مقياس مدى الانخفاض

كان جهاز تحديد المدى بالانخفاض (DRF) جهازًا للتحكم في إطلاق النار يُستخدم لتحديد موقع الهدف من خلال مراقبة المدى والاتجاه، ولحساب حلول إطلاق النار عند توجيه المدفعية الساحلية . وكان المكون الرئيسي لنظام تحديد المدى ذي القاعدة الرأسية . وقد دعت الحاجة إليه مع إدخال المدفعية ذات السبطانات الحلزونية بدءًا من منتصف القرن التاسع عشر، والتي كانت تتمتع بمدى أكبر بكثير من الأسلحة القديمة ذات السبطانات الملساء ، وبالتالي كان من الصعب التصويب بدقة. ^{[ 2 ]} اخترع جهاز تحديد المدى بالانخفاض الكابتن إتش إس إس واتكين من المدفعية الملكية في سبعينيات القرن التاسع عشر، وتم اعتماده في عام 1881. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} وكان بإمكانه توفير معلومات عن كل من المدى والاتجاه للهدف. كما طور مخترع الجهاز مجموعة من الأجهزة المماثلة، من بينها جهاز تحديد الموقع ، الذي استخدم تلسكوبين كنظام لتحديد المدى ذي قاعدة أفقية، في نفس الفترة تقريبًا؛ وقد سُميت بعض هذه الأجهزة بأجهزة تحديد الموقع الكهربائية . ^{[ 6 ] [ 7 ]} احتفظت بعض أجهزة تحديد الموقع بقدرة تحديد المدى بالانخفاض. أُطلق على بعض هذه الأجهزة اسم أجهزة تحديد المواقع بالانحراف . نُشرت عائلة أجهزة واتكين في خلايا تحديد المواقع ، وهي نوع من أبراج التحكم في النيران ، وغالبًا ما كانت تُصمم بتكوينات تسمح بتحديد المدى أفقيًا ورأسيًا. تضمن نظام واتكين تحديثًا كهربائيًا تلقائيًا لمؤشرات المدى والاتجاه بالقرب من المدافع أثناء تحريك أجهزة تحديد المواقع، ونظامًا لإطلاق النار عن بُعد كهربائيًا من خلية تحديد المواقع. جُرّب النظام المُحسّن عام 1885 ونُشر على نطاق واسع في تسعينيات القرن التاسع عشر. ^{[ 6 ] [ 8 ] [ 7 ]} طُوّرت أجهزة مكافئة وظيفيًا لسلاح مدفعية السواحل التابع لجيش الولايات المتحدة وأسلافه، تُسمى أجهزة تحديد المواقع بالانحراف أو أجهزة السمت حسب الوظيفة (رأسية أو أفقية)، واعتُمد استخدامها عام 1896 ونُشرت على نطاق واسع بدءًا من أوائل القرن العشرين مع بناء برنامج إنديكوت للدفاعات الساحلية الحديثة . كما استُخدمت هذه الأجهزة من قِبل كلا البلدين للسيطرة على حقول الألغام البحرية . ^{[ 9 ] [ 10 ]}

يقيس جهاز تحديد موقع الانخفاض المسافة إلى هدف بعيد (مثل سفينة) عن طريق حل مثلث قائم الزاوية، حيث يمثل الضلع الأقصر ارتفاع الجهاز فوق مستوى أدنى مستوى للمياه؛ وتمثل إحدى زواياه الزاوية القائمة الثابتة بين الضلع الأقصر ومستوى سطح البحر، وتمثل الزاوية الثانية زاوية انخفاض الجهاز عن المستوى الأفقي عند توجيهه لأسفل من برج مراقبة النيران أو محطة طرفية عند الهدف. يُعرف هذا النظام بنظام تحديد المدى "القاعدة الرأسية". دُمجت هذه الحسابات في مقاييس الجهاز وتروسه المصممة لموقعه، والتي صُححت أيضًا لانحناء الأرض والاختلاف البصري في المنظر، بحيث يمكن قراءة المسافة الأفقية إلى الهدف من قرص على جهاز تحديد موقع الانخفاض. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

