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Espoleta de proximidad

Fusible de proximidad MK53 extraído de la carcasa, alrededor de la década de 1950. Una espoleta de proximidad (también conocida como espoleta VT [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] o "espoleta de...

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Fusible de proximidad MK53 extraído de la carcasa, alrededor de la década de 1950.

Una espoleta de proximidad (también conocida como espoleta VT [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] o "espoleta de tiempo variable") es una espoleta que detona un dispositivo explosivo automáticamente cuando se acerca a una distancia determinada de su objetivo. Las espoletas de proximidad están diseñadas para objetivos militares difíciles de alcanzar, como aeronaves y misiles, así como buques en alta mar y fuerzas terrestres. Este sofisticado mecanismo de activación puede aumentar la letalidad entre 5 y 10 veces en comparación con la espoleta de contacto o la espoleta de tiempo convencional. [ 4 ] [ 5 ]

Fondo

Antes de la invención de la espoleta de proximidad, la detonación se inducía por contacto directo, un temporizador programado al momento del lanzamiento o un altímetro. Todos estos métodos anteriores presentaban desventajas. La probabilidad de un impacto directo en un objetivo pequeño en movimiento era baja; un proyectil que rozara el objetivo no explotaría. Una espoleta activada por tiempo o altura requería una buena predicción por parte del artillero y una sincronización precisa por parte de la espoleta. Si alguno de estos factores fallaba, incluso los proyectiles apuntados con precisión podían explotar inofensivamente antes de alcanzar el objetivo o después de sobrevolarlo. Al comienzo del Blitz , se estimaba que se necesitaban 20 000 disparos para derribar un solo avión; [ 6 ] otras estimaciones situaban la cifra en hasta 100 000 [ 7 ] o en tan solo 2500. [ 8 ] Con una espoleta de proximidad, el proyectil o misil solo necesitaba pasar cerca del objetivo en algún momento de su vuelo. La espoleta de proximidad simplificaba el problema en comparación con los métodos anteriores.

Las espoletas de proximidad también son útiles para producir explosiones aéreas contra objetivos terrestres. Una espoleta de contacto explotaría al impactar contra el suelo; no sería muy eficaz para dispersar la metralla. Una espoleta con temporizador puede programarse para explotar a pocos metros del suelo, pero la sincronización es crucial y generalmente requiere que observadores proporcionen información para ajustarla. En muchas situaciones, la presencia de observadores puede no ser práctica, el terreno puede ser irregular y, en cualquier caso, la práctica es lenta. Las espoletas de proximidad instaladas en armas como proyectiles de artillería y mortero resuelven este problema al tener un rango de alturas de explosión predefinidas [por ejemplo, 2, 4 o 10 m (7, 13 o 33 pies) ] sobre el suelo, seleccionadas por las dotaciones de las armas. El proyectil explota a la altura adecuada sobre el suelo.    

Segunda Guerra Mundial

La idea de una espoleta de proximidad se había considerado durante mucho tiempo útil desde el punto de vista militar. Se barajaron varias ideas, entre ellas sistemas ópticos que emitían luz, a veces infrarroja , y se activaban cuando el reflejo alcanzaba un cierto umbral; diversos métodos de activación terrestre mediante señales de radio; y métodos capacitivos o inductivos similares a un detector de metales . Sin embargo, todos ellos adolecían del gran tamaño y la fragilidad de los componentes electrónicos anteriores a la Segunda Guerra Mundial, así como de la complejidad de los circuitos necesarios.

Los investigadores militares británicos Samuel Curran , William Butement , Edward Shire y Amherst Thomson, del Centro de Investigación de Telecomunicaciones (TRE), concibieron la idea de una espoleta de proximidad en las primeras etapas de la Segunda Guerra Mundial . [ 9 ] Su sistema incluía un pequeño radar Doppler de corto alcance . Posteriormente, se realizaron pruebas británicas con "proyectiles no rotados" (el término británico de la época para los cohetes no guiados). Sin embargo, los científicos británicos no estaban seguros de si se podría desarrollar una espoleta para proyectiles antiaéreos, que debían soportar aceleraciones mucho mayores que los cohetes. Durante la Misión Tizard en 1940, los británicos compartieron con Estados Unidos una amplia gama de ideas posibles para el diseño de una espoleta, incluyendo una espoleta fotoeléctrica y una espoleta de radio. Para funcionar en proyectiles, una espoleta debía ser miniaturizada, soportar la alta aceleración del lanzamiento del cañón y ser fiable. [ 10 ]

