GL Mk. Я радар - GL Mk. I radar - Wikipedia

GL Mk. я
Страна происхожденияВеликобритания
ВведеноMk. Я в конце 1939 г. (конец 1939 г.)
Mk. I * начало 1941 г. (начало 1941 г.)
ТипНаправление АА
ЧастотаОт 54,5 до 85,7 МГц
PRF1,5 кГц
Ширина импульса3 мкс
Азимут± 20 ° от текущего пеленга
Точность50 м в радиусе действия
Мощность50 кВт
Другие именаРЛС Зенитный № 1, Mk. 1
GL Mk. II
GL Mk. II радарный передатчик.jpg
GL Mk. II передатчик фургон
Страна происхожденияВеликобритания
Введеноконец 1941 г. (конец 1941 г.)
ТипНаправление АА
Частота54,5 - 85,7 МГц
PRFОт 1 до 2,5 кГц
Ширина импульсаОт 1 до 1,2 мкс
КлассифицироватьОбнаружение 50 000 ярдов
30 000 ярдов слежения
Направление пушки 14000 ярдов
Азимут± 20 ° от текущего пеленга
Высота15–45°
Точность50 м в радиусе действия,
под 0,5 ° по направлению
Мощность150 кВт
Другие именаРЛС Зенитный № 1, Mk. 2, СЫН-2

Радар наводки, Mark I, или же GL Mk. я короче, был ранним радар система, разработанная Британская армия для предоставления информации о диапазоне связанным зенитная артиллерия. Было два обновления одной и той же базовой системы, GL / EF (Поиск высот) и GL Mk. II, оба из которых добавили возможность точно определять азимут и высоту.

Первый набор GL представлял собой элементарную конструкцию, разработанную с 1935 года. На основе Сеть Главная, GL использовала отдельные передатчики и приемники, расположенные в деревянных каютах, установленных на лафетах, каждая со своими антеннами, которые нужно было поворачивать, чтобы навести на цель. Антенна вырабатывала полунаправленный сигнал, способный обеспечить только точный наклонный диапазон Информация; точность пеленга цели составляла примерно 20 градусов, и он не мог предоставить информацию о высоте цели. Ряд были развернуты с Британский экспедиционный корпус и по крайней мере один был захвачен немецкими войсками во время Дюнкеркская эвакуация. Их оценка заставила их поверить, что британский радар был намного менее продвинутым, чем немецкий радар.

В планах представить Mk. II с точным пеленгом и углом места разрабатывались с самого начала, но они не были доступны до 1940 года. Удобным решением было приспособление GL / EF, обеспечивающее измерения пеленга и угла места с точностью примерно до градуса. Благодаря этим усовершенствованиям количество выстрелов, необходимых для уничтожения самолета, упало до 4100, что в десять раз больше, чем в начале войны. Около 410 танков Mk. Я и немного доработал Mk. I * были произведены, когда производство было переведено на Mk. II, который обладал достаточной точностью для прямого наведения орудия. Повышенная точность и простота эксплуатации снизили количество выстрелов на убийство до 2750 у Mk. II. После вторжения Советский союз в 1941 году около 200 Mk. II были поставлены Советскому Союзу, который использовал их под названием СЫН-2. 1,679 Mk. II были в конечном итоге произведены.

Введение резонаторный магнетрон В 1940 году были предприняты новые усилия по проектированию с использованием высоконаправленных параболических антенн, которые позволили обеспечить как дальность, так и точные измерения пеленга, будучи гораздо более компактными. Эти GL Mk. III радар единицы производились в Великобритании как Mk. IIIB (для британцев) и модель местного производства из Канады под названием Mk. IIIC. Mk. II остался на вооружении в качестве второстепенных как Mk. III заменили их на передовой. Оба, как правило, были заменены начиная с 1944 г. SCR-584.

Разработка

Армейская ячейка

Первое упоминание о радаре в Великобритании было предложено в 1930 г. W. A. ​​S. Butement и П. Э. Поллард из армии Военное министерство с Сигналы экспериментальной установки (ВИДЕТЬ). Они предложили построить радиолокационную систему для обнаружения кораблей, которые будут использоваться с береговыми батареями, и дошли до создания маломощного макет прототип с использованием импульсов на 50 см длина волны (600 МГц). Военное министерство не проявило интереса и не предоставило финансирования для дальнейшего развития. Об этом вскользь упоминалось в январском номере журнала 1931 г. Книга изобретений из Инженерные войска.[1]

С Министерство авиации успешной демонстрации радара и быстрого прогресса в системе, которая станет Сеть Главная (CH) в 1936 г. армия внезапно заинтересовалась этой темой и посетила группу радаров CH в их новом штабе в Усадьба Боудси. Здесь они познакомились с уменьшенными версиями системы CH, предназначенной для полумобильного развертывания. Похоже, это имело ряд применений в армии, что привело к формированию 16 октября 1936 года Секции военных приложений,[2] но во всем мире называется армейской ячейкой. Этой группе было предоставлено место в Боудси, и в нее вошли Бутемент и Поллард из ЮВЕ.[3]

Первоначально перед ячейкой была поставлена ​​задача улучшить зенитный огонь, и ей сказали, что основная проблема, которую необходимо решить, - это точное измерение дальности.[2] Оптические инструменты использовались для обнаружения самолетов и точного определения их несущий и высота, но дальномер использование оптических средств оставалось трудным, медленным и открытым для простых ошибок в процедуре. Радиолокационная система, которая могла бы обеспечить точное и быстрое определение расстояния, значительно повысила бы их шансы на успешное поражение самолета. Им была поставлена ​​цель произвести измерение дальности с точностью до 50 ярдов (46 м) на расстоянии 14 000 ярдов (13 км).[2]

