وضع السلاح

يعود تاريخ المدفعية غير المباشرة الحديثة إلى أواخر القرن التاسع عشر. ففي عام ١٨٨٢، نشر المقدم الروسي كيه جي غوك كتابًا بعنوان " إطلاق النار من مواقع محصنة" ، وصف فيه طريقةً أفضل للرماية غير المباشرة (بدلًا من توجيه نقاط التصويب مباشرةً نحو الهدف). وتتلخص هذه الطريقة في استخدام زوايا لنقاط التصويب، بحيث يمكن أن تكون في أي اتجاه بالنسبة للهدف. لكن المشكلة كانت تكمن في عدم وجود جهاز قياس السمت اللازم لذلك، على الرغم من وجود أجهزة قياس الميل للارتفاع.

حلّ الألمان هذه المشكلة باختراع جهاز "ريشتفلاخه" (Richtfläche)، أو ما يُعرف بـ"المستوى المُحاذي"، حوالي عام 1890. كان هذا الجهاز عبارة عن منظار مفتوح دوّار يُركّب على البندقية، ويُحاذي محور السبطانة، وقادر على قياس زوايا كبيرة منه. وانتشر استخدام تصاميم مماثلة، قادرة عادةً على قياس الزوايا في دائرة كاملة، على نطاق واسع خلال العقد التالي. وبحلول أوائل القرن العشرين، استُبدل المنظار المفتوح أحيانًا بالتلسكوب، وحلّ مصطلح "مقياس الزوايا" (goniometer) محلّ مصطلح "المستوى المُحاذي" في اللغة الإنجليزية.

أول استخدام موثق للقصف غير المباشر في الحرب باستخدام أساليب غوك، وإن كان بدون استخدام أجهزة التصويب الخطية، كان في 26 أكتوبر 1899 على يد المدفعيين البريطانيين خلال حرب البوير الثانية . ورغم أن كلا الجانبين أظهرا في بداية النزاع قدرتهما على استخدام هذه التقنية بفعالية، إلا أن القادة البريطانيين في العديد من المعارك اللاحقة أمروا المدفعية بأن تكون "أكثر جرأة" وأن تتقدم للأمام، وذلك لطمأنة القوات بشأن احتمال هجر مدافعها. استخدم البريطانيون أقواس مدفعية مرتجلة مع مدافع الهاوتزر؛ ^{[ 16 ]} أما ترتيبات التصويب التي استخدمها البوير مع مدافعهم الألمانية والفرنسية فلا تزال غير واضحة.

ظهرت المناظير البصرية في السنوات الأولى من القرن العشرين، وأصبح المنظار البانورامي الألماني من طراز غورز هو النمط السائد لبقية القرن العشرين. وكانت هذه المناظير مدرجة بالدرجات وفترات زمنية مدتها 5 دقائق، أو بالديسيغراد أو المِل (4320، 4000 أو 6000/6300/6400 للدائرة).

من سمات تحديد المواقع في القرن العشرين استخدام شخص واحد أو شخصين. اشتهرت الولايات المتحدة باستخدام شخصين، حيث يكون تحديد الموقع أفقيًا على جانب واحد من المدفع، وعموديًا على الجانب الآخر. أما معظم الدول الأخرى، فكانت تستخدم في الغالب شخصًا واحدًا. وكانت عملية تحديد المواقع، التي تشمل المحاور الثلاثة، تتبع عادةً التسلسل التالي: "تقريبًا لتحديد الخط، ثم تقريبًا لتحديد الارتفاع، ثم تحديد المستوى العرضي، ثم بدقة لتحديد الخط، ثم بدقة لتحديد الارتفاع".

كان الاختلاف الرئيسي الآخر في أنظمة التصويب هو استخدام زاوية الارتفاع أو المدى. وقد ازدادت هذه المسألة تعقيدًا خلال الحرب العالمية الأولى عندما تم إدراك تأثير تآكل السبطانة على تغيير سرعة الفوهة بشكل كامل. هذا يعني أن المدافع المختلفة تحتاج إلى زاوية ارتفاع مختلفة لنفس المدى. دفع هذا العديد من الجيوش إلى استخدام زاوية ارتفاع محسوبة في مركز قيادة البطارية . مع ذلك، في ثلاثينيات القرن العشرين، اعتمد البريطانيون مناظير معايرة يتم فيها ضبط المدى على المنظار، مما يعوض تلقائيًا عن فرق سرعة الفوهة عن السرعة القياسية.

