Корисник:Алексанрт1/песак

Системи управљања паљбом

Немачки против-ваздушни 88 милиметара "Флак" топ са системом управљање паљбе из Другог Светског Рата. Приказ на Калемегдану.

Систем управљања паљбом, или скраћено СУП, је број компонената које функционишу заједно. Углавном је то рачунар са топовским подацима, контролер дирекције топа и радар. Ови системи су направљени тако да асистирају у циљању, праћењу и поготку мете код оружија на даљину. Систем извршава исте задатке као и нишарџија током паљбе оружија, али покушаји су знатно бржи и прецизнији.

Контрола морнарске паљбе

Извори

Први системи за контролу паљбе су намењени за бродове.

Рана историја система управљања паљбом код морнарица је била доминатна у борби против мета у визуалним раздаљинама (такође познато као и директна паљба). Заправо, велики део борби у морнарицама пре 1800. године су се спроводиле на дистанци од 20 до 50 метара, цак и у Америчком грађанском рату позната борба измедју Оклопњаче Монитор и Оклопњаче Меримак (Вирџинија) су се углавном водиле на раздаљини мањој од 100 метара.

Брза технолошка унапредђења у касним 19. веку су знатно повећале дистанце у којем би паљба била могућа. Изолучена оружија великих калибара са виско ескплозивним муницијом и релативно малих тежина су знатно повећале дистанце пуцања, али то је довело до проблема прецизног циљања мета док се брод кретао, поготово током ефекта водених таласа. Овај проблем је решен уз помоћ жироскопа, који одржавао стабилно циљање топова и супроставио се тој сили. Топови су сада потпуно слодобни да буду било ког калибра или величине и брзо су превазишли 250мм (пречник топа). Ови топови су имали знатно већу дистанцу напада у поређењу са оригиналним ограничењима које су зависиле у томе да ли се мета види или не.

Пример парне турбине, сличне машине се користе у бродовима.

Још једно технолошко унапредјење је било увођење парних турбина уместо старијих клипних мотора. Ова замена је знатно унапредила карактеристике бродова поготово код максималних брзина. Најјачим клипним мотором достизале су се брзине од 16 чворова или 30 км/х, док су прве парне турбине могле да достигну већ преко 20 чворова или 37 км/х. У комбинацији са унапређеним максималним дометом топова ово је значило да су мете биле у могућности преласка великих путања, у неким случајевима дужине самих бродова, у периоду пуцања на мету и пада пројектила. У овим ситуацијама било је изузетно тешко да човек одреди тачну позицију пуцања да би остварио погодак, поготово када се морнарица састоји са више од једног топа.

Систем управљања паљбом код морнарица се састоји од три нивоа сложености. Први нови је локална контрола примитивних топова од стране посаде уз помоћ инсталација за циљање. Други ниво је дирекцијска контрола нишани све топове морнарице на једну одредјену мету. Треци нови су корекције направљење у односу на брзину ветра, нагиба и окретање топова, ваздушни дрифт пројектила, полупречник и тежина пројектила, и брзина промене дистанце мете са додатним модификацијама која је базирана у посматрању прошлих пуцања. Циљ морнарских операција је било пуцање целе флоте у кординацији на једну специфичну тачку.

Резултујуће дирекције, другачије познато као солуције пуцања, ће се применити код оријентације купола/топова морнарице. Ако се мета промаши, посматрач би одредио за колико отрпилике се мета промашила и у којој дирекцији, пре поновног пуцања. Ове информације ће се применити код рачунара за контролу паљбе заједно са било којим другим променама за које се посада одлучила.

Прво, топови се циљању користећи технику артијељиског посматрања. Техника се састоји од пуцања топа на мету, посматрање место удара испаљеног пројектила и корекције циљања у зависности где је пројектил пао, а то је све теже и теже прецизно одредити што мета била даља.

Измедју Америчког грађанског рата и 1905. године, разна мала унапређења као што су телескопски нишани и оптички даљинометри су измишљењи за контролу паљбе. Постоје и друга унапређења процедура, као што су плоче за цртање за мануалну предикцију позиције непријатељских бродова током борбе.

Први Светски Рат

Изузетни иновативни аналогни рачунари су примењени за правилно полагање топа, типично уз помоћ посматрача и измерене дистанце које се шаљу ка централној станици за зацртавање. Одатле, тимови намењени за дирекцијално пуцање примењују локацију, брзину и смер брода у односу на мету, такође уз разме измене због Кориолисовог ефекта, временских непогода и слично. Око 1905. године појавили су се асистенције механичког управљања паљбом, као сто шу Дрејеров Сто, Думареск и Агро сат, али ови системи нису још били усавршени за корисћење.

