En la primavera de 1859 Dahlgren apeló directamente al Secretario de Marina Isaac Toucey para que le permitiera proceder a la investigación y desarrollo de la artillería estriada.

Dahlgren completó los diseños de tres calibres diferentes de cañones, patentó un diseño de un proyectil alargado para artillería rayada, y adquirió tres pequeños cañones de hierro estriados, principalmente para verificar los cálculos relativos a las dimensiones y para estudiar la inclinación del cañón y la longitud de la perforación, así como dos cañones de 5 pulgadas para probar varios proyectiles.

En 1860, Dahlgren diseñó y construyó un cañón estriado de 6 pulgadas para estudiar el ángulo de tiro, la longitud del cañón, el peso del cañón y la resistencia del hierro en cañones más pesados, pero Ingraham no «creía en ningún tipo de cañón estriado», como dijo Dahlgren, y le ordenó que dejara de trabajar en la artillería estriada a principios de año. Finalmente, en septiembre, Ingraham dejó la oficina de artillería para tomar el mando de la balandra Richmond. Al mes siguiente, Dahlgren recibió permiso del sucesor de Ingraham, el Capitán George Magruder, para reanudar el trabajo en el cañón estriado. A finales de año, Dahlgren había completado las pruebas balísticas de tres calibres de cañones y concluyó que dos de ellos estaban listos para la flota.

El trabajo de Dahlgren en la vanguardia de la artillería lo hizo un tanto previsor con respecto al futuro del diseño de las naves. Dado el tremendo aumento de la potencia ofensiva resultante de los recientes desarrollos de artillería, le parecía inevitable que alguien intentara encontrar un antídoto defensivo. Sabía que ya en 1825, Paixhans había defendido el desarrollo de acorazados a vapor armados con cañones de proyectiles como la respuesta francesa a los navíos de línea de madera de la Marina Real. En 1852, Dahlgren recomendó revestir los barcos con blindaje de hierro para protegerlos del poder destructivo de los proyectiles y para probar la artillería contra los blindajes. Aunque Magruder era más flexible de lo que había sido Ingraham, la propuesta cayó en saco roto.

La aparición del acorazado francés Gloire en 1859 y la construcción de otros acorazados en Gran Bretaña y Francia llevaron a Dahlgren a volver a presentar la propuesta de probar la artillería contra el blindaje en diciembre de 1860. Una vez más la propuesta cayó en oídos sordos. Dahlgren tuvo que contentarse con seguir adelante con el desarrollo de la artillería estriada.

Con el fuego en Fort Sumter, el trabajo de investigación y desarrollo de Dahlgren se detuvo. Durante los meses siguientes, el comandante se centró por completo en los acontecimientos que rodearon la crisis de la secesión, incluyendo la asunción del mando del Astillero Naval de Washington cuando el comandante, el capitán Franklin Buchanan, renunció a su misión para » ir al Sur»; preparando el astillero naval para un ataque secesionista que nunca se materializó; y, sobre todo, haciendo frente al enorme aumento de la demanda de municiones que llegó con el estallido de la guerra. Una vez más, Dahlgren apenas había empezado a desarrollar municiones para cañones cuando eventos fuera de su control interrumpieron el trabajo.

El único punto brillante en estos días oscuros fue que Dahlgren finalmente consiguió el tipo de jefe que quería. Cuando empezó la Guerra Civil, George Magruder renunció a su cargo y se fue a Canadá porque no podía elegir un bando. El Departamento de la Marina le ofreció a Dahlgren el puesto de jefe de artillería, pero lo rechazó. Según él, las responsabilidades administrativas del trabajo no dejaban suficiente tiempo para la experimentación. En su lugar, el Departamento de la Marina nombró jefe de artillería al capitán Andrew A. Harwood. Harwood se encargaba de la administración y se remitía a la experiencia de Dahlgren en I+D.

En enero de 1862, Abraham Lincoln comenzó a tomar medidas para reorganizar la oficina de artillería a gusto de Dahlgren. A instancias del Presidente, Dahlgren describió la configuración ideal: el jefe de la oficina debería tener un asistente que se ocupara de la parte administrativa para que el jefe pudiera concentrarse en la investigación y el desarrollo. Lincoln entendió tácitamente que esas eran las condiciones de Dahlgren para convertirse en jefe, y el viejo amigo de Dahlgren, Henry Wise, que, como asistente del inspector de municiones, había desempeñado un papel fundamental en el desarrollo del cañón de Dahlgren, como asistente de Dahlgren.

El Presidente envió las recomendaciones de Dahlgren a John Hale, presidente del Comité de Asuntos Navales del Senado. Hale las incluyó en un proyecto de ley para reorganizar el Departamento Naval que presentó al Congreso el 24 de enero. Dahlgren debió estar extasiado. Finalmente sería libre de hacer el trabajo de investigación y desarrollo sin la interferencia de un ignorante jefe de oficina.

La batalla de Hampton Roads lo cambió todo. » La sacudida proviene de un cielo despejado», Dahlgren comenzó su entrada en el diario el 9 de marzo de 1862. La batalla trajo una repentina e inaudita urgencia para responder a la cuestión de la artillería contra el blindaje.

Después de recoger a Dahlgren en el astillero naval esa mañana, Lincoln relató lo que sabía de la batalla cuando el carruaje del Presidente los llevó a la Casa Blanca. Lincoln no parecía demasiado alarmado, pensó Dahlgren, pero «estaba en su habitual estado de ánimo sugestivo». La atmósfera en la Sala del Gabinete era decididamente más oscura. Los secretarios de estado, guerra y marina estaban allí, junto con el intendente general del ejército y el general de división George B. McClellan. Cuando el Presidente entró en la sala, todos empezaron a hablar a la vez, con diferentes grados de pánico en sus voces.

El Secretario de Guerra Edwin Stanton caminaba de un lado a otro, con los ojos clavados en el Secretario de Marina Gideon Welles. Stanton temía que el Virginia causara un torbellino de destrucción en la Unión, hundiendo cada buque de guerra estadounidense y poniendo cada puerto del norte bajo control. La alarma de Stanton pronto contagió al Presidente, que comenzó a ir a la ventana cada pocos minutos para ver si el Virginia estaba empañando el Potomac. Dahlgren dijo que el acorazado desplazaba demasiada agua para que cruzara Kettle Bottom Shoals, bien abajo de la capital. Lincoln ordenó a Dahlgren, McClellan y al intendente general que bloquearan el río para evitar que el Virginia ascendiera, por si acaso.

Dahlgren dejó la Casa Blanca a las 2:00 P.M. y regresó al astillero naval. La mayor parte de lo que sabía de la batalla de Hampton Roads en ese momento provenía de un puñado de telegramas militares y de un relato periodístico. El primero sólo proporcionaba información incompleta, mientras que el segundo daba detalles completos. «¡Piense en un periódico mejor informado que el Gobierno! Dahlgren escribió en su diario. Pasó el resto del día cumpliendo la orden de Lincoln y haciendo arreglos para defender la capital contra el acorazado rebelde, si llegaba el caso. Dahlgren se acostó después de conocer la batalla del Monitor con el Virginia, sólo para ser despertado a las 2:00 A.M. con una orden de Welles de cesar las operaciones para bloquear el río.

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