica diseñada por el comandante (más tarde almirante Sir) Frederic Charles Dreyer que calculaba la tasa de alcance, la tasa de cambio de alcance debido al movimiento relativo entre los barcos que disparaban y los que eran el objetivo. La tabla Dreyer se mejoró y se utilizó en el período de entreguerras, momento en el que fue reemplazada en los barcos nuevos y reconstruidos por la tabla de control de fuego del Almirantazgo . [d]
El uso del sistema de disparo controlado por el director junto con el ordenador de control de tiro trasladó el control de la colocación de los cañones desde las torretas individuales a una posición central (normalmente en una sala de planificación protegida bajo el blindaje), aunque los montajes de cañones individuales y las torretas de varios cañones podían conservar una opción de control local para su uso cuando el daño de la batalla impedía al director ajustar los cañones. Los cañones podían entonces dispararse en salvas planificadas, con cada cañón dando una trayectoria ligeramente diferente. La dispersión de los disparos causada por las diferencias en los cañones individuales, los proyectiles individuales, las secuencias de ignición de la pólvora y la distorsión transitoria de la estructura del barco era indeseablemente grande en las distancias de enfrentamiento navales típicas. Los directores en lo alto de la superestructura tenían una mejor vista del enemigo que una mira montada en la torreta, y la tripulación que la operaba estaba alejada del sonido y el impacto de los cañones.
Factores balísticos no medidos e incontrolables como la temperatura a gran altitud, la humedad, la presión barométrica, la dirección y velocidad del viento requerían un ajuste final mediante la observación de la caída de los proyectiles. La medición visual del alcance (tanto del objetivo como de las salpicaduras del proyectil) era difícil antes de la disponibilidad del radar. Los británicos preferían los telémetros de coincidencia, mientras que los alemanes y la Marina de los EE. UU. preferían el tipo estereoscópico. Los primeros eran menos capaces de medir la distancia sobre un objetivo indistinto, pero más fáciles para el operador durante un largo período de uso, mientras que los segundos lo eran al revés.
Durante la Batalla de Jutlandia , aunque algunos pensaban que los británicos tenían el mejor sistema de control de tiro del mundo en ese momento, solo el tres por ciento de sus disparos realmente alcanzaban sus objetivos. En ese momento, los británicos usaban principalmente un sistema de control de tiro manual. [8] Esta experiencia contribuyó a que los telémetros computacionales se convirtieran en un equipo estándar. [e]
El primer despliegue de un telémetro en la Armada de los EE. UU. fue en el USS Texas en 1916. Debido a las limitaciones de la tecnología en ese momento, los telémetros iniciales eran rudimentarios. Por ejemplo, durante la Primera Guerra Mundial, los telémetros generaban los ángulos necesarios automáticamente, pero los marineros tenían que seguir manualmente las instrucciones de los telémetros. Esta tarea se llamaba "seguimiento del puntero", pero las tripulaciones tendían a cometer errores involuntarios cuando se fatigaban durante batallas prolongadas. [9] Durante la Segunda Guerra Mundial, se desarrollaron servomecanismos (llamados "motores" en la Armada de los EE. UU.) que permitían que los cañones se dirigieran automáticamente según las órdenes del telémetro sin intervención manual, aunque los punteros seguían funcionando incluso si se perdía el control automático. Las computadoras Mark 1 y Mark 1A contenían aproximadamente 20 servomecanismos, en su mayoría servos de posición, para minimizar la carga de par en los mecanismos de computación. [10]
Durante su larga vida útil, los telémetros se actualizaban con frecuencia a medida que avanzaba la tecnología y, en la Segunda Guerra Mundial, eran una parte fundamental de un sistema de control de tiro integrado. La incorporación del radar al sistema de control de tiro a principios de la Segunda Guerra Mundial proporcionó a los barcos la capacidad de realizar operaciones de tiro efectivas a larga distancia en condiciones climáticas adversas y de noche. [f]
En un barco británico típico de la Segunda Guerra Mundial, el sistema de control de tiro conectaba las torretas individuales de los cañones a la torre directora (donde estaban los instrumentos de observación) y al ordenador analógico situado en el corazón del barco. En la torre directora, los operadores apuntaban sus telescopios al objetivo; un telescopio medía la elevación y el otro el rumbo. Los telescopios telémetros montados en un soporte separado medían la distancia al objetivo. Estas mediciones eran convertidas por la mesa de control de tiro en rumbos y elevaciones sobre las que disparar los cañones. En las torretas, los artilleros ajustaban la elevación de sus cañones para que coincidiera con un indicador que era la elevación transmitida desde la mesa de control de tiro; un artillero de la torreta hacía lo mismo con el rumbo. Cuando los cañones apuntaban al objetivo, disparaban de forma centralizada. [11]
La Aichi Clock Company produjo por primera vez la computadora analógica de ángulo bajo Shagekiban Tipo 92 en 1932. El Rangekeeper de la Armada de los EE. UU. y el Mark 38 GFCS tenían una ventaja sobre los sistemas de la Armada Imperial Japonesa en operatividad y flexibilidad. El sistema estadounidense permitía al equipo de la sala de trazado identificar rápidamente los cambios de movimiento del objetivo y aplicar las correcciones adecuadas. Los sistemas japoneses más nuevos, como el Hoiban y el Shagekiban Tipo 98 en la clase Yamato , estaban más actualizados, lo que eliminó el Sokutekiban , pero aún dependía de siete operadores. [ cita requerida ]
A diferencia del sistema asistido por radar estadounidense, los japoneses dependían de telémetros ópticos de promedio, carecían de giroscopios para detectar el horizonte y requerían el manejo manual de los seguimientos en el Sokutekiban , Shagekiban y Hoiban , así como de los propios cañones. Esto podría haber jugado un papel en el pésimo desempeño de los acorazados de la Fuerza Central en la Batalla de Samar en octubre de 1944. [12]
En esa acción, los destructores estadounidenses se enfrentaron a los acorazados y cruceros blindados más grandes del mundo y esquivaron los proyectiles durante el tiempo suficiente para acercarse al alcance de tiro de los torpedos, mientras lanzaban cientos de municiones precisas de 5 pulgadas (127 mm) con puntería automática sobre el objetivo. Los cruceros no alcanzaron a los portaaviones de escolta que los perseguían por salpicadura hasta que una hora de persecución redujo el alcance a 5 millas (8,0 km). Aunque los japoneses siguieron una doctrina de lograr la superioridad a largas distancias de cañones, un crucero fue víctima de explosiones secundarias causadas por impactos de los cañones de 5 pulgadas de los portaaviones. Finalmente, con la ayuda de cientos de aviones con base en portaaviones, una maltrecha Fuerza Central fue rechazada justo antes de que pudiera haber acabado con los sobrevivientes de la fuerza de tarea ligeramente armada de escoltas de protección y portaaviones de escolta del Taffy 3. La anterior Batalla del Estrecho de Surigao había establecido la clara superioridad de los sistemas asistidos por radar estadounidenses por la noche.
