حاسوب التحكم في إطلاق النار من طراز مارك 1

الموسوعة الحرة
كمبيوتر مارك 1A
جهاز توجيه Mk 37 فوق جسر المدمرة يو إس إس كاسين يونغ  مزود بهوائي رادار AN/SPG-25

كان حاسوب التحكم بالنيران من طراز مارك 1، ولاحقًا مارك 1A، جزءًا من نظام التحكم بالنيران مارك 37 الذي نشرته البحرية الأمريكية خلال الحرب العالمية الثانية وحتى عام 1991، وربما لفترة أطول. طُوّر هذا الحاسوب في الأصل على يد هانيبال سي. فورد من شركة فورد للأجهزة [ 1 ] وويليام نيويل. استُخدم على أنواع مختلفة من السفن، بدءًا من المدمرات (حاسوب واحد لكل سفينة) وصولًا إلى البوارج (أربعة سفن لكل سفينة). اعتمد نظام مارك 37 على التنبؤ بحركة الهدف باستخدام قياس سرعة الدوران لحساب حلول التحكم بالنيران. احتوى النظام على محاكي للهدف، جرى تحديثه باستمرار من خلال تتبع الهدف حتى تطابقت النتائج.

[ 2 ] تم تركيب Mark 1 نفسه في غرفة التخطيط، وهي حجرة محكمة الإغلاق تقع في عمق هيكل السفينة لتوفير أكبر قدر ممكن من الحماية ضد أضرار المعركة . 

كان جهاز Mark 1، وهو في الأساس حاسوب تناظري كهروميكانيكي، موصولًا كهربائيًا بحوامل المدافع وجهاز توجيه المدفع Mark 37 ، الذي رُكّب في أعلى نقطة ممكنة على البنية الفوقية لتوفير أقصى مدى بصري وراداري. زُوّد جهاز توجيه المدفع بأجهزة تحديد المدى البصرية والرادارية، وكان قادرًا على الدوران على هيكل صغير يشبه البرج . وباستخدام أجهزة تحديد المدى والتلسكوبات لتحديد الاتجاه والارتفاع، كان جهاز التوجيه قادرًا على إنتاج مجموعة متغيرة باستمرار من المخرجات، تُعرف ببيانات خط البصر (LOS)، والتي نُقلت كهربائيًا إلى جهاز Mark 1 عبر محركات متزامنة . وفرت بيانات خط البصر المدى الحالي للهدف واتجاهه، وفي حالة الأهداف الجوية، ارتفاعه. كما تم توليد مدخلات إضافية لجهاز Mark 1A بشكل مستمر من العنصر الثابت ، وهو جهاز جيروسكوبي يتفاعل مع ميلان السفينة وانحناءها، ومقياس سرعة السفينة في الماء، ومقياس سرعة الرياح الذي يوفر سرعة الرياح واتجاهها. سيُطلق على العنصر الثابت الآن اسم الجيروسكوب العمودي.

في غرفة التخطيط، وقف فريق من البحارة حول مدفع مارك 1 الذي يبلغ ارتفاعه 1.2 متر، وراقبوا تشغيله باستمرار. وكانوا مسؤولين أيضًا عن حساب وإدخال متوسط ​​سرعة فوهة القذائف المراد إطلاقها قبل بدء المعركة. واستند هذا الحساب إلى نوع الوقود المستخدم ودرجة حرارته، ونوع القذيفة ووزنها، وعدد الطلقات التي أُطلقت من المدافع حتى ذلك الحين. 

بناءً على هذه المدخلات، قام نظام مارك 1 تلقائيًا بحساب زوايا التوجيه لموقع الهدف المستقبلي عند نهاية زمن تحليق القذيفة، مع إضافة تصحيحات للجاذبية والرياح النسبية وتأثير ماغنوس الناتج عن دوران القذيفة، بالإضافة إلى تصحيح اختلاف المنظر ، وهو تصحيح ضروري نظرًا لتوزع المدافع على نطاق واسع على طول السفينة. أُضيفت زوايا التوجيه والتصحيحات إلى بيانات خط الرؤية لتوليد بيانات خط إطلاق النار. أُرسلت بيانات خط إطلاق النار، بما في ذلك الاتجاه والارتفاع، بالإضافة إلى زمن انفجار القذيفة، إلى حوامل المدافع بواسطة محركات متزامنة، والتي حركت بدورها محركات هيدروليكية بدقة ديناميكية فائقة لتوجيه المدافع.