Артфур Полен и Фредерик Чарлс Дрејер независно су први измислили овакве системе. Поллен је започео свој рад са проблемом о слабој прецизности артиљерија морнарица током војних вежби близу Малте 1900 године. Лорд Кевин познат као један од најбољих британских научника је први предложио коришћење аналогних компљутера за решавање калкулација потребне за прецизно циљање мета током борби под утицајем покретања самих бродова и времена које је потребно да пројектил лети до своје мете.

Полен је циљао да производи комбинацију механичког компљутера, аутоматског рачунања дистанце и брзине коришћења у централизованој контроли паљбе. Да би прецизно преузео ове податке о позицији мете и њене релативне брзине, Полен измислио "таблу за цртање" намењена за преузимање ових података. Уз то је додао и жироскоп који омогућава стабилно праћење мете током покретања пуцачког брода. Тестови и пробе између 1905. и 1906. године су биле неуспешне, али је показао потенцијалну могућност. Полен је био охрабљен у својим покушајима од стране Адмирала Џаки Фисера и Адмирала Книвет Вилсона и директора контроле оружија и торпеда морнарица (ДНО) Џон Џелико. Полен је наставио са својим радом, заједно са повременим тестовима која су одржавани уз помоћ Краљевске морнарице.

У међувремену, група под вођством Дрејер-а је дизајнирала сличан систем. Оба система је Краљвеска морнарица тражила за старије и новије бродове, и посаде су углавном биле за Дрејеров систем у својој дефинисаној Марк.IV форми. Изградња овог система заједно са контролером дирекције је представио потпуну промену системских контрола топова и паљбе, и већи део Краљевске морнарице су биле опремљене са овим системом 1916. године. Контролер дирекције се обично монтирао на подигнутом делу брода, другачије названо као мост, где је поглед мете био чистији у односу на било који поглед поред самих топова. Наравно овај контролер је радио заједно уз системе топова да би омогућило комбиновану паљбу. Ово унапређење и даљинометри су побољшали предвиђене вредности непријатељских позоција у времену паљбе. Системи су касније били замењени бољим верзијама попут адмиралних табела за контролу паљбе после 1927. године.

Табла или сто за управљање паљбе у преносној станици од ХМС Белфаста.

Други Светски Рат

Кроз свој дуги животни век, даљинометри су често били унапређени уз новију технологију. Па тако и у Другом Светском рату критичне тачке су биле у уграђеним системима за управљање паљбом. Са уградњом радара у системима за управљење паљбе у раним пределима Другог Светског рата је омогућило морнарицама да изврше ефективне операције на великим дистанцама и у лошим временским приликама, а такође и ночу.

Коришћењем усмерача, заједно са компљутером за контролу паљбе, је донекле смањило потребну за топовским слојевима у самим куполама и механизам се преместило на централну позицију морнарице. Тај механизам није у потпуности одбачен јер у случајевима када је овај систем усмерача оштећен током борбе и висе није у могућности да преноси прецизне бројке једина контрола топова би била у самим куполама. Топови су сада испаљивали своје пројектиле у планираним терминима, где сваки топ има одређену непрецизност. Ова непрецизност долази из различитоси у изградњи топова или пројектила, количина ескплозије пре него сто пројектил напустили цев топа и слично. На врху надоградње брода је постављен усмеривач, због тога што имају бољи поглед на мету и бојног поља у односу на нишане који су постављени у куполама.

Неизмерени и неконтролисани фактори који утичу на перформасне пројектила, на пример температура на високим надморским висинама, влажност ваздуха, смер и јачина ветра, се морају учланити у калкулацији следећих паљби. Визуални преглед мете и места пада пројектила је још увек било релативно тешко одредити, поготово пре радара. Британски инжењери су више користили тако зване "даљинометаре слуцајности" (овај тип даљинометра користи принцип триангулације), док су немци користили стереоскопски даљинометар. Први поменут даљинометар је био мање прецизнији и понекад нестабилан, али је био знатно лакши за корисћење поготово у дугим периодима операције, док други даљинометар је био супротних карактеристика од првог.