كان البديل لذلك هو استخدام "مسطرة ضبط" لكل مدفع؛ في هذه الحالة، يتم ضبط المدى على المسطرة، ثم تُقرأ زاوية الارتفاع وتُعطى للرامي لضبطها على المنظار. وقد حُلّت المشكلة نهائيًا بإدخال الحواسيب الرقمية في مركز قيادة البطارية، والتي تحسب زاوية الارتفاع الصحيحة للمدى وسرعة الفوهة بدقة وسرعة.

باستثناء معايرة أجهزة التصويب، لم يكن هناك فرق يُذكر في ترتيبات توجيه المدفعية الميدانية طوال معظم القرن العشرين. إلا أنه في تسعينيات القرن الماضي، بدأت المدافع الجديدة أو المُعدّلة في استخدام أجهزة التصويب الرقمية، وذلك بعد نجاح استخدامها في نظام إطلاق الصواريخ المتعددة الذي طُوّر في سبعينيات القرن الماضي. في هذه الأجهزة، كان يتم إدخال السمت والارتفاع يدويًا أو تلقائيًا في حاسوب خاص، ثم يُوجّه هذا الحاسوب استخدام أدوات التحكم الأفقية والرأسية حتى يصبح فوهة المدفع في المحاذاة الأفقية والرأسية المطلوبة. وقد حُسب تصحيح لمستوى المدفع العرضي، واستُخدمت بيانات من أجهزة كهروميكانيكية ، مثل الجيروسكوبات ومقاييس الميل الإلكترونية ، المُحاذية لمحور فوهة المدفع. وقد استُبدلت هذه الأجهزة لاحقًا بجيروسكوبات ليزرية حلقية.

كانت معظم مدفعية السواحل متمركزة في مواقع دفاعية ثابتة، أشبه ما تكون بـ"حصون". كانت أهدافها تتحرك في بُعدين، وكان لا بد من توجيه المدفع نحو موقع الهدف المستقبلي. بعض المدافع كانت صغيرة العيار نسبياً وتتعامل مع أهداف قريبة نسبياً، بينما كانت مدافع أخرى أكبر بكثير لاستهداف أهداف بعيدة المدى.

استخدمت مدفعية السواحل النيران المباشرة ، وحتى أواخر القرن التاسع عشر لم يتغير وضع المدافع إلا قليلاً، باستثناء اكتسابها مناظير تلسكوبية ، على مر القرون.

أدت التحسينات التي طرأت على تصميم الأسلحة والذخيرة في القرن التاسع عشر إلى زيادة مداها الفعال بشكل كبير. في عام 1879، اخترع الرائد إتش إس واتكينز من المدفعية الملكية للحامية جهاز تحديد المدى بالانخفاض ، وجهاز تحديد المدى بالموقع، وأنظمة التحكم في إطلاق النار المرتبطة بها .

يشرح وصفه جوهرها:

يتتبع جهاز تحديد المواقع مسار السفينة، وعندما تكون المدافع جاهزة للإطلاق، يتنبأ بموقع السفينة قبل نصف دقيقة أو أكثر. وتشير المؤشرات الموجودة على أرضية المدفع تلقائيًا إلى المدى والتدريب اللازمين لإصابة الموقع المتوقع. عند إطلاق المدافع، يتم إدخال أنبوب كهربائي (أي كبسولة إشعال) وتنتقل الإشارة إلى محطة المراقبة معلنةً جاهزية كل شيء للإطلاق. يراقب ضابط الصف المسؤول عن جهاز تحديد المواقع ظهور السفينة في مجال رؤية منظاره، وعندما تصل إلى تقاطع الأسلاك، يضغط على زر، فتُطلق المدافع. ^{[ 17 ]}

استغرق الأمر قرابة عشرين عامًا للوصول إلى فعاليته الكاملة، لكن مبدأه العام أصبح المعيار المعتمد للتحكم في نيران المدفعية الثقيلة وتوجيهها. وظلت المدافع قصيرة المدى تعتمد على التوجيه التقليدي المباشر باستخدام التلسكوبات لفترة أطول بكثير. وفي القرن العشرين، أُدخلت تصحيحات لظروف غير قياسية، كالرياح ودرجة الحرارة، في حسابات مدفعية السواحل، على غرار مدفعية الميدان والمدافع المضادة للطائرات الأكبر حجمًا.

سرعان ما اعتمدت المدفعية البحرية على متن السفن الحربية الرئيسية ترتيبات إطلاق نار مشابهة إلى حد كبير لنمط مدفعية السواحل الذي وضعه الرائد واتكينز. ومع إدخال المدافع ذاتية التلقيم ، ثم أنظمة الارتداد والبارود عديم الدخان ، اكتمل التحول في تسليح السفن الحربية من المدافع المثبتة على الهيكل إلى المدافع المثبتة على الأبراج .

