El Kerrison Predictor fue uno de los primeros sistemas de control de fuego antiaéreo totalmente automatizados . Se utilizó para automatizar la puntería de los cañones Bofors de 40 mm del ejército británico y proporcionar cálculos precisos de la distancia de ataque mediante entradas simples en tres volantes principales.
El predictor podía apuntar un cañón a un avión basándose en datos simples como la velocidad observada y el ángulo con el objetivo. Estos dispositivos se habían utilizado en barcos para el control de la artillería durante algún tiempo, y versiones como el Predictor Vickers estaban disponibles para cañones antiaéreos más grandes destinados a ser utilizados contra bombarderos de gran altitud. El ordenador analógico de Kerrison fue el primero en ser lo suficientemente rápido como para ser utilizado en la exigente función de alta velocidad a baja altitud, que implicaba tiempos de activación muy cortos y altas velocidades angulares.
El diseño también fue adoptado para su uso en los Estados Unidos , donde fue producido por Singer Corporation como M5 Antiaircraft Director , posteriormente actualizado como M5A1 y M5A2 . El M6 era mecánicamente idéntico, diferenciándose solo en que funcionaba con energía de 50 Hz al estilo británico.
A finales de la década de 1930, tanto Vickers como Sperry habían desarrollado predictores para su uso contra bombarderos de gran altitud. Sin embargo, los aviones que volaban a baja altura presentaban un problema muy diferente, con tiempos de ataque 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 a simple vista y balanceadas con la mano, pero ya no tenían el rendimiento necesario para enfrentarse a los aviones más grandes y rápidos de la década de 1930. [1]
Los nuevos cañones Bofors de 40 mm del ejército británico estaban pensados como armas antiaéreas estándar de baja altitud. Sin embargo, los sistemas de control de artillería existentes eran inadecuados para el propósito; el alcance era demasiado grande para "adivinar" la puntería, pero al mismo tiempo lo suficientemente cerca como para que el ángulo pudiera cambiar más rápido de lo que los artilleros podían girar las manijas transversales. [2] Intentar operar una mira calculadora al mismo tiempo era una carga añadida para el artillero. Para empeorar las cosas, estos alcances eran exactamente desde donde atacaban los bombarderos en picado de la Luftwaffe , que rápidamente demostraban ser un arma decisiva en la Blitzkrieg .
El problema fue abordado por el Mayor AV Kerrison del Ejército Británico , quien 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 Marina Real y se ocupó del problema a fines de la década de 1930. [2] Después de la guerra, Kerrison pasó a ser Director de Investigación Aeronáutica y de Ingeniería en el Almirantazgo Británico.
Su solución fue una calculadora que prescindía de muchas de las correcciones y problemas de sincronización que se observaban en dispositivos como el Vickers Predictor, que estaban pensados para disparar a gran altitud. En su lugar, realizaba un cálculo relativamente simple del punto de impacto basándose en el movimiento relativo proporcionado por el operador. La clave del concepto era el uso de dos integradores de bola y disco , utilizados en este caso para mantener una velocidad de movimiento constante. En la parte superior del disco motorizado había dos bolas de metal, colocadas una sobre la otra con la inferior en contacto con el disco y la segunda en contacto con los mecanismos que impulsaban los volantes de colocación del Predictor. [2]
Las dos bolas estaban acopladas para poder separarlas o juntarlas. Para la configuración inicial, el operador desacoplaba las bolas y utilizaba los volantes para llevar el telescopio del Predictor hacia el objetivo. Esto también movía las dos bolas por la superficie del disco, aunque no estaban en contacto con él. Una vez que habían comenzado a rastrearlo, se movía el embrague 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, movieran automáticamente el telescopio para que permaneciera alineado con el objetivo. [2]
Como era poco probable que las entradas originales de los volantes fueran perfectamente precisas, el sistema normalmente comenzaba a "desviarse" del objetivo. Los operadores entonces movían el volante para traer el objetivo de vuelta al centro, lo que también hacía deslizar 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 velocidad de movimiento angular del objetivo. Un tercer ajuste en el embrague reinicia el sistema para comenzar a rastrear un objetivo diferente. [2]
Las dos velocidades, en acimut y altitud, se utilizaron para calcular la velocidad angular del objetivo y, a partir de ella, el vector a lo largo del cual se movía el objetivo en relación con el cañón. Esto no proporciona una solución completa; el proyectil del cañón tarda un cierto tiempo en volar hasta el objetivo, tiempo durante el cual se mueve. Esto requiere que el cañón "guíe" al objetivo para tener en cuenta el movimiento durante este tiempo. Dado que la distancia al objetivo es independiente de su movimiento, este valor tuvo que introducirse por separado, inicialmente por un tripulante independiente que simplemente estimaba la distancia o usaba algún tipo de telémetro óptico , [3] aunque los pequeños radares de apuntamiento de cañones para esta tarea se volvieron comunes durante la Segunda Guerra Mundial .