В том же году из основной группы разработчиков СН была выделена авиадесантная группа для разработки гораздо меньшей радиолокационной системы, пригодной для установки на большие самолеты. Это станет Радиолокатор воздушного перехвата (AI), цель которого - обнаруживать бомбардировщики ночью и позволять тяжелые истребители находить и атаковать их с помощью собственного радара. Когда эти наборы продемонстрировали способность легко подбирать корабли в Английский канал армейская ячейка создала вторую группу, которая приняла эти системы на роль береговой обороны (CD), обеспечивая измерения дальности и угла с достаточной точностью, чтобы стрелять вслепую. береговые батареи. Эту команду возглавил Бутемент, оставив Полларда главным разработчиком систем GL.[3]

Mk. Я развитие

Работа над GL была начата очень рано во время разработки CH, и, как CH той эпохи, использовались относительно длинные волны, поскольку их можно было легко сгенерировать и обнаружить с помощью существующей электроники из коммерческих коротковолновый радиосистемы. Обратной стороной этого целесообразного подхода является то, что радио антенны обычно должна составлять значительную часть длины волны радиосигнала, чтобы работать с разумными прирост. Для 50-метровых длин волн, которые изначально использовались CH, потребуются антенны порядка 25 метров (82 фута).[4][а]

Ясно, что это было непрактично для какой-либо мобильной системы, но с появлением новой электроники в конце 1930-х годов длины волн, используемых радиолокационными системами, продолжали падать. К тому времени, когда GL был готов начать испытания, система могла работать на длинах волн от 3,4 до 5,5 м,[6] уменьшение размера антенны до более удобной длины в несколько метров. Подобные изменения в электронике также привели к появлению уменьшенных версий CH, Мобильная радиостанцияs или MRU, которые обеспечивали как услугу мобильного раннего предупреждения, так и услугу с возможностью перемещения в случае выхода из строя главной станции CH.[3]

Радиолокационные дисплеи типа СН использовать генератор временной базы производить плавно меняющийся Напряжение который подается на один из входов электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Временная развертка откалибрована для перемещения точки ЭЛТ по экрану одновременно с отражением эхо-сигналов от объектов, находящихся на максимальной дальности действия радара. Точка движется так быстро, что выглядит сплошной линией. Обратный сигнал усиливается и затем отправляется в другой канал ЭЛТ, обычно по оси Y, в результате чего пятно отклоняется от прямой линии, создаваемой временной разверткой. Для небольших объектов, таких как самолет, отклонение вызывает небольшой вспышка появиться на дисплее. Расстояние до цели можно измерить, сравнив положение метки с откалиброванной шкалой на дисплее.[2]

Точность такого отображения зависит от размера трубки и дальности действия радара. Если можно было ожидать, что метку можно измерить с точностью до 1 мм по шкале на типичной 3-дюймовой (76 мм) ЭЛТ, и этот радар имеет максимальную дальность 14000 ярдов, то этот 1 мм представляет 14000 / (75 / 1), чуть более 186 ярдов (170 м). Это была гораздо меньшая точность, чем хотелось бы, около 50 ярдов (46 м).[2]

Чтобы обеспечить систему, способную выполнять такие точные измерения, и делать это постоянно, Поллард разработал систему, которая использовала весь ЭЛТ-дисплей для обеспечения измерения, показывающего только диапазоны на небольшом расстоянии по обе стороны от предварительно выбранного диапазона. Система работала, заряжая конденсатор с известной скоростью, пока не будет достигнут порог, при котором сработает временная развертка. Временная база была настроена на перемещение по экрану за время, составляющее менее километра. Большой потенциометр использовался для контроля скорости зарядки,[7] который обеспечивает смещение диапазона. Расстояние до цели измерялось с помощью потенциометра для перемещения метки, пока она не оказалась в середине дисплея, а затем считывания диапазона по шкале на потенциометре. Базовая система быстро развивалась, и к лету 1937 года испытательная система обеспечивала точность 100 ярдов (91 м) для самолетов на расстоянии от 3000 ярдов (2700 м) до 14 000 ярдов (13 км). К концу года она улучшилась. с точностью до 25 ярдов (23 м).[8]

Поскольку первоначальным требованием к системе было предоставление дополнительной информации оптическим приборам, точные измерения пеленга не требовались. Однако системе действительно нужен был какой-то способ гарантировать, что цель дальнего действия была той, которую отслеживают оптически, а не другой ближайшей целью. Для этой роли в системе использовались две приемные антенны, установленные на расстоянии одной длины волны друг от друга, так что, когда они были направлены прямо на цель, принимаемые сигналы подавлялись и производили ноль на дисплее. Это было отправлено на второй дисплей, оператор которого пытался направить антенны на цель.[9]

Передатчик мощностью около 20 кВт был установлен в большой прямоугольной деревянной кабине на колесном прицепе. Одинарная полуволна дипольная антенна был установлен на коротком вертикальном удлинении на одном конце кабины с «линией выстрела» вдоль длинной оси. Антенна была слабо направлена, сигнал передавался широким веером примерно под 60 градусов с каждой стороны.[10]

Ресивер был значительно сложнее. Кабина оператора была несколько меньше передатчика и была установлена ​​на несущей системе лафета зенитного артиллерийского орудия, что позволяло вращать всю кабину вокруг вертикальной оси. На небольшом расстоянии над крышей находился прямоугольный металлический каркас, примерно совпадающий с очертаниями кабины. Три антенны были установлены в линию на одной из длинных сторон каркаса; Измерения дальности проводились с антенны в середине, а измерения направленности - путем сравнения сигнала на двух антеннах в конце. За двумя несущими антеннами были установлены отражатели, расположенные на расстоянии около длины волны, что привело к сужению их угла приема.[10]

В полевых условиях передатчик будет нацелен в ожидаемом направлении атаки, а приемник будет размещен на некотором расстоянии, чтобы помочь защитить его от отражения сигнала от местных источников.[11]

Первоначальное развертывание

К 1939 году команда была достаточно довольна состоянием оборудования и разослала контракты на производство. Метрополитен-Виккерс выиграл контракт на передатчик, и А.С. Коссор получатель. Серийное производство комплекта GL не оказалось особенно сложным, и к концу 1939 года было поставлено 59 полных систем, а еще 344 должны были быть завершены в 1940 году.[12]

