Sistema de control de incendios

Los sistemas originales de control de tiro fueron desarrollados para barcos.

La historia temprana del control de fuego naval estuvo dominada por el ataque a objetivos dentro del alcance visual (también conocido como fuego directo ). De hecho, la mayoría de los enfrentamientos navales antes de 1800 se llevaron a cabo a distancias de 20 a 50 yardas (20 a 50 m) . ^{[ 1 ]} Incluso durante la Guerra Civil Estadounidense , el famoso enfrentamiento entre el USS Monitor y el CSS Virginia se llevó a cabo a menudo a menos de 100 yardas (90 m) de distancia. ^{[ 2 ]}    

Las rápidas mejoras técnicas de finales del siglo XIX aumentaron considerablemente el alcance efectivo de los cañones. Los cañones rayados, de mayor tamaño y que disparaban proyectiles explosivos de menor peso (en comparación con las balas metálicas), incrementaron tanto su alcance que el principal problema radicaba en apuntarlos mientras el barco navegaba sobre las olas. Este problema se solucionó con la introducción del giroscopio , que corregía dicho movimiento y proporcionaba una precisión inferior a un grado. A partir de entonces, los cañones pudieron alcanzar cualquier tamaño y, en la década de 1890, superaron rápidamente los 250 mm (10 pulgadas)  de calibre. Su gran alcance hacía que la principal limitación fuera la visibilidad del objetivo, lo que propició el uso de mástiles altos en los barcos.

Otra mejora técnica fue la introducción de la turbina de vapor , que aumentó considerablemente el rendimiento de los buques. Los primeros buques capitales con motores de pistón alcanzaban quizás los 16 nudos, pero los primeros grandes buques con turbina superaban los 20 nudos. Sumado al largo alcance de los cañones, esto significaba que el buque objetivo podía desplazarse una distancia considerable, varias esloras, entre el momento en que se disparaban los proyectiles y el momento en que impactaban. Ya no era posible apuntar con precisión a simple vista. Además, en los combates navales también es necesario controlar el disparo simultáneo de varios cañones.

El control de tiro naval implica potencialmente tres niveles de complejidad. El control local se originó con instalaciones de artillería primitivas dirigidas por las dotaciones individuales de cada cañón. El control de director dirige todos los cañones del buque hacia un único objetivo. El fuego coordinado de una formación de buques hacia un único objetivo fue un aspecto clave de las operaciones de las flotas de acorazados. Se realizan correcciones para la velocidad del viento en superficie, el balanceo y cabeceo del buque que dispara, la temperatura del polvorín, la deriva de los proyectiles estriados, el diámetro del ánima de cada cañón ajustado para compensar la dilatación entre disparos y la tasa de cambio del alcance, con modificaciones adicionales a la solución de tiro basadas en la observación de los disparos anteriores.

Las instrucciones resultantes, conocidas como solución de tiro , se enviarían a las torretas para su puntería. Si los proyectiles fallaban, un observador podría calcular la distancia y la dirección del fallo, y esta información se introduciría en el ordenador junto con cualquier cambio en el resto de la información y se intentaría un nuevo disparo.

Al principio, los cañones se apuntaban utilizando la técnica de puntería de artillería . Consistía en disparar un cañón al objetivo, observar el punto de impacto del proyectil (caída del proyectil) y corregir la puntería en función de dónde se observaba que aterrizaba el proyectil, lo que se volvía cada vez más difícil a medida que aumentaba el alcance del cañón. ^{[ 1 ] [ a ]}

Entre la Guerra Civil Estadounidense y 1905, se realizaron numerosas pequeñas mejoras en el control de tiro, como miras telescópicas y telémetros ópticos . También hubo mejoras en los procedimientos, como el uso de tableros de trazado para predecir manualmente la posición de un barco durante un combate. ^{[ 3 ]}

Luego se emplearon calculadoras mecánicas cada vez más sofisticadas para el correcto apuntamiento de los cañones , normalmente con varios observadores y medidas de distancia que se enviaban a una estación de trazado central en el interior del barco. Allí, los equipos de dirección de tiro introducían la ubicación, la velocidad y la dirección del barco y su objetivo, así como varios ajustes por el efecto Coriolis , los efectos meteorológicos en el aire y otros ajustes. Alrededor de 1905, comenzaron a estar disponibles ayudas mecánicas de control de tiro, como la Tabla Dreyer , Dumaresq (que también era parte de la Tabla Dreyer) y el Reloj Argo , pero estos dispositivos tardaron varios años en ser ampliamente desplegados. ^{[ 4 ] [ b ]} Estos dispositivos eran formas tempranas de telémetros .