Форд Марк 1 Балистички рачунар: Име даљинометар је постао не адекватан за опис изузетног компликованог система даљинометара у бродовима. Марк 1 балистички рачунар је био први рачунар намењен за мерење дистанце. Овај рачунар је констатно одређивао дистанцу и одражавао новим информацијама у случају промене.

Подморнице су такође биле унапређене са компјутерима за управљањем паљбе због истих проблема као и код конвецијалних бродова, али проблем код паљбе подморница је био знатно већи, типицна "паљба" код подморница, је торпедо који временски путује у минутима до своје мете. Калкулација је била знатно комплекснија пошто мета мора да се "прати" у релацији са покретањем морнарица. Компјутери за калкулацију торпеда уграђени су у подморнице и овај систем ће се мењати релативно брзо, независно од система за контролу паљбе на бродовима.

У типичној Британској морнарици из Другог светског рата систем за управљање паљбом је спајао сваки индивидуални топ са торњем усмерача (где су постављени инструменти за посматрање) и аналогни компјутер који се налазио дубоко у самом броду. У торњу усмерача, оператори су постављали два телескопа на мету, један намењен за мерење количине степена потребно за померања топова у вертикали, а друга за смер кретања циљаног брода. Даљинометри су такође поставаљени да би прецизно измерили дистанцу до мете. Јединица за контролу паљбе добија ове информације и поставља топове на одређену позицију. У тим позицијама топови су били спремни за секвецијалну паљбу.

Чак уз сву механизацију овог процеса, људска рука је и даље била мандаторна, на пример на ХМС Худу сама јединица за трасмисију се састојала од укупно 27 људи.

Усмерачи су у главном били не заштићени од непријатељске паљбе. Постављање великог оклопа на таквој високој позицији је било теско, чак и да постоји довољно дебео оклоп интрументи би били срушени само због ударца и шока које је ударац креирао. Лимит је била заштита од мањих меткова и од генералне фрагметације експлозива око других предела брода.

Тачни системи за управљењем паљбом уведени су почетком 20. века. На слици је приказан изрежан поглед разарача. Аналогни рачунар испод палубе је приказан у центру цртежа и означен је као "Тунеријски прорачунски положај".

Перформансе аналогних компјутера су биле импресивне. Бојни брод УСС Нортх Каролине током тестова 1945. године је била у могућности да одржи прецизне поготке на мети која је често извршавала брза окретања. Велика је предност за борбеног брода који се покреће током борбе са својом метом.

Ноћни напади морнарица на великим дистанцама су сад постале могуће уз помоћ радара и информације које радар генерише. Ове могућности су биле приказене у Новембру 1942. године у Трећој Битци за Острво Саво када је УСС Вашингтон циљао и погодио Јапански бојни брод Киришиму на дистанци од 7.7км у ноћном времену. Киришима се запалила, претрпела пар експлозија и потопљена је од стране посаде. Била је погодјена са барем девет 410мм меткова од 75 колико је укупно било испаљено. Олупина брода Киришиме је пронађена тек 1992. године и било је очигледно да цео задњи део брода је недостајало. Јапанци током другог светског рата нису имали радар или аутоматизоване контроле паљбе на истом нивоу као сто је америчка морнарица имала и то је био огроман недостатак.

После 1945

Током 1950. године куполе топова су почеле да буду без посада, са контрола топова је препуштена радару и осталим изворима информација. Последња акција аналогног компјутера, барем за америчку морнарицу, десило се 1991. године у Рату Персијког залива, где су искорићени даљинометри Иова класе.

Ваздушни системи управљањем паљбом

Нишан за бомбе у Другом Светском рату

Рана верзија система за управљањем паљбом је била у бомбардерима, уз корист рачунара који примају брзину и висину авиона, уз које је могуће приказати и претпоставити ударни пад бомби приликом бацања. Најбољи пример ових уређаја је Норден нишан.

Нишани митраљеза у Другом Светском рату

Прости системи, попут нишанког компјутера за навођење су се такође први пут појавили на авионима. Ови уређаји су користили жироскоп да измере брзину окретања и по тим информацијама аутоматски помери нишан да би се супроставило том кретању, где се приказ нишана види кроз рефлекторског нишана. Једина мануелна радња коју оператор мора да изврши је да одреди дистанца до мете, која се израчунавала уносом ширине крила саме мете у метима релативно са дистанцом. Аутоматизација и тог дела је био могуће после рата са уградњом малих радара у нишан, али ова технологија се развијала дуже јер типично није била довојно брза за пилоте. Прва имплементација централизованог система за управљање паљбом је била у америчком бомбардеру Б-29.