Система сделала именно то, что от нее просили; он обеспечивал очень точные измерения дальности порядка 50 ярдов. Однако в полевых условиях стало ясно, что этого просто недостаточно. К концу 1939 г. ночная бомбардировка было серьезной проблемой, и поскольку система GL не могла предоставить точную информацию о пеленге и возвышении, она не могла направлять орудия в ночное время.[9] Вместо этого Первая Мировая Война стиль работы, с прожекторы охота на цели в основном случайна, а обычные оптические инструменты используются для определения пеленга и угла места после того, как цель была освещена. На практике этот стиль действий оказался столь же неэффективным, как и во время Первой мировой войны.[b]

Несмотря на значительные затраты времени, сил и денег на систему GL, когда Блиц Открытая вся армейская система ПВО оказалась неэффективной. Общий Фредерик Пайл, командующий армией Зенитное командование, скажем так:

Проблемы с началом работы с радаром были огромными. К началу октября 1940 года нам не удалось сделать ни одного выстрела ночью. Это было горько разочаровывающим - мы установили все в прекрасное время, но тогда у нас были большие трудности с их калибровкой. Каждый план, который мы составляли, рушился, и всегда по причинам, с которыми мы не могли справиться.[12]

Для обнаружения целей GL был в значительной степени неэффективен. С механической точки зрения необходимость поворота всей системы для отслеживания представляла серьезную проблему. Более серьезным ограничением были сами дисплеи, которые отображали только небольшую часть неба на индикаторе дальности и единственную индикацию попадания / отклонения от цели в пеленге. Хотя можно было повернуть антенну по пеленгу, чтобы найти цель, направление было точным только с точностью до 20 градусов, что было достаточно, чтобы антенны были выровнены с целью, но малопригодным для наведения оптических инструментов на цель, особенно ночью. Кроме того, дисплей пеленга только показывал, выровнены антенны или нет, но не с какой стороны или с другой лежала цель, если она была выровнена неправильно, что требовало дополнительной работы, чтобы определить, в каком направлении повернуть антенну для отслеживания.[9]

Помимо этих проблем, широкий веерообразный сигнал представлял серьезные проблемы, когда в луч попадали более одного самолета. В этом случае показания подшипника будут всегда говорят, что он был неправильно выровнен, и считыватели не могли знать, какой самолет они измеряли. Даже самые опытные экипажи не могли удовлетворительно отслеживать цель в этих условиях.[14]

Радар в Дюнкерке

GL Mk. Наборы I были развернуты с Британский экспедиционный корпус, вместе с установками MRU, которые обеспечивали предварительное оповещение. После краха обороны и возможного Дюнкеркская эвакуация, от этих наборов пришлось отказаться в Франция.[15]

Осталось достаточно запчастей для Вольфганг Мартини радиолокационной группе, чтобы собрать воедино проект и определить основные эксплуатационные возможности систем. То, что они нашли, их не впечатлило.[15] Люфтваффе радары для раннего предупреждения (Фрейя ) и артиллерийские (Вюрцбург ) были значительно более продвинутыми, чем их британские коллеги того времени,[16] работает на гораздо более коротких длинах волн около 50 см.[17]

Эта оценка в сочетании с провалом миссии LZ-130 обнаружение британских радаров в августе 1939 г., по всей видимости, привело к общей недооценке полезности британских радарных систем. Несмотря на то, что знает о Chain Home, German сообщает о состоянии королевские воздушные силы написано незадолго до Битва за Британию даже не упомянул радар. В других отчетах это упоминается, но не считается очень важным. Другие разделы Люфтваффе похоже, пренебрежительно относятся к системе в целом.[15]

Mk. II развитие

Команда GL уже приступила к разработке значительно улучшенной версии системы, которая также могла бы предоставлять точную информацию о пеленге и высоте. Они всегда хотели, чтобы система GL могла направлять орудия во всех измерениях, но острая необходимость вывести систему на поле боя как можно скорее помешала этому.[18]

Чтобы добавить эту возможность, они адаптировали концепцию радаров береговой обороны, разрабатываемых Butement. Идея заключалась в том, чтобы использовать две антенны, которые нацелены в несколько разных направлениях, но их чувствительные области слегка перекрывают их по средней линии. В результате получается диаграмма приема, в которой каждая из антенн выдает максимальный сигнал, когда цель находится немного по одну сторону от центральной линии, в то время как цель, расположенная точно посередине, будет давать немного меньший, но равный сигнал на обеих антеннах. Переключатель используется для переключения сигналов между двумя антеннами, отправляя их на один и тот же приемник, усилитель и ЭЛТ. Один из сигналов также отправляется с задержкой, поэтому его метка отображается с небольшим смещением.[19]

Результатом является отображение, подобное CH, показывающее расстояние до целей в пределах видимости, но с каждой из целей, производящих две близко расположенные точки. Сравнивая длину меток, оператор может определить, какая антенна направлена ​​на цель более точно.[20] При повороте антенн в сторону более сильного сигнала, более длинной метки, цель будет центрирована, и две точки станут равной длины. Даже при использовании относительно длинных волн точность порядка ½ градуса может быть достигнута с помощью этих переключение лепестков системы.[21]

Mk. Я*

Поскольку Mk. Приехал в поле, был внесен ряд улучшений в базовую электронику. Они были собраны вместе, чтобы сформировать Mk. Я* версия. Отличия Mk. Я и Мк. Я был прежде всего в деталях. Было обнаружено, что при определенных ориентациях передатчика и приемника небольшая антенна, используемая для запуска временной развертки, будет воспринимать слишком слабый сигнал для работы. Он был заменен кабелем между двумя каютами, который был известен как трос блокировки. Улучшены некоторые детали ВЧ каскадов на приемнике. соотношение сигнал шум был добавлен регулятор напряжения для корректировки различий в генераторах, а также была введена новая система, заменившая сложную систему заземления для потенциометра электронной версией. Более серьезным изменением стало введение анти-заклинивание Особенности.[22][c]

