Fuze de proximitate - Proximity fuze

Fuze de proximitate MK53 scoase din coajă, circa 1950

O fuziune de proximitate (sau siguranță) este o fuzibilă care detonează automat un dispozitiv exploziv atunci când distanța până la țintă devine mai mică decât o valoare predeterminată. Fuzibilele de proximitate sunt proiectate pentru ținte precum avioane, rachete, nave pe mare și forțe terestre. Acestea oferă un mecanism de declanșare mai sofisticat decât fuzeul comun de contact sau fuze temporizate. Se estimează că crește letalitatea de 5 până la 10 ori, comparativ cu aceste alte fuze.

fundal

Înainte de invenția fuzei de proximitate, detonarea a fost indusă prin contact direct, un cronometru setat la lansare sau un altimetru. Toate aceste metode anterioare au dezavantaje. Probabilitatea unei loviri directe asupra unei ținte mici în mișcare este mică; o coajă căreia îi lipsește ținta nu va exploda. O fuzibilă declanșată de timp sau de înălțime necesită o bună predicție de către artiler și o sincronizare precisă de către fuzetă. Dacă oricare dintre ele este greșit, atunci chiar și obuzele îndreptate cu precizie pot exploda inofensiv înainte de a atinge ținta sau după ce au trecut-o. La începutul The Blitz , s-a estimat că a fost nevoie de 20.000 de runde pentru a doborî un singur avion. Alte estimări ridică cifra până la 100.000 sau până la 2.500 de runde pentru fiecare aeronavă. Cu un focos de proximitate, The shell sau de rachete nevoie să treacă doar aproape de țintă la un moment dat în timpul zborului. Fuze de proximitate face problema mai simplă decât metodele anterioare.

Fuzibilele de proximitate sunt utile și pentru producerea de explozii de aer împotriva țintelor de la sol. O fuze de contact ar exploda atunci când ar fi lovit solul; nu ar fi foarte eficient la împrăștierea șrapnelului. O pistolă de temporizare poate fi setată să explodeze la câțiva metri deasupra solului, dar sincronizarea este vitală și, de obicei, este nevoie ca observatorii să furnizeze informații pentru ajustarea temporizării. Este posibil ca observatorii să nu fie practici în multe situații, terenul să fie neuniform și practica este lentă în orice caz. Fuzibilele de proximitate montate pe arme precum artilerie și obuze de mortar rezolvă această problemă având o gamă de înălțimi de explozie setate [de exemplu, 2, 4 sau 10 m (7, 13 sau 33 ft)] deasupra solului, care sunt selectate de echipajele de arme. Cochilia izbucnește la înălțimea corespunzătoare deasupra solului.

Al doilea război mondial

Ideea unei siguranțe de proximitate fusese considerată de multă vreme utilă din punct de vedere militar. Au fost luate în considerare mai multe idei, inclusiv sisteme optice care străluceau o lumină, uneori în infraroșu , și declanșate când reflexia a atins un anumit prag, diverse mijloace declanșate la sol folosind semnale radio și metode capacitive sau inductive similare unui detector de metale . Toate acestea au suferit din cauza dimensiunilor mari ale electronicii de dinainte de al doilea război mondial și a fragilității lor, precum și a complexității circuitelor necesare.

Cercetătorii militari britanici de la Institutul de cercetare în telecomunicații (TRE), Samuel C. Curran , William AS Butement , Edward S. Shire și Amherst FH Thomson au conceput ideea unei fuze de proximitate în primele etape ale celui de-al doilea război mondial . Sistemul lor implica un radar Doppler cu rază mică, de rază scurtă . Testele britanice au fost apoi efectuate cu „proiectile nerotate”, în acest caz rachete. Cu toate acestea, oamenii de știință britanici nu erau siguri dacă ar putea fi dezvoltată o fuze pentru obuzele antiaeriene, care trebuiau să reziste la accelerații mult mai mari decât rachetele. Britanicii au împărtășit o gamă largă de idei posibile pentru proiectarea unei fuze, inclusiv o fuze fotoelectrică și o fuze radio, cu Statele Unite în timpul misiunii Tizard la sfârșitul anului 1940. Pentru a lucra în carapace, o fuzetă trebuia miniaturizată, supraviețuiește accelerării mari de lansare a tunului și fii de încredere.

