Control de tiro de la US Navy en el período de Entreguerra
Parte I
War History
Archivos Nacionales – Se tomaron y preservaron pocas fotografías del Ford Rangekeeper Mark 1 debido al carácter secreto del dispositivo, al uso limitado de la fotografía en su época y al hecho de que quedó obsoleto mucho antes del inicio de la Segunda Guerra Mundial. Introducido a comienzos de la década de 1930, el Ford Rangekeeper Mark 7 (arriba y a la derecha) da una buena idea de cómo lucía un rangekeeper típico, qué información mostraban sus esferas y la cantidad de perillas y manivelas que se usaban para ingresar datos.
El sistema competitivo de prácticas de tiro evidenciaba una y otra vez las limitaciones del sistema de control de tiro. Los telémetros a menudo daban estimaciones iniciales inexactas, lo que llevaba a tasas de variación de distancia erróneas y a malos resultados de tiro. Corregir esos errores y hacer que las andanadas ajustaran sobre el blanco llevaba tiempo. Como los ejercicios eran cronometrados —reflejando la necesidad de batir el blanco rápidamente en combate—, podían terminar antes de que algunos buques consiguieran impactos. Los oficiales de control de tiro estaban bajo mucha presión. Tenían que ser capaces de sintetizar rápidamente muchos datos (estimaciones de distancia al blanco, tasa de cambio de la distancia, correcciones de spotting) provenientes de una variedad de fuentes (telémetros, tableros de trazado y seguimiento, teléfonos eléctricos) para determinar cómo llevar los cañones al blanco. En algunas prácticas, no estaban a la altura de la tarea. Había demasiada información para procesar y sintetizar en muy poco tiempo.
La Marina necesitaba complementar el sistema con un dispositivo capaz de reunir todas esas fuentes de información distintas, procesarlas y construir un modelo del movimiento del blanco en tiempo real. Con un modelo más completo, los oficiales podían concentrarse en llevar los cañones al punto de impacto previsto y después refinar el modelo a partir de la retroalimentación del spotting, de las distancias medidas por telémetro y de las observaciones del marcación (bearing) del blanco. El contralmirante Joseph Strauss, jefe del BuOrd, aludió a este objetivo en su informe anual de 1915: «A medida que aumentan las distancias de combate, la necesidad de un medio sencillo pero eficaz para mantener el alcance se vuelve más apremiante, y la dirección tiene instrumentos experimentales en construcción que, se espera, contribuirán de manera sustancial a la solución de este problema». Abordó el mismo tema al año siguiente: «Se está dedicando mayor atención… al desarrollo de instrumentos que obtengan y mantengan el alcance con la mayor precisión posible, teniendo en cuenta las condiciones que probablemente prevalecerán en combate según lo indican los informes de los enfrentamientos navales en la guerra actual».
Los informes de la Primera Guerra Mundial sugerían que la Marina estaba por detrás de los estándares británicos y alemanes: ellos abrían fuego a 20.000 yardas y combatían más allá de las 15.000. Las prácticas de tiro de la Marina en 1914 se realizaban solo entre 10.000 y 12.000 yardas. Alcances mayores requerirían mejores herramientas. La junta de control de tiro de 1916 fue más específica en sus recomendaciones: abandonar la Mark II Plotting Board, que por entonces estaba en uso generalizado.
La “rate of change board” (plotting board Mark II) […] proporcionaba un método de ejemplo para trazar una curva de la tasa de cambio de la distancia, usando telémetros y spots. Con observaciones suficientemente buenas, podía obtenerse la tasa de cambio pasada y usarla junto con la distancia de la mira mientras se “estrangula” (straddling) para mantener el alcance. Así se habían obtenido excelentes resultados en prácticas de tiro a larga distancia. Sin embargo, tales prácticas estaban necesariamente restringidas, tanto en la tasa de cambio practicable como, en particular, en los cambios en la tasa de cambio, si se las comparaba con lo que cabría esperar cuando el propio buque y el blanco navegan a alta velocidad y en rumbos variables —como pueden hacerlo al mantener estación y […] al intentar evadir el fuego. Para estas últimas condiciones, los resultados de la rate of change board tienden a rezagarse demasiado como para mantener el alcance de manera eficiente.
La junta recomendó mantener automáticamente la distancia con un “range keeper” mecánico que pudiera modelar los movimientos del blanco y sostener el alcance de tiro a través de una variedad de maniobras complejas. La junta sostenía que el sistema debía funcionar de modo tal que «los cambios en la distancia debidos a los movimientos del propio buque se apliquen de la manera más automática posible, a fin de que el buque pueda cambiar de rumbo y velocidad sin pérdida de precisión». Sus integrantes creían que los plotters de rumbo verdadero podían permitir eso, pero que lo que se necesitaba era un dispositivo nuevo: una computadora mecánica conservadora de distancia (rangekeeping computer).