في البداية، اعتُمدت طريقة بسيطة للتحكم في إطلاق النار، حيث يقوم ضابط في موقع مراقبة برصد مكان سقوط الطلقات ونقل المعلومات إلى المدفعي. إلا أن هذه الطريقة كانت تعاني من مشكلة تقدير المسافات بالعين المجردة، مما أدى إلى عدم دقة كبيرة. بين عامي 1870 و1880، طُوّرت أجهزة ميكانيكية مختلفة لتحديد المدى لتوفير نظام أكثر دقة، وهو نوع من أنظمة القاعدة الأفقية. ومع ذلك، كانت هذه الأجهزة محدودة بسبب اشتراطها وجود مراقبين اثنين على قطعة أرض مستوية يصل عرضها إلى 400 متر (1300 قدم) ، باستخدام أدوات لقياس زاويتي قاعدة المثلث الواقع بين المراقبين والهدف. ^{[ 2 ]} 

ابتكر ضابط في الجيش البريطاني ، الكابتن إتش إس إس واتكين من المدفعية الملكية ، حلاً قائماً على مبادئ المسح، مستغلاً حقيقة أن ارتفاع الراصد فوق خط الماء يمكن استخدامه كأساس لمثلث القياس. ومن ثم، فإن قياس زاوية الانخفاض بالنسبة لخط الماء الأمامي للهدف يُعطي المدى. ^{[ 2 ]} أثناء خدمته في جبل طارق في سبعينيات القرن التاسع عشر، ^{[ 3 ]} طور جهازاً يُسمى جهاز واتكين لتحديد المدى بالانخفاض (DRF)، مشتقاً من ميزان التسوية الخاص بالمساح، والذي يمكن استخدامه في قواعد ثابتة يمكن تحديد ارتفاعها بدقة فوق مستوى سطح البحر. تم تجريبه من قبل وزارة الحرب بين عامي 1876 ويونيو 1881، حيث تم اعتماده رسمياً، وأصبح فيما بعد من المعدات القياسية في الحصون والبطاريات الساحلية. كان سهل الاستخدام، ودقيقاً للغاية، ومُدمجاً مع تحديث كهربائي تلقائي لمؤشرات المدى والاتجاه بالقرب من المدافع عند تحريك أجهزة تحديد المواقع. ^{[ 8 ] [ 13 ]}

بعد فترة وجيزة من تطوير جهاز تحديد المدى عن بُعد (DRF)، طوّر واتكين جهاز تحديد الموقع (PF)، وهو عبارة عن مجموعة من الأجهزة التي، عند استخدام اثنين منها في نظام قاعدة أفقية، توفر مدى أكثر دقة من جهاز DRF. وقد سُمّي بعض هذه الأجهزة بأجهزة تحديد الموقع الكهربائية. في بعض التكوينات، أصبح تحديد المدى ممكنًا باستخدام كلٍ من القاعدة الأفقية والقاعدة الرأسية. ^{[ 6 ]} يتم دمج جهاز تحديد الموقع الأفقي، المسمى جهاز الإرسال، مع جهاز تحديد الموقع عن بُعد (DPF)، المسمى جهاز الاستقبال، في خلايا تحديد موقع متباعدة. ^{[ 7 ]} كان تركيب جهاز تحديد الموقع عن بُعد (DPF) مشابهًا وظيفيًا للوحة الرسم ، ويُسمى "قرص المدى"؛ حيث يقوم بتحديث قرصي المدى والاتجاه كهربائيًا بالقرب من المدافع عند تحريك جهاز تحديد الموقع عن بُعد (DPF). ^{[ 8 ]} تم تجربة النظام المُحسّن في حصن بوفيساند عام 1885 وحصن بريك ووتر عام 1887، وكلاهما عند مدخل خليج بليموث . ^{[ 7 ]} وفي مرحلة ما، أُضيفت خاصية إطلاق النار الكهربائي عن بُعد للمدافع. ^{[ 8 ]} استُخدمت مدفعية PF مع مدافع أثقل ( 9.2 بوصة (234 مم) )، بينما استُخدمت مدفعية DRF مع مدافع أخف ( 6 بوصات (152 مم) ). ^{[ 3 ]}  

