Kerrison-Prädiktor - Kerrison Predictor

Der Singer M5 war die US-Version des Kerrison Predictor. Das Zielfernrohr befindet sich oben, darunter das Höhenhandrad und rechts das Entfernungshandrad. Auf der gegenüberliegenden Seite, hier nicht sichtbar, befindet sich neben dem Azimuthandrad ein zweites Teleskop.

Der Kerrison Predictor war eines der ersten vollautomatischen Flugabwehr- Feuerleitsysteme . Es wurde verwendet , die das Ziel der Automatisierung der britische Armee ‚s Bofors 40 mm Kanonen und liefert genaue lede Berechnungen durch einfache Eingaben auf drei Haupthandrad .

Der Prädiktor könnte eine Waffe auf ein Flugzeug richten, basierend auf einfachen Eingaben wie der beobachteten Geschwindigkeit und dem Winkel zum Ziel. Solche Geräte wurden schon seit einiger Zeit auf Schiffen zur Geschützkontrolle eingesetzt , und für größere Flugabwehrkanonen, die gegen Höhenbomber eingesetzt werden sollten, waren Versionen wie der Vickers Predictor erhältlich. Der analoge Computer von Kerrison war der erste, der schnell genug war, um in der anspruchsvollen Hochgeschwindigkeitsrolle in geringer Höhe eingesetzt zu werden, die sehr kurze Eingriffszeiten und hohe Winkelgeschwindigkeiten erforderte.

Das Design wurde auch für den Einsatz in den Vereinigten Staaten übernommen , wo es von der Singer Corporation als M5 Antiaircraft Director produziert und später als M5A1 und M5A2 aktualisiert wurde . Der M6 war mechanisch identisch und unterschied sich nur darin, dass er mit 50 Hz im britischen Stil betrieben wurde.

Geschichte

In den späten 1930er Jahren hatten sowohl Vickers als auch Sperry Prädiktoren für den Einsatz gegen Höhenbomber entwickelt. Tief fliegende Flugzeuge stellten jedoch ein ganz anderes Problem dar, mit sehr kurzen Eingriffszeiten und hohen Drehgeschwindigkeiten, aber gleichzeitig weniger Bedarf an ballistischer Genauigkeit. Maschinengewehre waren die bevorzugte Waffe gegen diese Ziele, die mit dem Auge gezielt und mit der Hand geschwungen wurden, aber diese hatten nicht mehr die Leistung, die für die größeren und schnelleren Flugzeuge der 1930er Jahre erforderlich war.

Die neuen Bofors 40-mm-Geschütze der britischen Armee waren als ihre Standard-Flugabwehrwaffen für niedrige Flughöhen vorgesehen. Allerdings waren die bestehenden Waffenkontrollsysteme für diesen Zweck nicht ausreichend; die Reichweite war zu groß, um die Führung zu "erraten", aber gleichzeitig nahe genug, dass sich der Winkel schneller ändern konnte, als die Kanoniere die Traversengriffe drehen konnten. Der Versuch, gleichzeitig ein berechnendes Visier zu bedienen, war eine zusätzliche Belastung für den Schützen. Erschwerend kommt noch schlimmer war , dass diese Bereiche waren genau dort , wo die Luftwaffe ' s Stukas , die schnell eine entscheidende Waffe in der sein wurden beweisen , Blitzkrieg , greift aus.

Das Problem wurde von Major AV Kerrison von der britischen Armee aufgegriffen , der bis in die 1930er Jahre als Verbindungsmann der Armee im Admiralty Research Laboratory in Teddington gearbeitet hatte. Kerrison hatte an mehreren Kanonencomputern der Royal Navy gearbeitet und das Problem Ende der 1930er Jahre aufgegriffen. Nach dem Krieg wurde Kerrison Direktor für Luftfahrt- und Ingenieurforschung bei der britischen Admiralität.

Seine Lösung war ein Taschenrechner, der viele der Korrekturen und Timing-Probleme überflüssig machte, die bei Geräten wie dem Vickers Predictor auftreten, die für Feuer in großer Höhe gedacht waren. Stattdessen erfolgte eine relativ einfache Berechnung des Aufprallpunkts basierend auf der relativen Bewegung, wie sie vom Bediener bereitgestellt wurde. Der Schlüssel zum Konzept war die Verwendung von zwei Kugel-Scheiben-Integratoren , die in diesem Fall verwendet wurden, um eine konstante Bewegungsrate aufrechtzuerhalten. Oben auf der motorisierten Scheibe befanden sich zwei Metallkugeln, eine über der anderen, wobei die untere die Scheibe berührte und die zweite die Mechanismen berührte, die die Handräder des Prädiktors antrieben.