El Comité Nacional de Investigación de la Defensa asignó la tarea al físico Merle Tuve del Departamento de Magnetismo Terrestre. Posteriormente, también se sumaron investigadores de la Oficina Nacional de Estándares (esta unidad de investigación de la NBS pasó a formar parte del Laboratorio de Investigación del Ejército ). El trabajo se dividió en 1942: el grupo de Tuve trabajó en espoletas de proximidad para proyectiles, mientras que los investigadores de la Oficina Nacional de Estándares se centraron en la tarea técnicamente más sencilla de las bombas y los cohetes. El trabajo en la espoleta de radio para proyectiles fue completado por el grupo de Tuve, conocido como Sección T, en el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins . [ 11 ] [ 12 ] Más de 100 empresas estadounidenses fueron movilizadas para construir unos 20 millones de espoletas para proyectiles. [ 13 ]

La espoleta de proximidad fue una de las innovaciones tecnológicas más importantes de la Segunda Guerra Mundial. Fue tan importante que se mantuvo en secreto al mismo nivel que el proyecto de la bomba atómica o el desembarco de Normandía . [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] El almirante Lewis Strauss escribió que,

Uno de los desarrollos militares más originales y eficaces de la Segunda Guerra Mundial fue la espoleta de proximidad, o «VT». Se utilizó tanto en el Ejército como en la Armada y se empleó en la defensa de Londres. Si bien ningún invento por sí solo decidió la guerra, la espoleta de proximidad debe figurar entre el reducido grupo de desarrollos, como el radar, de los que dependió en gran medida la victoria. [ 17 ]

Posteriormente se descubrió que la espoleta podía detonar proyectiles de artillería en explosiones aéreas , aumentando considerablemente sus efectos antipersonal. [ 18 ]

En Alemania, se desarrollaron o investigaron más de 30 (quizás hasta 50) [ 19 ] diseños diferentes de espoletas de proximidad para uso antiaéreo, pero ninguno llegó a entrar en servicio. [ 10 ] Estos incluían espoletas acústicas activadas por el sonido del motor, una desarrollada por Rheinmetall-Borsig basada en campos electrostáticos y espoletas de radio. A mediados de noviembre de 1939, la inteligencia británica recibió un tubo de lámpara de neón alemán y un diseño de un prototipo de espoleta de proximidad basado en efectos capacitivos como parte del Informe de Oslo .

En la posguerra, se desarrollaron varios sistemas de espoletas de proximidad que utilizaban métodos de detección por radio, ópticos y otros. Una forma común empleada en las armas aire-aire modernas utiliza un láser como fuente óptica y el tiempo de vuelo para la medición de distancias. [ 20 ]

Diseño en el Reino Unido

La primera referencia al concepto de radar en el Reino Unido la hicieron WAS Butement y PE Pollard, quienes construyeron un pequeño prototipo de radar de impulsos en 1931. Sugirieron que el sistema sería útil para que las unidades de artillería costera midieran con precisión la distancia a los barcos, incluso de noche. El Ministerio de Guerra no mostró interés en el concepto y les indicó que trabajaran en otros asuntos. [ 21 ] [ 22 ]

En 1936, el Ministerio del Aire se hizo cargo de Bawdsey Manor en Suffolk para seguir desarrollando sus prototipos de sistemas de radar, que al año siguiente se materializaron con el nombre de Chain Home . El Ejército se interesó repentinamente por el tema del radar y envió a Butement y Pollard a Bawdsey para formar lo que se conoció como la "Célula del Ejército". Su primer proyecto fue una reactivación de su trabajo original sobre defensa costera, pero pronto se les ordenó iniciar un segundo proyecto para desarrollar un radar de alcance limitado que sirviera de apoyo a la artillería antiaérea . [ 23 ]

A medida que estos proyectos pasaban de la fase de desarrollo a la de prototipo a finales de la década de 1930, Butement centró su atención en otros conceptos, y entre ellos se encontraba la idea de una espoleta de proximidad:

...En este contexto intervino WAS Butement, diseñador de los radares CD/CHL y GL , con una propuesta el 30 de octubre de 1939 para dos tipos de espoletas de radio: (1) un radar rastrearía el proyectil, y el operador transmitiría una señal a un receptor de radio en la espoleta cuando el alcance, la cantidad difícil de determinar para los artilleros, fuera el mismo que el del objetivo, y (2) una espoleta emitiría ondas de radio de alta frecuencia que interactuarían con el objetivo y producirían, como consecuencia de la alta velocidad relativa del objetivo y el proyectil, una señal de frecuencia Doppler detectada en el oscilador. [ 24 ]

En mayo de 1940, Butement, Edward Shire y Amherst Thomson enviaron una propuesta formal al British Air Defence Establishment basada en el segundo de los dos conceptos. [ 9 ] Se construyó un circuito prototipo y el concepto se probó en el laboratorio moviendo una lámina de estaño a diferentes distancias. Las primeras pruebas de campo conectaron el circuito a un disparador de tiratrón que accionaba una cámara montada en una torre, la cual fotografiaba las aeronaves que pasaban para determinar la distancia de activación de la espoleta.

En junio de 1940 se construyeron prototipos de espoletas, que se instalaron en "proyectiles no rotados", el nombre en clave británico para los cohetes de combustible sólido , y se dispararon contra objetivos sostenidos por globos. [ 9 ] Los cohetes tienen una aceleración relativamente baja y no giran, lo que genera fuerza centrífuga , por lo que las tensiones sobre la delicada espoleta electrónica son relativamente leves. Se comprendió que la aplicación limitada no era la ideal; una espoleta de proximidad sería útil en todo tipo de artillería, especialmente en la antiaérea, pero esta tenía aceleraciones muy altas.

Ya en septiembre de 1939, John Cockcroft inició un proyecto en Pye Ltd. para desarrollar válvulas termoiónicas (tubos electrónicos) capaces de soportar fuerzas mucho mayores. [ 25 ] La investigación de Pye se transfirió a Estados Unidos como parte del paquete tecnológico entregado por la Misión Tizard cuando Estados Unidos entró en la guerra. Al parecer, el grupo de Pye no logró que sus pentodos robustos funcionaran de manera confiable bajo altas presiones hasta el 6 de agosto de 1941, después de las pruebas exitosas del grupo estadounidense. [ 26 ] [ 27 ]

En busca de una solución a corto plazo al problema de las válvulas, en 1940 los británicos encargaron 20 000 tubos electrónicos en miniatura destinados a audífonos a Western Electric Company y Radio Corporation of America . Un equipo estadounidense dirigido por el almirante Harold G. Bowen, Sr. dedujo correctamente que estaban destinados a experimentos con espoletas de proximidad para bombas y cohetes. [ 10 ]

En septiembre de 1940, la Misión Tizard viajó a Estados Unidos para presentar a sus investigadores varios avances del Reino Unido, y se abordó el tema de las espoletas de proximidad. Los detalles de los experimentos británicos se transmitieron al Laboratorio de Investigación Naval de Estados Unidos y al Comité Nacional de Investigación para la Defensa (NDRC). [ 9 ] También se compartió información con Canadá en 1940, y el Consejo Nacional de Investigación de Canadá delegó el trabajo sobre la espoleta a un equipo de la Universidad de Toronto . [ 28 ]

Desarrollo en Estados Unidos

Prior to and following receipt of circuitry designs from the British, various experiments were carried out by Richard B. Roberts, Henry H. Porter, and Robert B. Brode under the direction of NDRC Section T Chairman Merle Tuve.[9] Tuve's group was known as Section T, which was located at APL throughout the war.[29] As Tuve later put it in an interview: "We heard some rumors of circuits they were using in the rockets over in England, then they gave us the circuits, but I had already articulated the thing into the rockets, the bombs and shell."[27][30] As Tuve understood, the circuitry of the fuze was rudimentary. In his words, "The one outstanding characteristic in this situation is the fact that success of this type of fuze is not dependent on a basic technical idea –all of the ideas are simple and well known everywhere."[27] The critical work of adapting the fuze for anti-aircraft shells was done in the United States, not in England.[31] Tuve said that despite being pleased by the outcome of the Butement et al. vs. Varian patent suit, which affirmed that the fuze was a UK invention and thereby saved the U.S. Navy millions of dollars by waiving royalty fees, the fuze design delivered by the Tizard Mission was "not the one we made to work!".[32]