Comitetul Național de Cercetare a Apărării a atribuit sarcina fizicianului Merle A. Tuve de la Departamentul de Magnetism Terestru. De asemenea, în cele din urmă au fost atrași și cercetători de la Biroul Național de Standardizare (această unitate de cercetare a BNS a devenit ulterior parte a Laboratorului de Cercetare al Armatei ). Lucrările au fost împărțite în 1942, grupul lui Tuve lucrând la fuze de proximitate pentru obuze, în timp ce cercetătorii Biroului Național de Standarde s-au concentrat asupra sarcinii tehnic mai ușoare a bombelor și a rachetelor. Lucrările la jgheabul radio au fost finalizate de grupul lui Tuve, cunoscut sub numele de Secțiunea T, la Laboratorul de Fizică Aplicată al Universității Johns Hopkins (APL). Peste 100 de companii americane au fost mobilizate pentru a construi aproximativ 20 de milioane de fuzee.

Fuzeul de proximitate a fost una dintre cele mai importante inovații tehnologice din cel de-al doilea război mondial. A fost atât de important încât a fost un secret păstrat la un nivel similar cu proiectul bombei atomice sau invazia zilei D. Adm. Lewis L. Strauss a scris că,

Una dintre cele mai originale și eficiente evoluții militare din cel de-al doilea război mondial a fost fuziunea de proximitate sau „VT”. A găsit utilizare atât în ​​armată, cât și în marină și a fost angajat în apărarea Londrei. În timp ce nicio invenție nu a câștigat războiul, fuziunea de proximitate trebuie inclusă în grupul foarte mic de dezvoltări, cum ar fi radarul, de care depindea în mare măsură victoria.

Ulterior s-a descoperit că fuzeul poate detona obuzele de artilerie în explozii de aer , sporind mult efectele lor antipersonal.

În Germania, au fost dezvoltate sau cercetate mai mult de 30 (poate chiar 50) de modele diferite de fuze de proximitate pentru utilizare antiaeriană , dar niciunul nu a văzut service. Acestea includ fuze acustice declanșate de sunetul motorului, unul bazat pe câmpuri electrostatice dezvoltate de Rheinmetall Borsig și fuse radio. La mijlocul lunii noiembrie 1939, British Intelligence a primit un tub german de lampă neon și un design al unei prototipuri de proximitate bazată pe efecte capacitive, ca parte a Raportului Oslo .

În era post-al doilea război mondial, au fost dezvoltate o serie de noi sisteme de fuze de proximitate, inclusiv radio, optice și alte mijloace. O formă obișnuită utilizată în armele moderne aer-aer folosește laserul ca sursă optică și timpul de zbor pentru distanță.

Proiectare în Marea Britanie

Prima referință la conceptul de radar din Marea Britanie a fost făcută de WAS Butement și PE Pollard, care au construit un model de panou mic de radar pulsat în 1931. Au sugerat că sistemul ar fi util pentru unitățile de artilerie de coastă , care ar putea măsura cu precizie gama până la expediere chiar și noaptea. Oficiul de război s -au dovedit neinteresat în conceptul și a spus celor doi pentru a lucra la alte probleme.

În 1936, Ministerul Aerian a preluat Bawdsey Manor pentru a-și dezvolta în continuare sistemele radar prototip care vor apărea anul viitor ca Chain Home . Armata a fost brusc extrem de interesată de subiectul radarului și a trimis Butement și Pollard la Bawdsey pentru a forma ceea ce a devenit cunoscut sub numele de „Celula Armatei”. Primul lor proiect a fost o renaștere a muncii lor inițiale privind apărarea de coastă, dar li s-a spus în curând să înceapă un al doilea proiect pentru a dezvolta un radar de distanță numai pentru a ajuta tunurile antiaeriene .

Pe măsură ce aceste proiecte s-au mutat de la dezvoltare în formă de prototip la sfârșitul anilor 1930, Butement și-a îndreptat atenția spre alte concepte, iar printre acestea s-a aflat și ideea unei siguranțe de proximitate:

... În acest pas a intrat WAS Butement, proiectant de seturi de radar CD / CHL și GL , cu o propunere la 30 octombrie 1939 pentru două tipuri de fuze radio: (1) un set de radar ar urmări proiectilul, iar operatorul ar transmite un semnal către un receptor radio din fuze atunci când raza de acțiune, cantitatea dificilă de determinat de către tunari, era aceeași cu cea a țintei și (2) o fuze ar emite unde radio de înaltă frecvență care ar interacționa cu ținta și ar produce , ca o consecință a vitezei relative ridicate a țintei și proiectilului, un semnal de frecvență Doppler detectat în oscilator.

