- ABD Donanması'nın ateş kontrol bilgisayarı, kendi gemisi, hedef, balistik ve hava durumu bilgileri dahil 25 etkene kadar veriyi alarak topun dönüşü ve yükseliş komutlarını sürekli hesaplar
- Hesap doğruluğu yalnızca cihazın kendisine değil, director üzerinden hedef menzili ve kerterizini gönderip diğer değerleri giren operatörlerin becerisine de büyük ölçüde bağlıdır
-
- bölüm, içeride tekrar tekrar kullanılan miller ve dişliler, kremayer ve pinyon, kamlar, diferansiyellerin sayısal aktarım, sabitle çarpma, fonksiyon hesaplama ve cebirsel toplam hesaplama görevlerini nasıl üstlendiğini ele alır
- Kamlar, dönel girdiyi doğrusal çıktıya veya fonksiyon değerine çevirir; reciprocal cam, square cam, tangent cam, time-of-flight cam ve barrel cam, balistik ve trigonometrik hesaplarda kullanılır
- Diferansiyeller, iki giriş hızla değişse bile sürekli cebirsel toplam üretir; bu da onları hareketli gemiler ve hedeflerle çalışan ateş kontrol hesaplamalarının temel bileşeni yapar
Ateş kontrol bilgisayarının çözdüğü hesaplamalar
- Ateş kontrol bilgisayarı, birden çok giriş değerini aynı anda alarak ateş kontrol problemini çözer ve sonucu toplara dönüş (train) ve yükseliş (elevation) komutları olarak gönderir
- Girdiler arasında kendi gemisinin rotası ve hızı, hedefin menzili ve kerterizi, hedefin rotası ve hızı, rüzgar hızı ve yönü, merminin ilk çıkış hızı bulunur; olası etkenler en fazla 25'e kadar çıkabilir
- Pek çok etken aynı anda ortaya çıkıp sürekli değiştiği için bilgisayar problemi sürekli ve anında çözmek zorundadır
- Bilgisayar insan olmadan doğru çalışamaz
- director operatörü hedef menzili ve kerterizini bilgisayara gönderir
- bilgisayarın bulunduğu yerdeki diğer personel kalan bilgileri girer
- hesap doğruluğu, bilgisayarın aldığı bilginin kalitesine bağlıdır; bu kalite de operatörlerin becerisi ve kavrayışıyla belirlenir
Miller, kremayer ve pinyon, dişliler
- Bilgisayarın içinde çok sayıda temel mekanizma bulunur ve bunların bazıları tek bir bilgisayar içinde birçok kez tekrar eder
- Mil (shaft), bilgisayar içinde değer aktarmak için yaygın biçimde kullanılır
- milin bir tam dönüşüne belirli bir sayısal değer atanır
- bir yöndeki dönüş pozitif, ters yöndeki dönüş negatif olarak tanımlanabilir
- Kremayer ve pinyon, mil değerinin sayısal olarak nasıl yorumlandığını gösterir
- bir tam dönüş +10'a kalibre edilmişse, bir buçuk dönüş +15, iki dönüş +20 olur
- ters yönde 1/5 dönüş, -2 ekleme etkisi yaratır; +20'ye -2 eklenirse +18 elde edilir
- negatif yönde iki dönüş, 20 çıkarma etkisi doğurur
- Gerçek cihazlarda kremayer ve pinyon, mil değerini karşılık gelen doğrusal harekete çevirmek veya tersine, kremayerin değeri mile aktarması için kullanılabilir
- Dişli, bir mildeki değeri başka bir mile aktarır
- 1:1 dişli oranında sayısal değer korunur ancak dönüş yönü tersine döner
- farklı boyuttaki dişliler, mil değerini bir sabitle çarpabilir veya bölebilir
- 2:1 dişli oranında tahrik mili bir tur döndüğünde takipçi mil iki tur dönebilir
Kamlarla fonksiyon değeri üretmek