A key improvement was introduced by Lloyd Berkner, who developed a system using separate transmitter and receiver circuits. In December 1940, Tuve invited Harry Diamond and Wilbur S. Hinman, Jr, of the United States National Bureau of Standards (NBS) to investigate Berkner's improved fuze and develop a proximity fuze for rockets and bombs to use against German Luftwaffe aircraft.[9][33][34]

In just two days, Diamond was able to come up with a new fuze design and managed to demonstrate its feasibility through extensive testing at the Naval Proving Ground at Dahlgren, Virginia.[35][36] On 6 May 1941, the NBS team built six fuzes which were placed in air-dropped bombs and successfully tested over water.[9]

Dado su trabajo previo sobre radio y radiosondas en NBS, Diamond y Hinman desarrollaron la espoleta de proximidad que empleaba el efecto Doppler de las ondas de radio reflejadas. [ 34 ] [ 37 ] [ 38 ] El uso del efecto Doppler desarrollado por este grupo se incorporó posteriormente a todas las espoletas de proximidad de radio para aplicaciones de bombas, cohetes y morteros. [ 33 ] Más tarde, la División de Desarrollo de Artillería de la Oficina Nacional de Estándares (que se convirtió en los Laboratorios Harry Diamond —y posteriormente se fusionó con el Laboratorio de Investigación del Ejército— en honor a su antiguo jefe en años posteriores) desarrolló las primeras técnicas de producción automatizadas para fabricar espoletas de proximidad de radio a bajo costo. [ 38 ] La física filipino-estadounidense Emma Unson Rotor contribuyó con investigaciones en NBS para este perfeccionamiento de la espoleta de proximidad de radio y fue una de las pocas mujeres en el proyecto. [ 39 ]

Mientras trabajaba para un contratista de defensa a mediados de la década de 1940, el espía soviético Julius Rosenberg robó un modelo funcional de una espoleta de proximidad estadounidense y la entregó a la inteligencia soviética. [ 40 ] No se trataba de una espoleta para proyectiles antiaéreos, el tipo más valioso. [ 41 ]

En EE. UU., NDRC se centró en espoletas de radio para su uso con artillería antiaérea, donde la aceleración era de hasta 20 000 g , en comparación con aproximadamente 100 g para cohetes y mucho menos para bombas lanzadas. [ 42 ] Además de la aceleración extrema, los proyectiles de artillería eran girados por el estriado de los cañones a cerca de 30 000 rpm, creando una inmensa fuerza centrífuga. Trabajando con Western Electric Company y Raytheon Company , se modificaron tubos de audífonos en miniatura para soportar este estrés extremo según ideas presentadas por Van Allen , quien se unió al APL en 1942. La espoleta T-3 tuvo un éxito del 52 % contra un objetivo de agua cuando se probó en enero de 1942. La Armada de los Estados Unidos aceptó esa tasa de fallos. Una prueba de condiciones de batalla simuladas comenzó el 12 de agosto de 1942. Las baterías de cañones a bordo del crucero USS Cleveland (CL-55) probaron munición con espoleta de proximidad contra objetivos de aeronaves no tripuladas controladas por radio sobre la bahía de Chesapeake . Las pruebas debían realizarse durante dos días, pero se detuvieron cuando los drones fueron destruidos al principio del primer día. Los tres drones fueron destruidos con solo cuatro proyectiles. [ 9 ] [ 43 ]    

Una aplicación particularmente exitosa fue la del  proyectil de 90 mm con espoleta VT, junto con el radar de seguimiento automático SCR-584 y el ordenador de control de tiro M9 Gun Director . La combinación de estos tres inventos logró derribar numerosas bombas volantes V-1 dirigidas a Londres y Amberes, objetivos que, debido a su pequeño tamaño y alta velocidad, resultaban difíciles de alcanzar para la artillería antiaérea.

