En nærhedsspænding , oprindeligt designet til luftfartsartilleri, bruges til at udløse detonationen af et eksplosivstof, når afstanden mellem sikringen og målet er mindre end en bestemt værdi, eller når raketten når en bestemt højde. Denne artilleriraket ville være en af de vigtigste militære tekniske innovationer, der dukkede op under Anden Verdenskrig .
En af de første praktiske anvendelser af denne type raket var VT fuze , akronym for Variable Time fuze . Denne titel blev valgt for at skjule rakettens sande funktion. Med hensyn til artilleri finder begrebet VT fuze sin oprindelse hos britiske forskere (især Samuel Curran ). Det blev udviklet under tilsyn af fysikeren Tuve Merle til Applied Physics Lab i Johns Hopkins i USA. Tyske forskere ville også have arbejdet med designet af nærhedsraketter i 1930'erne: forskning ved Rheinmetall blev stoppet i 1940 til fordel for projekter, der blev anset for at have højere prioritet.
Før opfindelsen af denne raket måtte detonationen forårsages af direkte kontakt, af en tæller bevæbnet på tidspunktet for affyringen eller af en højdemåler . Disse tre metoder har store ulemper. Sandsynligheden for at ramme et lille bevægeligt mål er lav, mens beregning af tid eller højde kræver præcise foreløbige målinger, som ofte er vanskelige at opnå på en slagmark. Med en nærhedsknap skal artillerimændene kun sørge for, at skallen , mørtelprojektilet eller missilet passerer tæt på målet.
Artillerimændene skulle beregne øjeblikket for detonationen i henhold til den højde, som den skulle forekomme i. Raketten blev bygget med forudindstillede højder, som skytterne valgte, inden de affyrede. I flere situationer var det upraktisk eller ofte langt. Brugen af nærhedsraketter til at udløse eksplosionen løste stort set disse vanskeligheder.
Da det britiske militær lærte om eksistensen af en tysk prototype, blev et koncept for en radioaktiveret nærhedsraket foreslået til British Air Defense Establishment i maj 1940 i et notat skrevet af WAS Butement, Edward S. Shire og Amherst FH Thompson. Et kredsløb blev foreslået af opfinderne og testet i laboratoriet ved at flytte en tinfolie holdt på forskellige afstande. I de første test i fuld skala blev kredsløbet koblet til en thyratron, der udløste et kamera monteret på et tårn, der fotograferede forbi fly for at bestemme detonationsafstanden. Prototype-raketter blev fremstillet i juni 1940 og monteret i ikke-roterende raketter (disse raketter var fast brændstof), der blev affyret mod mål understøttet af balloner.
Fra 1940 til 1942 arbejdede Pye Ltd , en stor britisk producent af trådløse systemer, privat på en nærhedsraket, der blev udløst af radiotransmission. Denne forskning blev videregivet til USA med et teknologisk bundt, der blev afleveret af Tizard Mission, da USA gik ind i krigen. Disse oplysninger blev afleveret til United States Naval Research Laboratory og National Defense Research Committee (NDRC) i september 1940 under en uformel aftale mellem Winston Churchill og Franklin D. Roosevelt, der havde til formål at udveksle videnskabelig information med militært potentiale.
På NDRC lykkedes eksperimenterne udført af Richard B. Roberts, Henry H. Porter og Robert B. Brode under ledelse af sektionsdirektør Merle Tuve. Lloyd Berkner, medarbejder fra Tuve, designede en raket, der indeholdt vakuumrør (på engelsk): termioniske ventiler eller ventiler ) for at forbedre transmission. I december 1940 inviterede Tuve Harry Diamond og Wilbur S. Hinman, Jr., Fra National Bureau of Standards (NBS) til at validere Berkners arbejde. NBS holdet produceret seks raketter, som blev monteret i tyngdekraft bomber : testene fra maj 1941 blev kronet med succes.
På samme tid arbejdede NDRC på raketter, der var i stand til at opdage fly. Store problemer, tilskrevet vibrationer og accelerationer gennemgået af projektilerne, opstod. T-3-raketten opnåede en succesrate på 52% mod vandoverflademål i januar 1942. Den amerikanske flåde tolererede denne fejlrate, og batterierne om bord på USS Cleveland CL-55 blev anbragt. Testet mod luftdroner over Chesapeake Bay i august 1942. Af da fyringen ophørte, blev alle droner ødelagt.
