케리슨 예측 변수

케리슨 예측기는 최초의 완전 자동화된 대공 화재 통제 시스템 중 하나이다. 영국 육군의 보퍼스 40mm 포의 조준을 자동화하고, 3개의 메인 핸드휠에 간단한 입력을 통해 정확한 리드 계산을 제공하는 데 사용되었다.

예측자는 관측된 속도 및 목표물에 대한 각도와 같은 단순한 입력에 근거하여 항공기를 향해 총을 조준할 수 있다. 그러한 장치들은 한동안 포경 통제를 위해 배에서 사용되었고, 비커스 예측기와 같은 버전들은 고고도 폭격기에 사용될 대형 대공포들에 사용할 수 있었다. 케리슨의 아날로그 컴퓨터는 매우 짧은 교전 시간과 높은 각도가 수반되는 까다로운 고속 저고도 역할에 사용될 수 있을 만큼 충분히 빠른 최초의 컴퓨터였다.

이 디자인은 또한 미국에서 사용하기 위해 채택되었는데, 싱어 코퍼레이션이 M5 Antiircraft Director로 제작하였고, 후에 M5A1과 M5A2로 업데이트되었다. M6는 기계적으로 동일하며 영국식 50Hz 전력으로 구동하는 데만 차이가 있었다.

역사

1930년대 후반까지, 비커스와 슈페리 모두 고고도 폭격기에 대항할 수 있는 예측 변수를 개발했다. 그러나 저공비행 항공기는 매우 짧은 결합 시간과 높은 각도의 움직임으로 매우 다른 문제를 제시했지만 동시에 탄도 정확도에 대한 필요성은 줄어들었다. 기관총은 눈으로 조준하고 손으로 휘두르는 이들 목표물에 대해 선호되는 무기였지만, 이것들은 더 이상 1930년대의 더 크고 빠른 항공기를 다루는 데 필요한 성능을 갖추지 못했다.^[1]

영국 육군의 신형 보퍼스 40mm 포는 그들의 표준 저고도 대공 무기로 의도되었다. 그러나 기존의 총기 제어 시스템은 목적에 적합하지 않았다. 그 범위는 납을 "가림"하기에는 너무 멀었지만, 동시에 각도가 건너들이 횡단 핸들을 돌릴 수 있는 것보다 더 빠르게 변할 수 있을 만큼 충분히 가까웠다.^[2] 계산적인 포사격을 동시에 운용하려고 하는 것은 포병에게 부담이 가중되었다. 엎친 데 덮친 격으로 이들 사정거리가 바로 블리츠크리에의 결정적인 무기로 빠르게 증명되고 있는 루프트와프의 잠수 폭격기가 공격하고 있는 곳이라는 것이었다.

문제는 1930년대까지 테딩턴 해군 연구소에서 육군 연락관으로 근무해 온 영국 육군의 A.V. 케리슨 소령이 맡았다. 케리슨은 영국 해군의 총기 난사 컴퓨터 몇 대를 작업했고 1930년대 후반에 그 문제를 떠맡았다.^[2] 전쟁이 끝난 후, 케리슨은 영국 해군 항공 공학과장이 되었다.

그의 해결책은 고고도 화재를 의도한 비커즈 예측기와 같은 장치에서 보이는 많은 수정과 타이밍 문제를 분산시킨 계산기였다. 대신에, 그것은 운영자가 제공하는 상대적인 움직임에 기초하여 충격 지점을 비교적 간단하게 계산했다. 이 개념의 핵심은 두 개의 볼-디스크 통합자를 사용하는 것인데, 이 경우 일정한 운동 속도를 유지하기 위해 사용된다. 전동식 디스크 위에는 두 개의 금속 볼이 있었는데, 하나는 디스크와 접촉하는 하단 볼과 다른 하나는 예측기가 놓이는 핸드휠을 구동시키는 메커니즘과 접촉하는 볼이 셋팅되어 있었다.^[2]

두 개의 공은 분리되거나 함께 강요될 수 있도록 움켜쥐었다. 초기 설정의 경우, 운영자는 공의 포장을 풀고 핸드휠을 사용하여 예측 변수의 망원경을 목표물에 가져온다. 이것은 두 개의 공도 디스크 표면을 가로질러 이동시켰는데, 비록 그것과 접촉하고 있지는 않았다. 일단 그들이 그것을 추적하기 시작하면, 클러치는 두 개의 공을 디스크와 접촉시키기 위해 움직였고, 그 시점에서 디스크의 회전은 공이 회전하게 하고 따라서 망원경을 자동으로 표적과 정렬되도록 움직이게 될 것이다.^[2]

