GL Mk. Я радар

GL Mk. II

GL Mk. II передатчик фургон
Страна происхождения	Великобритания
Введено	конец 1941 г. ( конец 1941 г. )
Тип	Направление АА
Частота	От 54,5 до 85,7 МГц
PRF	От 1 до 2,5 кГц
Ширина импульса	От 1 до 1,2 мкс
Классифицировать	Обнаружение 50 000 ярдов 30 000 ярдов отслеживание 14 000 ярдов направление орудия
Азимут	± 20 ° от текущего пеленга
Высота	15–45 °
Точность	50 м в диапазоне, под 0,5 ° по направлению
Мощность	150 кВт
Другие имена	РЛС Зенитного № 1, Mk. 2, СЫН-2

Радар, артиллерийская установка, Mark I или GL Mk. Я коротко, был ранняя радиолокационная системой , разработанная британской армией , чтобы предоставить информацию диапазона для связанной зенитной артиллерии . Было два обновления той же базовой системы, GL / EF (Elevation Finder) 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. Основываясь на Chain Home , GL использовала отдельные передатчики и приемники, расположенные в деревянных каютах, установленных на лафетах, каждая со своими антеннами, которые нужно было повернуть, чтобы навести на цель. Антенна вырабатывала сигнал, который был полунонаправленным и был способен обеспечить только точную информацию о наклонной дальности ; точность пеленга цели составляла примерно 20 градусов, и он не мог предоставить информацию о высоте цели. Некоторые из них были развернуты с британским экспедиционным корпусом, и по крайней мере один был захвачен немецкими войсками во время эвакуации из Дюнкерка . 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. Целесообразным решением было приспособление GL / EF, обеспечивающее измерения пеленга и возвышения с точностью примерно до градуса. Благодаря этим улучшениям 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 в Советский Союз в 1941 году около 200 Mk. II были поставлены Советскому Союзу, который использовал их под названием СОН-2.. 1,679 Mk. В конечном итоге были произведены II.

Внедрение резонаторного магнетрона в 1940 году привело к новому усилию по проектированию с использованием высоконаправленных параболических антенн, позволяющих как дальномер, так и точные измерения пеленга, при этом будучи гораздо более компактным. Эти GL Mk. III РЛС 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 обычно были заменены, начиная с 1944 года, более совершенными SCR-584 .

Развитие [ править ]

Армейская ячейка [ править ]

Первое упоминание о радаре в Великобритании было 1930 предложение , сделанное WAS Butement и PE Поллард из армии военного министерства «s Signals Экспериментальной Учреждение (SEE). Они предложили строить радиолокационную систему для обнаружения кораблей , которые будут использоваться с береговыми батареями, и пошли так далеко , чтобы построить маломощную макетный прототип с использованием импульсов на 50 см длине волны (600 МГц). Военное министерство не проявило интереса и не предоставило финансирования для дальнейшего развития. Дело было упомянуто мимоходом в вопросе января 1931 Изобретения Книги из Королевских инженеров . ^[1]

После успешной демонстрации радара Министерством авиации и быстрого прогресса в создании системы, которая в 1936 году станет Chain Home (CH), армия внезапно заинтересовалась этой темой и посетила группу радаров CH в их новой штаб-квартире в Bawdsey Manor . Здесь они познакомились с уменьшенными версиями системы CH, предназначенной для полумобильного развертывания. Похоже, что это имело ряд применений в армии, что привело к формированию 16 октября 1936 года Секции военных приложений, ^[2] но известной как армейская ячейка. Этой группе было предоставлено место в Боудси, и в нее входили 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 пеленга и возвышения , но определение дальности с помощью оптических средств оставалось трудным, медленным и открытым для простых ошибок в процедуре. Радиолокационная система, которая могла бы обеспечить точное и быстрое определение дальности, 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 с целью разработки гораздо меньшей радиолокационной системы, подходящей для установки на большие самолеты. Это станет ролью бортового радара перехвата (ИИ), цель которого - обнаруживать бомбардировщики в ночное время и позволять тяжелым истребителям находить и атаковать их с помощью собственного радара. Когда эти наборы продемонстрировали способность легко подбирать корабли в Ла-Манше , армейская ячейка создала вторую группу для адаптации этих систем к роли 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. I разработка [ править ]