El Ford rangekeeper fue la solución. Era la creación de Hannibal C. Ford, un ingeniero mecánico de enorme talento que había sido introducido a los desafíos del control de tiro por Elmer Sperry. Ford se incorporó a la empresa de Sperry en 1909, ayudando a desarrollar el girocompás y convirtiéndose en ingeniero principal del battle tracer de Sperry. En 1915, Ford renunció a la empresa de Sperry y fundó la Ford Marine Appliance Corporation, luego renombrada Ford Instrument Company. En 1916, el teniente de navío F. C. Martin, responsable de la Sección de Control de Tiro en BuOrd, comenzó a discutir con Ford la idea de un dispositivo conservador de distancia.[39] Esas conversaciones condujeron al primer producto de Ford, el Rangekeeper Mark I de la Marina.
El rangekeeper de Ford buscaba resolver dos problemas críticos del sistema existente de la Marina. El primero era que los mecanismos de seguimiento y trazado eran manuales, lentos para producir una solución y propensos al error; su ciclo de retroalimentación llevaba demasiado tiempo. El segundo problema era que no existía un medio automatizado para compensar los movimientos del buque que disparaba; si este viraba o maniobraba, la solución de tiro —las tasas de cambio de distancia que se habían calculado— debía recalcularse. Ford resolvió estas cuestiones mediante un mecanismo de cálculo automático que brindaba una retroalimentación más rápida al oficial de control de tiro. El rangekeeper reducía su carga cognitiva, permitiéndole concentrarse más en el modelo y en las correcciones necesarias para llevar los cañones al blanco.
El rangekeeper integraba dos modelos internos separados: uno para el movimiento del buque que disparaba y otro para el del blanco. A partir de esos modelos, generaba continuamente una serie de salidas requeridas por el sistema de control de tiro, incluyendo los ajustes de alcance y de deflexión (o marcación) para los cañones. Se integraba bien en el sistema de control de tiro existente, proporcionando un modelo mucho más preciso sin necesidad de rediseñarlo. Las entradas requeridas estaban fácilmente disponibles (como el rumbo del buque que dispara, tomado del girocompás) o ya estaban siendo recolectadas por el sistema (como la distancia y velocidad del blanco). Algunas entradas, como la marcación del blanco, podían suministrarse automáticamente usando el sistema de transmisión de datos. Gracias a la fluidez con la que el rangekeeper se integraba al sistema existente, los dispositivos de trazado podían seguir sirviendo como respaldo si fallaba, y las prácticas establecidas —como el spotting— no tenían por qué cambiar.
Lo que sí cambió, y de manera significativa, fue la forma en que el oficial de control de tiro evaluaba la precisión del modelo de los movimientos del blanco. Ford diseñó su máquina para proporcionar una gran cantidad de retroalimentación sobre la calidad de su modelo interno. En su cara tenía una representación gráfica del blanco. Esta representación se basaba en el enfoque que Reeves y White habían introducido en el change-of-range projector. Un disco que representaba al blanco giraba para reflejar su rumbo estimado, y un “botón” a lo largo de su longitud indicaba su velocidad estimada, tal como lo hacía el “pin” del projector. Sobre esa representación se colocaban dos hilos. Uno indicaba la distancia observada al blanco y el otro la marcación observada. Si el modelo del rangekeeper era preciso, esos dos hilos se cruzaban sobre el “botón” de velocidad del blanco. Si no lo hacían, el operador sabía de inmediato que eran necesarias correcciones, y podía inferir su naturaleza según qué hilo estuviera fuera de lugar y por cuánto.
Este nivel de retroalimentación era posible porque el diseño de Ford separaba el movimiento del buque que disparaba del movimiento del blanco. Aunque se desarrollaron dispositivos de cómputo similares a comienzos del siglo XX, el de Ford fue el único que mantuvo esta separación. Permitió a los oficiales de control de tiro revisar y refinar la precisión de sus soluciones antes de abrir fuego. Anteriormente, el spotting era prácticamente el único ciclo de retroalimentación del sistema. Con el rangekeeper, las observaciones del blanco proporcionaban una verificación constante del modelo en desarrollo, permitiendo mejorarlo de manera continua y logrando un tiro más preciso. La decisión de Ford probablemente estuvo influida por sus conversaciones con Martin y por su trabajo en el battle tracer de Sperry, que también separaba el movimiento del buque que disparaba y el del blanco. En cualquier caso, la elección fue crucial y una de las características más valiosas del rangekeeper.