În mai 1940, o propunere formală a lui Butement, Edward S. Shire și Amherst FH Thompson a fost trimisă la sediul britanic de apărare aeriană, pe baza celui de-al doilea dintre cele două concepte. A fost construit un circuit de panou și conceptul a fost testat în laborator prin mutarea unei foi de tablă la diferite distanțe. Testarea timpurie a câmpului a conectat circuitul la un declanșator de tiratron care acționează o cameră montată în turn, care a fotografiat aeronavele trecătoare pentru a determina distanța funcției fuze.

Protuzele fuzibile au fost apoi construite în iunie 1940 și instalate în „ proiectile nerotate ”, denumirea de acoperire britanică a rachetelor cu combustibil solid și au fost lansate în ținte susținute de baloane. Rachetele au o accelerație relativ scăzută și nicio centrifugare care creează o forță centrifugă , astfel încât încărcăturile de pe delicata electronică sunt relativ benigne. S-a înțeles că aplicația limitată nu era ideală; o fuze de proximitate ar fi utilă pentru toate tipurile de artilerie și în special artilerie antiaeriană, dar acestea au avut accelerații foarte mari.

Încă din septembrie 1939, John Cockcroft a început un efort de dezvoltare la Pye Ltd. pentru a dezvolta tuburi capabile să reziste acestor forțe mult mai mari. Cercetările lui Pye au fost transferate în Statele Unite ca parte a pachetului tehnologic livrat de Misiunea Tizard când Statele Unite au intrat în război. Aparent, grupul lui Pye nu a reușit să-și facă pentodurile robuste să funcționeze fiabil sub presiuni ridicate până la 6 august 1941, după testele de succes ale grupului american.

Căutând o soluție pe termen scurt la problema supapelor, în 1940 britanicii au comandat 20.000 de tuburi miniaturale de la Western Electric Company și Radio Corporation of America care erau destinate utilizării în aparatele auditive . O echipă americană condusă de amiralul Harold G. Bowen, Sr. a dedus corect că tuburile erau destinate experimentelor cu fuze de proximitate pentru bombe și rachete.

În septembrie 1940, Misiunea Tizard a călătorit în SUA pentru a-și prezenta cercetătorii la o serie de evoluții din Marea Britanie, iar subiectul siguranțelor de proximitate a fost ridicat. Detaliile experimentelor britanice au fost transmise Laboratorului de cercetare navală al Statelor Unite și Comitetului de cercetare pentru apărarea națională (NDRC). Informațiile au fost, de asemenea, împărtășite cu Canada în 1940, iar Consiliul Național de Cercetare din Canada a delegat munca pe fuze unei echipe de la Universitatea din Toronto .

Îmbunătățire în SUA

Înainte și după primirea proiectelor de circuite de la britanici, au fost efectuate diferite experimente de către Richard B. Roberts, Henry H. Porter și Robert B. Brode sub conducerea președintelui secției T NDRC Merle Tuve . Grupul lui Tuve a fost cunoscut ca Secțiunea T, nu APL, pe tot parcursul războiului. După cum a spus mai târziu Tuve într-un interviu: „Am auzit câteva zvonuri despre circuitele pe care le foloseau în rachetele din Anglia, apoi ne-au dat circuitele, dar eu deja articulasem chestia în rachete, bombe și carapace”. După cum a înțeles Tuve, circuitele fuzei erau rudimentare. În cuvintele sale, "Singura caracteristică remarcabilă în această situație este faptul că succesul acestui tip de fuze nu depinde de o idee tehnică de bază - toate ideile sunt simple și bine cunoscute peste tot." Lucrarea critică de adaptare a fuzei pentru obuzele antiaeriene a fost făcută în Statele Unite, nu în Anglia. Tuve a susținut că, deși a fost mulțumit de rezultatul Butement și colab. împotriva costumului de brevet Varian (care a salvat Marina SUA milioane de dolari), designul fuzei livrat de Misiunea Tizard nu a fost "cel pe care l-am pus pe treabă!"