Бедфорд Приставка

К концу 1939 года выяснилось, что Mk. I в его нынешнем виде не был бы полностью полезен в полевых условиях, особенно ночью, и, по крайней мере, до начала 1941 года до Mk. II был доступен. Лесли Бедфорд сформировал в Cossor отдел разработки радаров для производства приемников CH и был хорошо знаком как с желаниями зенитчиков, так и с возможностями, присущими радиолокационным системам. Он предположил, что будет относительно легко адаптировать антенну и систему индикации от Mk. II к Mk. I, предоставляющая многие из тех же преимуществ.[9]

Результатом стал GL / EF, за Наведение пушки / искатель высоты, хотя почти повсеместно его называли Бедфорд Приставка.[d] Эта модификация добавила набор вертикальных антенн и новую ЭЛТ для измерения высоты для их считывания, а также радиогониометр что позволило точно измерить вертикальный угол. Mk. I * с GL / EF начали развертывать в начале 1941 года, как раз тогда, когда The Blitz достигли пика.[9]

С приставкой Бедфорд армия впервые получила полную систему наведения орудий. Поскольку все три оси могли считываться непрерывно, предсказатели могли получать информацию непосредственно с радара без необходимости в оптических входах. Точно так же сами пушки либо автоматически запускались из предсказателя, либо требовали, чтобы слои следовали только за механическими указателями, чтобы соответствовать выходным данным предсказателя, концепция, известная как наложение иглы на иглу. Даже настройки предохранителя устанавливались автоматически из значений дальности, поступающих с радара. Вся проблема артиллерийских работ теперь была полностью автоматизирована.[11]

Проблемы с калибровкой

Аэрофотоснимок коврика для укладки оружия, установленного на восточном побережье к северу от Сандерленда. Пандус и платформа в центре видны.

Именно здесь и возникли серьезные проблемы с калибровкой. После значительных исследований с использованием отражателей, подвешенных к воздушным шарам, и испытаний на случайных самолетах стало ясно, что основная проблема заключалась в выравнивании земли вокруг станции. Длинные волны, используемые в этих ранних радарах, сильно взаимодействовали с землей, заставляя лучи отражаться вперед, а не поглощаться или рассеиваться. Эти отраженные сигналы иногда доходили до целей и возвращались в приемник вместе с сигналами, поступавшими непосредственно от передатчика. Из-за интерференции между ними в схеме приема появлялись нули, что затрудняло поиск цели.[24]

На практике эти нули, особенно по высоте, будут перемещаться, когда антенны вращаются для отслеживания цели. Сначала считалось, что это не будет серьезной проблемой и что ее можно решить, разработав калибровочную таблицу для каждого объекта. Но даже первые тесты показали, что калибровка меняется в зависимости от длины волны. Это означало, что им придется либо составить несколько калибровочных таблиц, по одной для каждого радара, либо, если потребуется единая таблица поправок для разных пеленгов, антенны придется перемещать по вертикали при изменении длины волны.[20]

И снова Бедфорд предложил решение; вместо калибровки радара он предложил откалибровать саму землю, сгладив территорию вокруг станции с помощью металлического коврика. На самом деле разработка такой системы упала до Невилл Мотт, физик, недавно присоединившийся к армейской ячейке.[24] В конечном итоге были найдены подходящие размеры восьмиугольника диаметром 130 ярдов (120 м) с квадратной проволочной сеткой 2 дюйма (5,1 см). Он поддерживался в воздухе сотнями натянутых тросов, проходящих по деревянным кольям на высоте около 1,5 м (5 футов) в воздухе. Чтобы обеспечить надлежащий зазор между антенной и заземляющим проводом, радарную систему нужно было поднять в воздух на блоках, и доступ к ней можно было получить по деревянному мостику.[25]

Усилия по оснащению британских наборов GL этими матами были огромны. На каждый мат израсходовано 230 рулонов проволочной сетки, каждый шириной 4 фута (1,2 м) и длиной 50 ярдов (46 м). В общей сложности они занимали площадь около 15000 квадратных ярдов (13000 м2) И используется до 650 миль (1050 км) проволоки - не включая 10 миль (16 км) от проволоки, используемых в опорной конструкции под сеткой. Первоначально они планировали установить маты на 101 участке немедленно, но к декабрю 1940 года они израсходовали более 1000 миль (1600 км) оцинкованной проволоки, израсходовав весь национальный запас материала и вызвав дефицит материала по всей стране. проволочная сетка.[26]

На строительство мата ушло около 50 человек за четыре недели.[27][24] К концу января 1941 года было модернизировано только 10 объектов, и все это время создавались новые зенитные огневые точки, поэтому количество перспективных объектов увеличивалось быстрее, чем их можно было достроить. К апрелю Пайл пришел к выводу, что 95% площадок AA будут нуждаться в матах, и они ожидали, что к марту 1942 года будут введены в эксплуатацию 600 площадок. В конечном итоге программа продолжалась годами, прекращая свое существование по мере появления новых систем, не требовавших коврики.[18] Матовая программа формально закончилась в марте 1943 года.[28]

Другая проблема, так и не решенная полностью, заключалась в том, что воздушный шар в этой области образует мощный отражатель, делающий все, что находится за ним, невидимым. Это особенно раздражало, так как воздушные шары часто размещались рядом с зенитными орудиями, поскольку две системы использовались вместе для защиты важных целей. Решение рассматривалось в виде системы, которая позволяла бы устранить низколежащие отражения, но это не было полностью разработано.[20]

Драматические результаты

В дополнение к постоянному техническому совершенствованию систем ПВО, начиная с сентября 1940 года, Пайл значительно улучшил общее состояние ПВО, назначив научного советника в высший эшелон командования ПВО. На эту роль он выбрал Патрик Блэкетт, имевший опыт Первой мировой войны в Королевский флот и с тех пор продемонстрировал значительные математические способности. Блэкетт планировал изучить проблему ПВО с чисто математической точки зрения, концепция, которая оказалась чрезвычайно ценной в других областях противовоздушной обороны и в конечном итоге разовьется в общую область исследование операций.[29]