Las características de predicción de la posición del objetivo del telémetro podrían utilizarse para derrotar al telémetro. Por ejemplo, muchos capitanes bajo ataque de cañones de largo alcance realizarían maniobras violentas para "perseguir salvas". Un barco que persigue salvas está maniobrando hacia la posición de la última salva. Debido a que los telémetros están constantemente prediciendo nuevas posiciones para el objetivo, es poco probable que las salvas posteriores alcancen la posición de la salva anterior. [13] La dirección del giro no es importante, siempre que no sea predicha por el sistema enemigo. Dado que el objetivo de la siguiente salva depende de la observación de la posición y la velocidad en el momento en que impacta la salva anterior, ese es el momento óptimo para cambiar de dirección. Los telémetros prácticos tenían que asumir que los objetivos se movían en una trayectoria en línea recta a una velocidad constante, para mantener la complejidad a límites aceptables. Se construyó un telémetro de sonar para incluir un objetivo que girara en círculos a un radio de giro constante, pero esa función había sido desactivada.
Sólo la RN [14] y la USN lograron el control de fuego de radar de "fuego a ciegas", sin necesidad de adquirir visualmente el buque enemigo. Las potencias del Eje carecían de esta capacidad. Clases como los acorazados Iowa y South Dakota podían lanzar proyectiles sobre el horizonte visual, en la oscuridad, a través del humo o el clima. Los sistemas estadounidenses, en común con muchas armadas principales contemporáneas, tenían elementos verticales giroscópicos estables, por lo que podían mantener una solución en un objetivo incluso durante las maniobras. Al comienzo de la Segunda Guerra Mundial, los buques de guerra británicos, alemanes y estadounidenses podían disparar y maniobrar utilizando sofisticadas computadoras de control de fuego analógicas que incorporaban entradas de girocompás y nivel de giro. [15] En la batalla de Cabo Matapan, la Flota Británica del Mediterráneo , utilizando radar, emboscó y destrozó a una flota italiana, aunque el fuego real estaba bajo control óptico utilizando iluminación de concha estelar. En la Batalla Naval de Guadalcanal, el USS Washington , en completa oscuridad, infligió daños fatales a corta distancia al acorazado Kirishima utilizando una combinación de control de fuego óptico y de radar; Las comparaciones entre el seguimiento óptico y el radar durante la batalla mostraron que el seguimiento por radar coincidía con el seguimiento óptico en precisión, mientras que los rangos de radar se utilizaron durante toda la batalla. [16]
La última acción de combate de los telémetros analógicos, al menos para la Armada de los EE. UU., fue en la Guerra del Golfo Pérsico de 1991 [17], cuando los telémetros de los acorazados de la clase Iowa dirigieron sus últimas rondas en combate.
El Mark 33 GFCS era un director de control de tiro motorizado, menos avanzado que el Mark 37. El Mark 33 GFCS usaba un Mark 10 Rangekeeper , una computadora de control de tiro analógica. Todo el rangekeeper estaba montado en un director abierto en lugar de en una sala de trazado separada como en el RN HACS, o el posterior Mark 37 GFCS, y esto dificultó la actualización del Mark 33 GFCS. [19] Podía calcular soluciones de tiro para objetivos que se movían a hasta 320 nudos, o 400 nudos en picado. Sus instalaciones comenzaron a fines de la década de 1930 en destructores, cruceros y portaaviones con dos directores Mark 33 montados a proa y popa de la isla. Inicialmente no tenían radar de control de tiro y solo se apuntaban con la mira. Después de 1942, algunos de estos directores estaban cerrados y se les agregó un radar de control de tiro Mark 4 al techo del director, mientras que otros tenían un radar Mark 4 agregado sobre el director abierto. Con el Mark 4 se podían atacar grandes aviones a una distancia de hasta 40.000 yardas. Tenía menos alcance contra aviones que volaban a baja altura y los grandes buques de superficie tenían que estar a menos de 30.000 yardas. Con el radar, se podían ver y atacar objetivos con precisión de noche y con mal tiempo. [20] Los sistemas Mark 33 y 37 utilizaban predicción taquimétrica del movimiento del objetivo. [19] La USN nunca consideró que el Mark 33 fuera un sistema satisfactorio, pero los problemas de producción en tiempos de guerra y los requisitos adicionales de peso y espacio del Mark 37 impidieron la eliminación gradual del Mark 33:
Aunque superiores a los equipos más antiguos, los mecanismos de cálculo del sistema de control de alcance (Mark 10) eran demasiado lentos, tanto para alcanzar soluciones iniciales al detectar un objetivo por primera vez como para adaptarse a los frecuentes cambios de solución provocados por las maniobras de detección del objetivo. El Mark 33 era, por tanto, claramente inadecuado, como se indicó a algunos observadores en ejercicios de ataque aéreo simulados antes de las hostilidades. Sin embargo, el reconocimiento final de la gravedad de la deficiencia y el inicio de los planes de reemplazo se retrasaron por la dificultad de espacio bajo cubierta, mencionada en relación con el reemplazo del Mark 28. Además, las prioridades de reemplazo de los sistemas directores más antiguos y menos eficaces en el abarrotado programa de producción en tiempos de guerra fueron responsables del hecho de que el servicio del Mark 33 se prolongara hasta el cese de las hostilidades. [21]
El Mark 33 se utilizó como director principal en algunos destructores y como director de batería secundaria/antiaéreo en buques más grandes (es decir, en el mismo papel que el posterior Mark 37). Los cañones que controlaba eran típicamente armas de 5 pulgadas: el 5-inch/25 o el 5-inch/38 .