O îmbunătățire cheie a fost introdusă de Lloyd Berkner , care a dezvoltat un sistem care utilizează circuite separate de emițător și receptor. În decembrie 1940, Tuve i-a invitat pe Harry Diamond și Wilbur S. Hinman, Jr, de la Biroul Național de Standardizare al Statelor Unite (NBS) să investigheze fuzele îmbunătățite ale lui Berkner și să dezvolte o fuze de proximitate pentru rachete și bombe pe care să le folosească împotriva Luftwaffe-ului german .

În doar două zile, Diamond a reușit să vină cu un nou design de fuze și a reușit să-și demonstreze fezabilitatea prin teste extinse la Testul Naval de la Dahlgren, Virginia. La 6 mai 1941, echipa NBS a construit șase fuzee care au fost plasate în bombe aruncate cu aer și testate cu succes peste apă.

Având în vedere munca lor anterioară la radio și radiosonde la NBS, Diamond și Hinman au dezvoltat prima fuzibilă de proximitate cu doppler radio în stare solidă, care a folosit efectul Doppler al undelor radio reflectate folosind un aranjament detector de diode pe care l-au conceput. Utilizarea efectului Doppler dezvoltat de acest grup a fost încorporată ulterior în toate fuzibilele de proximitate radio pentru aplicații cu bombe, rachete și mortar. Mai târziu, Divizia de Dezvoltare a Ordonanțelor din cadrul Biroului Național de Standardizare (care a devenit Laboratoarele Harry Diamond - și ulterior a fuzionat în Laboratorul de Cercetare a Armatei - în onoarea fostului său șef în anii următori) a dezvoltat primele tehnici de producție automată pentru fabricarea fuzelor de proximitate radio. la un cost redus.

În timp ce lucra pentru un antreprenor de apărare la mijlocul anilor 1940, spionul sovietic Julius Rosenberg a furat un model de lucru al unei fuze americane de proximitate și l-a livrat informațiilor sovietice. Nu era o pistol pentru obuzele antiaeriene, cel mai valoros tip.

În SUA, NDRC s-a concentrat pe fuzibile radio pentru utilizare cu artilerie antiaeriană, unde accelerația a fost de până la 20.000  g , spre deosebire de aproximativ 100  g pentru rachete și mult mai puțin pentru bombele aruncate. În plus față de accelerația extremă, obuzele de artilerie au fost învârtite prin sfâșierea țevilor de arme până la 30.000 rpm, creând o forță centrifugă imensă. Lucrând cu Western Electric Company și Raytheon Company , tuburile pentru aparate auditive miniaturale au fost modificate pentru a rezista acestui stres extrem. Fuzeul T-3 a avut un succes de 52% împotriva unei ținte de apă atunci când a fost testat în ianuarie 1942. Marina Statelor Unite a acceptat această rată de eșec. Un test simulat de condiții de luptă a fost început pe 12 august 1942. Bateriile de arme de la bordul crucișătorului USS  Cleveland  (CL-55) au testat muniția cu proximitate fuzionată împotriva țintelor avioanelor cu drone radio-controlate peste Golful Chesapeake . Testele urmau să fie efectuate pe parcursul a două zile, dar testele s-au oprit atunci când dronele au fost distruse devreme în prima zi. Cele trei drone au fost distruse cu doar patru proiectile.

O aplicație deosebit de reușită a fost carcasa de 90 mm cu fuze VT cu radarul de urmărire automată SCR-584 și computerul electronic de control al focului M-9 . Combinația acestor trei invenții a avut succes în doborârea multor bombe zburătoare V-1 destinate Londrei și Anversului, altfel ținte dificile pentru tunurile antiaeriene datorită dimensiunilor mici și vitezei mari.

VT (timp variabil)

Fuzeul Aliat a folosit interferențe constructive și distructive pentru a-și detecta ținta. Designul avea patru sau cinci tuburi. Un tub era un oscilator conectat la o antenă; a funcționat atât ca emițător, cât și ca detector (receptor) autodin . Când ținta era departe, o mică parte din energia transmisă a oscilatorului ar fi reflectată în fuzetă. Când o țintă se afla în apropiere, aceasta ar reflecta o porțiune semnificativă a semnalului oscilatorului. Amplitudinea semnalului reflectat corespundea apropierii țintei. Acest semnal reflectat ar afecta curentul plăcii oscilatorului, permițând astfel detectarea.