Блэкетт сформировал исследовательскую группу, известную как Исследовательская группа противовоздушного командования, но повсеместно известная как «Цирк Блэкетта». Блэкетт сознательно выбрал участников из разных слоев общества, включая физиологов. Дэвид Кейнс Хилл, Эндрю Хаксли и Л. Бейлисс, физики-математики А. Портер и Ф. Набарро, астрофизик Х. Батлер, геодезист Дж. Рейбоулд, физик И. Эванс и математики А.Дж. Скиннер и М. Кист, единственная женщина в команде.[30] Их цели были четко сформулированы Блэкеттом:

... первая задача заключалась в том, чтобы разработать лучший метод построения данных [радара] и прогнозирования будущего положения врага для использования орудий только на основе карандашей и бумаги, таблиц дальности и взрывателей. Вторая задача заключалась в том, чтобы помочь в разработке простых форм плоттеров, которые должны были быть изготовлены за несколько недель. Третье состояние заключалось в том, чтобы найти средства использования существующих предикторов в сочетании с радиолокационными станциями.[31]

Между тем, в ноябре 1940 г. Джон Эшворт Рэтклифф был переведен со стороны Министерства авиации в Боудси, чтобы открыть школу артиллерийского зенитного артиллерийского вооружения в Петершеме на западе Лондона.[30] Одна проблема, которая стала очевидной сразу, заключалась в том, что входные данные для предикторов, аналоговые компьютеры это обработало баллистика в расчетах очень легко ошибиться. Эта информация была возвращена через армейскую иерархию, и снова именно Бедфорд предложил решение. В результате было построено несколько инструкторов, которые использовались в школе AA, что позволило операторам отточить свои навыки.[32]

Чтобы лучше изучить проблему АА, Цирк вскоре добавил четвертый трейлер на некоторые сайты АА в Лондон область, предназначенная исключительно для записи входных данных для предсказателей, количества выпущенных выстрелов и результатов. Эти цифры были переданы через командную структуру AA, чтобы найти какие-либо возможности для улучшения. В официальной истории, опубликованной сразу после войны, отмечалось, что с сентября по октябрь 1940 года было выпущено 260 000 зенитных снарядов, в результате чего было уничтожено 14 самолетов, что составляет 18 500 выстрелов на поражение. Это уже было большим улучшением по сравнению со статистикой до радара, которая составляла 41000 выстрелов на убийство. Но с добавлением матов GL / EF, GL и улучшенной доктрины это упало до 4100 выстрелов на убийство к 1941 году.[29][33]

Пайл прокомментировал улучшения, отметив:

Первоначальные трудности были в значительной степени сглажены, и 11–12 мая [1941 г.], когда рейды были настолько широко распространены, что нам дали больший размах, мы получили 9 жертв, из которых одна вероятная и не менее 17 пострадавших. [...] блиц практически закончился той ночью. К концу Блица мы уничтожили 170 ночных налетчиков, вероятно, уничтожили еще 58 и повредили в той или иной степени еще 118.[33]

Mk. II прибывает

Производство танка Mk. II был Граммофонная Компания и Коссор.[8] Прототип Mk. II начали появляться уже в июне 1940 года, но в конструкцию были внесены значительные изменения по мере того, как больше информации от Mk. Поступили наборы I. Окончательный дизайн начал поступать в серийное производство в начале 1941 года.[18]

Дисплеи были расположены в деревянной кабине под решеткой приемников, включая отдельные ЭЛТ для диапазона, пеленга и возвышения, что позволяло непрерывно отслеживать на протяжении всего боя. Антенна передатчика теперь выпускалась в двух версиях: одна с широкоугольным лучом для первоначального захвата цели или ее поиска, а другая с гораздо более узким лучом, который использовался при отслеживании одиночной цели. Хотя это внесло сложность, это также значительно уменьшило проблему отображения более чем одной цели на дисплеях.[21]

Модель Mk. II также включал новый передатчик, мощность которого увеличилась в три раза с 50 до 150 кВт. Эта дополнительная мощность обеспечивала несколько больший диапазон, но, что более важно, позволяла ширина импульса быть значительно сокращенным при сохранении того же диапазона. Резкость эха зависит от ширины импульса, поэтому, уменьшив ее, система стала более точной. Модель Mk. II может предложить измерения пеленга с точностью до ½ градуса, что примерно в два раза точнее, чем у Mk. I *, и в пределах досягаемости, необходимой для прямого прицеливания орудия. Модель Mk. II в значительной степени заменил Mk. I * к середине 1942 г. и оставался на вооружении до 1943 г.[21] Анализ показал, что Mk. II улучшил количество выстрелов на убийство до 2750, что стало еще одним значительным достижением.[33] С июня 1940 по август 1943 года было произведено 1679 комплектов GL Mark II.[34]

Mk. III развитие

GL Mk. Радар III C

Введение резонаторный магнетрон в 1940 г. позволил радарам эффективно работать на гораздо более коротких микроволновая печь длины волн, которые уменьшили длину антенн до нескольких сантиметров. Эти антенны были настолько короткими, что их можно было разместить перед параболические отражатели, который сфокусировал сигнал в очень плотный луч. Вместо ширины диаграммы направленности до 150 градусов, в типичных микроволновых схемах ширина луча может составлять около 5 градусов. Используя технику, известную как коническое сканирование, вращающийся вариант переключения лепестков, это можно было бы дополнительно уменьшить до менее ½ градуса, что более чем достаточно для прямой наводки оружия.[35]

В конце 1940 г. армия активно пыталась построить S-диапазон Радиолокационная система GL, и к 1942 году планы уже были отправлены компаниям в Великобритании для производства. В 1940 году в Канаде также началась работа над полностью спроектированной и построенной в Канаде версией, производство которой началось в сентябре 1942 года, а поставки в Великобританию начались в ноябре 1942 года. GL Mk. IIIC, а в следующем месяце прибудут британские подразделения под обозначением Mk. IIIB. Они были значительно более мобильны, чем более ранние Mk. Я и Мк. II конструкции, состоящий из двухколесных прицепов и генераторной установки.[36]