- Kam (cam) bir hesaplama mekanizması olarak kullanılabilir ve genel olarak dönme gibi basit bir hareketi düzensiz veya aralıklı harekete dönüştürür
- Her kamda bir çalışma yüzeyi ve bir follower bulunur
- çalışma yüzeyi dış kontur da olabilir, bir oluğun duvarı da
- follower; makara, bilye, pim veya çalışma yüzeyi üzerinde kayan ya da yuvarlanan başka bir düzenek olabilir
- Çalışma yüzeyi, istenen giriş-çıkış ilişkisine göre tasarlanır
- örneğin mile bir tam dönüş için 10 değeri atanırsa, 1·2·3 girişleri için follower'ın sırasıyla 1 katı, 2 katı, 3 katı mesafe hareket etmesi sağlanabilir
- bu ilişki yalnızca tam sayılar için değil, aradaki tüm değerler için de geçerlidir
- Dış konturu çalışma yüzeyi olarak kullanan kamların kapasitesi genellikle bir tam dönüşle sınırlıdır
- Ek dönüşleri işlemek için çalışma yüzeyinin uzatılması gerekir; bu durumda çalışma yüzeyi oluk (groove) biçimini alır
- constant lead cam, pimin oluk boyunca hareket ettiği bir örnektir
- ateş kontrol bilgisayarında gemi hızına ilişkin dönel giriş, follower'ın doğrusal hareketine aktarılır
Ateş kontrolde kullanılan kamlar
- reciprocal cam, çıktının girdinin tersi yani 1/girdi olacağı şekilde tasarlanır
- çalışma yüzeyi, yarıçap üzerinde noktalar işaretlenerek oluşturulur
- 1 için mesafe, 2'nin tersi olan 1/2, 3'ün tersi olan 1/3 vb. değerler bir eğri oluşturur
- bu eğri disk kamın oluğuna kesilip follower eklendiğinde, girdinin tersi çıktı olur
- kamda genellikle çizilen eğrinin iki ucunda hesaplamada kullanılmayan run out bölgeleri bulunur
- square cam, girdinin karesini çıktı olarak verir
- girdi pozitif de olabilir negatif de
- tangent cam, trigonometrik fonksiyon kamına bir örnektir
- girdi 40 ile 70 derece arasında bir açı olabilir
- çıktı, ilgili açının tanjantıdır
- time-of-flight cam, düzlemsel balistik kamına bir örnektir
- çalışma yüzeyi parçanın dış konturudur
- girdi menzil, çıktı uçuş süresidir
- yay ile kama bastırılan sector type follower, çıkış dişlisini döndürür
- barrel cam veya 3 boyutlu kam, iki girdiden tek bir çıktı hesaplar
- örnek düzenek superelevation hesaplar
- topun yükseliş açısı, superelevation ile hedefin advance elevation değerinin toplamıdır
- superelevation, advance range arttıkça artar ancak doğru orantılı değildir
- superelevation, advance elevation arttıkça azalır fakat bu da doğru orantılı değildir
- bu yüzden superelevation, advance range ve advance elevation olmak üzere iki giriş tarafından belirlenir
- barrel cam, yalnızca tek bir yükseliş açısını ele alan bir kamın genişletilmiş hali olarak görülebilir
- belirli bir yükseliş açısında birden çok menzil mümkündür ve her menzil farklı bir superelevation gerektirir
- tüm yükseliş açılarını işlemek için barrel, sanki sonsuz sayıda böyle kam içeriyormuş gibi davranır
- herhangi bir kesiti, belirli bir advance elevation için bir kam işlevi görür
- elevation girdisi gerekli kesiti seçer ve range girdisi, gereken menzile göre barrel'i konumlandırır
Diferansiyeller ve cebirsel toplam