VT (Tiempo Variable)

La espoleta aliada utilizaba interferencia constructiva y destructiva para detectar su objetivo. [ 44 ] El diseño tenía cuatro o cinco tubos electrónicos. [ 45 ] Uno de los tubos era un oscilador conectado a una antena; funcionaba como transmisor y detector autodino (receptor). Cuando el objetivo estaba lejos, poca de la energía transmitida por el oscilador se reflejaba hacia la espoleta. Cuando un objetivo estaba cerca, reflejaba una porción significativa de la señal del oscilador. La amplitud de la señal reflejada correspondía a la proximidad del objetivo. [ nota 1 ] Esta señal reflejada afectaba la corriente de placa del oscilador, permitiendo así la detección.

Sin embargo, la relación de fase entre la señal transmitida por el oscilador y la señal reflejada por el objetivo variaba según la distancia de ida y vuelta entre la espoleta y el objetivo. Cuando la señal reflejada estaba en fase, la amplitud del oscilador aumentaba, al igual que la corriente de placa del oscilador. Por el contrario, cuando la señal reflejada estaba desfasada, la amplitud de la señal de radio combinada disminuía, lo que reducía la corriente de placa. Por lo tanto, la relación de fase variable entre la señal del oscilador y la señal reflejada complicaba la medición de la amplitud de esa pequeña señal reflejada.

Este problema se resolvió aprovechando el cambio de frecuencia de la señal reflejada. La distancia entre la espoleta y el objetivo no era constante, sino que variaba continuamente debido a la alta velocidad de la espoleta y al movimiento del objetivo. Cuando la distancia entre la espoleta y el objetivo cambiaba rápidamente, la relación de fase también lo hacía. Las señales estaban en fase en un instante y desfasadas unos cientos de microsegundos después. El resultado fue una frecuencia de batido heterodino que correspondía a la diferencia de velocidad. Dicho de otro modo, la frecuencia de la señal recibida se desplazó por efecto Doppler con respecto a la frecuencia del oscilador debido al movimiento relativo de la espoleta y el objetivo. En consecuencia, se generó una señal de baja frecuencia, correspondiente a la diferencia de frecuencia entre el oscilador y la señal recibida, en el terminal de placa del oscilador. Dos de los cuatro tubos de la espoleta VT se utilizaron para detectar, filtrar y amplificar esta señal de baja frecuencia. Cabe destacar que la amplitud de esta señal de batido de baja frecuencia corresponde a la amplitud de la señal reflejada por el objetivo. Si la amplitud de la señal de frecuencia de batido amplificada era lo suficientemente grande, indicando la presencia de un objeto cercano, se activaba el cuarto tubo: un tiratrón lleno de gas . Al activarse, el tiratrón conducía una gran corriente que detonaba el detonador eléctrico.

Para poder utilizarse con proyectiles de cañón, que experimentan aceleraciones y fuerzas centrífugas extremadamente altas, el diseño de la espoleta también requería el uso de numerosas técnicas de endurecimiento por impacto. Estas incluían electrodos planos y el empaquetado de los componentes en cera y aceite para igualar las tensiones. Para evitar la detonación prematura, la batería integrada que armaba el proyectil tenía un retardo de varios milisegundos antes de que se activaran sus electrolitos, lo que daba tiempo al proyectil para alejarse del área del cañón. [ 46 ]

La designación VT significa "tiempo variable". [ 47 ] El capitán SR Shumaker, director de la División de Investigación y Desarrollo de la Oficina de Artillería, acuñó el término para que fuera descriptivo sin aludir a la tecnología. [ 48 ]

Desarrollo

El campo de tiro de artillería antiaérea de la base aérea de Kirtland en Nuevo México se utilizó como una de las instalaciones de prueba para la espoleta de proximidad, donde se realizaron casi 50 000 disparos de prueba entre 1942 y 1945. [ 49 ] También se realizaron pruebas en el campo de pruebas de Aberdeen en Maryland, donde se lanzaron aproximadamente 15 000 bombas. [ 37 ] Otros lugares incluyen Fort Fisher en Carolina del Norte y Blossom Point, Maryland.