Системи после Другог Светског рата

Са почетком Вијетнамског рата, нови компјутерски систем за предикцију бомбардовања, назван Ниско-Висинска бомбардерски систем (ЛАБС), се појавио и уградио у системима авиона опремљеним нуклеарним оружијем. Овај нови компјутерски систем је био револуционаран у томе сто би команду за бацање бомбе извршио компјутер, а не пилот. Пилот би "означио" мету преко радара и разним система за циљање. Пилот би дао право за бацање бомби, и рачунар би то извршио, пар секунди касније. Ово је била велика промена у односу на прошле системе, где би компјутер само информисао пилота где би оружије пало у случају да пилот одлучи да их у том тренутку пусти. Главна предност новог система је могућност избацивања оружија прецизно цак и у ситуацијама маневара авиона. Прошли системи су захтевали од пилота да одржи равну путању да би систем могао дати прецизну предикцију места пада бомби, ракета и слично.

ЛАБС систем је оригинално био дизајниран за тактику вертикалног бацања, које би обезбедило сигурност авиона тако што остане ван домета саме експлозије и непријатељске паљбе. Уз све ово, компјутери за контролу паљбе су били неопходни за бомбе,ракете и топове авиона због њихових могућности да прецизно одреде ударно место оружија чак и током лета великих брзина.

Системи контроле на Земљи

Против ваздушне контроле паљби

Током другог светског рата, перформансе авиона на великим надморским висинама су се знатно повећале где су против ваздушни топови су наишли на сличне проблеме, и убрзано су били унапређени системима за контролу паљбе. Главна разлика између ових система и оних на бродовима је брзина и величина. Ране верзије британских система су примери где систем врши предикције базиране над претпоставци да ће мета одржавати своју брзину и смер кретања током израчувања, које се састојала од времена потребно да метак дође близу мете и постављање тајмера на метак за сингализацију ескплозије. Амерички Мк. 37 систем је радио на сличним методама осим што су предикције одрађене преко претпоставке раста надморске висине авиона. Керисов Предиктор је пример система који ради у "реалном времену", уз само постављање усмерача на мету и онда циљањем на показивач који је систем креирао. Главна карактеристка система је мала величина и лагана за пренос сто је изузетно потребно код топова на земљи.

Концептуални дијаграм о току података за управљање плајбом у приобланој артијерији (у 1940 години). Прво преко табле за надцртавање се поставља предња тачке мете, односно генерални смер топа. Затим ова позиција је исправљена због фактора као сто су дистанца до мете и азимут. Напокон, паљба се конфигурише у зависности прошлих пуцања у случајевима ако је пројектил био изнад или испод мете, и ове нове информације се преносе до топа.

M-9 против ваздушни систем је радар који се користио за усмеравње дефанзивне артиљерије током 1943. године. Овај систем је први који користи поредности радара у односу на старе механичке компјутере када дође до контроле паљбе са земље. У комбинацији са ВТ метковима (близински детонатор), овај систем је успео да сруши V-1 крузну ракету са мање од 100 меткова по авиону (типично бројке су око хиљаду за системе механичких компјутера).

Доста од ових система су имали велики број сличности са системима који можемо наћи у морнарицама, и доста од оружија и система се користи на земљи и на води.

Контрола паљбе за приобалну артијерију

У приобалној артијериској јединици Сједињених Америчких Држава, системи за управљање паљбом је започела производњу крајем 19. века и трајала је током Други Светстког рата.

Рани системи су користили разне обсервацијске уређаје које су намењене за проналажење и праћење мета које нападају америчке луке. Подаци се притом преносе ка просторијама са плочама за цртање где су се одређивале позиције мете и по тим подацима подешавала се батерија топова.

Артијерија на приобалним областима се састојала од разних дефанзивних топова различитих калибра, од три до шест инча за средње раздаљине, до већих топова од 10 до 12 инча и чак 16 инча при крају другог светског рата.

Контрола паљбом за обалске артиљерије је временом постала све више софистицирана у смислу решавања података о гађању за факторе као што су временски услови, стање корисћеног барута или ротације Земље. Провизије су се извршавале и у случајима да оригнална калкулација није била адвекатна. Тек после другог светског рата су електро-механички компјутери за информацију топа повезани за приоаблне дефанзивне позиције и радаре, и самим тим почели да замењују оптичке обсервације и мануелне уносе од стране људи, али манулне контроле су остале као опција у случају проблема са модерним системима.