Die beiden Kugeln wurden umklammert, damit sie getrennt oder zusammengedrückt werden konnten. Für die anfängliche Einrichtung würde der Bediener die Kugeln auskuppeln und die Handräder verwenden, um das Teleskop des Prädiktors auf das Ziel zu bringen. Dadurch bewegten sich auch die beiden Kugeln über die Oberfläche der Scheibe, obwohl sie diese nicht berührten. Sobald sie mit der Verfolgung begonnen hatten, wurde die Kupplung bewegt, um die beiden Kugeln in Kontakt mit der Scheibe zu bringen. An diesem Punkt würde die Drehung der Scheibe die Kugeln drehen und so das Teleskop automatisch bewegen, um auf das Ziel ausgerichtet zu bleiben.

Da es unwahrscheinlich war, dass die ursprünglichen Eingaben von den Handrädern vollkommen genau waren, würde das System normalerweise beginnen, vom Ziel wegzudriften. Die Bediener bewegten dann das Handrad, um das Ziel wieder in die Mitte zu bringen, was auch die Kugeln über die Scheibe an eine neue Position schob, ihre Rotationsgeschwindigkeit änderte und dadurch die Bewegungsgeschwindigkeit anpasste, um das Ziel wieder richtig zu verfolgen. Die Position der Kugeln über der Scheibe repräsentiert direkt die Geschwindigkeit der Winkelbewegung des Ziels. Eine dritte Einstellung in der Kupplung setzt das System zurück, um mit der Verfolgung eines anderen Ziels zu beginnen.

Die beiden Raten in Azimut und Höhe wurden verwendet, um die Winkelrate des Ziels und daraus den Vektor zu berechnen, entlang dem sich das Ziel relativ zum Geschütz bewegte. Dies bietet keine vollständige Lösung; die Granate der Waffe braucht eine gewisse Zeit, um zum Ziel zu fliegen, während dieser Zeit bewegt sie sich. Dies erfordert, dass die Waffe das Ziel "führt", um die Bewegung während dieser Zeit zu berücksichtigen. Da die Entfernung zum Ziel unabhängig von seiner Bewegung ist, musste dieser Wert separat eingegeben werden, zunächst von einem separaten Besatzungsmitglied, das einfach die Entfernung abschätzte oder eine Form eines optischen Entfernungsmessers verwendet , obwohl während des Weltkriegs kleine Gun-Laying-Radare für diese Aufgabe üblich wurden ii . Da die 40-mm-Bofors keine zeitgesteuerten Granaten haben und auf Kontaktsicherungen angewiesen sind, wurden die Sicherungseinstellsysteme, die bei anderen Prädiktoren zu sehen sind, nicht benötigt.

Der "Ausgang" des Geräts trieb hydraulische Servomotoren an, die an den Verfahr- und Elevationsgetrieben der ansonsten unveränderten Bofors-Kanone angebracht waren und es ihm ermöglichten, den Anweisungen des Prädiktors automatisch ohne manuelles Eingreifen zu folgen. Die Kanoniere hielten einfach die Waffe geladen, während die drei Zielpersonen lediglich den auf einem großen Stativ montierten Predictor auf das Ziel richten mussten. Der Kerrison-Prädiktor berechnete keine Zündereinstellungen, da die Granaten, die von der 40-mm-Bofors-Kanone abgefeuert wurden, mit der er funktionieren sollte, kontaktverschmolzen waren.

Der Predictor erwies sich als in der Lage, praktisch alles zu treffen, was geradlinig flog, und war besonders effektiv gegen Sturzkampfbomber. Es war auch sehr komplex, umfasste über 1.000 Präzisionsteile und wog über 230 kg, obwohl ein Großteil davon zur Gewichtsreduzierung aus Aluminium bestand . Mit den Forderungen der RAF nach fast allen Leichtmetallen und Maschinisten war es für die Armee viel zu schwierig, den Predictor in irgendeiner Menge herzustellen.

Der Predictor erwies sich zwar als hervorragende Ergänzung der Bofors, war jedoch nicht ohne Fehler. Das Hauptproblem bestand darin, dass das System einen ziemlich großen elektrischen Generator benötigte , um die Waffe anzutreiben, was die logistische Belastung bei der Versorgung der Generatoren mit Kraftstoff erhöhte . Das Einrichten des Systems war auch eine ziemlich komplexe Aufgabe und nicht etwas, das "on the fly" durchgeführt werden konnte. Am Ende wurden sie fast ausschließlich für statische Stellungen verwendet, Feldeinheiten verließen sich weiterhin auf ihre ursprünglichen Eisenvisiere oder die einfachen Stiffkey-Stick- Visierungen, die Ende 1943 eingeführt wurden.

Der ebenfalls von Kerrison entwickelte Flugabwehr-Kompositprädiktor Nr. 7 war in mancher Hinsicht ähnlich. Es wurde ursprünglich für das 6-Pfünder-Marinegeschütz, für die Nahverteidigung und auch gegen Ziele in mittleren Höhen von 6.000 bis 14.000 ft (1.800 bis 4.300 m) entwickelt. Es wurde später für die Verwendung mit den 40-mm-Bofors angepasst.

