Retrotechtacular: VT 近接信管の詳細な観察

ここ Hackaday では、最も新鮮なハックのみをお届けすることを目的としていますが、そのためにはソース素材をその場でジョニーで扱うという重荷が伴います。 そのため、読者にとって明らかに興味深いものがバイラルになった場合、おそらく皆さんもすでに見たことがあるだろうと考えて、私たち自身がそれを取り上げることを省略することもあります。 しかし、もう少し深く掘り下げて、バイラル コンテンツが提供するもの以上の付加価値をもたらすことができれば、それはまた別の話になります。

これが、最近 [Real Engineering] によって公開された、「第二次世界大戦を変えた秘密兵器」に関する優れたビデオの背後にある物語です。 これは、第二次世界大戦中に砲弾や回転安定化ロケットに使用された、VT シリーズの近接信管に関するものです。これは、やや古風ではありますが、「信管」の正当な別の綴りです。 このビデオは、主に対空砲 (AAA) で使用された VT の開発の概要を示しています。 アメリカの VT 信管の開発に関する詳細は素晴らしいが、不思議なことに、イギリスの無線近接信管実験が 1940 年のティザード計画によって大きな危険を冒してアメリカにもたらされた情報の宝庫の一部であったことについては言及されていない。イギリスの研究が果たした正確な役割については多くの議論があるが、少なくともアメリカの VT 信管の開発と配備に影響を与えたと言うのは公平である。

信管がどのように機能したかについては、ビデオでは満足のいくほど詳細に説明されていません。 この部分についてあまり詳しく説明しても、幅広い聴衆にはアピールできない可能性が高いため、これは苦情ではありません。 しかし、ハッカデイ セットでは、より詳細な方が良いため、VT 信管が作動する原因を学び始めました。 無線近接信管としての基本概念は明らかです。つまり、強力な RF パルスを生成し、飛行機などの近くの固体物体によって反射された可能性のある信号を受信します。 しかし、よく言われるように、悪魔は細部に宿っており、戦場の状況下でこれを機能させるのに伴う課題は計り知れませんでした。

それでは、これらすべてを機能させるためにどのような回路が使用されたのでしょうか? そして、1940 年頃の電子機器は、砲弾が発射されるときに信管にかかる 20,000 g の荷重にどのように耐えたのでしょうか? 多くの詳細は入手できませんが、1946 年の条例局 VT 信管マニュアルには、回路図を含む多くの詳細が明らかにされています。 残念ながら、全体的な回路図が示されていないため、マニュアルに記載されている断片から 1 つをつなぎ合わせなければなりませんでした。

VT 信管の心臓部は、回路図の左上に示されている 1 管の送受信機です。 マニュアルでは「接地グリッドハートレー発振器」と説明されていますが、海軍バージョンの VT では改良されたコルピッツ発振器が使用されているという注記が付いています。 単一の三極管は、RF 信号を送信する発振器と反射信号の検出器の両方として機能しました。 マニュアルにはコンポーネントの値が記載されていないため、VT が使用した周波数を推定するのは困難ですが、VT は主に飛行機を検出するように設計されているため、最小波長は飛行機のサイズを超え、おそらく 5 ～ 10 メートルであると推測されます。 、または 28 ～ 60 MHz 程度です。 これは、示されている回路と、「標準ダイポール」と呼ばれるアンテナにとって妥当な周波数のように思えます。

しかし、結局のところ、実際の送信周波数はあまり重要ではありません。検出は、送信周波数と反射信号の間​​の周波数の差と、送信周波数と反射信号の間​​の周波数の差、および範囲が広いという事実のおかげで生成されるビート周波数に基づいているためです。シェルとターゲットの間の変化は急速に変化しています。ビデオはこれをうまく説明しており、マニュアルではアンプ回路 (上の回路図の中央上部) がどのようにこれを実現するかについて詳しく説明しています。 私は真空管回路をあまり理解できなかったので、ここで理論を詳しく説明するのは私よりも優れた頭脳に任せますが、アンプ回路のコンポーネント、特にスクリーンとプレートのバイパスを適切に選択する必要があると言うだけで十分です。コンデンサを使用して、ターゲットが砲弾の有効爆発半径内にある場合に予想される中心周波数に対応するフィルターを作成します。 これが起こると、点火回路 (右下) 内のサイラトロン内のガスがイオン化され、完全に充電された点火コンデンサーがスクイブを通じて放電し、砲弾が爆発します。

海軍用には波抑制回路（右上）が追加されました。 「波」とは電波ではなく海の波を指しており、敵の雷撃機が接近したときのように低い仰角で発射された場合、送信された信号が反射して砲弾の早期爆発を引き起こす可能性があります。 WSF は基本的に、安定した信号の存在下でアンプの感度を低下させます。これは、シェルが波の上を移動するときに発生する可能性があります。

ほとんどの軍事発明と同様に、VT 信管は恐ろしいほど賢かったです。 1940 年代の技術は、大砲の砲弾に収まるほど小さく、目標までの短い移動に耐えられるほど耐久性があり、大量生産できるほど安価な回路を思いつくことができました。つまり、ユニットあたりのコストが大幅に低下しました。 1945 年までに 18 ドルになったのは、携わったエンジニアの創意工夫の証です。