Работа над GL была начата очень рано во время разработки CH, и, как и в CH того времени, использовались относительно длинные волны, поскольку их можно было легко сгенерировать и обнаружить с помощью существующей электроники из коммерческих коротковолновых радиосистем. Обратной стороной этого целесообразного подхода является то, что радиоантенны обычно должны составлять значительную часть длины волны радиосигнала, чтобы работать с разумным усилением . Для 50-метровой длины волны, первоначально используемой 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, используемые радиолокационными системами, продолжали падать. К тому времени, когда GL был готов начать испытания, система была способна работать на длинах волн от 3,4 до 5,5 м ^[6], уменьшив размер антенны до более приемлемой длины в несколько метров. Аналогичные изменения в электронике также привели к появлению уменьшенных версий CH, Mobile Radio Unit или MRU, которые обеспечивали как мобильную службу раннего предупреждения, так и перемещаемую службу в случае выхода из строя главной станции CH. ^[3]

В радиолокационных дисплеях типа CH используется генератор временной развертки для создания плавно изменяющегося напряжения , которое подается на один из входов электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Временная развертка откалибрована для перемещения точки ЭЛТ по экрану в то же время, когда эхо-сигналы будут возвращаться от объектов 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 всплеск.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 можно будет измерить пятно с точностью до 1 мм по шкале на типичной 3-дюймовой (76 мм) ЭЛТ, и этот радар имеет максимальную дальность действия 14000 ярдов, то этот 1 мм представляет 14000 / (75 / 1) , чуть более 186 ярдов (170 м). Это была гораздо меньшая точность, чем хотелось, 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 до тех пор, пока он не достигал порогового значения, которое запускает временную развертку. База времени была настроена на перемещение по экрану за время, составляющее менее километра. Для контроля скорости зарядки использовался большой потенциометр ^[7].который обеспечивал смещение диапазона. Расстояние до цели измерялось с помощью потенциометра для перемещения метки до тех пор, пока она не окажется в середине дисплея, а затем считывания диапазона по шкале на потенциометре. Базовая система развивалась быстро, и к лету 1937 года испытательная система обеспечивала точность в 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 примерно одной длины волны друг от друга, так что, когда они были направлены прямо на цель, принятые сигналы нейтрализовались и отображали 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. Одиночная полуволновая дипольная антенна была установлена ​​на коротком вертикальном выступе на одном конце кабины с «линией вылета» 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 орудия, что позволяло поворачивать 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 по 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 приводило к сужению их угла приема. ^[10]

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

Первоначальное развертывание [ править ]

К 1939 году команда была настолько довольна состоянием оборудования, что были разосланы контракты на производство. Компания Metropolitan-Vickers выиграла контракт на поставку передатчика, а AC Cossor - приемника. Массовое производство набора GL не оказалось особенно сложным, и к концу 1939 года было поставлено 59 полных систем, а еще 344 системы 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. опасность ночных бомбардировок вызвала серьезную озабоченность, и поскольку система GL не могла предоставить точную информацию о пеленге и высоту, она не могла направлять орудия в ночное время. ^[9] Вместо этого использовался стиль работы Первой мировой войны , когда прожекторы охотились на цели в основном случайным образом, а обычные оптические инструменты использовались 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, усилий и денег на систему GL, когда Blitz открыла всю систему ПВО армии, она оказалась неэффективной. Генерал Фредерик Пайл , командующий ПВО сухопутных войск , выразился так:

Проблемы с радаром были огромны. 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 возникли 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, отображение пеленга показывало только то, были ли антенны выровнены 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 пеленга всегда указывали на неправильную центровку, и считыватели дальности не могли знать, какой самолет они измеряли. Даже самые опытные экипажи не могли удовлетворительно отслеживать цель в этих условиях. ^[14]

Радар в Дюнкерке [ править ]

GL Mk. Наборы I были развернуты с Британским экспедиционным корпусом вместе с подразделениями MRU, которые обеспечивали раннее предупреждение . После разрушения оборонительных сооружений и возможной эвакуации из Дюнкерка эти установки пришлось бросить во Франции . ^[15]

Для радиолокационной группы Вольфганга Мартини оставалось достаточно деталей, чтобы собрать воедино конструкцию и определить основные эксплуатационные возможности систем. То, что они нашли, их не впечатлило. ^[15] Радары Люфтваффе как для раннего предупреждения ( Фрейя ), так и для наведения орудий ( Вюрцбург ) были значительно более продвинутыми, чем их британские коллеги в то время, ^[16] работая на гораздо более коротких длинах волн около 50 см. ^[17]

Эта оценка в сочетании с неудачей миссии LZ-130 по обнаружению британских радаров в августе 1939 года, по-видимому, привела к общей недооценке полезности британских радиолокационных систем. Несмотря на то, что было известно о Chain Home, немецкие отчеты о состоянии Королевских ВВС, написанные незадолго до битвы за Британию, даже не упоминали радар. В других отчетах это упоминается, но не считается очень важным. Другие подразделения Люфтваффе, похоже, пренебрежительно относятся к системе в целом. ^[15]

Mk. II разработка [ править ]

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 в поле 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, направленные в несколько разных направлениях, но с их чувствительными участками, слегка перекрывающими их по средней линии. Результатом является 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 через задержку, 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 расположенных точки. Сравнивая длину меток, оператор может определить, какая антенна направлена ​​на цель более точно. ^[20] При повороте антенн в сторону более сильного сигнала, чем длиннее точка, 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 систем переключения лепестков . ^[21]

Mk. Я * [ править ]

Поскольку Mk. Приехал в поле, был внесен ряд улучшений в базовую электронику. Они были собраны вместе, чтобы сформировать Mk. I * 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 тросом между двумя каютами, который был известен как тросовый замок . Некоторые детали ВЧ-каскадов на приемнике улучшенное отношение сигнал / шумбыл добавлен регулятор напряжения для корректировки различий в генераторах, а также введена новая система, заменившая сложную систему заземления для потенциометра электронной версией. Более серьезным изменением стало введение функций защиты от помех . ^{[22] [c]}

Бедфордское приложение [ править ]

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 СН и был хорошо знаком как с желаниями зенитчиков, так и с возможностями, присущими радиолокационным системам. Он предположил, что будет относительно легко адаптировать антенну и системы индикации от Mk. II к Mk. I, предоставляющая многие из тех же преимуществ. ^[9]

Результатом стал GL / EF , предназначенный для определения положения орудия / высоты , хотя почти повсеместно его называли приставкой Бедфорда . ^[d] Эта модификация добавила набор вертикальных антенн и новую ЭЛТ для измерения угла места для их считывания, а также радиогониометр, который позволял точно измерять вертикальный угол. Mk. I * с GL / EF начали развертывать в начале 1941 года, когда 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 пистолеты либо автоматически приводились в действие от 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 [ править ]