US-Dienst

Obwohl es genauer war als der Kerrison-Prädiktor, war Sperry nicht in der Lage, mit der Produktion seines teureren und komplexeren M-7-Regisseurs Schritt zu halten. Im September 1940 bat General George C. Marshall die Briten um die Ausleihe von vier Bofors 40-mm-Geschützen mit Kerrison Predictors zum Testen.

Während der Tests lieferte der Kerrison Predictor eine genaue Feuerkontrolle auf eine Reichweite von über 1.500 m (4.900 ft), und die Bofors-Kanone war zuverlässig. Im Herbst 1940 standardisierte das Ordnance Department den Kerrison Predictor für die Verwendung mit ihrer 37-mm-Kanone. Bis Februar 1941 hatte die US Navy die Bofors für den Einsatz auf ihren Schiffen übernommen. Um Produktionsprobleme zu lindern, standardisierte die Armee im Februar 1941 widerstrebend auf die 40 mm; die USA bauten die Bofors für die Briten im Rahmen des Lend-Lease- Programms.

Die Pläne des Predictor wurden an die Sperry Corporation weitergegeben , die gerade mit der Produktion ihres eigenen komplexen Höhensystems, dem M7 Computing Sight , begann und keine Überkapazitäten hatte, um auch das neue Design zu produzieren. Stattdessen führten sie Änderungen durch, die erforderlich waren, um den Predictor an die US-Produktion anzupassen, und schickten die Pläne zur Produktion an anderer Stelle an die Armee zurück. Im Dezember 1940 wurde die Singer Corporation mit der Produktion von 1.500 Prädiktoren pro Monat beauftragt, um die bestehenden 37-mm-Geschütze der Armee auszurüsten, während die Produktion der 40-mm-Bofors hochgefahren wurde. Zunächst wurden zwei Modelle gebaut, der M5 mit 115-V-60-Hz-Strom nach US-Standard und der M6 für den britischen Gebrauch mit 50-V-50-Hz-Strom. Beim originalen M5 wurde uns ein externer Drehmomentverstärker konstruiert , was zur Komplexität beitrug. Dies wurde beim M5A1 behoben, der ein leistungsfähigeres Kugel-und-Scheiben-System verwendet, das die Notwendigkeit eines externen Verstärkers überflüssig macht.

Um die Geräte schnell genug zu produzieren, führte Singer massive Veränderungen im Unternehmen durch, darunter den Bau neuer Fabriken und die Umstellung einer Gießerei von Stahl auf Aluminium. Die Produktion begann erst im Januar 1943, aber der gesamte Auftrag wurde Mitte 1944 erfüllt. Für kurze Zeit waren einige Bofors-Geschütze der US-Armee mit Sperry M7 ausgestattet, diese wurden jedoch im Feld ersetzt, sobald M5s verfügbar geworden.

Da die Flugzeuggeschwindigkeiten während des Krieges dramatisch zunahmen, erwies sich am Ende sogar die Geschwindigkeit des Kerrison Predictor als unzureichend. Nichtsdestotrotz zeigte der Predictor, dass eine effektive Artillerie eine einigermaßen leistungsfähige Computerunterstützung erforderte, und im Jahr 1944 begann Bell Labs mit der Lieferung eines neuen Systems, das auf einem elektronischen Analogcomputer basiert . Das Timing erwies sich als ausgezeichnet; Im Spätsommer begannen die Deutschen, London mit der fliegenden V-1-Bombe anzugreifen , die in geringer Höhe mit hoher Geschwindigkeit flog. Nach einem Monat mit begrenztem Erfolg gegen sie wurde jede verfügbare Flugabwehrkanone beim Anflug auf London auf den Landstreifen verlegt, und die neuen Visiere erwiesen sich gegen sie als mehr als fähig. Tagesangriffe wurden bald aufgegeben.

Lange nach dem Krieg tauchten in den späten 1950er Jahren US-M5s in überschüssigen Geschäften auf. John Whitney kaufte einen (und später einen Sperry M7) und verband die elektrischen Ausgänge mit Servos, die die Positionierung kleiner beleuchteter Ziele und Glühbirnen steuerten. Dann änderte er die "Mathematik" des Systems, um die Ziele auf verschiedene mathematisch kontrollierte Weise zu bewegen, eine Technik, die er als inkrementelle Drift bezeichnete . Als die Leistungsfähigkeit der Systeme zunahm, entwickelten sie sich schließlich zur Motion Control-Fotografie , einer weit verbreiteten Technik beim Filmen von Spezialeffekten .

Siehe auch

Verweise

Zitate

Quellen

Externe Links