- Diferansiyel (differential), iki büyüklüğün cebirsel toplamını sürekli elde etmek için bilgisayarda kullanılır
- İki giriş değiştiğinde diferansiyel, girişlerin değişim hızından bağımsız olarak aynı anda cevabı üretir
- Ateş kontrol bilgisayarında sık kullanılan örneklerden biri konik dişli diferansiyelidir
- iki mil birbirine rijit biçimde bağlıdır ve bu miller ile dişli spider assembly'yi oluşturur
- spider gear, spider shaft ve end gear içerir
- dört dişlinin her biri mile sabitlenmiş değildir; rulmanlar üzerinde serbestçe monte edilmiştir
- diğer mekanizmalarla bağlantı, her end gear ve spider shaft'a sabitlenmiş spur gear üzerinden kurulur
- matematiksel problem için aslında tek bir spider gear yeterlidir, ancak denge için ikinci bir spider gear eklenir
- Çalışma ilkesi, kremayer-pinyon modeliyle daha kolay görülebilir
- iki kremayer arasında bir pinyon varmış gibi düşünülebilir
- Rack A ve B ya da pinyonun kendisi çıktı olabilir; kalan ikisi giriş olur
- örnekte kremayerler giriş, pinyon çıktı olarak kullanılır
- Pinyon merkezinin hareket miktarı her zaman iki kremayer yer değiştirmesinin cebirsel toplamının yarısıdır
- A +4 inç, B +2 inç hareket ederse toplam +6 inç olur ve pinyon merkezi +3 inç hareket eder
- A +1, B +3 ise toplam +4 olur ve pinyon merkezi +2 konumuna gelir
- A -4, B +2 ise cebirsel toplam -2 olur ve pinyon merkezi -1'e hareket eder
- Kremayerlere istenen değerin ölçeği atanıp pinyona bunun yarısının ölçeği atanırsa, pinyon kremayer değerlerinin cebirsel toplamını gösterebilir
- Konik dişli tipi diferansiyel, kremayer-pinyon diferansiyelinden özünde farklı değildir
- uzunluğu sınırlı kremayerler, end gear ile değiştirilir ve end gear sonsuz uzunlukta bir kremayer gibi davranır
- pinyon, spider gear ile değiştirilir
- spider gear merkezinin dairesel yoldaki hareketi, spider shaft'ın dönüşü olarak iletilir
- çıktı, iki end gear'dan biri ya da spider shaft olabilir; kalan ikisi giriş olur
1 yorum
Hacker News yorumları
1989'da Mississippi, Pascagoula tersanesinde bakımda olan bir muhripte veri sistemleri teknisyeniydim; hemen yanımızda Wisconsin zırhlısı demirliydi
II. Dünya Savaşı döneminden kalma devasa bir yadigârdı ama hâlâ modernize ediliyordu; muharebe sistemlerinden birkaç kişi atış kontrol sistemini gezmeye davet edildi
16 inçlik ana topların atış çözümünü hesaplayan şey tamamen mekanik bir bilgisayardı; bizi gezdirenlerin yaşı da normal askerî emeklilik yaşının epey üstündeydi
Meğer o mekanik bilgisayara dair fiilî bilgi Deniz Kuvvetleri'nde kaybolmuş, bu yüzden hepsi yeniden göreve çağrılmış kişilerdi; gerçekten harika bir gündü
Ağır hesaplamayı gemideki atış bilgisayarı yapıyor, ayar değerleri ise eylemsiz güdüm düzeneğine sahip torpidonun basit bilgisayarı tarafından kullanılıyordu
İnsanların yalnızca kalem ve hesap cetveliyle böyle şeyleri nasıl tasarladığını hayal etmek zor
Denizaltılar için atış kontrol bilgisayarlarını elden geçiren bir gruptaydım; bunlar kısa süre sonra oyun salonlarında popüler olan dik duran video oyun makinelerine benziyordu ama kabinleri yekpare alüminyumdu