El Mark 34 se utilizó para controlar las baterías principales de los grandes buques de guerra. Sus predecesores incluyen el Mk18 ( clase Pensacola ), el Mk24 ( clase Northampton ), el Mk27 ( clase Portland ) y el Mk31 ( clase New Orleans ) [26] [27]
Según la Oficina de Artillería de la Marina de los EE. UU.,
Aunque los defectos no eran prohibitivos y el Mark 33 se mantuvo en producción hasta bastante avanzada la Segunda Guerra Mundial, el Bureau comenzó el desarrollo de un director mejorado en 1936, sólo dos años después de la primera instalación de un Mark 33. El objetivo de reducción de peso no se cumplió, ya que el sistema de director resultante en realidad pesaba alrededor de 8.000 libras (3.600 kg) más que el equipo que estaba destinado a reemplazar, pero el Gun Director Mark 37 que surgió del programa poseía virtudes que compensaban con creces su peso adicional. Aunque los pedidos de cañones que proporcionaba eran los mismos que los del Mark 33, los proporcionaba con mayor fiabilidad y ofrecía un rendimiento generalmente mejorado con baterías de cañones de 5 pulgadas (13 cm), ya fuera que se utilizaran para uso en superficie o antiaéreo. Además, el elemento estable y la computadora, en lugar de estar contenidos en la carcasa del director, se instalaron debajo de la cubierta, donde eran menos vulnerables a los ataques y representaban un menor peligro para la estabilidad de un barco. El diseño preveía la incorporación definitiva de un radar, que más tarde permitió disparar a ciegas con el director. De hecho, el sistema Mark 37 se mejoró casi continuamente. A finales de 1945, el equipo había pasado por 92 modificaciones, casi el doble del número total de directores de ese tipo que había en la flota el 7 de diciembre de 1941. La adquisición final ascendió a 841 unidades, lo que representó una inversión de más de 148.000.000 de dólares. Destructores, cruceros, acorazados, portaaviones y muchos auxiliares utilizaron los directores, con instalaciones individuales que variaban desde una a bordo de destructores hasta cuatro en cada acorazado. El desarrollo de los directores de cañón Mark 33 y 37 proporcionó a la flota de los Estados Unidos un buen control de fuego de largo alcance contra aviones atacantes. Pero si bien ese había parecido el problema más acuciante en el momento en que se pusieron en desarrollo los equipos, era solo una parte del problema total de la defensa aérea. A distancias cortas, la precisión de los directores disminuía drásticamente; Incluso a distancias intermedias dejaban mucho que desear. El peso y el tamaño de los equipos dificultaban el movimiento rápido, lo que dificultaba su traslado de un objetivo a otro. Su eficacia era, pues, inversamente proporcional a la proximidad del peligro. [35]
El ordenador se completó como el ordenador Ford Mark 1 en 1935. La información sobre la velocidad de los cambios de altura permitió una solución completa para los objetivos de las aeronaves que se movían a más de 400 millas por hora (640 km/h). Los destructores, a partir de la clase Sims, emplearon uno de estos ordenadores, y los acorazados, hasta cuatro. La eficacia del sistema contra las aeronaves disminuyó a medida que los aviones se hicieron más rápidos, pero hacia el final de la Segunda Guerra Mundial se realizaron mejoras en el sistema Mark 37 y se hizo compatible con el desarrollo de la espoleta de proximidad VT (tiempo variable) , que explotaba cuando estaba cerca de un objetivo, en lugar de hacerlo por temporizador o altitud, lo que aumentaba enormemente la probabilidad de que un solo proyectil destruyera un objetivo.
La función del Mark 37 Director, que se asemeja a un soporte de cañón con "orejas" en lugar de cañones, era rastrear la posición actual del objetivo en cuanto a rumbo, elevación y alcance. Para ello, tenía miras ópticas (las ventanas rectangulares o escotillas en el frente), un telémetro óptico (los tubos u orejas que sobresalían de cada lado) y, en modelos posteriores, antenas de radar de control de tiro. La antena rectangular es para el radar Mark 12 FC, y la antena parabólica de la izquierda ("piel de naranja") es para el radar Mark 22 FC. Eran parte de una actualización para mejorar el seguimiento de las aeronaves. [1]
El director estaba a cargo de una tripulación de 6 personas: oficial director, oficial asistente de control, puntero, entrenador, operador de telémetro y operador de radar. [36]
El oficial director también tenía una mira giratoria que se utilizaba para apuntar rápidamente al director hacia un nuevo objetivo. [37] Se instalaron hasta cuatro sistemas de control de fuego de cañón Mark 37 en los acorazados. En un acorazado, el director estaba protegido por 1+1 ⁄ 2 pulgada (38 mm) de blindaje y pesa 21 toneladas. El director Mark 37 a bordo del USS Joseph P. Kennedy, Jr. está protegido con media pulgada (13 mm) de blindaje y pesa 16 toneladas.
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Las señales estabilizadoras del elemento estable mantenían los telescopios de mira óptica, el telémetro y la antena del radar libres de los efectos de la inclinación de la cubierta. La señal que mantenía el eje del telémetro en posición horizontal se denominaba "crosslevel" (nivel transversal); la estabilización de la elevación se denominaba simplemente "level" (nivel). Aunque el elemento estable se encontraba bajo cubierta en Plot, junto a la computadora Mark 1/1A, sus cardanes internos seguían el movimiento del director en dirección y elevación, de modo que proporcionaba datos de nivel y crosslevel directamente. Para hacerlo con precisión, cuando se instaló inicialmente el sistema de control de tiro, un topógrafo, trabajando en varias etapas, transfirió la posición del director de cañón a Plot para que el propio mecanismo interno del elemento estable estuviera correctamente alineado con el director.
Aunque el telémetro tenía una masa e inercia significativas, el servo de nivel cruzado normalmente solo estaba ligeramente cargado, porque la propia inercia del telémetro lo mantenía esencialmente horizontal; la tarea del servo era generalmente simplemente asegurar que el telémetro y los telescopios de observación permanecieran horizontales.
El tren director (cojinete) y los accionamientos de elevación del Mark 37 se realizaban mediante motores de corriente continua alimentados por generadores rotativos amplificadores de potencia Amplidyne . Aunque el tren Amplidyne tenía una potencia máxima de varios kilovatios, su señal de entrada provenía de un par de tubos de vacío de tetrodo de haz de audio 6L6 (válvulas, en el Reino Unido).