مع ذلك، واجهت السفن تحديًا مقارنةً بالمدافع البرية، إذ كانت تطلق النار من منصة متحركة. هذا يعني أن حسابات توجيه النيران كان عليها أن تتنبأ بالموقع المستقبلي لكل من السفينة والهدف. ولتوجيه النيران بدقة، استُخدمت آلات حاسبة ميكانيكية متطورة بشكل متزايد ، حيث كانت تُرسل بيانات من مراقبين ومقاييس مسافة إلى محطة رسم مركزية داخل السفينة. هناك، كانت فرق توجيه النيران تُدخل موقع السفينة وسرعتها واتجاهها، بالإضافة إلى تعديلات مختلفة لتأثير كوريوليس ، وتأثيرات الطقس، وغيرها من التعديلات.

تُرسل التوجيهات الناتجة، والمعروفة باسم حلول إطلاق النار، إلى الأبراج لتحديد الأهداف. إذا أخطأت الطلقات الهدف، يمكن للمراقب تحديد مدى الخطأ واتجاهه، وتُعاد هذه المعلومات إلى الحاسوب مع أي تغييرات في البيانات الأخرى، ثم تُجرى محاولة إطلاق نار أخرى.

طُوّرت أنظمة بدائية للتحكم في نيران السفن الحربية لأول مرة في فترة الحرب العالمية الأولى تقريبًا . ^{[ 18 ]} طوّر كلٌّ من آرثر بولين وفريدريك تشارلز دراير، كلٌّ على حدة، أولى هذه الأنظمة. بدأ بولين العمل على هذه المشكلة بعد أن لاحظ ضعف دقة المدفعية البحرية في تدريب على الرماية بالقرب من مالطا عام 1900. ^{[ 19 ]} اقترح اللورد كلفن ، الذي يُعتبر على نطاق واسع أبرز علماء بريطانيا، استخدام حاسوب تناظري لحل المعادلات الناجمة عن الحركة النسبية للسفن المشاركة في المعركة والتأخير الزمني في مسار القذيفة لحساب المسار المطلوب، وبالتالي تحديد اتجاه وارتفاع المدافع.

كان هدف بولين هو إنتاج حاسوب ميكانيكي مدمج مع نظام رسم آلي للمدى ومعدلات إطلاق النار لاستخدامه في أنظمة التحكم المركزية في النيران. وللحصول على بيانات دقيقة عن موقع الهدف وحركته النسبية، طوّر بولين وحدة رسم (أو راسمة) لالتقاط هذه البيانات. وأضاف إليها جيروسكوبًا لتعويض انحراف السفينة المُطلقة. وقد استلزم ذلك تطويرًا كبيرًا للجيروسكوب البدائي آنذاك لتوفير تصحيح مستمر وموثوق. ^{[ 20 ]} أُجريت تجارب في عامي 1905 و1906، ورغم فشلها التام، إلا أنها أظهرت نتائج واعدة. وقد شجّعه على جهوده كلٌ من الأدميرال جاكي فيشر ، والأدميرال آرثر كنيفيت ويلسون ، ومدير الذخائر والطوربيدات البحرية جون جيلكو ، الذين كانوا يبرزون بسرعة في الساحة. وواصل بولين عمله، حيث أجرى اختبارات على سفن حربية تابعة للبحرية الملكية بشكل متقطع.

في غضون ذلك، صممت مجموعة بقيادة دراير نظامًا مشابهًا. ورغم أن كلا النظامين طُلبا لسفن البحرية الملكية الجديدة والقائمة، إلا أن نظام دراير حظي في النهاية بأكبر قدر من الاستحسان لدى البحرية في شكله النهائي مارك IV*. وقد سهّلت إضافة وحدة التحكم في التوجيه إنشاء نظام تحكم نيران كامل وعملي لسفن الحرب العالمية الأولى، وتم تجهيز معظم سفن البحرية الملكية الرئيسية بهذا النظام بحلول منتصف عام 1916. كانت وحدة التحكم في التوجيه مثبتة في مكان مرتفع فوق السفينة، مما أتاح للمشغلين رؤية أفضل لأي رامي مدافع في الأبراج . كما كانت قادرة على تنسيق نيران الأبراج بحيث تعمل نيرانها مجتمعة بتناغم. وقد حسّن هذا من دقة التصويب، كما حسّنت أجهزة تحديد المدى البصرية الأكبر حجمًا من تقدير موقع العدو وقت إطلاق النار. وفي النهاية، تم استبدال هذا النظام بـ " جدول التحكم في نيران الأميرالية " المُحسّن للسفن التي بُنيت بعد عام 1927.