İçleri dişliler ve resolver'larla dolu analog bilgisayarlardı; göstergelerin hepsi de analogdu ve hepsinin dişlileri ile resolver'ları yenileriyle değiştiriliyordu
Yakındaki başka bir grubun da IMSAI 8080 gibi S-100 kutuları ile mikrobilgisayar deneyleri yaptığını hatırlıyorum
Gerçekten hayal gücünü aşan bir şey; Norfolk yakınlarındaysanız Wisconsin zırhlısını ziyaret etmeye değer
“Mekanik bilgisayar” kullandığını söylediğinde, bunun ne anlama geldiğini kavramaya çalışırken bir süre boşluğa bakakalmıştım
ABD Donanması'nın eski eğitim materyalleri, pek çok teknolojiyi öğrenmek için harikadır
Bunların başyapıtlarından biri “Basic Hand Tools”; aslında icat edilmiş neredeyse tüm el aletlerinin kullanımını sade İngilizceyle anlatan bir el kitabı
Çekiç için bile şöyle yazar: “Bir taşı kullanarak yemiş kırma fikrini bulan kişi, farkında olmadan bir alet icat etmişti. Daha sonraki bir dâhi o taşa bir sap bağladığında ilk çekiç icat edildi. Bu mütevazı başlangıçtan sonra pek çok iyileştirme yapıldı”
Modern sürümü “Tools and Their Uses” takım tezgâhlarını da ele alıyor ama o kadar eğlenceli değil
En sevdiğim örnek, araç diferansiyel dişlisini açıklayan şu video: https://m.youtube.com/watch?v=yYAw79386WI
18-20 yaşındaki gençler bir uçak gemisinde uçakları fırlatıp indirirken aynı anda denizde ikmal de yapıyor; bu da sıradan bir gün hâline geliyor
Maddenin temellerinden başlayan, kelimenin tam anlamıyla elektronik için full-stack bir rehber
David A. Mindell'in Between Human and Machine: Feedback, Control, and Computing before Cybernetics kitabını şiddetle tavsiye ederim
Deniz Kuvvetleri ile “teknoloji”nin bir yönünü anlamak için iyi bir başlangıç kaynağı
Erken dönem bilişimin önemli bir kısmı Donanma'yla bağlantılı; Grace Hopper'ın Kara Kuvvetleri generali değil de Donanma amirali olması tesadüf değil
Cray'in erken dönem çalışmalarında da “Navy” sıkça karşımıza çıkar; Avrupa'dan Pasifik'e uzanan geçmişi de buna dâhil
Araştırmaya değer, ilginç bir II. Dünya Savaşı ve savaş sonrası tarihi
Bununla birlikte kara topçuluğunun, askerî ölçmeciliğin ve haritacılığın önemini de küçümsememek gerekir
Rota, hız ve yalpa gibi unsurları hesaba katan uzun menzilli deniz topçuluğuna yönelik mekanik bilgisayarlar, karmaşık hesaplarla üretilmiş tablolar ve nomogramlar kullanan daha erken dönem statik kara topçuluğu yöntemlerinin üzerine inşa edildi
Babbage'ın fark makinesi üzerindeki çalışmalarının bir kısmı da topçu tablolarının hesaplanmasıyla ilgiliydi
Bir bakıma orijinal GPS gibi
“Bu çalışma kısmen Naval Research Laboratory'nin XXX-YYY-ZZZZZZZZZZ numaralı hibesiyle desteklenmiştir”
DARPA, NSF gibi başka fon sağlayan kurumların yazdığı benzer bildirimler de sık görülür
Böyle “bilgisayarlarla” çalışmanın nasıl bir his olduğunu bizzat deneyimlemek istiyorsanız Steam'deki UBOAT oyununa bakabilirsiniz
Silent Hunter serisinin manevi devamı; nispeten yakın zamanda Alman Type VII denizaltılarında kullanılan torpido veri bilgisayarını ekledi