La "salida" del dispositivo accionaba servomotores hidráulicos acoplados a los engranajes de elevación y desplazamiento del cañón Bofors, que por lo demás no había sido modificado, lo que le permitía seguir las indicaciones del predictor de forma automática sin intervención manual. Los artilleros simplemente mantenían el cañón cargado, mientras que los tres apuntadores simplemente tenían que apuntar el Predictor, montado sobre un gran trípode , hacia el objetivo. El predictor Kerrison no calculaba los ajustes de las espoletas, ya que los proyectiles disparados por el cañón Bofors de 40 mm, con el que estaba diseñado para funcionar, tenían espoletas de contacto. [4]
El Predictor demostró ser capaz de derribar prácticamente cualquier cosa que volara en línea recta, y fue particularmente eficaz contra los bombarderos en picado. También era muy complejo, ya que incluía más de 1000 piezas de precisión y pesaba más de 230 kg (500 lb), a pesar de que gran parte de él estaba hecho de aluminio para reducir el peso. Con las demandas de la RAF de casi todos los metales ligeros y maquinistas, el Predictor era demasiado difícil de producir para el Ejército en cualquier cantidad.
Aunque el Predictor resultó ser una excelente incorporación al Bofors, no estuvo exento de defectos. El principal problema era que el sistema requería un generador eléctrico bastante grande para accionar el cañón, lo que aumentaba la carga logística para abastecer de combustible a los generadores. La instalación del sistema también era una tarea bastante compleja y no algo que se pudiera hacer "sobre la marcha". Al final, se utilizaron casi exclusivamente para emplazamientos estáticos, y las unidades de campaña siguieron confiando en sus miras de hierro originales o en las sencillas miras Stiffkey-Stick que se introdujeron a finales de 1943.
El predictor compuesto antiaéreo No.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 a altitudes intermedias de 6000 a 14 000 pies (1800 a 4300 m). Más tarde fue adaptado para su uso con el cañón Bofors de 40 mm. [3]
Aunque era más preciso que el predictor Kerrison, Sperry no pudo seguir el ritmo de producción de su director M-7, más costoso y complejo. [5] En septiembre de 1940, el general George C. Marshall solicitó a los británicos el préstamo de cuatro cañones Bofors de 40 mm con predictores Kerrison para realizar pruebas.
Durante las pruebas, el Kerrison Predictor proporcionó un control de tiro preciso a una distancia de más de 1.500 m (4.900 pies), y el cañón Bofors resultó fiable. En el otoño de 1940, el Departamento de Artillería estandarizó el Kerrison Predictor para su uso con su cañón de 37 mm. En febrero de 1941, la Armada de los EE. UU. había adoptado el Bofors para su uso en sus buques. Para aliviar los problemas de producción, el Ejército estandarizó a regañadientes el 40 mm en febrero de 1941; Estados Unidos estaba construyendo el Bofors para los británicos en el marco del Programa de Préstamo y Arriendo .
Los planos del Predictor fueron entregados a Sperry Corporation , que estaba empezando a producir su propio y complejo sistema de gran altitud, el M7 Computing Sight, y no tenía capacidad sobrante para producir también el nuevo diseño. En lugar de ello, completaron los cambios necesarios para adaptar el Predictor a la producción estadounidense y enviaron los planos al Ejército para su producción en otro lugar. En diciembre de 1940, se contrató a Singer Corporation para producir 1.500 predictores al mes [6] 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 que funcionaba con la alimentación estándar estadounidense de 115 V y 60 Hz, [7] y el M6 para uso británico, que funcionaba con una alimentación de 50 V y 50 Hz. [7] El M5 original fue diseñado para utilizar un amplificador de par externo , lo que aumentaba la complejidad. Esto se abordó en el M5A1, que utilizaba un sistema de bola y disco más potente que eliminaba la necesidad de un amplificador externo. [8]
Para producir los dispositivos con la suficiente rapidez, 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 el pedido completo se completó a mediados de 1944. Durante un breve período, algunos de los cañones Bofors del ejército estadounidense estaban equipados con el Sperry M7, pero estos fueron reemplazados en el campo tan pronto como los M5 estuvieron disponibles. [5] [9]
Con el aumento espectacular de la velocidad de los aviones durante la guerra, incluso la velocidad del Kerrison Predictor resultó insuficiente al final. Sin embargo, el Predictor demostró que una artillería eficaz requería algún tipo de apoyo informático razonablemente potente, y en 1944 Bell Labs comenzó a entregar un nuevo sistema basado en una computadora analógica electrónica . El momento resultó excelente; a finales de ese verano, los alemanes comenzaron a atacar Londres con la bomba volante V-1 , que volaba a gran velocidad a baja altitud. Después de un mes de éxito limitado contra ellos, todos los cañones antiaéreos disponibles se trasladaron a la franja de tierra en la aproximación a Londres, y las nuevas miras demostraron ser más que capaces contra ellos. Los ataques diurnos pronto se abandonaron.
Mucho después de la guerra, las M5 estadounidenses comenzaron a aparecer en las tiendas de excedentes a fines de la década de 1950. John Whitney compró una (y luego una Sperry M7) y conectó las salidas eléctricas a servomotores que controlaban la posición de pequeños objetivos iluminados y bombillas. Luego modificó las "matemáticas" del sistema para mover los objetivos de varias maneras controladas matemáticamente, una técnica a la que se refirió como deriva incremental . A medida que la potencia de los sistemas aumentó, finalmente evolucionaron hacia la fotografía de control de movimiento , una técnica ampliamente utilizada en la filmación de efectos especiales . [10]