Cu toate acestea, relația de fază dintre semnalul transmis al oscilatorului și semnalul reflectat de la țintă variază depindea de distanța dus-întors între fuze și țintă. Când semnalul reflectat era în fază, amplitudinea oscilatorului ar crește și curentul plăcii oscilatorului ar crește, de asemenea. Dar când semnalul reflectat a fost defazat, atunci amplitudinea semnalului radio combinat ar scădea, ceea ce ar reduce curentul plăcii. Deci, relația de fază schimbătoare dintre semnalul oscilatorului și semnalul reflectat a complicat măsurarea amplitudinii acelui semnal mic reflectat.

Această problemă a fost rezolvată profitând de schimbarea frecvenței semnalului reflectat. Distanța dintre fuziune și țintă nu a fost constantă, ci mai degrabă în continuă schimbare datorită vitezei mari a fuzei și a oricărei mișcări a țintei. Când distanța dintre fuze și țintă s-a schimbat rapid, atunci relația de fază s-a schimbat și ea rapid. Semnalele au fost în fază instantanee și au fost defazate câteva sute de microsecunde mai târziu. Rezultatul a fost o frecvență de beat heterodină care a corespuns diferenței de viteză. Privit într-un alt mod, frecvența semnalului recepționat a fost modificată Doppler de la frecvența oscilatorului prin mișcarea relativă a fuzei și a țintei. În consecință, un semnal de joasă frecvență, corespunzător diferenței de frecvență dintre oscilator și semnalul primit, s-a dezvoltat la terminalul plăcii oscilatorului. Două dintre cele patru tuburi din fuzeul VT au fost utilizate pentru a detecta, filtra și amplifica acest semnal de joasă frecvență. Rețineți aici că amplitudinea acestui semnal „beat” de frecvență joasă corespunde amplitudinii semnalului reflectat de la țintă. Dacă amplitudinea semnalului de frecvență a bătăilor amplificate a fost suficient de mare, indicând un obiect din apropiere, atunci a declanșat al patrulea tub - un tiratron umplut cu gaz . După ce a fost declanșat, tiratronul a condus un curent mare care a declanșat detonatorul electric.

Pentru a putea fi folosite cu proiectile de armă, care experimentează forțe de accelerație și centrifugare extrem de ridicate, proiectarea fuzei trebuia, de asemenea, să utilizeze multe tehnici de întărire a șocurilor. Acestea includ electrozi planari și împachetarea componentelor în ceară și ulei pentru a egaliza tensiunile. Pentru a preveni detonarea prematură, bateria încorporată care a armat carcasa a avut o întârziere de câteva milisecunde înainte ca electroliții săi să fie activați, oferind proiectilului timp pentru a curăța zona pistolului.

Denumirea VT înseamnă timp variabil. Căpitanul SR Shumaker, Director al Diviziei de Cercetare și Dezvoltare a Biroului de Obiecte, a inventat termenul de a fi descriptiv fără a face aluzie la tehnologie.

Dezvoltare

Gama de artilerie antiaeriană de la baza forțelor aeriene Kirtland din New Mexico a fost folosită ca una dintre facilitățile de testare a fuzei de proximitate, unde s-au efectuat aproape 50.000 de trageri de testare din 1942 până în 1945. Testarea a avut loc și la Aberdeen Proving Ground din Maryland, unde au fost trase aproximativ 15.000 de bombe. Alte locații includ Ft. Fisher în Carolina de Nord și Blossom Point, Maryland.

Dezvoltarea și producția timpurie a US Navy a fost externalizată către compania Wurlitzer , la fabrica lor de organe în butoi din North Tonawanda, New York .

Producție

Prima producție la scară largă de tuburi pentru noile fuze a fost la o fabrică General Electric din Cleveland, Ohio, folosită anterior pentru fabricarea lămpilor de brad. Asamblarea fuzei a fost finalizată la uzinele General Electric din Schenectady, New York și Bridgeport, Connecticut . Odată ce inspecțiile produsului finit au fost finalizate, un eșantion din fuzele produse din fiecare lot a fost expediat la Biroul Național de Standardizare, unde au fost supuse unei serii de teste riguroase la laboratorul special de testare a controlului. Aceste teste au inclus teste la temperatură scăzută și înaltă, teste de umiditate și teste bruscă.