Поскольку антенны были намного более направленными, чем широкие веерообразные лучи более ранних систем, всей проблемы с отражениями от земли можно было избежать, просто убедившись, что антенны всегда были направлены на несколько градусов над горизонтом. Это гарантировало, что ни один из сигналов не отразится от земли при передаче, и что любые близлежащие отражения возвращенного сигнала также не будут видны. Необходимость в проволочном заземляющем коврике более ранних моделей была устранена, и площадки можно было снимать с высоты и полностью вводить в эксплуатацию за часы.[35]

Новые микроволновые установки начали заменять Mk. II в 1943 году, но поставки не были особенно быстрыми, и эти наборы часто отправлялись в новые подразделения, а не на замену Mk. Я в поле. Прибытие США в 1944 г. РЛС SCR-584 был катализатором быстрой замены всех этих наборов, поскольку он сочетал сканирование и отслеживание в одном устройстве с внутренней генераторной установкой. В послевоенную эпоху они, в свою очередь, были заменены более компактными и легкими. AA № 3 Mk. 7 радар, который оставался в эксплуатации до тех пор, пока зенитные орудия не были сняты с вооружения в конце 1950-х годов.[37]

Описание

Основной дизайн

Модель Mk. Я использовал две антенны, одну для передачи и одну для приема. Оба были построены на деревянных хижинах, похожих по конструкции на туристический трейлер, который содержал соответствующую электронику. Хижины были установлены на больших опорных плитах, которые позволяли всей хижине вращаться для отслеживания целей. Они, в свою очередь, для мобильности устанавливались на лафеты зенитных орудий. Генераторная установка была помещена между ними и обеспечивала питание обоих.[21]

Система передатчика на Mk. Я произвел 3микросекунда (мкс) длинные импульсы мощностью до 50 кВт 1500 раз в секунду.[38] Они транслировались в полунаправленном направлении, освещая всю территорию перед текущим пеленгом передающей антенны. Поскольку сигнал был даже менее направленным по вертикали, чем по горизонтали, значительная часть сигнала упала на землю. Из-за используемых длин волн этот сигнал сильно отражался вперед, и из-за геометрических соображений любой сигнал, падающий на землю рядом со станцией, отражался бы с достаточным вертикальным углом, чтобы смешаться с основным сигналом в интересующей области (около 30 км вокруг станции). Это и было целью мата GL, который не устранял отражения, но делал их более предсказуемыми.[20]

Отдельные приемники диапазона и пеленга могут работать в нескольких диапазонах частот. Оба приемника использовали общий генератор, который передавался в четырехканальныйтрубка радиочастота (РФ) раздел. Частоту генератора можно переключать между двумя широкими полосами: НЧ-диапазон от 54,5 до 66,7 МГц и ВЧ-диапазон от 66,7 до 84,0 МГц.[e] Затем приемники были настроены с использованием обычных вращающихся железных сердечников, которые были механически соединены для настройки обоих приемников с одного диска.[38] Чтобы скорректировать небольшие различия в двух приемниках, выход одного из сердечников можно отрегулировать, сдвинув медное кольцо по стойке на сердечнике.[7] Чтобы гарантировать, что сигнал не будет отражаться от одного из каскадов РЧ, приемник дальности добавил буферную схему в конце каскада РЧ.[9]

Дисплеи и интерпретация

Это изображение из AI Mk. IV радар по концепции аналогичен GL Mk. II, хотя он отображает точки по обе стороны от центральной линии, а не в виде двух пиков с одной стороны. Вспышки только видны примерно на полпути вдоль базовой линии. Большие треугольники вверху и справа вызваны отражениями от земли и отсутствуют в системах GL.

Сигнал дальности принимался на одиночный полуволновой диполь, установленный в середине горизонтальной антенной решетки, подавался в четырехтрубный радиоприемник, а затем в четырехламповый радиоприемник. промежуточная частота (IF) система. Выходной сигнал подавался непосредственно на нижнюю пластину оси Y одного из двух ЭЛТ. На верхнюю пластину на оси Y поступал выходной сигнал калибратора, что позволяло регулировать его так, чтобы луч был центрирован по вертикали. Таким образом, сигналы, принимаемые от антенны, будут вызывать отклонение луча вниз, что приводит к появлению сигнала, как в случае с Chain Home.[2]

Ось X системы питалась от генератора временной развертки, который перемещал луч слева направо по экрану. Обычно временная развертка запускается для начала развертки, как только появляется сигнал от передатчика, но, как отмечалось выше, это не обеспечивает точности, необходимой для этой роли. Вместо этого временная база была настроена так, чтобы охватить экран с гораздо большей скоростью, представляя только часть общего времени полета сигнала. Запуск временной развертки осуществлялся с использованием очень точного маслонаполненного потенциометра, который экспоненциально увеличивал заряд в конденсаторной батарее, пока не достигал значения запуска.[38] Требовалась очень сложная система заземления, чтобы гарантировать точность выходных напряжений из системы потенциометров, поскольку любые паразитные напряжения могли подавить сигнал.[39]

Чтобы произвести измерение дальности, оператор поворачивал ручку потенциометра, чтобы выровнять передний край целевой метки с вертикальной линией на ЭЛТ. Диапазон считывался не с ЭЛТ, а с циферблата. Циферблат также превратился в журнальный лист, или сельсин как это более широко известно сегодня. Выходные данные журнала использовались для непосредственного включения элементов управления на предсказателе, позволяя радару постоянно обновлять измерение дальности.[38]

Измерение пеленга было получено на отдельной системе приемника и антенны. В этом случае использовались два полуволновых диполя, расположенных на расстоянии примерно одной длины волны друг от друга по горизонтали на корпусе антенны. Обе антенны были электрически соединены друг с другом перед входом в приемники, при этом выходы одной из них были инвертированы. Это означало, что выходной сигнал упадет до нуля, когда антенны будут точно выровнены с целью. Любое рассогласование немного изменяет относительную фазу сигналов, создавая чистый сигнал, который поступает в приемник и отображает изображение. Однако было невозможно узнать, какая из двух антенн производит чистый выходной сигнал; система показывала, когда антенна была на цели, но не указывала, в какую сторону повернуть, когда она была вне цели.[38]