كان جهاز تحديد موقع الانخفاض (DPF) أداة رصد استُخدمت في نظام التحكم بالنيران التابع لسلاح مدفعية السواحل بالجيش الأمريكي والوحدات السابقة له، وذلك في الفترة ما بين عامي 1901 و1945 تقريبًا، لتحديد مواقع الأهداف في المدى و/أو السمت كجزء من عملية توجيه نيران بطارية مدافع أو هاونات الدفاع الساحلي. وكان هذا الجهاز أحد التقنيات العديدة التي أُدخلت إلى الدفاعات الساحلية الأمريكية ضمن برنامج إنديكوت واسع النطاق . وُضعت هذه الأجهزة، التي احتوت على تلسكوبات مثبتة على حوامل ضخمة ذات تروس دقيقة، في أنواع مختلفة من أبراج التحكم بالنيران (أو منشآت أصغر) مثل محطات النهاية الأساسية ، أو ملاجئ أجهزة تحديد موقع الانخفاض، أو بُنيت في مواقع المدافع الخرسانية. كانت أجهزة تحديد موقع الانخفاض الأمريكية مشابهة وظيفيًا للجهاز البريطاني الذي يحمل الاسم نفسه، ولكن بياناتها كانت تُنقل عادةً عبر الهاتف إلى غرفة التخطيط بدلًا من نقلها مباشرةً إلى المدافع. لقياس المدى بدقة، كان لا بد من ضبط جهاز قياس المدى الديناميكي (DPF) وفقًا للموقع المحدد الذي وُضع فيه، وتعديله خلال النهار بما يتناسب مع مستوى المد والجزر في ذلك الموقع. ^{[ 1 ]} اعتمد الجيش الأمريكي جهاز قياس المدى الديناميكي (DPF) عام 1896، في نفس الفترة التي اكتمل فيها بناء أولى بطاريات المدفعية وقذائف الهاون ضمن برنامج إنديكوت . في ذلك الوقت، صُممت دفاعات السواحل الأمريكية للاستخدام قصير المدى، بما في ذلك حقول الألغام المائية المُتحكم بها . في عام 1899، بُني برج قياس المدى الديناميكي (DPF) بارتفاع 60 قدمًا لإجراء تجارب عليه في حصن هانكوك، نيو جيرسي . في عام 1901، أوصت لجنة بتعزيز أجهزة قياس المدى الديناميكي (DPF) بنظام أفقي، على الرغم من أن رئيس المدفعية أشار إلى أن أجهزة قياس المدى الديناميكي (DPF) يمكنها توسيع نطاق التغطية على حواف الأنظمة الأفقية. ^{[ 9 ]}

نظر جندي عبر المنظار (جهاز تكبيره 12 أو 20 مرة) وحدد خط الماء على السفينة المستهدفة ، واضعًا شعيرة تصويب عمودية على مدخنة السفينة الأمامية وشعيرة تصويب أفقية على خط الماء. وبتحريك ذراع مسنن، حاول تثبيت السفينة في مجال رؤيته أثناء مرورها. قرأ جندي ثانٍ بيانات السمت والمدى من الجهاز على فترات زمنية محددة. كانت هذه الفترات (عادةً ما تُضبط على 20 أو 30 ثانية) تُشار إليها برنين جرس أو صفارة. ثم تُنقل هذه المعلومات هاتفيًا إلى مركز التحكم بالنيران أو غرفة التخطيط الخاصة ببطارية المدفعية المختارة لإطلاق النار على الهدف المحدد (غالبًا ما يكون أسفل محطة نهاية القاعدة أو مخبأ DPF مباشرةً)، ويتم تحديث لوحة التخطيط في تلك المنشأة، وإبلاغ المدافع بالتصويب وإطلاق النار. ^{[ 9 ] [ 14 ]}