핸드휠의 원래 입력은 완벽하게 정확하지 않을 가능성이 높았기 때문에, 시스템은 보통 목표물에서 "끌어내기" 시작할 것이다. 그런 다음 작업자는 핸드휠을 움직여 표적을 다시 중앙으로 가져오게 되는데, 이 역시 공들을 디스크 위로 미끄러뜨려 새로운 위치로 돌리면서 회전 속도를 바꾸고, 따라서 동작 속도를 조정하여 표적을 다시 적절하게 추적하게 된다. 디스크 위의 볼 위치는 대상의 각도 운동 속도를 직접적으로 나타낸다. 클러치의 세 번째 설정은 다른 대상을 추적하기 시작하도록 시스템을 재설정한다.^[2]

방위각과 고도에서 두 가지 비율을 사용하여 목표물의 각도 비율을 계산했고, 그로부터 목표물이 총에 비례하여 움직이는 벡터를 계산했다. 이것은 완전한 해결책을 제공하지 않는다; 총에서 나온 포탄은 목표물까지 날아가는데 일정한 시간이 걸리고, 그 시간 동안 그것이 움직인다. 이를 위해서는 총이 이 기간 동안 움직임을 설명하기 위해 대상을 "선도"해야 한다. 목표물까지의 범위는 그것의 움직임과 독립적이기 때문에, 비록 2차 세계 대전 동안 이 임무를 위한 작은 총포장 레이더가 보편화되었지만,^[3] 처음에는 단순히 범위를 추정하거나 광학 레인지파인더의 어떤 형태를 사용하여 이 값은 별도로 입력되어야 했다. 40mm Bofors는 타이밍 셸이 없고 접촉 퓨즈에 의존하기 때문에 다른 예측 변수에서 볼 수 있는 퓨즈 설정 시스템이 필요하지 않았다.^[2]

장치의 "출력"은 수정되지 않은 Bofors 총의 통과 및 고도 기어에 부착된 유압 서보 모터를 구동하여 수동 개입 없이 자동으로 예측기의 표시를 따를 수 있게 했다. 포수들은 단순히 총에 장전된 채로 있는 반면, 세 명의 조준자들은 단지 큰 삼각대에 장착된 예측기를 목표물을 향해 겨누어야만 했다. 케리슨 예측기는 작동하도록 설계된 40mm 보퍼스 총에 의해 발사된 포탄이 접촉 퓨즈로 사용되었기 때문에 퓨즈 설정을 계산하지 않았다.^[4]

예측 변수는 직선으로 날아가는 모든 것을 실제로 타격할 수 있다는 것을 증명했고, 특히 잠수 폭격기에 효과적이었다. 중량을 줄이기 위해 알루미늄으로 만든 것이 많음에도 불구하고 정밀 부품 1,000여 개, 무게 500파운드(230kg)를 넘는 등 매우 복잡했다. 거의 모든 경금속과 기계공들에 대한 RAF의 요구로, 예측기는 육군이 어떤 양으로도 생산하기엔 너무 어려웠다.

예측 변수가 보퍼스에 탁월한 추가 기능이라는 것이 증명되었지만, 그것의 결함이 없는 것은 아니었다. 주된 문제는 이 시스템이 총을 운전하기 위해 상당히 큰 전기 발전기를 필요로 해 발전기들에게 연료를 공급하는데 있어서 물류 부하가 증가한다는 것이었다. 시스템을 설정하는 것 역시 상당히 복잡한 작업이었고, "즉시"할 수 있는 일은 아니었다. 결국, 그것들은 거의 전적으로 정적인 장소, 원래의 철의 광경이나 1943년 말에 소개된 간단한 스티프키-스틱 광경에 계속 의존하는 야전 유닛에 사용되었다.

케리슨이 설계한 7번 대공 복합 예측기도 어떤 면에서는 비슷했다. 그것은 원래 6파운드짜리 해군 총과 근접 방어를 위해 개발되었고 또한 6,000에서 14,000피트(1,800에서 4,300m)의 중간 고도에서 목표물에 대항하기 위해 개발되었다. 그것은 나중에 40mm 보퍼스와 함께 사용하도록 개조되었다.^[3]

미국 서비스

케리슨 예측기보다 정확했지만, 슈페리는 더 비싸고 복잡한 M-7 감독의 제작을 따라갈 수 없었다.^[5] 1940년 9월, George C 장군. 마샬은 영국인에게 케리슨 예측기사를 시험하기 위해 40mm의 보퍼 4개의 총을 빌려달라고 요청했다.