Arthur Pollen y Frederic Charles Dreyer desarrollaron de forma independiente los primeros sistemas de este tipo. Pollen comenzó a trabajar en el problema después de observar la poca precisión de la artillería naval en una práctica de tiro cerca de Malta en 1900. ^{[ 5 ]} Lord Kelvin , ampliamente considerado como el científico más importante de Gran Bretaña, propuso por primera vez el uso de una computadora analógica para resolver las ecuaciones que surgen del movimiento relativo de los barcos que participan en la batalla y el retardo de tiempo en el vuelo del proyectil para calcular la trayectoria requerida y, por lo tanto, la dirección y elevación de los cañones.

Pollen se propuso crear un ordenador mecánico combinado y un trazador automático de alcances y velocidades para su uso en el control centralizado de tiro. Para obtener datos precisos de la posición y el movimiento relativo del objetivo, Pollen desarrolló una unidad de trazado (o trazador) para capturar estos datos. A esto le añadió un giroscopio para tener en cuenta la guiñada del buque que disparaba. Al igual que el trazador, el primitivo giroscopio de la época requirió un desarrollo sustancial para proporcionar una guía continua y fiable. ^{[ 6 ]} Aunque las pruebas de 1905 y 1906 no tuvieron éxito, mostraron resultados prometedores. Pollen fue alentado en sus esfuerzos por la figura en rápido ascenso del almirante Jackie Fisher , el almirante Arthur Knyvet Wilson y el director de Artillería Naval y Torpedos (DNO), John Jellicoe . Pollen continuó su trabajo, realizando ocasionalmente pruebas en buques de guerra de la Marina Real.

Mientras tanto, un grupo liderado por Dreyer diseñó un sistema similar. Aunque ambos sistemas se encargaron para buques nuevos y existentes de la Royal Navy, el sistema Dreyer finalmente fue el preferido por la Armada en su versión definitiva Mark IV*. La incorporación del control del director facilitó un sistema de control de tiro completo y práctico para los buques de la Primera Guerra Mundial, y la mayoría de los buques capitales de la RN lo equiparon a mediados de 1916. El director estaba situado en lo alto del buque, donde los operadores tenían una visión superior a la de cualquier artillero en las torretas . También era capaz de coordinar el fuego de las torretas para que su fuego combinado funcionara en conjunto. Esto mejoró la puntería y los telémetros ópticos más grandes mejoraron la estimación de la posición del enemigo en el momento del disparo. El sistema fue finalmente reemplazado por la mejorada " Tabla de Control de Tiro del Almirantazgo " para los buques construidos después de 1927. ^{[ 7 ]}

Durante su larga vida útil, los sistemas de control de tiro se actualizaban con frecuencia a medida que avanzaba la tecnología, y para la Segunda Guerra Mundial eran una parte fundamental de un sistema integrado de control de tiro. La incorporación del radar al sistema de control de tiro al comienzo de la Segunda Guerra Mundial proporcionó a los buques la capacidad de realizar operaciones de tiro efectivas a larga distancia en condiciones climáticas adversas y de noche. ^{[ c ]} Para sistemas de control de tiro de cañones de la Armada de los EE. UU., véase sistemas de control de tiro de cañones de buques .