Det tyske program ledet af Rheinmetall Borsig AG blev stoppet i 1940 og relanceret i begyndelsen af 1944. Da industriel produktion kunne begynde, invaderede de allierede Tyskland. Den tyske nærhedsraket var baseret på principperne for elektrostatik . Skalens næse blev elektrisk isoleret fra resten af skallen. De første tests viste en detonationsafstand på 1 til 2 meter og en succesrate på 80%, når de blev fyret i retning af en metaltråd. Justeringer af kredsløbet gjorde det muligt at øge detonationsafstanden til 3-4 meter og have en succesrate tæt på 95%. For en 88 mm pistol kunne afstanden øges til 10-15 meter.
Til sammenligning brugte den allierede nærhedsraket principperne for interferens . Den bestod af fire rør. Et af rørene styrede en oscillator tilsluttet en antenne, der blev brugt til transmission. Når der ikke var noget mål i nærheden, var det modtagne signal svagt. Når et metallisk mål var i nærheden, reflekterede det delvist signalet fra oscillatoren til raketten. Dette reflekterede signal påvirkede oscillatorens opførsel i henhold til den samlede tilbagelagte afstand. Hvis det reflekterede signal var i fase med oscillatorens frekvens, steg amplituden, og strømmen i oscillatoren steg også. Hvis de to ikke længere var i fase, ville strømmen i oscillatoren falde. Da afstanden mellem et mål og raketten ændrede sig hurtigt, ændredes fasevinklen også. Der udviklede sig et lavfrekvent signal i oscillatoren. To forstærkere, der er følsomme over for dette signal, udløste det fjerde rør, en gasfyldt thyratron , der antændte detonatoren. Raketten blev bygget for at reducere påvirkningen af stød, herunder brugen af plane elektroder og indpakning af komponenter i olie og voks.
Den første store produktion af rør til de nye raketter begyndte på General Electrics fabrik i Cleveland , Ohio (som tidligere lavede lamper til juletræer ). Raketsamling blev afsluttet på General Electric- anlæggene i Schenectady , New York og Bridgeport , Connecticut
I 1944 lavede meget af den amerikanske elektronikindustri nærhedsraketter. Kontrakterne gik fra 60 millioner USD i 1942 til 200 millioner USD i 1943, derefter til 300 millioner USD i 1944 og nåede op på 450 millioner USD i 1945. Da de fremstillede mængder steg, faldt omkostningerne til raketterne af effektivitetshensyn: det gik fra $ 732 i 1942 til $ 18 i 1945. I det år blev der solgt mere end 22 millioner raketter til et omtrentligt beløb på $ 1.010 millioner. De vigtigste leverandører var Crosley , RCA , Eastman Kodak , McQuay-Norris og Sylvania .
Vannevar Bush , leder af kontoret for videnskabelig forskning og udvikling (OSRD) under krigen, sagde nærhedsraketter havde to vigtige konsekvenser:
Den Pentagon fastslog, at de indirekte raketter var for store til at falde i fjendens hænder. For eksempel kunne tyskerne have studeret dem og udviklet forskellige foranstaltninger til at blokere radiosignalerne fra raketterne. Af denne grund nægtede han at lade dem indsættes i det allierede artilleri i Europa i 1944.
General Dwight D. Eisenhower protesterede kraftigt mod denne begrænsning og krævede, at hære under hans kommando fik lov til at bruge dem. Han havde ret, og Fuzes VT'erne blev brugt for første gang i slaget ved udbulingen i december 1944. De gjorde det allierede artilleri meget mere ødelæggende, da alle skaller eksploderede lidt, inden de nåede jorden og decimerede styrkerne. . Faktisk mente officererne, at timeraketterne ikke kunne bruges effektivt, hvis vejrforholdene var dårlige og dermed forhindrede nøjagtige målinger. General George S. Patton hævdede, at indførelse af nærhedsraketter i brug krævede en fuldstændig eftersyn af kamptaktik på land.
Nærhedsraketter blev brugt af landartilleri i det sydlige Stillehav i 1944. De blev inkorporeret i de amerikanske tyngdekraftsbomber, der blev kastet over Japan i 1945. I Storbritannien blev de brugt til forsvar, hvor de opnåede en hastighed. 79% succesrate mod V1-flyvning bomber.