En los acorazados, las salas de trazado de la batería secundaria se encontraban debajo de la línea de flotación y dentro del cinturón de blindaje. Contenían cuatro juegos completos del equipo de control de tiro necesario para apuntar y disparar a cuatro objetivos. Cada juego incluía una computadora Mark 1A, un elemento estable Mark 6, controles y pantallas de radar FC, correctores de paralaje, un tablero de control y personas para operarlo todo.
(A principios del siglo XX, las lecturas sucesivas de distancia y/o rumbo probablemente se trazaban a mano o mediante los dispositivos de control de tiro (o ambos). Los humanos eran muy buenos filtros de datos, capaces de trazar una línea de tendencia útil dadas lecturas algo inconsistentes. Además, el Mark 8 Rangekeeper incluía un trazador. El nombre distintivo para la sala de equipos de control de tiro se arraigó y persistió incluso cuando no había trazadores).
El Mark 1A Fire Control Computer era un ordenador balístico analógico electromecánico. Originalmente denominado Mark 1, las modificaciones de diseño fueron lo suficientemente extensas como para cambiarlo a "Mark 1A". El Mark 1A apareció después de la Segunda Guerra Mundial y puede haber incorporado tecnología desarrollada para el Mark 8 de Bell Labs, Fire Control Computer . [38] Los marineros se paraban alrededor de una caja que medía 62 por 38 por 45 pulgadas (1,57 por 0,97 por 1,14 m). A pesar de que estaba construido con un uso extensivo de un marco de aleación de aluminio (incluidas gruesas placas de soporte de mecanismo interno) y mecanismos de computación hechos principalmente de aleación de aluminio, pesaba tanto como un automóvil, aproximadamente 3125 libras (1417 kg), con el Star Shell Computer Mark 1 agregando otras 215 libras (98 kg). Utilizaba 115 voltios de CA, 60 Hz, monofásica y, por lo general, unos pocos amperios o incluso menos. En las peores condiciones de falla, sus sincronizadores aparentemente podrían consumir hasta 140 amperios o 15.000 vatios (aproximadamente lo mismo que 3 casas usando hornos). Casi todas las entradas y salidas de la computadora eran transmisores y receptores de par de sincronización.
Su función era apuntar automáticamente los cañones de modo que un proyectil disparado colisionara con el objetivo. [1] Esta es la misma función que el Mark 8 Rangekeeper de la batería principal utilizado en el Mark 38 GFCS, excepto que algunos de los objetivos con los que tenía que lidiar el Mark 1A también se movían en elevación, y mucho más rápido. Para un objetivo de superficie, el problema de control de fuego de la batería secundaria es el mismo que el de la batería principal con el mismo tipo de entradas y salidas. La principal diferencia entre los dos ordenadores son sus cálculos balísticos. La cantidad de elevación del cañón necesaria para proyectar un proyectil de 5 pulgadas (130 mm) 9 millas náuticas (17 km) es muy diferente de la elevación necesaria para proyectar un proyectil de 16 pulgadas (41 cm) a la misma distancia.
En funcionamiento, esta computadora recibía la distancia, el rumbo y la elevación del objetivo del director del cañón. Mientras el director estaba en el objetivo, los embragues en la computadora estaban cerrados y el movimiento del director del cañón (junto con los cambios en la distancia) hacía que la computadora convergiera sus valores internos de movimiento del objetivo a valores que coincidían con los del objetivo. Mientras convergía, la computadora enviaba al director del cañón la distancia, el rumbo y la elevación ("generados") mediante seguimiento asistido. Si el objetivo permanecía en un curso en línea recta a una velocidad constante (y en el caso de los aviones, una tasa constante de cambio de altitud ("tasa de ascenso"), las predicciones se volvían precisas y, con cálculos adicionales, proporcionaban valores correctos para los ángulos de avance del cañón y el ajuste de la espoleta.
El movimiento del objetivo era un vector y, si no cambiaba, el alcance, el rumbo y la elevación generados eran precisos durante un máximo de 30 segundos. Una vez que el vector de movimiento del objetivo se estabilizaba, los operadores de la computadora se lo comunicaban al oficial director del arma ("¡Trama de la solución!"), quien generalmente daba la orden de comenzar a disparar. Desafortunadamente, este proceso de inferir el vector de movimiento del objetivo requería unos pocos segundos, por lo general, lo que podía llevar demasiado tiempo.
El proceso de determinación del vector de movimiento del objetivo se realizó principalmente con un motor de velocidad constante de precisión, integradores de disco-bola-rodillo, levas no lineales, resolvers mecánicos y diferenciales. Cuatro convertidores de coordenadas especiales, cada uno con un mecanismo en parte similar al de un ratón de ordenador tradicional, convirtieron las correcciones recibidas en valores del vector de movimiento del objetivo. El ordenador Mark 1 intentó realizar la conversión de coordenadas (en parte) con un convertidor rectangular a polar, pero no funcionó tan bien como se deseaba (¡a veces intentaba hacer que la velocidad del objetivo fuera negativa!). Parte de los cambios de diseño que definieron al Mark 1A fueron un replanteamiento de cómo utilizar mejor estos convertidores de coordenadas especiales; se eliminó el convertidor de coordenadas ("solucionador de vectores").
El elemento estable, que en la terminología contemporánea se llamaría giroscopio vertical, estabilizaba las miras del director y proporcionaba datos para calcular las correcciones estabilizadoras de las órdenes del cañón. Los ángulos de avance del cañón significaban que las órdenes de estabilización del cañón diferían de las necesarias para mantener estables las miras del director. El cálculo ideal de los ángulos de estabilización del cañón requería una cantidad poco práctica de términos en la expresión matemática, por lo que el cálculo era aproximado.
Para calcular los ángulos de avance y el ajuste temporal de la espoleta, se combinaron los componentes del vector de movimiento del objetivo, así como su alcance y altitud, la dirección y velocidad del viento y el movimiento del propio barco para predecir la ubicación del objetivo cuando el proyectil lo alcanzara. Este cálculo se realizó principalmente con resolvers mecánicos ("solucionadores de componentes"), multiplicadores y diferenciales, pero también con una de las cuatro levas tridimensionales.
