مؤشر كيريسون للتنبؤ

كان جهاز كيريسون بريديكتور أحد أوائل أنظمة التحكم الآلي بالكامل في إطلاق النار المضاد للطائرات . وقد استُخدم لأتمتة توجيه مدافع بوفورز عيار 40 ملم التابعة للجيش البريطاني، وتوفير حسابات دقيقة للتقدم من خلال مدخلات بسيطة على ثلاث عجلات يدوية رئيسية .

كان بإمكان جهاز التنبؤ توجيه المدفع نحو الطائرة بناءً على مدخلات بسيطة مثل السرعة المرصودة وزاوية التحليق نحو الهدف. وقد استُخدمت هذه الأجهزة على السفن للتحكم في المدفعية لبعض الوقت، وكانت هناك نسخ منها، مثل جهاز التنبؤ من فيكرز، متوفرة لمدافع مضادة للطائرات أكبر حجماً مُصممة للاستخدام ضد قاذفات القنابل التي تحلق على ارتفاعات عالية. وكان حاسوب كيريسون التناظري أول حاسوب يتمتع بالسرعة الكافية لاستخدامه في مهمة التحليق على ارتفاعات منخفضة وبسرعات عالية، والتي تتطلب أوقات اشتباك قصيرة للغاية ومعدلات دوران عالية.

تم اعتماد التصميم أيضاً للاستخدام في الولايات المتحدة ، حيث أنتجته شركة سينجر تحت اسم M5 Antiaircraft Director ، ثم جرى تحديثه لاحقاً إلى M5A1 و M5A2 . وكان M6  مطابقاً له ميكانيكياً، مع اختلافه الوحيد في تشغيله على طاقة بتردد 50 هرتز، على غرار النظام البريطاني .

بحلول أواخر ثلاثينيات القرن العشرين، طورت كل من شركتي فيكرز وسبري أجهزة تنبؤية لاستخدامها ضد قاذفات القنابل التي تحلق على ارتفاعات عالية. ومع ذلك، شكلت الطائرات التي تحلق على ارتفاعات منخفضة مشكلة مختلفة تمامًا، إذ تميزت بفترات اشتباك قصيرة جدًا ومعدلات حركة زاوية عالية، ولكن في الوقت نفسه، كانت الحاجة إلى دقة باليستية أقل. كانت المدافع الرشاشة هي السلاح المفضل ضد هذه الأهداف، حيث يتم توجيهها بالعين وتحريكها باليد، لكنها لم تعد تمتلك الأداء المطلوب للتعامل مع الطائرات الأكبر والأسرع في ثلاثينيات القرن العشرين. ^{[ 1 ]}

كان من المفترض أن تكون مدافع بوفورز الجديدة عيار 40 ملم التابعة للجيش البريطاني أسلحةً قياسيةً مضادةً للطائرات على ارتفاعات منخفضة. إلا أن أنظمة التحكم بالمدفعية الحالية لم تكن كافيةً لهذا الغرض؛ فقد كان المدى بعيدًا جدًا بحيث يتعذر "تخمين" مسار الطلقة، ولكنه في الوقت نفسه كان قريبًا بما يكفي لتغيير الزاوية بسرعة تفوق قدرة المدفعيين على تدوير مقابض التوجيه. ^{[ 2 ]} وكانت محاولة تشغيل جهاز تصويب آلي في الوقت نفسه عبئًا إضافيًا على المدفعي. ومما زاد الطين بلةً أن هذه المدى كانت تحديدًا هي المواقع التي كانت تشن منها قاذفات الغطس التابعة لسلاح الجو الألماني ، والتي سرعان ما أثبتت أنها سلاح حاسم في الحرب الخاطفة .

تولى الرائد أ. ف. كيريسون من الجيش البريطاني معالجة هذه المشكلة ، وكان يعمل كضابط اتصال للجيش في مختبر أبحاث الأميرالية في تيدينغتون طوال ثلاثينيات القرن العشرين. وقد عمل كيريسون على العديد من أجهزة الكمبيوتر الخاصة بالمدفعية التابعة للبحرية الملكية ، وتناول المشكلة في أواخر ثلاثينيات القرن العشرين. ^{[ 2 ]} بعد الحرب، أصبح كيريسون مديرًا لأبحاث الطيران والهندسة في الأميرالية البريطانية.