El uso del control de tiro mediante directores, junto con la computadora de control de tiro, trasladó el control de la puntería de las torretas individuales a una posición central; si bien los montajes de cañones individuales y las torretas de cañones múltiples conservarían una opción de control local para su uso cuando los daños en combate limitaran la transferencia de información del director (estas serían versiones más simples llamadas "tablas de torreta" en la Royal Navy). Los cañones podían dispararse entonces en salvas planificadas, con cada cañón proporcionando una trayectoria ligeramente diferente. La dispersión de los proyectiles causada por las diferencias entre los cañones individuales, los proyectiles individuales, las secuencias de ignición de la pólvora y la distorsión transitoria de la estructura del buque era excesivamente grande a las distancias típicas de combate naval. Los directores situados en lo alto de la superestructura tenían una mejor visión del enemigo que una mira montada en la torreta, y la tripulación que los operaba estaba alejada del sonido y la onda expansiva de los cañones. Los directores de cañón estaban en la parte superior, y los extremos de sus telémetros ópticos sobresalían de sus laterales, lo que les daba una apariencia distintiva.

Los factores balísticos incontrolables y no medibles, como la temperatura a gran altitud, la humedad, la presión barométrica, la dirección y la velocidad del viento, requerían un ajuste final mediante la observación de la caída del proyectil. La medición visual de la distancia (tanto del objetivo como de las salpicaduras del proyectil) era difícil antes de la disponibilidad del radar. Los británicos preferían los telémetros de coincidencia, mientras que los alemanes preferían los estereoscópicos . Los primeros tenían menor precisión para medir la distancia a un objetivo poco definido, pero resultaban más fáciles de usar para el operador durante un período prolongado; los segundos, lo contrario.

Los submarinos también estaban equipados con computadoras de control de tiro por las mismas razones, pero su problema era aún más acuciante: en un disparo típico, el torpedo tardaba entre uno y dos minutos en alcanzar su objetivo. Calcular la anticipación adecuada, considerando el movimiento relativo de ambos buques, era muy difícil, por lo que se añadieron computadoras de datos de torpedos para mejorar drásticamente la velocidad de estos cálculos.

En un típico buque británico de la Segunda Guerra Mundial, el sistema de control de tiro conectaba las torretas individuales a la torre de dirección (donde se ubicaban los instrumentos de puntería) y a la computadora analógica en el corazón del buque. En la torre de dirección, los operadores apuntaban sus telescopios al objetivo; un telescopio medía la elevación y el otro la marcación. Telescopios telémetros, montados en una estructura independiente, medían la distancia al objetivo. Estas mediciones eran convertidas por la mesa de control de tiro en las marcaciones y elevaciones que los cañones debían utilizar para disparar. En las torretas, los artilleros ajustaban la elevación de sus cañones para que coincidiera con un indicador de elevación transmitido desde la mesa de control de tiro; un artillero de torreta hacía lo mismo con la marcación. Cuando los cañones apuntaban al objetivo, se disparaban de forma centralizada. ^{[ 8 ]}

Incluso con la gran mecanización del proceso, aún se requería una importante intervención humana; la estación de transmisión (la sala que albergaba la mesa Dreyer) para los cañones principales del HMS Hood contaba con una tripulación de 27 personas .

Los directores de tiro estaban prácticamente desprotegidos ante el fuego enemigo. Era difícil colocar mucho blindaje a tan altura en el barco, e incluso si el blindaje detenía un proyectil, el impacto por sí solo probablemente desalinearía los instrumentos. El blindaje suficiente para proteger contra proyectiles pequeños y fragmentos provenientes de impactos en otras partes del barco era el límite.

El rendimiento de la computadora analógica fue impresionante. El acorazado USS North Carolina,  durante una prueba en 1945, pudo mantener una solución de tiro precisa ^{[ d ]} sobre un objetivo durante una serie de giros a alta velocidad. ^{[ 9 ]} Es una gran ventaja para un buque de guerra poder maniobrar mientras ataca un objetivo.

Los combates navales nocturnos a larga distancia se hicieron factibles cuando se pudieron introducir datos de radar en el telémetro. La eficacia de esta combinación se demostró en noviembre de 1942 en la Tercera Batalla de la Isla Savo, cuando el USS Washington  se enfrentó al acorazado japonés Kirishima a una distancia de 8400 yardas (7,7 km) durante la noche. El Kirishima se incendió, sufrió varias explosiones y fue hundido por su tripulación. Había recibido al menos nueve impactos de proyectiles de 16 pulgadas (410 mm) de los 75 disparados (tasa de impacto del 12 %). ^{[ 1 ]} Los restos del Kirishima fueron descubiertos en 1992 y mostraron que faltaba toda la sección de proa del barco. ^{[ 10 ]} Durante la Segunda Guerra Mundial, los japoneses no desarrollaron el radar ni el control de tiro automatizado al nivel de la Armada de los EE. UU. y se encontraban en una desventaja significativa. ^{[ 11 ]}  

En la década de 1950, las torretas de los cañones eran cada vez menos tripuladas, y el apuntamiento de los cañones se controlaba de forma remota desde el centro de control del barco utilizando información del radar y otras fuentes.