Модерни систеим управљања паљбом

Јапански ЈАСД "Апачи" Хеликоптер користили разне системе за контролу паљбе неусмерачких и усмерачких ракета.

Модерни рацунари за контролу паљбе, слично као и данашњи рачунари, су дигитални. Додатна перформанса омогућава било који унос, од густине ваздуха до брзине и смер ветра, до хабања на цевима и изобличење услед загревања топова. Овакви ефекти су приметни за било коју врсту оружија, а рачунари за контролу паљбе цу почели да се постављају на мањим платофрмама. Тенкови су једни од првих који су имали аутоматско постављање оружија, користећи ласерски даљинометар и мерац изубличења цеви. Рачунари за контролу паљбе су корисни не само за циљање великих топова, већ и за циљање митраљеза, малих топова, водјених пројектила, пушака, граната и ракета - било које врсте оружија које може имати различите параметре лансирања или испаљивања. Обично се инсталирају на бродове, подморнице, авионе, тенкове па и на немим малокалибарским орузијем, као сто су бацачи граната развијени за употребу на јуришној пушци Ф2000. Рачунари за контролу паљбе прошли су кроз све фазе технологије које имају и данашњи рачунари, са неким дизајном заснованим на аналогној технологији и каснијим вакуумским цевима које су касније замењене транзисторима.

Системи за контролу паљбе су цесто повезани са сензорима (као што су сонар, радар, инфрацрвена претрага и праћење, ласерским даљинометрима и слично) како би се смањила или елиминисала количина информације које се морају ручно унети да би се израчунало ефикасно решење. Сонар, радар, ИРСТ и даљиномјери могу дати систему правац и/или удаљеност мете. Алтернативно, може се обезбедити оптички нишан који оператер може једноставно уперити у мету, што је лакше него да неко унесе дистанцу користећи друге методе и даје мети мање упозорења да се прати. Типично, за оружје које се испаљује на великим дометима потребне су информације о животној средини—што даље муниција путује, то је ветар, температура, густина ваздуха, итд. више утицати на њену путању, тако да је тачна информација неопходна за добро решење. Понекад, за ракете веома великог домета, подаци о животној средини морају да се добију на великим надморским висинама или између тачке лансирања и циља. Често се за прикупљање ових информација користе сателити или балони.

Када се израчуна решење за паљбу, многи савремени системи за контролу паљбе такође могу да циљају и испаљују оружје. Још једном, ово је у интересу брзине и тачности, а у случају возила као сто је авион или тенк, да би се омогућило пилоту/нишарџију да истовремено обавља друге радње, као што је праћење циља или летење авионом. Чак и ако систем није у стању да циља само оружје, на пример фиксни топ на авиону, он је у стању да оператеру зна како да циља. Типично, топ је усмерен право напред и пилот мора да маневрише авионом тако да се правилно оријентише пре пуцања. У већини авиона нишански знак има облик "пипера" који се пројектује на хеадс-уп дисплеју (ХУД). Пипер показује пилоту где мета мора бити у односу на летелицу да би је погодио. Једном када пилот маневрише авионом тако да се мета и пипер нађу изнад, он или она испаљује оружије, или ће на неким авионима оружје аутоматски пуцати у овом тренутку, како би се превазишло кашњење пилота. У случају лансирања пројектила, компјутер за контролу ватре мозе дати пилоту повратну информацију о томе да ли је циљ у домету пројектила и колика је вероватноћа да ће пројектил погодити ако се лансира у било ком одређеном тренутку. Пилот ће тада сачекати док се информације вероватноће не буду на задовољавајућем нивоу пре него што лансира оружје.

Додатно цитање

• Бакстер, Џејмс Фхини (1946), Научници Против Времена. Међународни стандард књиге 0-26252-012-5.
• Кампбел, Џон (1985), Оружија Морнарица из Другог Светског Рата. Међународни стандард књиге 0-87021-459-4.
• Фриеден, Давид Р. (1985), Принципи Система Оружија Морнарица. Међународни стандард књиге 0-87021-537-X.
• Фриедман, Норман (2008), Моћ Морнарице, Топови Бојних Бродова и Топови у Дреднот Ери. Међународни стандард књиге 978-1-84415-701-3.