كان حله عبارة عن آلة حاسبة تتجاوز العديد من التصحيحات ومشاكل التوقيت التي كانت تُلاحظ في أجهزة مثل جهاز التنبؤ بفيكرز، المصمم لإطلاق النار من ارتفاعات عالية. وبدلاً من ذلك، كانت تُجري حسابًا بسيطًا نسبيًا لنقطة الارتطام بناءً على الحركة النسبية التي يُدخلها المُشغل. وكان جوهر الفكرة هو استخدام مُكاملَين كرويين قرصيين ، استُخدما في هذه الحالة للحفاظ على معدل حركة ثابت. وُضعت كرتان معدنيتان فوق القرص المُحرك، إحداهما فوق الأخرى، بحيث تكون الكرة السفلية مُلامسة للقرص، والأخرى مُلامسة لآليات تُشغل عجلات التوجيه اليدوية لجهاز التنبؤ. ^{[ 2 ]}

كانت الكرتان مثبتتين بإحكام بحيث يمكن فصلهما أو تقريبهما من بعضهما. في الإعداد الأولي، يقوم المشغل بفصل الكرتين واستخدام العجلات اليدوية لتوجيه تلسكوب جهاز التنبؤ نحو الهدف. يؤدي هذا أيضًا إلى تحريك الكرتين على سطح القرص، على الرغم من أنهما لا تلامسانه. بمجرد أن تبدأ الكرتان في تتبعه، يتم تحريك القابض لجعل الكرتين تلامسان القرص، وعندها يتسبب دوران القرص في دوران الكرتين، وبالتالي تحريك التلسكوب تلقائيًا ليبقى محاذيًا للهدف. ^{[ 2 ]}

نظرًا لأن المدخلات الأصلية من العجلات اليدوية لم تكن دقيقة تمامًا على الأرجح، فإن النظام عادةً ما يبدأ بالانحراف عن الهدف. عندئذٍ، يقوم المشغلون بتحريك العجلة اليدوية لإعادة الهدف إلى المركز، مما يؤدي أيضًا إلى تحريك الكرات فوق القرص إلى موقع جديد، وتغيير سرعة دورانها، وبالتالي ضبط معدل الحركة لتتبع الهدف بدقة مرة أخرى. يمثل موضع الكرات فوق القرص مباشرةً معدل الحركة الزاوية للهدف. يُعيد ضبط النظام، من خلال إعداد ثالث في القابض، لبدء تتبع هدف مختلف. ^{[ 2 ]}

استُخدم معدلا الدوران، في السمت والارتفاع، لحساب معدل الدوران الزاوي للهدف، ومن ثمّ، حُسب متجه حركة الهدف بالنسبة للمدفع. لكن هذا لا يُقدّم حلاً كاملاً؛ إذ تستغرق قذيفة المدفع وقتاً معيناً للوصول إلى الهدف، يتحرك خلاله. وهذا يتطلب من المدفع "توجيه" الهدف لمراعاة حركته خلال هذا الوقت. وبما أن مدى الهدف مستقل عن حركته، كان لا بد من إدخال هذه القيمة بشكل منفصل، في البداية بواسطة فرد من الطاقم يُقدّر المدى ببساطة أو باستخدام نوع من أجهزة تحديد المدى البصرية ، ^{[ 3 ]} مع أن رادارات توجيه المدفع الصغيرة لهذه المهمة أصبحت شائعة خلال الحرب العالمية الثانية .