La última acción de combate para los telémetros analógicos, al menos para la Armada de los Estados Unidos, fue en la Guerra del Golfo Pérsico de 1991 ^{[ 12 ]} cuando los telémetros de los acorazados de la clase Iowa dirigieron sus últimos disparos en combate.

Uno de los primeros usos de los sistemas de control de tiro se dio en los aviones bombarderos , donde se empleaban miras de bombardeo computarizadas que recibían información sobre altitud y velocidad del aire para predecir y mostrar el punto de impacto de una bomba lanzada en ese momento. El dispositivo estadounidense más conocido fue la mira de bombardeo Norden .

Los sistemas sencillos, conocidos como miras de cálculo de puntería, también aparecieron en los aviones a finales de la guerra como miras giroscópicas . Estos dispositivos utilizaban un giroscopio para medir las velocidades de giro y ajustaban el punto de mira para tenerlo en cuenta, presentándolo a través de una mira reflectora . La única "entrada" manual a la mira era la distancia al objetivo, que normalmente se calculaba ajustando la envergadura del objetivo a un alcance conocido. En la posguerra se añadieron pequeñas unidades de radar para automatizar incluso esta entrada, pero pasó algún tiempo antes de que fueran lo suficientemente rápidas como para que los pilotos estuvieran completamente satisfechos. La primera implementación de un sistema centralizado de control de tiro en un avión de producción fue en el B-29 . ^{[ 13 ]}

Al comienzo de la Guerra de Vietnam, un nuevo predictor de bombardeo computarizado, llamado Sistema de Bombardeo a Baja Altitud (LABS), comenzó a integrarse en los sistemas de las aeronaves equipadas para transportar armamento nuclear. Esta nueva computadora de bombas fue revolucionaria, ya que la orden de lanzamiento la daba la computadora, no el piloto; el piloto designaba el objetivo usando el radar u otro sistema de puntería , luego "consentía" el lanzamiento del arma, y ​​la computadora lo ejecutaba en un "punto de lanzamiento" calculado unos segundos después. Esto es muy diferente de los sistemas anteriores, que, aunque también se habían informatizado, aún calculaban un "punto de impacto" que indicaba dónde caería la bomba si se lanzaba en ese momento. La ventaja clave es que el arma puede lanzarse con precisión incluso cuando el avión está maniobrando. Hasta ese momento, la mayoría de las miras de bombardeo requerían que el avión mantuviera una actitud constante (generalmente nivelado), aunque también eran comunes las miras para bombardeo en picado.

El sistema LABS se diseñó originalmente para facilitar una táctica denominada bombardeo por lanzamiento , que permitía a la aeronave mantenerse fuera del alcance del radio de explosión del arma . Sin embargo, el principio de cálculo del punto de lanzamiento se integró posteriormente en los ordenadores de control de tiro de los bombarderos y aviones de ataque más recientes, lo que permitió realizar bombardeos horizontales, en picado y por lanzamiento. Además, a medida que el ordenador de control de tiro se integró con los sistemas de armamento, pudo tener en cuenta las características de vuelo del arma que se iba a lanzar.