Până în 1944, o mare parte din industria electronică americană s-a concentrat pe fabricarea fuzelor. Contractele de achiziții au crescut de la 60 de milioane de dolari în 1942, la 200 de milioane de dolari în 1943, la 300 de milioane de dolari în 1944 și au fost depășite cu 450 de milioane de dolari în 1945. Pe măsură ce volumul a crescut, eficiența a intrat în joc, iar costul pe cutie a scăzut de la 732 dolari în 1942 la 18 dolari în 1945. Acest lucru a permis achiziționarea a peste 22 de milioane de fuze pentru aproximativ un miliard de dolari (14,6 miliarde de dolari în 2021 USD). Principalii furnizori au fost Crosley , RCA , Eastman Kodak , McQuay-Norris și Sylvania . Au existat, de asemenea, peste două mii de furnizori și subfurnizori, variind de la producătorii de pulbere până la atelierele de mașini. A fost printre primele aplicații de producție în serie a circuitelor imprimate .

Implementare

Vannevar Bush , șeful Biroului de Cercetare Științifică și Dezvoltare al SUA (OSRD) în timpul războiului, a acreditat fuzina de proximitate cu trei efecte semnificative.

  • A fost important în apărarea împotriva atacurilor japoneze Kamikaze din Pacific. Bush a estimat o creștere de șapte ori a eficacității artileriei antiaeriene de 5 inci cu această inovație.
  • A fost o parte importantă a bateriilor antiaeriene controlate de radar care a neutralizat în cele din urmă atacurile germane V-1 asupra Angliei.
  • A fost folosit în Europa începând cu Bătălia de la Bulge, unde a fost foarte eficient în obuzele de artilerie lansate împotriva formațiunilor de infanterie germane și a schimbat tactica războiului terestru.

La început, fuzele erau folosite doar în situații în care nu puteau fi capturate de germani. Acestea au fost folosite în artilerie terestră din Pacificul de Sud în 1944. Tot în 1944, Fuzes au fost alocate britanic Armatei „s Antiaerian comandă , care a fost implicat în apărarea împotriva Marii Britanii bomba care zboară V-1. Întrucât majoritatea tunurilor antiaeriene grele britanice erau desfășurate într-o bandă de coastă lungă și subțire, obuzele au căzut în mare, în siguranță, la îndemâna capturării. Pe parcursul campaniei germane V-1, proporția de bombe zburătoare care zboară prin centura de armă de coastă care au fost distruse a crescut de la 17% la 74%, ajungând la 82% într-o singură zi. O problemă minoră întâmpinată de britanici a fost aceea că fuzeul era suficient de sensibil pentru a detona coaja dacă trecea prea aproape de o pasăre marină și se înregistrau o serie de „ucideri” de păsări marine.

Pentagonul a refuzat să permită artileria de câmp aliată utilizarea fuzelor în 1944, deși Marina Statelor Unite a tras focuri antiaeriene cu fuziune de proximitate în timpul invaziei din Sicilia din iulie 1943 . După ce generalul Dwight D. Eisenhower a cerut să i se permită să folosească fuzele, 200.000 de obuze cu fuzele VT (codul numit „POZIT”) au fost folosite în bătălia de la Bulge din decembrie 1944. Au făcut ca artileria grea aliată să fie mult mai devastatoare, deoarece toate scoicile au explodat acum chiar înainte de a lovi pământul. Diviziile germane au fost surprinse în aer liber, deoarece se simțiseră ferite de focul temporizat, deoarece se credea că vremea rea ​​ar împiedica observarea exactă. Generalul american George S. Patton a creditat introducerea fuzelor de proximitate cu salvarea Liège și a declarat că utilizarea lor necesită o revizuire a tacticii de război terestru.

Bombele și rachetele echipate cu fuze de proximitate radio erau în serviciu limitat atât cu USAAF, cât și cu USN la sfârșitul celui de-al doilea război mondial. Principalele ținte ale acestor bombe și rachete au detonat cu fuze de proximitate au fost amplasamentele antiaeriene și aerodromurile .