كانت "مخرجات" الجهاز تُشغّل محركات مؤازرة هيدروليكية مُثبّتة على تروس الحركة والارتفاع لمدفع بوفورز غير المُعدّل، مما سمح له بمتابعة مؤشرات جهاز التنبؤ تلقائيًا دون تدخل يدوي. كان على المدفعيين ببساطة إبقاء المدفع مُلقّمًا، بينما كان على المُصوّبين الثلاثة توجيه جهاز التنبؤ، المُثبّت على حامل ثلاثي كبير ، نحو الهدف. لم يكن جهاز التنبؤ كيريسون يحسب إعدادات الصمامات، لأن القذائف التي يُطلقها  مدفع بوفورز عيار 40 ملم، الذي صُمّم للعمل معه، كانت تُفجّر بالوصلة. ^{[ 4 ]}

أثبتت طائرة بريديكتور قدرتها على إصابة أي هدف تقريبًا يطير في خط مستقيم، وكانت فعّالة بشكل خاص ضد قاذفات الغطس. كما تميزت بتعقيدها الشديد، إذ احتوت على أكثر من 1000 قطعة دقيقة، وبلغ وزنها أكثر من 230 كيلوغرامًا ، على الرغم من أن معظمها مصنوع من الألومنيوم لتخفيف الوزن. ونظرًا لمتطلبات سلاح الجو الملكي البريطاني من المعادن الخفيفة والفنيين المتخصصين، كان إنتاج بريديكتور بكميات كبيرة أمرًا بالغ الصعوبة على الجيش.  

رغم أن نظام "بريديكتور" أثبت جدارته كإضافة ممتازة لمدفع بوفورز، إلا أنه لم يخلُ من العيوب. تمثلت المشكلة الرئيسية في أن النظام كان يتطلب مولدًا كهربائيًا كبيرًا نسبيًا لتشغيل المدفع، مما زاد من العبء اللوجستي لتزويد المولدات بالوقود. كما أن إعداد النظام كان مهمة معقدة نوعًا ما، ولا يمكن إنجازها بسرعة. في النهاية، استُخدمت هذه الأنظمة بشكل شبه كامل في المواقع الثابتة، بينما استمرت الوحدات الميدانية في الاعتماد على مناظيرها الحديدية الأصلية أو مناظير " ستيفكي-ستيك " البسيطة التي طُرحت في أواخر عام 1943.

كان جهاز التنبؤ المركب المضاد للطائرات رقم 7، الذي صممه كيريسون أيضاً، مشابهاً له في بعض النواحي. طُوّر في الأصل للمدفع البحري عيار 6 أرطال، للدفاع القريب، وكذلك ضد الأهداف على ارتفاعات متوسطة تتراوح بين 1800 و4300 متر (6000 إلى 14000 قدم) . وتم تعديله لاحقاً للاستخدام مع مدفع بوفورز عيار 40 ملم. ^{[ 3 ]}   

على الرغم من دقته العالية مقارنةً بجهاز كيريسون للتنبؤ، لم تتمكن شركة سبيري من مواكبة إنتاج جهاز التوجيه M-7 الأكثر تكلفة وتعقيدًا. ^{[ 5 ]} في سبتمبر 1940، طلب الجنرال جورج سي. مارشال من البريطانيين إعارة أربعة  مدافع بوفورز عيار 40 ملم مزودة بأجهزة كيريسون للتنبؤ لإجراء الاختبارات.

أثناء الاختبار، أظهر نظام كيريسون بريديكتور دقة عالية في التحكم بالنيران على مدى يزيد عن 1500 متر (4900 قدم) ، وكان مدفع بوفورز موثوقًا به. في خريف عام 1940، اعتمدت إدارة الذخائر نظام كيريسون بريديكتور للاستخدام مع مدفعها عيار 37 ملم. وبحلول فبراير 1941، اعتمدت البحرية الأمريكية مدفع بوفورز للاستخدام على سفنها. ولتخفيف مشاكل الإنتاج، اعتمد الجيش الأمريكي، على مضض، مدفع عيار 40 ملم في فبراير 1941؛ وكانت الولايات المتحدة تصنع مدفع بوفورز لصالح بريطانيا بموجب برنامج الإعارة والتأجير .    

