Retrotechtacular: um olhar mais atento ao VT Proximity Fuze

Aqui no Hackaday, nosso objetivo é trazer a você apenas os hacks mais recentes, o que carrega o fardo de ser Johnny-on-the-spot com nosso material de origem. Portanto, se algo de interesse óbvio para nossos leitores se tornar viral, podemos optar por não cobri-lo nós mesmos, imaginando que todos vocês provavelmente já o viram. Mas, se pudermos nos aprofundar um pouco mais e agregar valor extra além do que o conteúdo viral oferece - bem, isso é outra história.

Essa é basicamente a história por trás do excelente vídeo lançado recentemente pela [Real Engineering] sobre "A arma secreta que mudou a Segunda Guerra Mundial". Trata-se da série VT de espoletas de proximidade - é uma grafia alternativa legítima de "fusível", embora um tanto arcaica - que foi usada para projéteis de artilharia e foguetes estabilizados por rotação na Segunda Guerra Mundial. O vídeo oferece uma excelente visão geral do desenvolvimento do VT, que foi usado principalmente na artilharia antiaérea (AAA). Os detalhes sobre o desenvolvimento da espoleta VT americana são excelentes, embora curiosamente não haja menção de que experimentos britânicos com uma espoleta de rádio proximidade fizeram parte da mina de ouro de informações trazidas para a América com grande risco pela missão Tizard em 1940. Embora tenha havido Embora haja muita controvérsia sobre o papel exato que o trabalho britânico desempenhou, é justo dizer que pelo menos informou o desenvolvimento e a colocação em campo da espoleta VT americana.

Quanto ao funcionamento da espoleta, o vídeo apresenta um grau de detalhes um pouco menos satisfatório. Isso não é uma reclamação, pois muitos detalhes nesse departamento provavelmente não atrairiam um público amplo. Mas para o conjunto Hackaday, mais detalhes são melhores, então comecei a aprender o que fazia o fusível VT funcionar. Como uma espoleta de proximidade de rádio, o conceito básico é óbvio - gere um forte pulso de RF e ouça quaisquer sinais que possam ter sido refletidos por um objeto sólido próximo, como um avião. Mas o diabo está nos detalhes, como dizem, e os desafios envolvidos em fazer isso funcionar em condições de campo de batalha foram imensos.

Então, que tipo de circuitos foram usados ​​para fazer tudo isso funcionar? E como a eletrônica de cerca de 1940 sobreviveu às cargas de 20.000 g experimentadas pela espoleta quando o projétil de artilharia é disparado? Embora muitos detalhes não estejam disponíveis, o manual da espoleta VT do Bureau of Ordinance de 1946 revela muitos detalhes, incluindo esquemas. Infelizmente, não há um esquema geral fornecido, então tive que juntar um dos fragmentos fornecidos no manual:

O coração da espoleta VT é um transmissor-receptor de um tubo, mostrado no canto superior esquerdo do esquema. É descrito no manual como um "oscilador Hartley de grade aterrada", embora com notas de que as versões da Marinha do VT usavam um oscilador Colpitts modificado. O único triodo atuou como oscilador para transmitir o sinal de RF e um detector para o sinal refletido. Nenhum valor de componente é fornecido no manual, por isso é difícil estimar a frequência usada pelos VTs, mas como eles foram projetados principalmente para detectar aviões, supomos um comprimento de onda mínimo acima do tamanho de um avião, talvez de 5 a 10 metros , ou entre 28 a 60 MHz ou mais. Esta parece ser uma frequência razoável para os circuitos mostrados e para a antena, que é descrita como um "dipolo padrão".

No final do dia, porém, a frequência real do transmissor não é muito preocupante, porque a detecção é baseada na diferença de frequência entre a frequência transmitida e o sinal refletido, e a frequência de batida gerada graças ao fato de que o intervalo entre o invólucro e o alvo está mudando rapidamente. O vídeo faz um ótimo trabalho explicando isso, e o manual detalha como o circuito do amplificador (parte superior central no esquema acima) faz isso. Nunca tive muita sorte em entender os circuitos de válvulas a vácuo, então deixarei para mentes melhores do que a minha detalhar a teoria aqui, mas basta dizer que a seleção adequada de componentes no circuito do amplificador, particularmente a tela e o bypass da placa capacitores, cria um filtro cuja frequência central corresponde àquela esperada quando o alvo está dentro do raio de explosão efetivo do projétil. Quando isso acontece, o gás no thyratron no circuito de disparo (canto inferior direito) é ionizado, permitindo que o capacitor de disparo totalmente carregado descarregue através de um aborto e detone o projétil.