El desarrollo y la producción inicial para la Armada de los Estados Unidos se subcontrataron a la empresa Wurlitzer , en su fábrica de órganos de barril en North Tonawanda, Nueva York . [ 50 ]

Producción

La primera producción a gran escala de tubos para las nuevas espoletas [ 9 ] se realizó en una planta de General Electric en Cleveland, Ohio, que anteriormente se utilizaba para la fabricación de lámparas para árboles de Navidad. El ensamblaje de las espoletas se completó en las plantas de General Electric en Schenectady, Nueva York y Bridgeport, Connecticut . [ 51 ] Una vez completadas las inspecciones del producto terminado, se envió una muestra de las espoletas producidas de cada lote a la Oficina Nacional de Estándares, donde se sometieron a una serie de pruebas rigurosas en el Laboratorio de Pruebas de Control especialmente construido. [ 37 ] Estas pruebas incluyeron pruebas de baja y alta temperatura, pruebas de humedad y pruebas de sacudida repentina.

Para 1944, una gran proporción de la industria electrónica estadounidense se concentró en la fabricación de fusibles. Los contratos de adquisición aumentaron de US$ 60 millones en 1942, a $ 200 millones en 1943, a $ 300 millones en 1944 y alcanzaron un máximo de $ 450 millones en 1945. A medida que aumentaba el volumen, la eficiencia se volvió crucial y el costo por fusible se redujo de $ 732 en 1942 a $ 18 en 1945. Esto permitió la compra de más de 22 millones de fusibles por aproximadamente mil millones de dólares ($ 14.6 mil millones en USD 2021 [ 52 ] ). Los principales proveedores fueron Crosley , RCA , Eastman Kodak , McQuay-Norris y Sylvania . También hubo más de dos mil proveedores y subproveedores, que iban desde fabricantes de polvo hasta talleres de maquinaria. [ 53 ] [ 54 ] Fue una de las primeras aplicaciones de producción en masa de circuitos impresos . [ 55 ]

Despliegue

Vannevar Bush , director de la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico de EE. UU. (OSRD) durante la guerra, atribuyó a la espoleta de proximidad tres efectos significativos. [ 56 ]

  • Fue importante para la defensa contra los ataques kamikaze japoneses en el Pacífico. Bush estimó un aumento de siete veces en la efectividad de la artillería antiaérea de 5 pulgadas con esta innovación. [ 57 ]
  • Fue una parte importante de las baterías antiaéreas controladas por radar que finalmente neutralizaron los ataques alemanes V-1 contra Inglaterra. [ 57 ]
  • Se utilizó en Europa a partir de la Batalla de las Ardenas, donde resultó muy eficaz en los proyectiles de artillería disparados contra las formaciones de infantería alemanas, y cambió las tácticas de la guerra terrestre.

Al principio, las espoletas solo se usaban en situaciones donde no podían ser capturadas por los alemanes. Se utilizaron en la artillería terrestre en el Pacífico Sur en 1944. También en 1944, se asignaron espoletas al Comando Antiaéreo del Ejército Británico , que defendía a Gran Bretaña contra la bomba volante V-1. Como la mayoría de los cañones antiaéreos pesados ​​británicos estaban desplegados en una larga y estrecha franja costera (dejando el interior libre para los cazas interceptores), los proyectiles defectuosos caían al mar, a salvo de ser capturados. Durante la campaña alemana contra la V-1, la proporción de bombas volantes destruidas al pasar por el cinturón de artillería costero aumentó del 17% al 74%, alcanzando el 82% en un solo día. Un problema menor que encontraron los británicos fue que la espoleta era lo suficientemente sensible como para detonar el proyectil si pasaba demasiado cerca de un ave marina, y se registraron varias muertes de aves marinas. [ 58 ]

El Pentágono se negó a permitir que la artillería de campaña aliada utilizara las espoletas en 1944, aunque la Armada de los Estados Unidos disparó proyectiles antiaéreos con espoletas de proximidad en la Batalla de Gela en julio de 1943 durante la invasión de Sicilia. [ 59 ] Después de que el general Dwight D. Eisenhower exigiera que se le permitiera usar las espoletas, se utilizaron 200 000 proyectiles con espoletas VT (nombre en clave "POZIT" [ 60 ] ) en la Batalla de las Ardenas en diciembre de 1944. Hicieron que la artillería pesada aliada fuera mucho más devastadora, ya que todos los proyectiles ahora explotaban justo antes de tocar el suelo. [ 61 ] Las divisiones alemanas fueron sorprendidas en campo abierto, ya que se habían sentido seguras del fuego temporizado porque se pensaba que el mal tiempo impediría una observación precisa. El general estadounidense George S. Patton atribuyó a la introducción de las espoletas de proximidad el haber salvado Lieja y afirmó que su uso requirió una revisión de las tácticas de la guerra terrestre. [ 62 ]

