Retrotechtacular: более пристальный взгляд на бесконтактный взрыватель VT

Здесь, в Hackaday, наша цель — предоставить вам только самые свежие хаки, которые несут в себе бремя оперативности с нашим исходным материалом. Поэтому, если что-то, представляющее очевидный интерес для наших читателей, становится вирусным, мы можем просто не освещать это сами, полагая, что вы все, вероятно, уже это видели. Но если мы сможем копнуть немного глубже и принести дополнительную ценность сверх того, что дает вирусный контент — что ж, тогда это уже другая история.

По сути, это история отличного видео, недавно выпущенного [Real Engineering] о «Секретном оружии, которое изменило Вторую мировую войну». Речь идет о серии неконтактных взрывателей VT (это законное альтернативное написание слова «предохранитель», хотя и несколько архаичное), которые использовались для артиллерийских снарядов и ракет со стабилизированным вращением во время Второй мировой войны. В видеоролике дан отличный обзор развития ВТ, который использовался преимущественно в зенитной артиллерии (ЗАА). Подробности о разработке американского взрывателя VT превосходны, хотя, как ни странно, нет упоминания о том, что британские эксперименты с радиовзрывателем были частью золотой жилы информации, доставленной в Америку с большим риском миссией Тизард в 1940 году. Существует множество споров о точной роли, которую сыграли британские разработки, справедливо будет сказать, что они, по крайней мере, повлияли на разработку и внедрение американского взрывателя VT.

Что касается того, как сработал взрыватель, то видео имеет чуть менее чем удовлетворительную степень детализации. Это не жалоба, поскольку слишком много деталей в этом отделе, скорее всего, не понравится широкой аудитории. Но для набора Hackaday лучше иметь больше деталей, поэтому я начал изучать, что заставляет взрыватель VT срабатывать. Основная концепция радиовзрывателя очевидна — генерировать сильный радиочастотный импульс и ловить любые сигналы, которые могли быть отражены близлежащим твердым объектом, например самолетом. Но, как говорится, дьявол кроется в деталях, и проблемы, связанные с тем, чтобы заставить это работать в условиях боя, были огромными.

Так какие же схемы использовались, чтобы все это работало? И как электроника примерно 1940 года выдержала нагрузку в 20 000 г, испытываемую взрывателем при выстреле артиллерийского снаряда? Хотя многие подробности недоступны, в руководстве по взрывателям VT Бюро постановлений 1946 года раскрывается множество деталей, включая схемы. К сожалению, общей схемы не дано, поэтому пришлось сшивать одну из фрагментов, приведенных в инструкции:

Сердцем взрывателя ВТ является однотрубный передатчик-приемник, показанный в левом верхнем углу схемы. В руководстве он описан как «генератор Хартли с заземленной сеткой», хотя и с примечанием, что в версиях ВМ ВМФ используется модифицированный генератор Колпитца. Одиночный триод действовал как генератор для передачи радиочастотного сигнала и детектор отраженного сигнала. В руководстве не указаны значения компонентов, поэтому сложно оценить частоту, которую использовали VT, но поскольку они в основном были предназначены для обнаружения самолетов, мы предполагаем, что минимальная длина волны превышает размер самолета, возможно, от 5 до 10 метров. , или от 28 до 60 МГц или около того. Это кажется разумной частотой для показанных схем и для антенны, которая описывается как «стандартный диполь».

В конце концов, фактическая частота передатчика не вызывает особого беспокойства, поскольку обнаружение основано на разнице частот между передаваемой частотой и отраженным сигналом, а частота биений генерируется благодаря тому факту, что диапазон между оболочкой и целью быстро меняется. Видео отлично объясняет это, а в руководстве подробно описано, как это обеспечивает схема усилителя (вверху в центре на схеме выше). Мне никогда не удавалось разобраться в схемах электронных ламп, поэтому я оставлю более умным умам, чем мой, подробное изложение теории здесь, но достаточно сказать, что правильный выбор компонентов в схеме усилителя, особенно обхода экрана и пластины конденсаторы, создает фильтр, центральная частота которого соответствует ожидаемой, когда цель находится в пределах эффективного радиуса взрыва снаряда. Когда это происходит, газ в тиратроне в цепи зажигания (внизу справа) ионизируется, позволяя полностью заряженному запальному конденсатору разрядиться через пиропатрон и взорвать снаряд.