https://store.steampowered.com/news/app/494840/view/3712713813599539942
Kullanıcı arayüzü, bugünün UX standartlarıyla bakıldığında bile şaşırtıcı derecede sezgisel
Video harika
Sade ve doğrudan anlatım tarzı kavramı çok iyi aktarıyor; kamın çeşitli uygulamaları da her gördüğümde etkileyici geliyor
Mekanik bilgisayarların temel ilkeleri çok daha eskiye, 1800’lerin derinlerine, hatta belki daha da öncesine uzanıyor; önemli bir kısmının kökleri saat mekanizmalarına dayanıyor
Geleneksel cebir ve daha ileri matematik eğitiminde hep zorlanmış biri olarak, fiziksel bir biçimde sunulunca çok daha erişilebilir geldi
Birinin cebir ya da ileri matematik kavramlarını bu şekilde öğretmeyi deneyip denemediğini merak ediyorum
Lise ve üniversitedeki matematik derslerinde, elle dokunup krank çevirerek “matematiğin çalıştığını” görebileceğim dişli makineler olsaydı hayatım farklı olabilirdi
Lisede cebirin temellerinde geri kaldıktan sonra üniversitede yetişemedim ve fiilen okulu bıraktım; üniversitedeki BASIC 101 dersinde bilgisayarları sevdiğimi fark ettim ama ondan sonra bilgisayar kullanmak için matematik bölümüne geçmem gerekiyordu, 80’lerin başıydı ve ön koşul dersleri geçemediğim için vazgeçtim
Yine de hemen ardından 4 KB RAM’li 8 bit bir bilgisayar satın alıp tamamen kendi kendime programcı oldum; sonuçta işler çok iyi gitti ama aklımda hâlâ “ya şöyle olsaydı” düşüncesi kalıyor
Dune evreninde Butlerian Cihadı sonrası verilen karşılığın daha gelişmiş mekanik bilgisayarlar geliştirmek olduğu yönünde bir kafa kanonum var
Özellikle minyatürleştirme yoluyla nanometre düzeyine inen bir yaklaşım
Her şeye kusursuz uymuyor; Holtzmann kalkanlarının tamamen analog olup olmadığı gibi sorular var, ama çoğu nesneyi nanometre ölçekli analog bilgisayarlardan yapılmış pratik analog denetleyicilerle açıklamak için yeterli görünüyor
Brian Herbert’in fanfiction’ını bir kenara bırakırsak, dönemin ana akım bilişiminin mekanik olması da mümkün
Her hâlükârda bu ayrım önemli olmazdı
Askerî eğitim filmlerinde ya da haber filmlerinde marş temposunda giriş müziği eksik olmaz
Özünde “Yerinde otur ve dikkatle dinle. Evet, senden bahsediyorum!” der
Gayda da aynı işlevi görür; günümüzde başında ya da sonunda gayda yoksa resmî bir etkinlik gibi görünmüyor
İlgili bağlantılar:
Mechanical Computer – Basic Mechanisms in Fire Control Computers (1953) [video] - https://news.ycombinator.com/item?id=29471331 - Aralık 2021, 12 yorum
Basic Mechanisms In Fire Control Computers (1953) [video] - https://news.ycombinator.com/item?id=7831923 - Haziran 2014, 6 yorum
“Elbette bilgisayarın doğruluğu, aldığı bilginin kalitesine bağlıdır”
Gerçekten doğru bir söz
Bunun bilinçli bir gönderme olarak eklenip eklenmediğini merak ediyorum
“İki kez bana ‘Bay Babbage, makineye yanlış sayılar koyarsanız doğru cevap çıkar mı?’ diye soruldu. Birinde bunu bir Lordlar Kamarası üyesi, diğerinde bir Avam Kamarası üyesi sordu. Böyle bir soruya yol açan fikir karmaşasını doğru dürüst kavrayamıyorum”
— Charles Babbage, Passages from the Life of a Philosopher (1864)