1 puan yazan GN⁺ 2024-08-21 | 1 yorum | WhatsApp'ta paylaş
  • 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
    1. 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

 
GN⁺ 2024-08-21
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

    • II. Dünya Savaşı'nın sonlarında ABD Donanması torpidoları, fırlatılmadan önce yön, hız ve tapa ayarlarını otomatik olarak programlanmış şekilde alıyordu
      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
    • 1981'de liseden yeni mezun olmuşken Washington, Keyport'taki NUWES'te, yani Deniz Kuvvetleri Sualtı Harbi ve Mühendislik İstasyonu'nda yaz işi yaptım
      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
    • Wisconsin'de o bilgisayarlardan birini görmüştüm; ama emekliye ayrıldıktan sonra, yalnızca müze sergisi olarak
      Gerçekten hayal gücünü aşan bir şey; Norfolk yakınlarındaysanız Wisconsin zırhlısını ziyaret etmeye değer
    • İlgili yazı: https://www.navalgazing.net/Fire-Control-Part-1
    • Navy Yard'da birlikte çalıştığım biri Kore Savaşı sırasında uçaksavar topu teknisyeni olduğunu söylemişti
      “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

    • Sadece askerî eğitim filmleri değil, genel olarak eski eğitim filmleri de çoğu zaman bugün yapılanlardan daha iyi
      En sevdiğim örnek, araç diferansiyel dişlisini açıklayan şu video: https://m.youtube.com/watch?v=yYAw79386WI
    • Herman Wouk'un The Caine Mutiny'deki “Donanma, dâhiler tarafından tasarlanıp aptallar tarafından yürütülecek şekilde yapılmış bir ana plandır” cümlesi tamamen doğru
      18-20 yaşındaki gençler bir uçak gemisinde uçakları fırlatıp indirirken aynı anda denizde ikmal de yapıyor; bu da sıradan bir gün hâline geliyor
    • NEETS de listeye eklenebilir
      Maddenin temellerinden başlayan, kelimenin tam anlamıyla elektronik için full-stack bir rehber
    • Orijinali bu mu? https://archive.org/details/HandTools1944/page/n87/mode/2up
  • 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

    • Seyrüsefer ve topçuluk her zaman matematiksel yeniliğin itici güçleri olduğundan, önemli keşif ve icatlarda Donanma bağlantılarına sık rastlanır
      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
    • Bu tarih ters yönde daha da geriye gider; mekanik gelgit tahmin makinelerine ve seyrüsefer için kullanılan erken deniz kronometrelerine kadar uzanır
      Bir bakıma orijinal GPS gibi
    • Çok sayıda teknik kitap veya araştırma makalesi okuyup “teşekkür” bölümüne dikkatle bakarsanız, şu tür ifadeleri oldukça sık görürsünüz
      “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

    • Videoda matematik kavramlarının mekanik dişlilerle uygulanışına dair pratik ve görsel açıklama, tahta başındaki matematik derslerinde hiç hissetmediğim bir şekilde sezgiseldi
      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

    • Dune’da düşünen makinelerin yasaklanması, o makinelerin hangi fiziksel yöntemle çalıştığıyla ilgili değil
      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

    • Bu cümle bana, mekanik bilgisayarın mucidi sayılabilecek Charles Babbage’ın bir alıntısını hatırlattı
      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)
    • Kalitesiz girdi alırsanız, düşük doğruluk elde edersiniz
    • Matematikle düzeltemez miyiz? https://xkcd.com/2494/