Приемник пеленга в остальном был идентичен версии дальномера и таким же образом подавался в ЭЛТ. Использовался более медленный генератор временной развертки, запускаемый тем же сигналом, что и первый, но настроенный на гораздо более медленное сканирование. В этом случае для измерения дальности не использовалась временная база, и горизонтальное положение точки не имело значения. Вместо этого временная база использовалась просто для того, чтобы гарантировать, что оператор пеленга смотрит на ту же цель, что и оператор диапазона - интересующий сигнал будет где-то близко к центру.[38]

Затем оператор пеленга поворачивал всю хижину приемника, используя комплект шестерен, подключенный к педалям велосипеда, в поисках точки, в которой пропадал сигнал, показывая, что цель теперь идеально совмещена между двумя антеннами. Эта система поиска нуля часто использовалась, поскольку она более четко указывает местоположение; максимальные сигналы имеют тенденцию к распространению.[38] Если цель не была выровнена, наличие сигнала не могло указать, в каком направлении повернуть. Чтобы решить эту проблему, электрическая система переключения на антенных каналах позволила их соединить вместе в разных фазах, и, изучив способ изменения метки при повороте переключателя, оператор мог определить, какая антенна была ближе к цели. известный как брекетинг. Система фазирования была представлена ​​E.C. Slow и стала известна как Slowcock.[38]

GL / EF

В целом системы, оснащенные GL / EF, были аналогичны Mk. I, но добавил еще один набор антенн, расположенных вертикально вдоль лестница выступает из верхней части ствольной коробки. Первоначальная антенна диапазона была установлена ​​внизу лестницы, а две новые антенны были расположены на равном расстоянии друг от друга. Антенны были разнесены примерно на половину длины волны, поэтому сигналы создавали конструктивные помехи для одной пары и деструктивно - для другой. Радиогониометр использовался для изменения относительной чувствительности верхней пары антенн, а выходы радиогониометра и дальномерной антенны направлялись на отдельные предварительные усилители.[11]

Чтобы завершить систему, был добавлен электронный переключатель, который был синхронизирован с сигналом 50 Гц от Национальная сеть. Сигнал использовался для переключения входа приемников от дальномерной антенны на выход двух других антенн, смешанных через радиогониометр. Тот же сигнал также немного скорректировал смещение оси Y ЭЛТ, так что альтернативные трассы появлялись выше или ниже центра нового ЭЛТ, предназначенного для измерения высоты. В результате верхняя кривая содержала исходный сигнал дальности, как и раньше, а нижняя кривая содержала выходной сигнал радиогониометра; Посмотрев на нижнюю кривую под индикатором диапазона, оператор мог повернуть радиогониометр до тех пор, пока сигнал не достигнет нуля, открывая угол. Оператор периодически корректировал настройку по мере того, как нижняя метка появлялась повторно во время движения цели.[11]

По мере разработки системы были внесены дальнейшие улучшения, которые позволили непрерывное отслеживание, а не периодическую переустановку. Система переключения была изменена таким образом, что диапазон передавался в верхнюю строку в течение 2,5 миллисекунд (мс), а сигналы диапазона и радиогониометра - в течение 7,5 мс. Если бы сигнал был должным образом обнулен, два верхних сигнала смешались бы и дали бы одну яркую вспышку на верхней кривой, тогда как нижняя кривая обнулялась бы, как и раньше. Если бы сигнал не был обнулен, то могло бы появиться слабое второе пятно, размывающее верхний след, что было бы заметно даже до того, как стало бы видимым пятно на нижнем следе.[20]

При тестировании было обнаружено, что слабый сигнал, предназначенный только для определения дальности, становится трудно различить, когда сигнал шумный и прыгающий. Последнее изменение добавило небольшую фиксированную задержку к сигналу только диапазона, что привело к смещению его кривой вправо. Теперь на индикаторе высоты появились три отчетливых метки, метка дальности справа и два сигнала высоты, выровненных по вертикали чуть левее.[20]

Общей проблемой антенных систем такого типа является то, что невозможно узнать, принимается ли сигнал передней или задней частью антенны, которые одинаково чувствительны. Чтобы решить эту проблему, как только был обнаружен ноль, оператор пеленга включал сенсорный переключатель, который подключал вторую антенну, расположенную немного позади основной. Смешанный результат двух ясно показал, с какой стороны находилась цель, спереди или сзади.[38] Однако это привело к проблемам в системах фазирования, которые так и не были полностью устранены.[20][f]

Mk. II

Передатчик в кабине Mk. II радар. Отдельные антенны можно просто разглядеть. Эта версия, похоже, объединяет в одном устройстве широкоугольные и узкоугольные антенны.

Модель Mk. II система была очень похожа на Mk. I * с GL / EL, хотя ряд дополнительных деталей улучшил дальность и точность. К ним относятся более мощный передатчик, обновленные приемники и уменьшение ширины импульса для более точных измерений.[21]

Более серьезным отличием был метод, используемый для создания на дисплеях трассировок разделения. В отличие от электронной системы, используемой на GL / EL, Mk. II использовал механическую и моторизованную систему, которую Бедфорд считал менее продвинутой.[20] Основная идея состоит в том, чтобы использовать две антенны, направленные в несколько разных направлениях и чьи диаграммы приема перекрываются посередине. Сравнивая уровень сигнала между двумя антеннами, оператор мог определить, была ли цель больше сосредоточена на одной из антенн, и вращать их, пока оба сигнала не стали одинаковыми. Эта система широко использовалась в RAF AI и ASV радары даже в то время как Mk. Я разрабатывалась, но не была принята на вооружение, чтобы получить Mk. Я в сервис. Mk. II был, по сути, попыткой адаптировать эти дисплеи к набору GL.[21]

В отличие от дисплея GL / EL, Mk. II использовал один приемник для каждой пары антенн. Переключатель быстро чередовал тот или иной сигнал в приемник. Он также отправил один из сигналов через короткую линию задержки. Однако он не сдвинул базовую линию оси Y. В результате получился единственный след в центре дисплея с двумя слегка разделенными метками, по одному от каждой антенны. Сравнивая относительную длину двух меток, оператор мог определить, какая антенна была более точно совмещена с целью, и продолжать вращать ее, пока длина меток не стала равной.[21]