Basándose en las predicciones, las otras tres cámaras tridimensionales proporcionaron datos sobre la balística del arma y la munición para las que estaba diseñada la computadora; no se podía utilizar para un tamaño o tipo de arma diferente, salvo mediante una reconstrucción que podría llevar semanas.
Los servos en la computadora aumentaron el torque con precisión para minimizar la carga en las salidas de los mecanismos de computación, reduciendo así los errores, y también posicionaron los grandes sincronizadores que transmitían las órdenes del arma (rumbo y elevación, ángulos de avance de la mira y ajuste de la espoleta de tiempo). Estos eran electromecánicos "bang-bang", pero tenían un rendimiento excelente.
El problema del control del fuego antiaéreo era más complicado porque tenía el requisito adicional de rastrear el objetivo en elevación y hacer predicciones del objetivo en tres dimensiones. Los resultados del Mark 1A eran los mismos (rumbo y elevación del cañón), excepto que se agregó el tiempo de espoleta. El tiempo de espoleta era necesario porque el ideal de golpear directamente al avión en rápido movimiento con el proyectil era poco práctico. Con el tiempo de espoleta establecido en el proyectil, se esperaba que explotara lo suficientemente cerca del objetivo para destruirlo con la onda de choque y la metralla. Hacia el final de la Segunda Guerra Mundial , la invención de la espoleta de proximidad VT eliminó la necesidad de usar el cálculo del tiempo de espoleta y su posible error. Esto aumentó enormemente las probabilidades de destruir un objetivo aéreo. Las computadoras de control de tiro digital no se introdujeron en servicio hasta mediados de la década de 1970.
La orientación central desde un director de cañón presenta una pequeña complicación, ya que los cañones suelen estar lo suficientemente alejados del director como para requerir una corrección de paralaje para apuntar correctamente. En el Mark 37 GFCS, el Mark 1/1A enviaba datos de paralaje a todos los soportes de cañón; cada soporte tenía su propio factor de escala (y "polaridad") configurado dentro del receptor-regulador (controlador) del mecanismo de transmisión (servo) del tren (cojinete).
En dos ocasiones a lo largo de su historia, se modificaron los factores de escala internos, probablemente modificando las relaciones de transmisión. La velocidad objetivo tenía un límite superior estricto, fijado por un tope mecánico. Originalmente era de 300 nudos (350 mph; 560 km/h), y posteriormente se duplicó en cada reconstrucción.
Estas computadoras fueron construidas por Ford Instrument Company , Long Island City , Queens, Nueva York. La empresa recibió el nombre de Hannibal C. Ford , un diseñador genial y director de la empresa. Máquinas herramienta especiales mecanizaron ranuras de levas frontales y duplicaron con precisión las levas balísticas en 3D.
En términos generales, estas computadoras estaban muy bien diseñadas y construidas, eran muy resistentes y casi no presentaban problemas. Las pruebas frecuentes incluían la introducción de valores mediante las manivelas y la lectura de los resultados en los diales, con el motor de tiempo parado. Se trataba de pruebas estáticas. Las pruebas dinámicas se hacían de forma similar, pero se utilizaba una aceleración manual suave de la "línea de tiempo" (integradores) para evitar posibles errores de deslizamiento cuando se encendía el motor de tiempo; el motor de tiempo se apagaba antes de que terminara la ejecución y se dejaba que la computadora se desvaneciera. El fácil accionamiento manual de la línea de tiempo llevaba la prueba dinámica a su punto final deseado, cuando se leían los diales.
Como era habitual en este tipo de ordenadores, al girar una palanca en el soporte de la manivela se activaba la recepción automática de datos y se desconectaba el engranaje de la manivela. Al girarla en sentido contrario, el engranaje se acoplaba y se cortaba la alimentación del servomotor del receptor.
Los mecanismos (incluidos los servos) de esta computadora están descritos magníficamente, con muchas ilustraciones excelentes, en la publicación de la Marina OP 1140.
Hay fotografías del interior de la computadora en los Archivos Nacionales; algunas están en páginas web y algunas de ellas han sido giradas un cuarto de vuelta.
La función del Elemento Estable Mark 6 ( en la imagen ) en este sistema de control de tiro es la misma que la función del Vertical Estable Mark 41 en el sistema de batería principal. Es un giroscopio de búsqueda vertical ("giroscopio vertical", en términos actuales) que proporciona al sistema una dirección ascendente estable en un barco que se balancea y cabecea. En modo de superficie, reemplaza la señal de elevación del director. [1] También tiene las teclas de disparo del modo de superficie.
Se basa en un giroscopio que se levanta de manera que su eje de giro quede vertical. La carcasa del rotor del giroscopio gira a baja velocidad, del orden de 18 rpm. En lados opuestos de la carcasa hay dos pequeños tanques, parcialmente llenos de mercurio, y conectados por un tubo capilar. El mercurio fluye hacia el tanque inferior, pero lentamente (varios segundos) debido a la restricción del tubo. Si el eje de giro del giroscopio no es vertical, el peso adicional en el tanque inferior haría que la carcasa se volcara si no fuera por el giroscopio y la rotación de la carcasa. Esa velocidad de rotación y la tasa de flujo de mercurio se combinan para colocar el tanque más pesado en la mejor posición para hacer que el giroscopio se mueva hacia la vertical.
Cuando el barco cambia de rumbo rápidamente a gran velocidad, la aceleración debida al giro puede ser suficiente para confundir al giróscopo y hacer que se desvíe de la vertical verdadera. En tales casos, el girocompás del barco envía una señal de desactivación que cierra una válvula solenoide para bloquear el flujo de mercurio entre los tanques. La deriva del giróscopo es lo suficientemente baja como para no tener importancia durante breves períodos de tiempo; cuando el barco reanuda su navegación más normal, el sistema de erección corrige cualquier error.
La rotación de la Tierra es lo suficientemente rápida como para necesitar una corrección. Un pequeño peso ajustable en una varilla roscada y una escala de latitud hacen que el giroscopio precese a la velocidad angular equivalente de la Tierra en la latitud dada. El peso, su escala y el marco están montados en el eje de un receptor de par sincronizado alimentado con datos del rumbo del barco desde la brújula giroscópica y compensado por un sincronizador diferencial impulsado por el motor del rotor de la carcasa. El pequeño compensador en funcionamiento está orientado geográficamente, por lo que la varilla de soporte del peso apunta al este y al oeste.