بحلول خمسينيات القرن العشرين، أصبحت أبراج المدافع غير مأهولة بشكل متزايد، حيث يتم التحكم في توجيه المدافع عن بعد من مركز التحكم في السفينة باستخدام مدخلات من الرادار ومصادر أخرى.

استُخدمت المناظير التلسكوبية للدبابات قبل الحرب العالمية الثانية ، وكانت هذه المناظير مزودة عادةً بآلية لضبط التصويب لمراعاة حركة الهدف، بالإضافة إلى علامات شبكية تُشير إلى مسافات مختلفة. وكانت مناظير الدبابات من نوعين رئيسيين: إما أن يكون المنظار مُحاذيًا لمحور السبطانة مع علامات المسافات مُثبتة عليه، ويقوم الرامي بتحديد المسافة على الهدف، أو أن يقوم الرامي أثناء التصويب بضبط المسافة يدويًا لإزاحة محور السبطانة عن محور المنظار بالمقدار الصحيح، ثم يُحدد المسافة باستخدام العلامة المركزية في المنظار.

كانت بعض المدافع مزودة بوسائل لتقدير المدى، كاستخدام طريقة الاستاديامتري مثلاً. بينما استخدمت دبابات أخرى أجهزة تحديد المدى البصرية المتزامنة، أو بعد الحرب العالمية الثانية، مدافع رشاشة مزودة بنظام تحديد المدى. ومنذ سبعينيات القرن العشرين، استُبدلت هذه الأجهزة بأجهزة تحديد المدى الليزرية. مع ذلك، لم يكن بالإمكان إطلاق مدافع الدبابات بدقة أثناء الحركة حتى تم إدخال نظام تثبيت المدفع، والذي ظهر في نهاية الحرب العالمية الثانية. بعض هذه الأنظمة كان هيدروليكيًا، بينما استخدم البعض الآخر محركات كهربائية. وخلال سبعينيات القرن العشرين، بدأ تزويد الدبابات بأجهزة كمبيوتر رقمية.

في مطلع القرن العشرين، أُدركت الحاجة إلى التصدي للبالونات والمناطيد، سواء من الأرض أو من السفن. وسرعان ما أُضيفت الطائرات إلى قائمة الأهداف، بينما تراجعت أهمية الأهداف الأخرى. كان نظام الدفاع الجوي يعتمد على إطلاق النار المباشر، حيث تُصوّب المدفعية المضادة للطائرات نحو الطائرة. إلا أن حركة الهدف في ثلاثة أبعاد تجعله هدفًا صعبًا. تكمن المشكلة الأساسية في أن المدفعية المضادة للطائرات إما أن تُصوّب نحو الهدف، ثم تُوجّه آلية ما المدفع نحو موقعه المستقبلي (وقت الطيران)، أو تُصوّب نحو موقع الطائرة المستقبلي. في كلتا الحالتين، تكمن المشكلة في تحديد ارتفاع الهدف وسرعته واتجاهه، والقدرة على "التصويب المُوجّه" (أو ما يُسمى أحيانًا "التصويب الانحرافي") وفقًا لوقت طيران قذيفة الدفاع الجوي.

بدأت الهجمات الجوية الألمانية على الجزر البريطانية مع بداية الحرب العالمية الأولى. كان استخدام المدفعية المضادة للطائرات مهمة صعبة. تمثلت المشكلة في توجيه القذيفة بدقة لتنفجر بالقرب من موقع الهدف المتوقع، مع وجود عوامل مختلفة تؤثر على مسارها . عُرفت هذه الطريقة باسم "التصويب الانحرافي"، حيث تُضبط زوايا "الإزاحة" للمدى والارتفاع على منظار البندقية وتُحدّث مع تحرك الهدف. في هذه الطريقة، عندما يكون المنظار مُصوّباً على الهدف، يُوجّه فوهة البندقية نحو موقعه المتوقع. ويُحدد مدى الهدف وارتفاعه طول الصاعق. ازدادت الصعوبات مع تحسن أداء الطائرات.