Tyskerne startede deres forskning i 1930'erne, men programmerne blev suspenderet i 1940, sandsynligvis på ordre fra Fuhrer, der med få undtagelser krævede, at alle aktiviteter, der ikke inden seks måneder kunne føre til storfabrikation, blev stoppet for fremme afslutningen af projekter, der kan forbedre chancerne for Operation Barbarossa . Flere programmer led af dette, herunder mikrobølgeforskning . Da Rheinmetall var i stand til at studere nærhedsraketter igen i 1944, lykkedes det virksomheden at skabe og teste flere prototyper.
Detektering af radiofrekvenser er den væsentlige del af nærhedsraketter. Det elektriske kredsløb, der forårsager detonationen, blev beskrevet i et patent udstedt i 1950. Skallen indeholder en mikrosender, der bruger skallegemet som en antenne, og som kontinuerligt udsender en bølge ved ca. 180-220 MHz . Når skallen nærmer sig et bølgereflekterende objekt, vises et interferensmønster. Dette mønster ændrer sig, når afstanden mellem skallen og objektet forkorter: ved hver halvdel af bølgelængden (ved disse frekvenser er bølgelængden ca. 0,7 meter), sender resonans eller er ude af resonans. Dette medfører en lille svingning i udgangseffekten, og oscillatoren leverer strøm med en dopplerfrekvens på omkring 200-800 Hz . Dette signal sendes til et båndpasfilter og forstærkes derefter. Det forårsager detonation, hvis en bestemt amplitude overskrides.
Optisk detektion går tilbage til 1935 og blev patenteret i 1936 i Storbritannien af en svensk opfinder, sandsynligvis Edward W. Brandt, der bruger et petoskop . Detektoren blev først testet på en detonator installeret i tyngdekraftsbomber designet til at ramme bombefly. Disse bomber blev udviklet som en del af den britiske Air ministeriets bomber på Bombers . Det er også blevet patenteret for anti-fly missiler. Denne sensor brugte toroidlinser, der fokuserede lys i et plan vinkelret på missilens hovedakse på en fotocelle . Når strømmen i cellen ændres med en bestemt værdi inden for et bestemt tidsinterval, forårsages detonationen.
I begyndelsen af XXI th århundrede, nogle luft til luft-missiler har brug af lasere . Disse projekterer smalle lysstråler vinkelret på missilens flyvning. Når missilet er i flugt, spredes den således udsendte energi i rummet. Når den passerer nær et mål, reflekteres en del af energien tilbage til missilet, hvor sensorerne registrerer det og befaler sprænghovedet at eksplodere.
Akustisk detektion bruger en mikrofon . Den akustiske signatur af motorerne i forskellige fly forårsager detonationen. I slutningen af 1930'erne blev dette princip anvendt i britiske bomber, luftfartsmissiler og højeksplosive skaller. Senere blev det testet i Tyskland i prototype-antiluftsmissiler.
Briterne brugte Rochelle saltmikrofoner og en piezoelektrisk enhed til at tænde en kontakt, der detonerede sprængstoffet.
De søminer bruge det samme princip, men for skibe.
I praksis registrerer magnetiske sensorer enorme masser af jern, såsom skibe. De bruges i miner og torpedoer . De kan gøres forældede ved demagnetisering ved hjælp af ikke-metalliske skaller eller ved magnetiske induktionssløjfer fastgjort til en bøje .
Nogle søminer er i stand til lodret at opdage trykbølgen forårsaget af passage af et skib.
Forkortelsen VT er ofte forbundet med variabel tid . Ammunition med raketter før opfindelsen af nærhedsraketter blev programmeret til at eksplodere på et præcist øjeblik efter affyringen. Dårlig estimering af flyvetid førte til hurtige eller sene eksplosioner. VT-raketten var en bedre detonationsmekanisme.
Akronymet VT ville tilsyneladende betegne T-programmet for sektion V i Bureau of Ordnance , som var ansvarlig for udviklingen af raketten. Tilfældet med variabel tid ville være et lykkeligt tilfældigt, som ville have draget fordel af de allieredes anden verdenskrig til at skjule mekanismen i spil.
Et andet forslag hævder, at akronymet er afledt af VD (for variabel forsinkelse ) brugt af en af designerne.
Projektil mørtel på 120 mm forsynet med en højeksplosiv og nærhedsbrænding
Projektil mørtel på 120 mm forsynet med en høj eksplosiv og en nærhed brandrør M734
Projektil mørtel på 60 mm forsynet med en højeksplosiv og nærhedsbrænding
En nærhedssikring brugt i et stykke artilleri 155 mm . Det kan aktiveres ved stød eller i nærheden af det (på billedet er det i nærhedstilstand).