En la parte superior del conjunto del giroscopio, encima del compensador, justo en el centro, hay una bobina excitadora alimentada con corriente alterna de bajo voltaje. Encima de ella hay un cuenco de madera pintado de negro, poco profundo, invertido. En su superficie, incrustadas en ranuras, hay dos bobinas que son básicamente como dos figuras en forma de 8, pero con una forma más parecida a la de una letra D y su imagen reflejada, formando un círculo con un cruce diametral. Una bobina está desplazada 90 grados. Si el cuenco (llamado "paraguas") no está centrado sobre la bobina excitadora, una o ambas bobinas tienen una salida que representa el desplazamiento. Este voltaje se detecta por fase y se amplifica para impulsar dos servomotores de CC para colocar el paraguas en línea con la bobina.
Los cardanes de soporte del paraguas giran en dirección al director del armazón y los servomotores generan señales estabilizadoras de nivel y de nivel cruzado. El servo del receptor de dirección del Mark 1A acciona el marco del cardán de recogida en el elemento estable a través de un eje entre los dos dispositivos, y los servos de nivel y de nivel cruzado del elemento estable envían esas señales de vuelta a la computadora a través de dos ejes más.
(La computadora de control de fuego del sonar a bordo de algunos destructores de finales de la década de 1950 requería señales de balanceo y cabeceo para estabilizarse, por lo que un convertidor de coordenadas que contenía sincronizadores, resolvers y servos calculaba estos últimos a partir del rumbo, el nivel y el nivel transversal del director del cañón).
El radar de control de tiro utilizado en el Mark 37 GFCS ha evolucionado. En la década de 1930, el Mark 33 Director no tenía una antena de radar. La Misión Tizard a los Estados Unidos proporcionó a la USN datos cruciales sobre la tecnología de radar del Reino Unido y la Marina Real y los sistemas de radar de control de tiro. En septiembre de 1941, la primera antena de radar de control de tiro rectangular Mark 4 se montó en un Mark 37 Director, [39] y se convirtió en una característica común en los Director de la USN a mediados de 1942. Pronto los aviones volaron más rápido, y en 1944 para aumentar la velocidad y la precisión, el Mark 4 fue reemplazado por una combinación de los radares Mark 12 (antena rectangular) y Mark 22 (antena parabólica) de "piel de naranja". ( en la imagen ) [37] A fines de la década de 1950, los directores Mark 37 tenían radares de escaneo cónico de banda X Western Electric Mark 25 con platos redondos perforados. Finalmente, se montó la antena circular SPG 25 en la parte superior.
El sistema de control de fuego de los cañones Mark 38 (GFCS) controlaba los grandes cañones de la batería principal de los acorazados de la clase Iowa . Los sistemas de radar utilizados por el Mark 38 GFCS eran mucho más avanzados que los primitivos equipos de radar utilizados por los japoneses en la Segunda Guerra Mundial. Los componentes principales eran el director, la sala de trazado y el equipo de transmisión de datos interconectado. Los dos sistemas, el de proa y el de popa, eran completos e independientes. Sus salas de trazado estaban aisladas para protegerse contra los daños de batalla que se propagaban de uno a otro.
El director Mark 38 delantero ( en la foto ) estaba situado en la parte superior de la torre de control de tiro. El director estaba equipado con miras ópticas, telémetro óptico Mark 48 (las cajas largas y delgadas que sobresalían de cada lado) y una antena de radar de control de tiro Mark 13 (la forma rectangular que se encuentra en la parte superior). [1] [49] El propósito del director era rastrear el rumbo y la distancia actuales del objetivo. Esto podía hacerse ópticamente con los hombres dentro usando las miras y el telémetro, o electrónicamente con el radar . (El radar de control de tiro era el método preferido). La posición actual del objetivo se llamaba línea de visión (LOS), y se enviaba continuamente a la sala de trazado mediante motores sincronizados . Cuando no se usaba la pantalla del radar para determinar los puntos, el director era la estación de observación óptica. [1]
La sala de trazado de la batería principal de avanzada estaba situada debajo de la línea de flotación y dentro del cinturón blindado. [1] Albergaba el guardameta Mark 8 del sistema de avanzada, el establo vertical Mark 41, los controles y pantallas del radar Mark 13 FC, los correctores de paralaje , el tablero de control de tiro, el tablero de control telefónico de batalla, los indicadores de estado de la batería, los oficiales de artillería asistentes y los técnicos de control de tiro (FC) (entre 1954 y 1982, los FC fueron designados como técnicos de control de tiro (FT)). [1] [49]
El Mark 8 Rangekeeper era una computadora analógica electromecánica [1] [49] cuya función era calcular continuamente el rumbo y la elevación del arma, la línea de fuego (LOF), para alcanzar una posición futura del objetivo. Lo hacía recibiendo automáticamente información del director (LOS), el radar FC (alcance), el girocompás del barco (rumbo real del barco), el registro Pitometer del barco (velocidad del barco), la vertical estable (inclinación de la cubierta del barco, detectada como nivel y nivel transversal) y el anemómetro del barco (velocidad y dirección relativas del viento). Además, antes de que comenzara la acción en la superficie, el FT ingresaba manualmente la velocidad inicial promedio de los proyectiles disparados desde los cañones de la batería y la densidad del aire. Con toda esta información, el rangekeeper calculaba el movimiento relativo entre su barco y el objetivo. [1] Luego podía calcular un ángulo de compensación y un cambio de alcance entre la posición actual del objetivo (LOS) y la posición futura al final del tiempo de vuelo del proyectil. A este desplazamiento de rumbo y alcance se le añadieron correcciones por gravedad, viento, efecto Magnus del proyectil giratorio, señales estabilizadoras originadas en la Vertical Estable, curvatura de la Tierra y efecto Coriolis . El resultado fueron las órdenes de rumbo y elevación (LOF) de la torreta. [1] Durante la acción en la superficie, los puntos de alcance y deflexión y la altitud del objetivo (no cero durante el apoyo de fuego de cañón) se introdujeron manualmente.