Las bombas y cohetes equipados con espoletas de proximidad por radio estuvieron en servicio limitado tanto en la USAAF como en la USN al final de la Segunda Guerra Mundial. Los principales objetivos de estas bombas y cohetes detonados con espoletas de proximidad eran las posiciones antiaéreas y los aeródromos . [ 63 ]

Tipos de sensores

Radio

La detección por radiofrecuencia ( radar ) es el principio de detección principal para los proyectiles de artillería.

El dispositivo descrito en la patente de la Segunda Guerra Mundial [ 64 ] funciona de la siguiente manera: La carcasa contiene un microtransmisor que utiliza el cuerpo de la carcasa como antena y emite una onda continua de aproximadamente 180–220  MHz. A medida que la carcasa se acerca a un objeto reflectante, se crea un patrón de interferencia. Este patrón cambia con la distancia: cada media longitud de onda (una media longitud de onda a esta frecuencia es de aproximadamente 0,7  metros), el transmisor entra o sale de resonancia. Esto provoca un pequeño ciclo en la potencia radiada y, en consecuencia, en la corriente de alimentación del oscilador de aproximadamente 200–800  Hz, la frecuencia Doppler . Esta señal se envía a través de un filtro de paso de banda , se amplifica y activa la detonación cuando supera una amplitud determinada.

Óptico

La detección óptica fue desarrollada en 1935 y patentada en el Reino Unido en 1936 por un inventor sueco, probablemente Edward W. Brandt, utilizando un petoscopio . Se probó inicialmente como parte de un dispositivo de detonación para bombas que se lanzarían sobre aviones bombarderos, dentro del concepto de "bombas sobre bombarderos" del Ministerio del Aire británico. Se consideró su uso (y posteriormente Brandt lo patentó) para misiles antiaéreos lanzados desde tierra. En aquel entonces, utilizaba una lente toroidal que concentraba toda la luz proveniente de un plano perpendicular al eje principal del misil sobre una fotocélula. Cuando la corriente de la fotocélula variaba en una cantidad determinada dentro de un intervalo de tiempo específico, se activaba la detonación.

Algunos misiles aire-aire modernos (por ejemplo, el ASRAAM y el R-77 ) utilizan láseres para detonar. Estos proyectan haces estrechos de luz láser perpendiculares a la trayectoria del misil. A medida que el misil se dirige hacia su objetivo, la energía láser se irradia al espacio. Al sobrevolar el objetivo, parte de la energía impacta contra él y se refleja hacia el misil, donde los detectores la detectan y detonan la ojiva.

Acústico

Las espoletas de proximidad acústicas se activan mediante las emisiones acústicas de un objetivo (por ejemplo, el motor de un avión o la hélice de un barco). La activación puede realizarse mediante un circuito electrónico acoplado a un micrófono o hidrófono , o mecánicamente mediante una lengüeta vibratoria resonante conectada a un filtro de tono de diafragma. [ 65 ] [ 66 ]

Durante la Segunda Guerra Mundial, los alemanes desarrollaron al menos cinco espoletas acústicas para uso antiaéreo , aunque ninguna llegó a entrar en servicio operativo. El diseño más avanzado de las espoletas acústicas alemanas fue la Rheinmetall-Borsig Kranich (que significa « Grúa » en alemán ), un dispositivo mecánico que utilizaba un filtro de tono de diafragma sensible a frecuencias entre 140 y 500  Hz, conectado a un interruptor de láminas vibratorias resonantes para activar un ignitor eléctrico. Los misiles guiados Schmetterling , Enzian , Rheintochter y X4 fueron diseñados para usarse con la espoleta acústica de proximidad Kranich. [ 65 ] [ 67 ]