El valor de la retroalimentación se reflejó en las primeras revisiones del instrumento. Los primeros modelos incorporaban automáticamente información de marcación del blanco desde el sistema de transmisión de datos. Esto fue reemplazado rápidamente por un mecanismo “follow-the-pointer” que permitía una verificación manual. El rangekeeper generaba su propia predicción de la marcación del blanco y la mostraba en la cara del instrumento junto a la marcación observada. Si la marcación generada y la observada no coincidían, la solución podía corregirse rápidamente. Una segunda modificación añadió un trazador gráfico que registraba automáticamente las distancias observadas. Estas podían compararse con las distancias generadas por el instrumento, dando al operador una idea cuantitativa de las correcciones necesarias y complementando la información proporcionada por el hilo horizontal en la cara del instrumento. La retroalimentación rápida era un aspecto integral del diseño del rangekeeper y una razón central por la cual la Marina consideró que el Ford era superior a otros dispositivos candidatos.
El rangekeeper se probó inicialmente en el acorazado Texas en 1916, y se designó una junta para evaluar los resultados. El informe de la junta fue muy positivo: consideró que el rangekeeper era superior a cualquier otro método y recomendó su instalación en todos los acorazados. Las versiones de producción comenzaron a instalarse en 1917. Los primeros buques en recibir rangekeepers fueron los acorazados más modernos. A comienzos de 1918, cada uno de los dreadnoughts de la Marina tenía al menos un sistema. Para la primavera del mismo año, once de los viejos predreadnoughts también lo tenían.
Sin embargo, la recepción en la flota no fue tan entusiasta como cabría haber esperado. Aunque el rangekeeper ofrecía una mejora dramática en la precisión potencial, las condiciones simplificadas de los ejercicios de tiro no siempre requerían una herramienta tan sofisticada. BuOrd se vio obligado a responder a las críticas de la flota y justificar su decisión de adoptar el nuevo dispositivo: «La máquina fue diseñada para enfrentar condiciones difíciles que esperamos se presenten en combate, donde los cambios de rumbo y velocidad serán frecuentes y la visibilidad será pobre. Es imposible reproducir algo semejante en las prácticas de tiro, y por lo tanto no es fácil lograr que la gente tome en cuenta la importancia de considerar esas condiciones». La experiencia en la Primera Guerra Mundial y la exposición a las rigurosas prácticas de tiro de la Royal Navy llevaron a ejercicios más exigentes. Combinados con una familiaridad creciente con el rangekeeper, esto ayudó a que la flota adoptara su uso.
La introducción del rangekeeper le dio al sistema de control de tiro un cerebro sofisticado; los sistemas de transmisión de datos autosíncronos le dieron un sistema nervioso más eficaz. Los sistemas de Sperry tenían dos limitaciones concretas. Carecían de la precisión necesaria para transmitir datos de distancia y, como transmitían la información en una serie de pasos desde un nivel “cero”, debían sincronizarse periódicamente —volver a cero— para asegurar la alineación. Si se desalineaban en combate, el buque debía volver a las comunicaciones telefónicas. En 1918, BuOrd comenzó a buscar una solución que ofreciera sincronización automática y mayor precisión.[45] Para entonces, el comandante W. R. Van Auken había reemplazado al teniente comandante Martin en la Sección de Control de Tiro de la dirección. La historia de la Primera Guerra Mundial de la propia dirección describe lo que ocurrió después:
«Cuando se discutió el sistema de elevación, todo el pensamiento se orientó hacia un diseño que utilizara motores sincrónicos. Hacia enero de 1918, el señor Ford fue convocado a una conferencia por el comandante Van Auken y se le encargó la fabricación de este sistema. En mayo se aceptó la primera unidad, el range converter. Este fue modificado según se requería y en septiembre de 1918, el New Mexico obtuvo la primera instalación de elevación “follow-the-pointer” sincrónica. Este sistema Bureau-Ford se está instalando ahora en todos los buques mayores».[46]
La introducción de sistemas autosíncronos permitió a la Marina reconfigurar la transmisión de datos del mismo modo que había hecho con las comunicaciones telefónicas, aumentando de forma dramática la flexibilidad y las características de “fallo seguro” del sistema. Se ampliaron los tableros de conmutación para permitir la reconfiguración dinámica de los sistemas de transmisión de datos. A través del switchboard, cualquier director de tiro podía convertirse en la fuente principal de marcaciones al blanco; si se estaban batiendo dos blancos, el sistema podía dividirse y usar dos directores simultáneamente, cada uno alimentando a un rangekeeper distinto. Diferentes torretas podían conectarse a diferentes directores y rangekeepers, según las circunstancias. La capacidad de autosincronizarse permitía reconfigurar el sistema sobre la marcha. Las ventajas fueron tan grandes que los sistemas autosíncronos de elevación y marcación se convirtieron en el estándar en los buques nuevos y se instalaron también en los existentes.