بمجرد تثبيت النظام على الهدف، كان يُنتج حلاً مستمراً للتحكم في النيران. ورغم أن أنظمة التحكم هذه حسّنت بشكل كبير دقة إطلاق النار بعيد المدى بين السفن وبين السفن والشواطئ، لا سيما على الطرادات الثقيلة والبارجات، إلا أن إسهام نظام مارك 1 الأكبر كان في مجال الدفاع الجوي . مع ذلك، تضاءلت قيمة الحواسيب التناظرية، مثل مارك 1، في الدفاع الجوي بشكل كبير مع ظهور الطائرات النفاثة ، حيث أصبحت الحركة النسبية للهدف بحيث لا تستطيع آلية الحاسوب الاستجابة بالسرعة الكافية لإنتاج نتائج دقيقة. علاوة على ذلك، تضاعفت سرعة الهدف، التي كانت محدودة في الأصل بـ 300 عقدة بواسطة مُحدد ميكانيكي، مرتين إلى 600 عقدة، ثم إلى 1200 عقدة بتغيير نسب التروس.

ربما تأثر تصميم جهاز مارك 1A الذي تم تطويره بعد الحرب بجهاز مارك 8 من مختبرات بيل ، والذي تم تطويره كحاسوب كهربائي بالكامل، حيث تم دمج تقنية من حاسوب بيانات المدفع M9 كإجراء وقائي لضمان توفير إمدادات كافية من حواسيب التحكم في إطلاق النار للبحرية الأمريكية خلال الحرب العالمية الثانية. [ 3 ] تم ترقية حواسيب مارك 1 المتبقية إلى معيار مارك 1A بعد انتهاء الحرب العالمية الثانية.

ومن بين التحسينات إزالة محلل المتجهات من Mark 1 وإعادة تصميم مخطط تحويل الإحداثيات العكسي الذي يقوم بتحديث معلمات الهدف.

احتفظت الخطة بوحدات التكامل المكونة من أربعة أجزاء، وهي أجهزة غامضة لم تُدرج في شروحات آليات التحكم الأساسية في إطلاق النار. كانت تعمل مثل فأرة الكمبيوتر الكروية، ولكنها كانت تحتوي على مدخلات محورية لتدوير الكرة وتحديد زاوية محور دورانها.

يُعد مؤشر مسار الهدف الدائري الموجود على الجانب الأيمن من حاسوب قذيفة النجوم، والمزود بزرّي الطوارئ، من بقايا الحرب العالمية الثانية، حيث كانت بيانات التتبع الأولية وموضع الإخراج الزاوي الأولي لحلّ المتجهات تتسبب في انخفاض سرعة الهدف. وكانت الأزرار الضاغطة تُسرّع من عملية حلّ المتجهات.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ جهاز كمبيوتر Mark 1 على موقع NavWeaps.com
  2. ↑ غالاغر، شون. "تروس الحرب: عندما سيطرت الحواسيب التناظرية الميكانيكية على البحار" . آرس تكنيكا . كوندي ناست . تم الاطلاع عليه في 5 يوليو 2025 .
  3. ↑ حوليات تاريخ الحوسبة، المجلد 4، العدد 3، يوليو 1982، الحواسيب الكهربائية للتحكم في النيران ، ص 218-246، بقلم دبليو إتش سي هيغينز، وبي دي هولبروك، وجيه دبليو إملينغ: "...تم تسليم النموذج التطويري لجهاز مارك 8 (الشكلان 9 و10) إلى ملحق مختبر الأبحاث البحرية في نورث بيتش، ميريلاند، في 15 فبراير 1944، حيث أُجريت عليه اختبارات مقارنة مكثفة مع جهاز مارك 1، باستخدام كل من رادار مارك 37 ورادار مارك 7 من مختبرات بيل كأجهزة تتبع. كانت هذه الاختبارات في الأساس عبارة عن عمليات تشغيل بيانات صورية، مع طائرات حقيقية (عادةً ما تنفذ مناورات مُرتبة) كأهداف؛ لم تكن اختبارات إطلاق النار عملية في نورث بيتش. أشارت هذه الاختبارات إلى أن الجهازين كانا متقاربين في دقة أوامر إطلاق النار، باستثناء المناطق التي أدت فيها التقريبات الرياضية المتأصلة في تصميم مارك 1 أحيانًا إلى أخطاء كبيرة. (كانت هندسة مارك 8 خالية إلى حد كبير من هذه الأخطاء). تبين أن النموذج Mark 8 يصل إلى الحل أسرع بكثير من النموذج Mark 1. ونظرًا لأن أحد عيوب النموذج Mark 1 التي لوحظت في تجربة الأسطول هو بطئه، فقد تقرر محاولة تعديل النموذج Mark 1 وفقًا لمبادئ النموذج Mark 8 للحصول على وقت حل أسرع... (ص 232)