El Mark 41 Stable Vertical era un giroscopio de búsqueda vertical y su función era indicar al resto del sistema en qué dirección estaba la posición superior en un barco que se balanceaba y cabeceaba. También contenía las teclas de encendido de la batería. [1]
El radar Mark 13 FC proporcionaba la distancia actual al objetivo y mostraba la caída del disparo alrededor del objetivo para que el oficial de artillería pudiera corregir la puntería del sistema con puntos de distancia y deflexión colocados en el telémetro. [1] También podía rastrear automáticamente el objetivo controlando el motor de dirección del director. [1] Gracias al radar, los sistemas de control de tiro pueden rastrear y disparar a objetivos a una mayor distancia y con mayor precisión durante el día, la noche o con mal tiempo. Esto se demostró en noviembre de 1942 cuando el acorazado USS Washington se enfrentó al crucero de batalla de la Armada Imperial Japonesa Kirishima a una distancia de 18.500 yardas (16.900 m) por la noche. [50] El enfrentamiento dejó al Kirishima en llamas y finalmente fue hundido por su tripulación. [51] Esto le dio a la Armada de los Estados Unidos una gran ventaja en la Segunda Guerra Mundial, ya que los japoneses no desarrollaron radar ni control de fuego automatizado al nivel de la Armada de los Estados Unidos y estaban en una desventaja significativa. [50]
Los correctores de paralaje son necesarios porque las torretas están ubicadas a cientos de pies del director. Hay uno para cada torreta, y cada una tiene la distancia de la torreta y del director configurada manualmente. Recibieron automáticamente la orientación relativa del objetivo (orientación desde la proa del propio barco) y la distancia al objetivo. Corrigieron el orden de orientación de cada torreta para que todas las balas disparadas en una salva convergieran en el mismo punto.
El cuadro de control de tiro configuraba la batería. [1] Con él, el oficial de artillería podía mezclar y combinar las tres torretas con los dos GFCS. Podía tener las torretas controladas por el sistema delantero, todas controladas por el sistema trasero o dividir la batería para disparar a dos objetivos.
Los oficiales de artillería auxiliares y los técnicos de control de tiro operaban el equipo, hablaban con las torretas y el comando del barco por teléfono alimentado por sonido y observaban los diales del guardameta y los indicadores de estado del sistema para detectar problemas. Si surgiera un problema, podían corregirlo o reconfigurar el sistema para mitigar sus efectos.
Los cañones antiaéreos Bofors de 40 mm fueron posiblemente la mejor arma antiaérea ligera de la Segunda Guerra Mundial, [52] empleados en casi todos los buques de guerra importantes de la flota de los EE. UU. y el Reino Unido durante la Segunda Guerra Mundial desde aproximadamente 1943 hasta 1945. [52] Fueron más efectivos en barcos tan grandes como los destructores de escolta o más grandes cuando se combinaban con accionamientos electrohidráulicos para una mayor velocidad y el Mark 51 Director ( en la foto ) para una mejor precisión, el cañón Bofors de 40 mm se convirtió en un adversario temible, representando aproximadamente la mitad de todos los aviones japoneses derribados entre el 1 de octubre de 1944 y el 1 de febrero de 1945. [52]
Este GFCS era un sistema de control de fuego de cañón antiaéreo de alcance intermedio. [53] Fue diseñado para su uso contra aeronaves subsónicas de alta velocidad. [53] También podía usarse contra objetivos de superficie. [53] Era un sistema balístico dual. [53] Esto significa que era capaz de producir simultáneamente órdenes de disparo para dos tipos de cañón diferentes (por ejemplo: 5"/38cal y 3"/50cal) contra el mismo objetivo. Su radar Mark 35 era capaz de realizar un seguimiento automático en rumbo, elevación y alcance que era tan preciso como cualquier seguimiento óptico. [53] Todo el sistema podía controlarse desde la sala de trazado de debajo de la cubierta con o sin la presencia del director. [53] Esto permitía una rápida adquisición de objetivos cuando un objetivo era detectado y designado por primera vez por el radar de búsqueda aérea del barco, y aún no era visible desde la cubierta. [53] Su tiempo de solución de objetivo era menos de 2 segundos después de que el radar Mark 35 lo "bloqueara". [53] Fue diseñado hacia el final de la Segunda Guerra Mundial, aparentemente en respuesta a los ataques de aviones kamikaze japoneses. Fue concebido por Ivan Getting , mencionado cerca del final de su Historia oral, y su computadora de enlace fue diseñada por Antonín Svoboda . Su director de cañón no tenía forma de caja y no tenía telémetro óptico. El sistema estaba manejado por una tripulación de cuatro. [53] En el lado izquierdo del director, estaba la cabina donde el oficial de control se encontraba detrás del operador del director sentado (también llamado puntero del director). [54] Debajo de las cubiertas en la trama, estaba la consola de radar Mark 4 donde se sentaban el operador del radar y el rastreador de radar. [55] El movimiento del director en el rumbo era ilimitado porque tenía anillos colectores en su pedestal. [56] (El director de cañón Mark 37 tenía una conexión de cable al casco y ocasionalmente tenía que ser "desenrollado"). La figura 26E8 en esta página web muestra al director con considerable detalle. Los dibujos explicativos del sistema muestran cómo funciona, pero su aspecto físico es muy diferente al de los mecanismos internos reales, tal vez de forma intencionada. Sin embargo, omite cualquier descripción significativa del mecanismo de la computadora de enlace. Ese capítulo es una excelente referencia detallada que explica gran parte del diseño del sistema, que es bastante ingenioso y vanguardista en varios aspectos.
En la modernización de 1968 del USS New Jersey para prestar servicio en Vietnam, se instalaron tres sistemas de control de fuego de cañón Mark 56. Dos a cada lado, justo delante de la chimenea de popa, y uno entre el mástil de popa y la torre de dirección Mark 38 de popa. [57] Esto aumentó la capacidad antiaérea del New Jersey , porque el sistema Mark 56 podía rastrear y disparar a aviones más rápidos.
El Mark 63 se introdujo en 1953 para los cañones navales gemelos QF de 4 pulgadas Mk XVI y los cañones gemelos Mk.33 de 3"/50 cal . El GFCS consta de un rastreador de radar AN/SPG-34 y una mira para cañón Mark 29. [58] [59]
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El Mark 68, introducido a principios de los años 50, era una versión mejorada del Mark 37, eficaz contra objetivos aéreos y de superficie. Combinaba un director de superficie tripulado, un radar de adquisición y seguimiento de barrido cónico, una computadora analógica para calcular soluciones balísticas y una unidad de estabilización giroscópica. El director del cañón estaba montado en un yugo grande y todo el director estaba estabilizado en un nivel transversal (el eje de pivote del yugo). Ese eje estaba en un plano vertical que incluía la línea de visión.