시험하는 동안 케리슨 예측 변수는 1,500m(4,900ft)를 초과하는 범위에 정확한 화재 제어를 제공했고, 보퍼스 건은 신뢰할 수 있었다. 1940년 가을, 오드넌스 부서는 케리슨 예측기를 37mm 총과 함께 사용하도록 표준화했다. 1941년 2월, 미 해군은 그들의 배에서 사용하기 위해 보퍼스를 채택했다. 생산 문제를 완화하기 위해 육군은 1941년 2월 마지못해 40mm 상공에 표준화된 바 있다; 미국은 임대 프로그램 하에서 영국을 위한 보퍼스를 건설하고 있었다.

예측 변수의 계획은 Sperry Corporation에게 전달되었는데, Sperry Corporation은 그들 자신의 복잡한 고고도 시스템인 M7 Computing Sight의 생산을 막 시작하고 있었고 새로운 설계도 생산할 여력이 없었다. 대신, 그들은 예측 변수를 미국 생산에 적응시키는 데 필요한 변경을 완료했고, 그 계획을 다른 곳에서 생산하기 위해 육군으로 돌려보냈다. 1940년 12월 싱어 코퍼레이션은 40mm 보퍼스의 생산량이 급증하는 동안 육군의 기존 37mm 포를 장착하기 위해 매월^[6] 1,500개의 예측 변수를 생산하기로 계약되었다. 초기에는 미국 표준 115 V 60 Hz 전원으로 구동되는 M5와 ^[7]50 V 50 Hz 전원으로 구동되는 영국용 M6 두 모델이 제작되었다.^[7] 기존의 M5는 외부 토크 증폭기를 설계하여 복잡성을 가중시켰다. 이것은 M5A1에서 다루어졌는데, M5A1은 외부 증폭기의 필요성을 없앤 보다 강력한 볼앤드디스크 시스템을 사용했다.^[8]

싱어는 이 장치를 충분히 빠르게 생산하기 위해 새로운 공장을 건설하고 강철에서 알루미늄으로 주조 공장을 전환하는 등 회사의 대대적인 변화를 단행했다. 1943년 1월에야 생산이 시작되었지만, 1944년 중반까지는 전체 주문이 채워졌다. 잠시 동안 미 육군의 보퍼스 포병 중 일부는 스페리 M7을 장착했으나 M5가 보급되자마자 현장에서 교체되었다.^[5][9]

전쟁 중 항공기 속도가 급격히 증가함에 따라, 케리슨 예측기의 속도조차도 결국 부족함을 증명했다. 그럼에도 불구하고, 예측 변수는 효과적인 총기 난사에는 상당히 강력한 컴퓨터 지원이 필요하다는 것을 증명했고, 1944년에 벨 연구소는 전자 아날로그 컴퓨터를 기반으로 한 새로운 시스템을 제공하기 시작했다. 그 타이밍은 훌륭했다; 그 해 여름, 독일군은 낮은 고도에서 고속으로 비행한 V-1 비행 폭탄으로 런던을 공격하기 시작했다. 한 달 동안 그들을 상대로 제한적인 성공을 거둔 후, 이용 가능한 모든 대공포가 런던으로 접근하는 육지로 옮겨졌고, 새로운 명소들은 그들에게 대항할 수 있는 그 이상이라는 것이 증명되었다. 낮의 공격은 곧 포기되었다.

전쟁 한참 후인 1950년대 후반부터 미국의 M5가 잉여 상점에 등장하기 시작했다. John Whitney는 하나(이후 Sperry M7)를 구입하여 전기 출력을 소형 조명 대상과 전구의 위치를 제어하는 서보에 연결했다. 그런 다음 그는 시스템의 "수학"을 수정하여 그가 증분 드리프트라고 부르는 기법인 다양한 수학적으로 통제된 방법으로 표적을 이동시켰다. 시스템의 힘이 커지면서 결국 특수효과 촬영에서 널리 사용되는 기술인 모션 컨트롤 포토로 진화했다.^[10]

참고 항목

• 국장(군)
• 화재통제시스템
• 건 데이터 컴퓨터
• 레인지키퍼

참조

인용구

원천

외부 링크

• 프랭크 예이츠의 추억 4장