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 достигали целей и возвращались в приемник вместе с сигналами, поступающими 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 пришлось бы создать несколько калибровочных таблиц, по одной для каждого радара, или что, если бы требовалась единая таблица поправок для разных пеленгов, антенны пришлось бы 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 выпала на долю Невилла Мотта , физика, который недавно присоединился к армейской ячейке. ^[24] В конечном итоге были найдены подходящие размеры восьмиугольника диаметром 130 ярдов (120 м) и квадратной проволочной сетки 2 дюйма (5,1 см). Это поддерживалось в воздухе сотнями натянутых тросов, проходящих по деревянным кольям на высоте около 1,5 м в воздухе. Чтобы получить 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 покрывали площадь около 15000 квадратных ярдов (13000 м ² ) и использовали 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 нехватку проволочной сетки по всей стране . ^[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 огневые точки ПВО, так что 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 будет введено в эксплуатацию 600 площадок. В конечном итоге программа продолжалась годами, прекращая свое существование по мере появления новых систем, которые не требовали коврики. ^[18] Матовая программа формально закончилась в марте 1943 года. ^[28]

Другая проблема, которая так и не была решена полностью, заключалась в том, что любой воздушный шар в этом районе мог образовывать мощный отражатель, делающий все, что находится за ним, невидимым. Это особенно раздражало, поскольку воздушные шары часто размещались рядом с зенитными орудиями, поскольку эти две системы использовались вместе для защиты важных целей. Решение было рассмотрено в виде системы, которая позволила бы устранить низколежащие отражения, но это не было полностью разработано. ^[20]

Драматические результаты [ править ]

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 Патрика Блэкетта , который имел опыт Первой мировой войны в Королевском флоте 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 переросла в общую область оперативных исследований . ^[29]

Блэкетт сформировал исследовательскую группу, известную как Исследовательская группа противовоздушного командования, но повсеместно известная как «Цирк Блэкетта». Блэкетт сознательно выбрал членов из разных слоев общества, включая физиологов Дэвида Кейнса Хилла , Эндрю Хаксли и Л. Бейлисса, математиков-физиков А. Портера и Ф. Набарро , астрофизика Х. Батлера, геодезиста Г. Рейбоулда, физика И. Эванса и математиков А. М. Кист, единственная женщина в команде. ^[30] Их цели были аккуратно резюмированы Блэкеттом:

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

Между тем, в ноябре 1940 года Джон Эшворт Рэтклифф был переведен со стороны Министерства авиации Боудси, чтобы открыть зенитную артиллерийскую школу в Петершеме на западной стороне Лондона. ^[30] Одна проблема, которая стала очевидной сразу, заключалась в том, что входные данные для предикторов, аналоговых компьютеров, которые обрабатывали баллистические расчеты, очень легко ошиблись. 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 к некоторым сайтам АА в районе Лондона , посвященный исключительно записи входных данных для предсказателей, количества выпущенных выстрелов и результатов. Эти цифры были возвращены через командную структуру AA, чтобы найти какие-либо возможности для улучшения. В официальной истории, опубликованной сразу после войны, отмечалось, что в период 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 41 000 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 пострадали. [...] Блиц фактически закончился той ночью. К концу блиц-атаки мы уничтожили 170 ночных налетчиков, вероятно, уничтожили еще 58 и повредили в той или иной степени еще 118. ^[33]

Mk. II прибывает [ править ]

Производство танка Mk. II принадлежал Граммофонной компании и Коссору. ^[8] Прототип Mk. II начали появляться уже в июне 1940 года, но в конструкцию были внесены значительные изменения, поскольку 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 лучший диапазон, но, что более важно, она позволила значительно уменьшить ширину импульса 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 года и оставался на вооружении до 1943 года. ^[21] Анализ показал, что Mk. II улучшил количество выстрелов на убийство до 2750, что стало еще одним значительным достижением. ^[33]С июня 1940 г. по август 1943 г. было произведено 1679 комплектов GL Mark II ^[34].