Al menos en 1958, el ordenador era el Mark 47, un sistema híbrido electrónico/electromecánico. Algo parecido al Mark 1A, tenía resolvers eléctricos de alta precisión en lugar del mecánico de las máquinas anteriores, y se multiplicaba por potenciómetros lineales de precisión. Sin embargo, todavía tenía integradores de disco/rodillo, así como ejes para interconectar los elementos mecánicos. Mientras que el acceso a gran parte del Mark 1A requería un desmontaje cuidadoso y que llevaba mucho tiempo (en algunos casos, días, y posiblemente una semana para acceder a mecanismos enterrados profundamente), el Mark 47 estaba construido sobre gruesas placas de soporte montadas detrás de los paneles frontales sobre correderas que permitían sacar sus seis secciones principales de su carcasa para acceder fácilmente a cualquiera de sus partes. (Las secciones, al ser extraídas, se movían hacia adelante y hacia atrás; eran pesadas, no estaban contrapesadas. Normalmente, un barco se inclina en un ángulo mucho mayor que el que cabecea). El Mark 47 probablemente tenía cámaras 3D para balística, pero parece que es muy difícil obtener información al respecto.
Las conexiones mecánicas entre las secciones principales se hacían mediante ejes en el extremo posterior, con acoplamientos que permitían la desconexión sin necesidad de intervención y probablemente resortes de alivio para facilitar el reenganche. Se podría pensar que girar un eje de salida a mano en una sección extraída desalinearía la computadora, pero el tipo de transmisión de datos de todos esos ejes no representaba la magnitud; solo la rotación incremental de esos ejes transmitía datos, y se sumaba mediante diferenciales en el extremo receptor. Un tipo de cantidad de este tipo es la salida del rodillo de un integrador mecánico; la posición del rodillo en un momento dado es irrelevante; lo único que cuenta es el incremento y la disminución.
Aunque los cálculos del Mark 1/1A para el componente estabilizador de las órdenes de armas tenían que ser aproximaciones, eran teóricamente exactos en la computadora Mark 47, calculados por una cadena de resolución eléctrica.
El diseño del ordenador se basó en un replanteamiento del problema del control del fuego; fue abordado de una manera muy diferente.
La producción de este sistema duró más de 25 años. Se ofreció una actualización digital entre 1975 y 1985, y estuvo en servicio hasta la década de 2000. La actualización digital se desarrolló para su uso en los destructores de la clase Arleigh Burke . [60]
El AN/SPG-53 era un radar de control de fuego de la Armada de los Estados Unidos utilizado junto con el sistema de control de fuego de cañón Mark 68. Se utilizó con el sistema de cañón Mark 42 de calibre 5"/54 a bordo de los cruceros de la clase Belknap , los destructores de la clase Mitscher , los destructores de la clase Forrest Sherman, los destructores de la clase Farragut , los destructores de la clase Charles F. Adams , las fragatas de la clase Knox y otros.
En 1961, la Armada estadounidense deseaba contar con un sistema de control de fuego de cañón digital y computarizado para realizar bombardeos costeros más precisos. Lockheed Electronics produjo un prototipo con control de fuego por radar AN/SPQ-9 en 1965. Un requerimiento de defensa aérea retrasó la producción del AN/SPG-60 hasta 1971. El Mark 86 no entró en servicio hasta que el crucero de misiles de propulsión nuclear fue puesto en servicio en febrero de 1974, y posteriormente fue instalado en cruceros y buques de asalto anfibios estadounidenses. El último buque estadounidense en recibir el sistema, el USS Port Royal, fue puesto en servicio en julio de 1994. [61]
El Mark 86 de los barcos de la clase Aegis controla los cañones Mark 45 de calibre 5"/54 y puede atacar hasta dos objetivos a la vez. También utiliza un sistema de mira óptica remota que utiliza una cámara de televisión con un teleobjetivo zoom montado en el mástil y cada uno de los radares de iluminación.
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El sistema de armas Mark 34 Gun Weapon System viene en varias versiones. Es una parte integral del sistema de armas de combate Aegis en los destructores de misiles guiados de la clase Arleigh Burke y los cruceros modificados de la clase Ticonderoga . Combina el montaje de cañón Mark 45 de 5"/54 o 5"/62 calibres, el sistema de mira óptica Mark 46 o el sistema de mira electroóptica Mark 20 y el sistema de control de fuego Mark 160 Mod 4-11 / sistema informático de armas. Otras versiones del Mark 34 GWS son utilizadas por armadas extranjeras, así como por la Guardia Costera de los EE. UU., y cada configuración tiene su propia cámara y/o sistema de armas único. Puede usarse contra buques de superficie y aeronaves hostiles cercanas, y como apoyo de fuego naval (NGFS) contra objetivos costeros. [62]
El sistema de control de fuego Mark 92, una versión americanizada del sistema WM-25 diseñado en los Países Bajos, fue aprobado para su uso en servicio en 1975. Se despliega a bordo de la relativamente pequeña y austera fragata de clase Oliver Hazard Perry para controlar el cañón naval Mark 75 y el sistema de lanzamiento de misiles guiados Mark 13 (los misiles han sido retirados desde que se retiró su versión del misil estándar). El sistema Mod 1 utilizado en los PHM (retirados) y los buques WMEC y WHEC de la Guardia Costera de los EE. UU. puede rastrear un objetivo aéreo o de superficie utilizando el rastreador monopulso y dos objetivos de superficie o costa. Las fragatas de clase Oliver Hazard Perry con el sistema Mod 2 pueden rastrear un objetivo aéreo o de superficie adicional utilizando el radar de iluminación de seguimiento separado (STIR). [63]
Utilizado en el sistema de armas Mark 34 Gun Weapon System , el sistema de computación de armas Mark 160 (GCS) contiene una computadora de consola de armas (GCC), una consola de visualización de computadora (CDC), un grabador-reproductor de cinta magnética , un gabinete hermético que alberga el convertidor de datos de señal y el microprocesador de montaje de armas , un panel de control de montaje de armas (GMCP) y un velocímetro . [64] [65]
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