La capacidad de reconfigurar el sistema dinámicamente y cruzar conexiones entre componentes abrió nuevas oportunidades. Una característica conocida como “stable vertical” aprovechó ese potencial y abordó una fuente importante de error humano. Incluso si la solución calculada por el rangekeeper era correcta, la precisión de las andanadas individuales podía variar por el tiempo de reacción del operador del director de tiro. Tenía que disparar los cañones en el momento justo del rolido del buque, generalmente cuando el hilo horizontal de su telescopio estaba paralelo al horizonte. Si presionaba la llave de disparo demasiado temprano o demasiado tarde, los proyectiles erraban el blanco. Si el horizonte estaba oscurecido, ya fuera por humo o mala visibilidad, esto era mucho más probable. El stable vertical resolvió estos problemas. Era un horizonte artificial estabilizado giroscópicamente que podía usarse cuando el horizonte real estaba oculto. Conectado al sistema de control de tiro, el stable vertical podía disparar los cañones automáticamente cuando la cubierta del buque pasaba por el plano horizontal, eliminando los errores debidos al tiempo de reacción del operador del director o a su visión del horizonte.
Introducido en los acorazados de la clase Colorado de la Marina, el stable vertical aumentó la precisión del tiro, en particular a mayores distancias —donde los errores pequeños tienen más influencia— y en condiciones de mala visibilidad. Como el sistema de control de tiro podía reconfigurarse fácilmente mediante el switchboard, fue sencillo incorporar el stable vertical al sistema y hacer que disparara los cañones. El stable vertical fue una mejora modular posible gracias a la arquitectura abierta del sistema. A medida que se modernizaban los buques más antiguos, se les instaló este dispositivo y, una vez que se acumuló suficiente experiencia, se convirtió en el indicador principal de la escora del buque a efectos de control de tiro, reemplazando a los ojos del operador del director.
El ingrediente final en el sistema estandarizado de control de tiro de la Marina fue la creación de un lenguaje específico para comunicar información entre las distintas estaciones. Había que transmitir detalles precisos de manera rápida, clara y concisa por los circuitos telefónicos. Cada circuito era una “party line”, es decir, todas las estaciones conectadas a la línea podían escuchar a las demás y transmitir información por el circuito a cualquiera. En un acorazado podía haber hasta veintiuna estaciones conectadas al circuito de combate del capitán. Era esencial mantener las comunicaciones breves y transmitir la mayor cantidad posible de información en el menor tiempo, como explicaba un manual de 1940:
«El desarrollo de comunicaciones eficientes es uno de los problemas más importantes en el adiestramiento de una organización de control de tiro. […] La comunicación exitosa requiere, primero, un sistema satisfactorio de teléfonos y otros instrumentos transmisores, y segundo, personal debidamente entrenado. […] El segundo requisito, sin embargo, no es algo que pueda satisfacerse mediante la perfección mecánica de los instrumentos o prescribiendo reglas rígidas para el personal. Exige una cuidadosa indoctrinación y adiestramiento de modo que cada individuo esté familiarizado con el problema, al menos en lo que concierne a su estación inmediata y a aquellas con las que está en comunicación, y esté preparado para actuar con inteligencia en cualquier contingencia».
El sistema de control de tiro requería un método de comunicación con una relación señal-ruido muy alta. Las estructuras del idioma inglés existentes no alcanzaban para satisfacer esa necesidad; el manual continuaba: «La exigencia de brevedad ha dado lugar al desarrollo de numerosas frases estereotipadas y modos de expresión. Constituyen lo que puede llamarse un “lenguaje de control de tiro”».
Se desarrollaron reglas específicas —que representaban un nivel mayor de restricción— para guiar las comunicaciones. Los valores numéricos se transmitían pronunciando cada dígito por separado, salvo en los casos en que los dos últimos dígitos fueran cero, en cuyo caso se decía “double oh”. Un alcance de 13.350 yardas, por ejemplo, se comunicaba como “Range one-three-three-five-oh”. Un alcance de 29.000 yardas se decía “Range two-nine-oh-double-oh”. Las correcciones de spotting estaban sujetas a restricciones similares. “Up” aumentaba la distancia; “down” la disminuía. Las correcciones de deflexión eran “left” y “right”. Para evitar confusiones entre ambas, se añadía siempre “oh” inmediatamente después de la palabra “right”.
Este lenguaje redujo significativamente la extensión de las comunicaciones y el tiempo necesario para transmitir información. Otras reglas regían cómo dirigirse a estaciones específicas, cómo acusar recibo de la información y cómo transferir responsabilidades de una estación a otra. El desarrollo de este lenguaje desencadenó un nuevo nivel de complejidad y estandarización dentro del sistema de control de tiro de la Marina. Era una nueva restricción habilitante que aumentó las capacidades del sistema y rompió la simetría con lo que había existido antes.