Tipuri de senzori

Radio

Detectarea frecvenței radio este principiul principal de detectare pentru obuzele de artilerie.

Dispozitivul descris în brevetul celui de-al doilea război mondial funcționează după cum urmează: Shell-ul conține un micro- transmițător care folosește corpul shell-ului ca antenă și emite o undă continuă de aproximativ 180-220 MHz. Pe măsură ce cochilia se apropie de un obiect reflectant, se creează un model de interferență. Acest model se modifică odată cu micșorarea distanței: fiecare jumătate de lungime de undă la distanță (o jumătate de lungime de undă la această frecvență este de aproximativ 0,7 metri), emițătorul este în sau din rezonanță. Acest lucru determină un ciclu mic al puterii radiate și, în consecință, curentul de alimentare al oscilatorului de aproximativ 200-800 Hz, frecvența Doppler . Acest semnal este trimis printr-un filtru de trecere a benzii , amplificat și declanșează detonarea atunci când depășește o amplitudine dată.

Optic

Detecția optică a fost dezvoltată în 1935 și brevetată în Regatul Unit în 1936, de către un inventator suedez, probabil Edward W. Brandt, folosind un petoscop . A fost testat pentru prima dată ca parte a unui dispozitiv de detonare pentru bombe care urmau să fie aruncate peste avioane de bombardiere, parte a conceptului „bombe pe bombardiere” al Ministerului Aerian din Marea Britanie. Acesta a fost considerat (și ulterior brevetat de Brandt) pentru a fi utilizat cu rachete antiaeriene lansate de la sol. A folosit apoi o lentilă toroidală, care a concentrat toată lumina dintr-un plan perpendicular pe axa principală a rachetei pe o fotocelulară. Când curentul celulei a schimbat o anumită cantitate într-un anumit interval de timp, detonarea a fost declanșată.

Unele rachete moderne aer-aer (de exemplu ASRAAM și AA-12 Adder ) folosesc lasere pentru a declanșa detonarea. Proiectează fascicule înguste de lumină laser perpendiculară pe zborul rachetei. Pe măsură ce racheta se îndreaptă către ținta sa, energia laserului se răsfrânge pur și simplu în spațiu. Pe măsură ce racheta își depășește ținta, o parte din energie lovește ținta și se reflectă în rachetă, unde detectorii o percep și detonează focosul.

Acustic

Fuzibilele de proximitate acustice sunt acționate de emisiile acustice de la o țintă (de exemplu, motorul unei aeronave sau elicea navei). Acționarea poate fi fie printr-un circuit electronic cuplat la un microfon , fie prin hidrofon , fie folosind mecanic o reed vibrator rezonant conectat la filtrul de ton al diafragmei.

În timpul celui de-al doilea război mondial, germanii aveau cel puțin cinci fuzee acustice pentru utilizare antiaeriană în curs de dezvoltare, deși niciunul nu a văzut un serviciu operațional. Cel mai avansat din punct de vedere al dezvoltării dintre modelele de fuze acustice germane a fost Rheinmetall-Borsig Kranich (germană pentru Crane ) care a fost un dispozitiv mecanic care utilizează un filtru de ton diafragmă sensibil la frecvențe între 140 și 500Hz conectat la un întrerupător vibrator rezonant folosit pentru a declanșa un dispozitiv electric. aprindător. Schmetterling , Enzian , Rheintochter și X4 rachete ghidate au fost concepute pentru a fi utilizate cu Kranich de proximitate acustic Fuze.

În timpul celui de-al doilea război mondial , Comitetul Național de Cercetare pentru Apărare (NDRC) a investigat utilizarea fuzelor de proximitate acustice pentru armele antiaeriene , dar a concluzionat că există abordări tehnologice mai promițătoare. Cercetarea NDRC a evidențiat viteza sunetului ca o limitare majoră în proiectarea și utilizarea fuzelor acustice, în special în ceea ce privește rachetele și avioanele de mare viteză.

Influența hidroacustică este utilizată pe scară largă ca mecanism de detonare pentru minele navale și torpile . Elicea unei nave care se rotește în apă produce un puternic zgomot hidroacustic care poate fi preluat cu ajutorul unui hidrofon și utilizat pentru aderare și detonare. Mecanismele de declanșare a influenței utilizează adesea o combinație de receptoare de inducție acustică și magnetică .