صُمم جهاز DPF لتحديد مواقع الأهداف على مسافات تتراوح بين 1500 و12000 ياردة. ويعتمد مداه الفعال على ارتفاعه فوق مستوى أدنى منسوب للمياه، ^{[ ] وظروف الرؤية (الإضاءة، والطقس، والضباب، أو الدخان) ،} وعلى مهارة مشغليه في تثبيت جهاز التصويب على الهدف. في الفترة ما بين عامي 1900 و1925 تقريبًا، كانت أجهزة DPF تُثبّت غالبًا لضمان استقرارها على أعمدة خرسانية ضخمة مثمنة الشكل، يبلغ قطرها حوالي قدمين، وتُدفن عميقًا في الأرض. ثم يُبنى برج تحكم بالنيران، مصنوع من الخشب أو الجص، أو محطة طرفية أساسية حول العمود، دون أن يكون متصلًا به. ^{[ 9 ]}

يمكن استخدام جهاز تحديد المدى الديناميكي (DPF) كجزء من نظام قاعدة رأسي للتثليث لحساب المسافة إلى الهدف. كما يمكن استخدامه كجزء من نظام قاعدة أفقي، حيث يعمل كإحدى محطتي نهاية قاعديتين، تقيس كلتاهما زاوية رصد للهدف، ويتم حساب مدى الهدف وسمته من خلال قياساتهما المشتركة. ^{[ 9 ]}

خلال أوائل القرن العشرين، كانت أجهزة قياس المسافة النقطية (DPF) تُركّب عادةً في مواقع قادة بطاريات المدفعية الساحلية، حيث كان يستخدمها قائد البطارية أو أحد أفراد طاقمه للحصول على بيانات إطلاق النار (المدى والسمت) للمدافع. وكانت هذه الأجهزة تُثبّت عادةً على أعمدة خرسانية تمتد من أساسات مواقعها، مما يقلل من تأثير تقادم المبنى أو الأضرار الطفيفة التي قد تلحق بها خلال المعارك على دقة الجهاز. ومع بدء نشر المدافع ذات المدى الأطول في عشرينيات القرن الماضي، أصبحت محطات القاعدة الأفقية ، التي غالبًا ما تفصل بينها أميال، هي الطريقة المُفضّلة للتحكم في النيران. ^{[ 9 ]} وبدأت أجهزة تحديد المدى بالتزامن ، وهي أنظمة أفقية قصيرة المدى ذاتية التشغيل، تُستخدم كمكمل لأجهزة قياس المسافة النقطية نظرًا لسهولة وسرعة استخدامها. ^{[ 16 ]} وكان نظام قياس المسافة النقطية أقل دقة بشكل عام من نظام القاعدة الأفقية، وبحلول الحرب العالمية الثانية ، ومع ظهور الرادار، أصبح نظام قياس المسافة النقطية نظامًا احتياطيًا يُستخدم فقط في حالات الطوارئ (مثل تضرر محطات المراقبة الأخرى). ومع ذلك، في قصف غواصة يابانية لحصن ستيفنز في 21 يونيو 1942، وهي المرة الوحيدة التي تعرض فيها منشأة دفاع ساحلي في الولايات المتحدة المتجاورة للهجوم، استخدم قائد الحصن جهاز تحديد المواقع لتحديد أن الغواصة كانت خارج نطاق القصف، وبالتالي لم يرد بإطلاق النار. ^{[ 17 ]}

• جهاز تحديد المدى
• الدفاع الساحلي في الولايات المتحدة