Durante la Segunda Guerra Mundial , el Comité Nacional de Investigación de la Defensa (NDRC) investigó el uso de espoletas acústicas de proximidad para armas antiaéreas, pero concluyó que existían enfoques tecnológicos más prometedores. La investigación del NDRC destacó la velocidad del sonido como una limitación importante en el diseño y uso de espoletas acústicas, particularmente en relación con misiles y aeronaves de alta velocidad. [ 66 ]

La influencia hidroacústica se utiliza ampliamente como mecanismo de detonación para minas navales y torpedos . La hélice de un barco que gira en el agua produce un potente ruido hidroacústico que puede captarse mediante un hidrófono y utilizarse para la localización y detonación. Los mecanismos de disparo por influencia suelen utilizar una combinación de receptores acústicos y de inducción magnética . [ 68 ] [ 69 ]

Magnético

Mina magnética alemana de la Segunda Guerra Mundial que cayó al suelo en lugar de al agua.

La detección magnética solo puede aplicarse para detectar grandes masas de hierro, como barcos. Se utiliza en minas y torpedos. Las espoletas de este tipo pueden neutralizarse mediante desmagnetización , el uso de cascos no metálicos en los barcos (especialmente en los dragaminas ) o mediante bucles de inducción magnética instalados en aeronaves o boyas remolcadas .

Presión

Algunas minas navales utilizan espoletas de presión capaces de detectar la onda de presión generada por el paso de un buque . Los sensores de presión se suelen utilizar en combinación con otras tecnologías de detonación de espoletas, como la inducción acústica y magnética . [ 69 ]

Durante la Segunda Guerra Mundial, se desarrollaron espoletas activadas por presión para trenes de bombas con el fin de crear explosiones aéreas . La primera bomba del tren estaba equipada con una espoleta de impacto, mientras que las demás llevaban detonadores de diafragma sensibles a la presión. La explosión de la primera bomba activaba la espoleta de la segunda, que explotaba en el aire y, a su vez, detonaba la tercera, repitiéndose el proceso hasta la última bomba del tren. Debido a la velocidad de avance del bombardero , las bombas equipadas con detonadores de presión explotaban aproximadamente a la misma altura sobre el suelo, siguiendo una trayectoria horizontal. Este diseño se utilizó tanto en la espoleta británica No. 44 "Pistol" como en la alemana Rheinmetall-Borsig BAZ 55A. [ 65 ] [ 66 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ La señal de retorno es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la distancia.

Referencias

  1. ↑ "Muere un ingeniero de Hopkins" . The Washington Post . 25 de junio de 1982. ISSN 0190-8286 . Consultado el 9 de junio de 2020 . 
  2. ↑ Sullivan, Walter (8 de febrero de 1984). "Allen V. Astin muere a los 79 años; dirigió la Oficina de Normas" . The New York Times . ISSN 0362-4331 . Consultado el 9 de junio de 2020 . 
  3. ↑ Birch, Douglas (11 de enero de 1993) ."El arma secreta de la Segunda Guerra Mundial: Hopkins desarrolló la espoleta de proximidad" . baltimoresun.com . Consultado el 9 de junio de 2020 .
  4. ↑ Hinman, Wilbur S (1957). "Retrato de Harry Diamond". Actas del IRE . 45 (4): 443. doi : 10.1109/JRPROC.1957.278430 .
  5. ↑ Museo de Nuestro Patrimonio Industrial (15 de octubre de 2012). La espoleta de proximidad: arma secreta de la Segunda Guerra Mundial . Consultado el 24 de junio de 2024 a través de YouTube.
  6. ↑ Kirby, MW (2003). Investigación operativa en tiempos de guerra y paz: La experiencia británica desde la década de 1930 hasta la de 1970. Imperial College Press. pág. 94. ISBN  978-1-86094-366-9.
  7. ↑ Involucrar a los veteranos | The Deadly Fuze , consultado el 9 de junio de 2020
  8. ↑ Baxter 1968 , pág. 221.
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  • La espoleta de proximidad radioeléctrica: un estudio realizado en el Museo de Ingeniería, Comunicaciones y Computación del Suroeste.
  • Historia de las espoletas de proximidad. Museo del Suroeste de Ingeniería, Comunicaciones y Computación.
  • La espoleta de proximidad (de tiempo variable) – La guerra del Pacífico: La Armada de los Estados Unidos
  • Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins
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