Бортовые системы Королевских ВВС перемещали антенны, перемещая весь самолет. В случае GL угол пеленга мог уже перемещаться за счет использования поворотной кабины. Одним из решений для изменения угла возвышения может быть вертикальный наклон вехи, но по причинам, не указанным в справочных материалах, это решение не использовалось. Вместо этого верхняя антенна вертикальной пары могла перемещаться вверх и вниз по лестнице.[21]

Еще одна проблема, решенная в Mk. II был одним из сигналов настолько широким, что на дисплее появлялось несколько самолетов. Это было решено просто добавлением второй передающей антенной системы. У одного из них был довольно узкий горизонтальный разброс антенны, что делало передачу похожей на Mk. Мне 20 градусов. Другой имел гораздо более широкую антенную решетку, что сужало диаграмму направленности и значительно упрощало обнаружение отдельных целей. Во время первоначального поиска использовалась антенна с широкой диаграммой направленности, и после выбора цели был включен переключатель, чтобы переместить передачу на узкий луч. Существуют изображения, на которых показаны обе антенны, объединенные в одной кабине.[21]

Mk. II также добавил простое, но эффективное калибровочное устройство, шахту, соединенную с регулятором высоты, которая выходила за пределы кабины. Для калибровки ручка возвышения должна быть повернута на ноль и телескоп подсоединен к валу так, чтобы он был направлен на горизонт. Затем воздушный шар поднимался и отслеживался радаром, а поправки считывались через телескоп.[40]

Примечания

  1. ^ Антенны обычно проектируются так, чтобы резонировать на целевой частоте, что требует, чтобы она была кратной1⁄2 длины волны. Полное описание можно найти в Антенной книге ARRL.[5]
  2. ^ Как отмечали свидетели, «лучи прожекторов дико кружили по небу, но редко находили и удерживали цель».[13]
  3. ^ К сожалению, ни один из доступных источников не описывает точно, что это за функции защиты от помех. Однако, учитывая дату конца 1939 года, вероятно, это были либо быстрые / медленные люминофорные системы, либо вобулятор, оба из которых были добавлены в Chain Home примерно в то время.
  4. ^ Один из пользователей системы во время войны назвал ее Бедфордским ублюдком.[23]
  5. ^ Хотя в документации они называются HF и LF, эти термины используются как относительные меры по отношению друг к другу, а не как общие названия радиодиапазонов. Все частоты на самом деле находятся в пределах УКВ группа. Более распространенное определение LF - в диапазоне кГц.
  6. ^ Согласно сообщению на сайте BBC, переключатель представлял собой просто металлический стержень, замыкающий две половины диполя.[23]

Рекомендации

Цитаты

  1. ^ Butement, W. A. ​​S. & Pollard, P. E .; «Аппарат береговой обороны», Книга изобретенийКоролевские инженеры, январь 1931 г.
  2. ^ а б c d е ж Бедфорд 1946, п. 1115.
  3. ^ а б c Коричневый 1999, п. 59.
  4. ^ ARRL 1984, стр. 2–4.
  5. ^ ARRL 1984.
  6. ^ Бернс 2000, п. 344.
  7. ^ а б Бедфорд 1946, п. 1117.
  8. ^ а б Беннетт 1993, п. 118.
  9. ^ а б c d е ж Бедфорд 1946, п. 1119.
  10. ^ а б Уилкокс 2014, п. 35.
  11. ^ а б c d Бедфорд 1946, п. 1120.
  12. ^ а б Честь 1981, п. 10.
  13. ^ Уилкокс 2014, п. 43.
  14. ^ Коричневый 1999, п. 60.
  15. ^ а б c Коричневый 1999, п. 110.
  16. ^ Лорбер, Азриэль (зима 2016). «Технологический интеллект и радиолокационная война во Второй мировой войне». Журнал RCAF. 5 (1).
  17. ^ Галац, Гаспаре (2015). 100 лет радару. Springer. п. 105. ISBN  9783319005843.
  18. ^ а б c Добинсон 2001, п. 279.
  19. ^ AP1093D: Обзор радара, часть II (PDF). Министерство авиации. 1946 г.
  20. ^ а б c d е ж грамм час Бедфорд 1946, п. 1121.
  21. ^ а б c d е ж грамм час я Добинсон 2001, п. 280.
  22. ^ Бедфорд 1946, п. 1118.
  23. ^ а б "Фрэнк Пенвер", BBC People's War, 23 сентября 2003 г.
  24. ^ а б c Остин 2001, п. 213.
  25. ^ Добинсон 2001, п. 276.
  26. ^ Добинсон 2001, п. 277.
  27. ^ Добинсон 2001, п. 278.
  28. ^ Добинсон 2001, п. 394.
  29. ^ а б Остин 2001, п. 211.
  30. ^ а б Остин 2001, п. 212.
  31. ^ Асад, Арджанг; Гасс, Сол (2011). Профили в исследовании операций: пионеры и новаторы. Springer. п. 8. ISBN  9781441962812.
  32. ^ Остин 2001, п. 214.
  33. ^ а б c Бернс 2000, п. 341.
  34. ^ Уилкокс 2014, п. 41.
  35. ^ а б Ловелл 1991, п. 49.
  36. ^ Sayer 1950 С. 65–67.
  37. ^ Уилкокс 2014, п. 65.
  38. ^ а б c d е ж грамм час я Бедфорд 1946, п. 1116.
  39. ^ Бедфорд 1946 С. 1117–1118.
  40. ^ Добинсон 2001, п. 281.
Технические характеристики GL Mk. II взято из Burns, 2000, p. 344 и Добинсон, 2001, стр. 289.

Библиография

внешняя ссылка

  • Вторая мировая война GL Radar Mark II описывает GL Mk. Система II установлена ​​в форте Гилкикер на южном побережье Великобритании. На нескольких страницах сайта подробно описывается расположение радара, коврика GL и связанных с ним орудий.