Mk. III разработка [ править ]

Введение в 1940 году магнетрона с резонатором позволило радарам эффективно работать на гораздо более коротких микроволновых волнах, что уменьшило длину антенн до нескольких сантиметров. Эти антенны были настолько короткими, что их можно было разместить перед параболическими отражателями , которые фокусировали сигнал в очень узкий 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 , вращающуюся версию переключения лепестков, можно дополнительно уменьшить до менее ½ градуса, что более чем достаточно для прямой наводки оружия. ^[35]

В конце 1940 года армия активно работала над созданием радиолокационной системы GL S-диапазона , и к 1942 году уже разослала планы компаниям в Великобритании для производства. В 1940 году в Канаде также началась работа над полностью разработанной и построенной в Канаде версией, производство которой началось в сентябре 1942 года, а поставки в Великобританию начались в ноябре 1942 года под названием 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 обеспечив, чтобы 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 ближайшие 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 течение 1943 года, но поставки не были особенно быстрыми, и эти наборы часто отправлялись в новые части, а не на замену Mk. Я в поле. Появление в 1944 году американского радара SCR-584 стало катализатором быстрой замены всех этих наборов, поскольку он сочетал сканирование и отслеживание в одном устройстве с внутренней генераторной установкой. В послевоенное время они, в свою очередь, были заменены более компактными и легкими AA No. 3 Mk. 7 , которая использовалась до тех пор, пока зенитные орудия не были сняты с вооружения в конце 1950-х годов. ^[37]

Описание [ править ]

Базовый дизайн [ править ]

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 , в котором находилась соответствующая электроника. 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 3  микросекундных (мкс) длинных импульса 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 вокзала). Это было целью мата GL, который не устранял отражения, но делал их более предсказуемыми.^[20]

Отдельные приемники дальности и пеленга могут работать в нескольких диапазонах частот. Общий генератор был использован обоими приемниками, который был отправлен в четырех- трубку радиочастотной секции (РЧ). 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 циферблата. ^[38] Чтобы исправить небольшие различия в двух приемниках, выход одного из сердечников можно было отрегулировать, сдвинув медное кольцо по штырю 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 [ править ]

Сигнал дальности принимался на одиночный полуволновой диполь, установленный в середине горизонтальной антенной решетки, подавался в четырехтрубный радиоприемник, а затем в четырехтрубную систему промежуточной частоты (ПЧ). Выходной сигнал подавался непосредственно на нижнюю пластину оси Y одного из двух ЭЛТ. На верхнюю пластину на оси Y подавался выход 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 была установлена ​​временная развертка, охватывающая экран с гораздо большей скоростью, представляя только часть общего времени полета сигнала. Запуск временной развертки осуществлялся с помощью очень точного маслонаполненного потенциометра, который экспоненциально увеличивал заряд в конденсаторной батарее, пока не достигал значения запуска. ^[38] Требовалась очень сложная система заземления для обеспечения точности выходных напряжений, выходящих из системы потенциометров, поскольку любые паразитные напряжения могли подавить сигнал. ^[39]

Чтобы выполнить 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 перевернул magslip или сельсин , как это обычно 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, причем 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 временная база не использовалась для измерения дальности, и горизонтальное положение точки не имело значения. Вместо этого временная развертка 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, соединенный с педалями велосипеда, ища точку, в которой пропадал сигнал, указывая на то, что цель теперь идеально выровнена 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, система электрического переключения на антенных фидах 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 ​​EC Slow и стала известна как Slowcock . ^[38]

GL / EF [ править ]

В целом системы, оснащенные GL / EF, были аналогичны Mk. Я, но добавил еще один набор антенн, расположенных вертикально вдоль лестницы, выступающей из верхней части кабины приемника. Первоначальная дальномерная антенна 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 будут конструктивно мешать одной паре и деструктивно - 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 национальной сети.. 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 следы 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 было внесено дальнейшее усовершенствование, которое позволило осуществлять непрерывное отслеживание, а не периодическую повторную настройку. Система переключения была модифицирована таким образом, что диапазон передавался на верхнюю строку в течение 2,5 миллисекунд (мс), а сигналы диапазона и радиогониометра - в течение 7,5 мс. Если сигнал был должным образом обнулен, два верхних сигнала смешались бы и дали бы одну яркую вспышку на верхней кривой, в то время как нижняя кривая обнулялась бы, как и раньше. Если сигнал не был обнулен, то могло бы появиться слабое второе пятно, размывающее верхнюю дорожку, и это было бы заметно даже до того, как стала видимой пятна на нижней дорожке. ^[20]