Magnetic

Mina magnetică germană din cel de-al doilea război mondial care a aterizat pe pământ în loc de apă.
Articol principal: Fuze magnetice de proximitate

Detectarea magnetică poate fi aplicată numai pentru a detecta mase imense de fier, cum ar fi navele. Se folosește în mine și torpile. Fuzele de acest tip pot fi înfrânte prin degazare , folosind corpuri nemetalice pentru nave (în special măturoarele ) sau prin bucle de inducție magnetică montate pe aeronave sau geamanduri remorcate .

Presiune

Unele mine navale folosesc fuze de presiune care sunt capabile să detecteze valul de presiune al unei nave care trece deasupra capului. Senzorii de presiune sunt de obicei utilizați în combinație cu alte tehnologii de detonare a fuzei, cum ar fi inducția acustică și magnetică .

În timpul celui de-al doilea război mondial, au fost dezvoltate fuzee activate sub presiune pentru ca bastoanele (sau trenurile) bombelor să creeze explozii aeriene deasupra solului . Prima bombă din stick a fost prevăzută cu o fuzetă de impact, în timp ce celelalte bombe au fost dotate cu detonatoare acționate cu membrană sensibilă la presiune. Explozia de la prima bombă a fost folosită pentru a declanșa fuze-a celei de-a doua bombe care ar exploda deasupra solului și, la rândul său, va detona cea de-a treia bombă cu procesul repetat până la ultima bombă din șir. Datorită vitezei înainte a bombardierului , bombele dotate cu detonatoare de presiune ar exploda la aproximativ aceeași înălțime deasupra solului de-a lungul unei traiectorii orizontale. Acest design a fost utilizat atât în ​​britanicele No44 „Pistol”, cât și în fuzelele germane Rheinmetall-Borsig BAZ 55A.

Galerie

  • 120mm HE mortar coajă echipat cu focos de proximitate

  • Înveliș de mortar de 120 mm prevăzut cu o fuziune de proximitate M734

  • Înveliș de mortar HE de 60 mm prevăzut cu fuze de proximitate

  • O pistol de artilerie de 155 mm cu selector pentru detonarea punctului / proximității (setat în prezent la proximitate).

Vezi si

Note

Referințe

Bibliografie

Lecturi suplimentare

  • Allard, Dean C. (1982), „Dezvoltarea fuzei de proximitate radio” (PDF) , Johns Hopkins APL Technical Digest , 3 (4): 358–59
  • Bennett, Geoffrey (1976), „The Development of the Proximity Fuze”, Journal of the Royal United Service Institution , 121 (1): 57–62, ISSN  0953-3559
  • Collier, Cameron D. (1999), "Minunea minusculă: fuziunea de proximitate" , Istoria navală, Institutul naval al SUA, 13 (4): 43–45, ISSN  1042-1920
  • Fuze, Proximitate, Electricitate: Prima parte (PDF) , Manual de proiectare inginerie: Seria de muniții, Comandamentul materialelor armatei Statelor Unite, iulie 1963, AMCP 706-211
  • Siguranțe, proximitate, electricitate: Partea a doua , Manual de proiectare inginerie: Seria munițiilor, Comandamentul materialelor armatei Statelor Unite, AMCP 706-212
  • Siguranțe, proximitate, electricitate: partea a treia , Manual de proiectare inginerie: Seria munițiilor, Comandamentul materialelor armatei Statelor Unite, AMCP 706-213
  • Siguranțe, proximitate, electricitate: partea a patra , Manual de proiectare inginerie: Seria munițiilor, Comanda materialelor armatei SUA, AMCP 706-214
  • Fuze, proximitate, electricitate: partea a cincea , Manual de proiectare inginerie: Seria munițiilor, Comandamentul materialelor armatei Statelor Unite, august 1963, AMCP 706-215
  • US 3166015 , Tuve, Merle A. & Roberts, Richard B., „Radio Proximity Fuze”, publicat în 1965-01-19, atribuit Statelor Unite ale Americii 
  • Allen, Kevin. „Siguranțe de artilerie de proximitate” . Rețeaua de istorie a războiului . Accesat la 4 iunie 2018 .

linkuri externe