بدأ البريطانيون بقياس المدى أولاً، عندما أدركوا أن المدى هو المفتاح لضبط الصمام بشكل أفضل. أدى ذلك إلى تطوير جهاز قياس الارتفاع/المدى (HRF)، وكان أول نموذج منه هو Barr & Stroud UB2، وهو جهاز قياس مدى بصري متزامن بطول مترين مثبت على حامل ثلاثي القوائم. يقيس هذا الجهاز المسافة إلى الهدف وزاوية الارتفاع، مما يعطي معًا ارتفاع الطائرة. كانت هذه أجهزة معقدة، واستُخدمت طرق أخرى متنوعة أيضًا. سرعان ما انضم إلى جهاز قياس الارتفاع/المدى جهاز مؤشر الارتفاع/الصمام (HFI)، الذي كان مزودًا بعلامات زوايا الارتفاع وخطوط الارتفاع متراكبة على منحنيات طول الصمام، وباستخدام الارتفاع الذي يُبلغه مُشغل جهاز قياس الارتفاع/المدى، يُمكن قراءة طول الصمام المطلوب. ^{[ 21 ]}

مع ذلك، تطلبت مشكلة ضبط الانحراف - أو ما يُعرف بـ "عدم دقة التصويب" - معرفة معدل تغير موقع الهدف. وقد أدخلت كل من فرنسا والمملكة المتحدة أجهزة قياس سرعة الدوران لتتبع الأهداف وحساب زوايا الانحراف الرأسية والأفقية. كان نظام بروك الفرنسي كهربائيًا، حيث يُدخل المشغل نطاق الهدف وتُعرض عليه البيانات على شاشات في المدافع؛ وقد استُخدم مع مدافعهم عيار 75  ملم. أما نظام ويلسون-دالبي البريطاني لتوجيه المدفع، فقد استخدم زوجًا من أجهزة التتبع وقياس سرعة الدوران الميكانيكي؛ حيث يُدخل المشغل طول الفتيل، وتُقرأ زوايا الانحراف من الأجهزة.

في عام 1925، اعتمد البريطانيون جهازًا جديدًا طورته شركة فيكرز ، وهو عبارة عن حاسوب تناظري ميكانيكي يُسمى "بريديكتور AA رقم 1". وبمعرفة ارتفاع الهدف، كان المشغلون يتتبعون الهدف، فيُصدر الجهاز بيانات الاتجاه، وارتفاع الربع، وإعدادات الصمامات. ثم تُنقل هذه البيانات كهربائيًا إلى المدافع، حيث تُعرض على شاشات عرض متكررة للمراقبين الذين يطابقون المؤشرات (بيانات الهدف والبيانات الفعلية للمدفع) لتوجيه المدافع. وقد بُني نظام شاشات العرض الكهربائية المتكررة هذا على الترتيبات التي أدخلتها مدفعية السواحل البريطانية في ثمانينيات القرن التاسع عشر، وكان العديد من ضباط الدفاع الجوي يعملون في مدفعية السواحل. تم اعتماد أنظمة مماثلة في دول أخرى، فعلى سبيل المثال، استُخدم جهاز سبيري اللاحق، المُسمى M3A3 في الولايات المتحدة، في بريطانيا أيضًا تحت اسم Predictor AA No 2. كما ازداد حجم أجهزة قياس الارتفاع، ففي بريطانيا، استُبدل جهاز Barr & Stroud UB 2 ( قاعدة بصرية بطول 2.1 متر) الذي استُخدم خلال الحرب العالمية الأولى بجهاز UB 7 ( قاعدة بصرية بطول 2.1 متر ) وجهاز UB 10 ( قاعدة بصرية بطول 5.5 متر ، استُخدم فقط في مواقع رصد الارتفاع الثابتة). أنتجت شركتا Goertz في ألمانيا وLevallois في فرنسا أجهزةً بطول 5 أمتار . ^{[ 21 ]}    

بحلول الحرب العالمية الثانية، كان الوضع على النحو التالي إلى حد كبير: بالنسبة للأهداف التي تصل إلى بضعة آلاف من الياردات، تم استخدام مدفع آلي أصغر عيارًا، مع مناظر بسيطة مكنت الرامي من تقدير المسافة بناءً على تقديرات مدى الهدف وسرعته؛ أما بالنسبة للأهداف ذات المدى الأطول، فقد تم استخدام أجهزة تنبؤ يتم التحكم فيها يدويًا لتتبع الهدف، مع أخذ المدخلات من أجهزة تحديد المدى البصرية أو الرادارية، وحساب بيانات إطلاق النار للمدافع، بما في ذلك مراعاة الرياح ودرجة الحرارة.

بعد الحرب العالمية الثانية، تحولت أجهزة التنبؤ من كونها أجهزة كمبيوتر تناظرية كهروميكانيكية إلى أجهزة كمبيوتر رقمية ؛ وبحلول هذا الوقت، تم استبدال المدافع الثقيلة المضادة للطائرات بالصواريخ، لكن الإلكترونيات مكنت المدافع الأصغر من اعتماد التوجيه الآلي بالكامل.