Al comienzo de la Segunda Guerra Mundial , el rendimiento de altitud de las aeronaves había aumentado tanto que los cañones antiaéreos presentaban problemas de predicción similares y, por lo tanto, se equiparon cada vez más con computadoras de control de tiro. La principal diferencia entre estos sistemas y los de los barcos radicaba en el tamaño y la velocidad. Las primeras versiones del Sistema de Control de Ángulo Alto (HACS, por sus siglas en inglés) de la Marina Real Británica eran ejemplos de un sistema que predecía basándose en la suposición de que la velocidad, la dirección y la altitud del objetivo se mantendrían constantes durante el ciclo de predicción, que consistía en el tiempo para detonar el proyectil y el tiempo de vuelo del proyectil hasta el objetivo. El sistema Mk 37 de la Armada de los Estados Unidos hacía suposiciones similares, excepto que podía predecir asumiendo una tasa constante de cambio de altitud. El Predictor Kerrison es un ejemplo de un sistema diseñado para resolver el apuntamiento en "tiempo real", simplemente apuntando el director hacia el objetivo y luego dirigiendo el cañón hacia un puntero que este indicaba. También se diseñó deliberadamente para ser pequeño y ligero, para que pudiera transportarse fácilmente junto con los cañones a los que servía.

El sistema antiaéreo M-9/SCR-584 basado en radar se utilizó para dirigir la artillería antiaérea desde 1943. El SCR-584 del Laboratorio de Radiación del MIT fue el primer sistema de radar con seguimiento automático, el M-9 del Laboratorio Bell ^{[ 14 ]} era una computadora electrónica analógica de control de tiro que reemplazó a las computadoras mecánicas complicadas y difíciles de fabricar (como la Sperry M-7 o el predictor británico Kerrison). En combinación con la espoleta de proximidad VT , este sistema logró la asombrosa hazaña de derribar misiles de crucero V-1 con menos de 100 proyectiles por avión (miles eran típicos en los sistemas AA anteriores). ^{[ 15 ] [ 16 ]} Este sistema fue fundamental en la defensa de Londres y Amberes contra el V-1.

Aunque figuran en la sección de control de tiro terrestre, los sistemas de control de tiro antiaéreo también se pueden encontrar en sistemas navales y aeronáuticos.

En el Cuerpo de Artillería Costera del Ejército de los Estados Unidos , los sistemas de control de tiro de la artillería costera comenzaron a desarrollarse a finales del siglo XIX y continuaron hasta la Segunda Guerra Mundial. ^{[ 17 ]}

Los primeros sistemas utilizaban múltiples estaciones de observación o estaciones base (véase la Figura 1 ) para localizar y rastrear objetivos que atacaban puertos estadounidenses. Los datos de estas estaciones se transmitían a las salas de trazado , donde se utilizaban dispositivos mecánicos analógicos, como el tablero de trazado , para estimar la posición de los objetivos y obtener datos de disparo para las baterías de cañones costeros asignadas para interceptarlos.

Los fuertes de la Artillería Costera de EE. UU. ^{[ 18 ]} estaban repletos de una variedad de armamento, que iba desde morteros de defensa costera de 12 pulgadas, pasando por artillería de alcance medio de 3 y 6 pulgadas, hasta los cañones más grandes, que incluían cañones de barbeta y de cureña retráctil de 10 y 12 pulgadas, artillería ferroviaria de 14 pulgadas y cañones de 16 pulgadas instalados justo antes y durante la Segunda Guerra Mundial.

El control de tiro en la Artillería Costera se fue volviendo cada vez más sofisticado en cuanto a la corrección de los datos de disparo para factores como las condiciones meteorológicas, el estado de la pólvora utilizada o la rotación de la Tierra. También se tomaron medidas para ajustar los datos de disparo según la caída observada de los proyectiles. Como se muestra en la Figura 2, todos estos datos se enviaban a las salas de control de tiro con una precisión milimétrica, controlada por un sistema de campanas que sonaban a intervalos regulares en todo el sistema de defensa del puerto. ^{[ 19 ]}

Fue más adelante, durante la Segunda Guerra Mundial, cuando las computadoras electromecánicas de datos de artillería , conectadas a los radares de defensa costera, comenzaron a reemplazar la observación óptica y los métodos de trazado manual en el control de la artillería costera. Aun así, los métodos manuales se mantuvieron como respaldo hasta el final de la guerra.

Los sistemas de control de tiro terrestres pueden utilizarse para facilitar el combate tanto con fuego directo como indirecto . Estos sistemas se encuentran en armas que van desde pistolas pequeñas hasta piezas de artillería pesada.