تم تسليم مخططات جهاز التنبؤ إلى شركة سبيري ، التي كانت قد بدأت للتو إنتاج نظامها المعقد عالي الارتفاع، وهو جهاز M7 Computing Sight ، ولم يكن لديها فائض في الطاقة الإنتاجية لإنتاج التصميم الجديد أيضًا. بدلاً من ذلك، أجرت الشركة التعديلات اللازمة لتكييف جهاز التنبؤ مع الإنتاج الأمريكي، وأعادت المخططات إلى الجيش لإنتاجه في مكان آخر. في ديسمبر 1940، تعاقدت شركة سينجر على إنتاج 1500 جهاز تنبؤ شهريًا ^{[ 6 ]} لتجهيز مدافع الجيش الموجودة عيار 37  ملم، بينما كان يتم رفع مستوى إنتاج  مدافع بوفورز عيار 40 ملم. تم بناء نموذجين في البداية، النموذج M5 الذي يعمل على طاقة 115  فولت 60  هرتز وفقًا للمعيار الأمريكي ^{[ 7 ]} ، والنموذج M6 للاستخدام البريطاني، الذي يعمل على طاقة 50  فولت 50 هرتز ^{[ 7 ]}  . صُمم النموذج M5 الأصلي لاستخدام مُضخِّم عزم دوران خارجي ، مما زاد من تعقيده. تمت معالجة هذا الأمر في جهاز M5A1، الذي استخدم نظامًا أكثر قوة يعتمد على الكرة والقرص، مما ألغى الحاجة إلى مضخم صوت خارجي. ^{[ 8 ]}

لإنتاج الأجهزة بالسرعة الكافية، أجرى سينغر تغييرات جذرية في الشركة، شملت بناء مصانع جديدة وتحويل مسبك من إنتاج الصلب إلى الألومنيوم. لم يبدأ الإنتاج حتى يناير 1943، ولكن تم تلبية الطلب بالكامل بحلول منتصف عام 1944. لفترة وجيزة، زُوِّدت بعض مدافع بوفورز التابعة للجيش الأمريكي بمدفع سبيري إم 7، ولكن تم استبدالها ميدانيًا بمجرد توفر مدافع إم 5. ^{[ 5 ] [ 9 ]}

مع ازدياد سرعات الطائرات بشكلٍ كبير خلال الحرب، حتى سرعة جهاز كيريسون بريديكتور لم تعد كافية في نهاية المطاف. ومع ذلك، أثبت بريديكتور أن المدفعية الفعالة تتطلب نوعًا من الدعم الحاسوبي القوي نسبيًا، وفي عام 1944، بدأت مختبرات بيل بتسليم نظام جديد قائم على حاسوب إلكتروني تناظري . كان التوقيت ممتازًا؛ ففي أواخر ذلك الصيف، بدأ الألمان مهاجمة لندن بقنبلة V-1 الطائرة ، التي كانت تحلق بسرعات عالية على ارتفاعات منخفضة. بعد شهر من نجاح محدود ضدها، نُقلت جميع المدافع المضادة للطائرات المتاحة إلى الشريط الأرضي المؤدي إلى لندن، وأثبتت أجهزة التصويب الجديدة كفاءتها العالية ضدها. وسرعان ما تم التخلي عن الهجمات النهارية.

بعد الحرب بفترة طويلة، بدأت كاميرات M5 الأمريكية بالظهور في متاجر الفائض في أواخر الخمسينيات. اشترى جون ويتني واحدة (ثم لاحقًا كاميرا Sperry M7) ووصل مخارجها الكهربائية بمحركات مؤازرة تتحكم في وضع أهداف صغيرة مضاءة ومصابيح كهربائية. ثم عدّل "معادلات" النظام لتحريك الأهداف بطرق مختلفة يتم التحكم فيها رياضيًا، وهي تقنية أطلق عليها اسم " الانجراف التدريجي" . ومع ازدياد قوة هذه الأنظمة، تطورت في النهاية إلى التصوير الفوتوغرافي بالتحكم في الحركة ، وهي تقنية شائعة الاستخدام في تصوير المؤثرات الخاصة . ^{[ 10 ]}

• مدير (عسكري)
• نظام مكافحة الحرائق
• حاسوب بيانات السلاح
• حارس المرمى

• ذكريات فرانك ييتس، الفصل الرابع