При тестировании было обнаружено, что слабый сигнал, предназначенный только для определения дальности, становится трудно различить, когда сигнал зашумлен и прыгает. Последнее изменение добавило небольшую фиксированную задержку к сигналу только диапазона, в результате чего его кривая сместилась вправо. Теперь на индикаторе высоты появились три отчетливых отметки, пик дальности справа и два сигнала высот, 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 выход из двух четко указывал, с какой стороны лежала цель, спереди или сзади. ^[38] Однако это привело к проблемам в фазовых системах, которые так и не были полностью устранены. ^{[20] [f]}

Mk. II [ править ]

Модель Mk. II 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 существенное различие заключалось в методе, использованном для создания разделенных трасс на дисплеях. В отличие от электронной системы, используемой на GL / EL, Mk. II использовал механическую и моторизованную систему, которую Бедфорд считал менее продвинутой. ^[20] Основная идея заключается в использовании двух антенн, направленных 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 поворачивать их, пока оба сигнала не стали одинаковыми. Эта система широко использовалась в радарах RAF AI и ASV еще в то время, когда 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. Результатом стал 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 близко выровнена с целью, и продолжать вращать ее до тех пор, пока длина меток не станет равной. ^[21]

Бортовые системы RAF перемещали антенны, перемещая весь самолет. В случае GL угол пеленга мог уже перемещаться за счет использования вращающейся 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 простым добавлением второй передающей антенной системы. У одного 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 рукоятка возвышения должна быть повернута на ноль, а телескоп подсоединен к валу так, чтобы он был направлен на горизонт. Затем воздушный шар поднимался и отслеживался радаром, а поправки считывались через телескоп. ^[40]

Заметки [ править ]

Ссылки [ править ]

Цитаты [ править ]

Библиография [ править ]

• ARRL Антенная книга . Американская радиорелейная лига. 1984. ISBN 9780872594142.
• Остин, Брайан (2001). Шенланд: ученый и солдат . CRC Press. ISBN 9781420033571.
• Бедфорд, Лесли (июль 1946 г.). «Разработка пушечных радиолокационных приемников типа GL Mk.I, GL Mk.I * и GL / EF». Журнал Института инженеров-электриков . 93 (6): 1115–1122. DOI : 10.1049 / ji-3a-1.1946.0199 .
• Беннетт, Стюарт (1993). История контрольной техники, 1930–1955 . ИЭПП. ISBN 9780863412998.
• Браун, Луи (1999). Технические и военные императивы: радарная история Второй мировой войны . CRC Press. ISBN 9781420050660.
• Бернс, Рассел (2000). Жизнь и времена А. Д. Блюмлейна . ИЭПП. ISBN 9780852967737.
• Добинсон, Колин (2001). Командование ПВО: ПВО Великобритании во время Второй мировой войны . Метуэн. ISBN 9780413765406.
• Ловелл, Бернард (1991). Эхо войны: история радара H2S . CRC Press. ISBN 9780852743171.
• Sayer, AP (1950). Армейский радар - историческая монография . Военное министерство. OCLC  39083472 .
• "Создатели научных приборов чествуют пионера радара" . Инженер по радио и электронике . 51 (1): 10–11. Январь 1981 г.. Doi : 10.1049 / ree.1981.0002 .
• Уилкокс, Дэвид (2014). Армейский радар . Reveille Press. ISBN 9781908336842.CS1 maint: ref = harv ( ссылка )

Внешние ссылки [ править ]

• 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 описана компоновка радара, коврика GL и связанных с ним орудий.