РЛС Тип 271

Тип 271

Тип 271 был основным радаром подводной охоты HMCS Sackville . Над мостом можно увидеть его похожий на маяк обтекатель.
Страна происхождения	Великобритания
Производитель	Аллен Уэст и Ко, Маркони
Дизайнер	АСРЭ
Представлено	1941  ( 1941 )
Тип	Поиск на поверхности моря, раннее предупреждение
Частота	2950 ±50 МГц (S-диапазон)
ПРФ	500 страниц в секунду
Ширина луча	8,6° по горизонтали, 85° по вертикали
Ширина импульса	1,5 мкс
об/мин	2 об/мин
Диапазон	От 1 до 11 морских миль (1,9–20,4 км)
Диаметр	28 дюймов (0,71 м)
Азимут	от 220 до 360°
Точность	~2°, дальность 250 ярдов
Власть	5 кВт, 70 кВт
Другие имена	Тип 272/3, CD Mk IV, V, VI, Chain Home Extra Low
Связанный	РЛС Тип 277 , 276, 293

Тип 271 — радар надводного поиска, использовавшийся Королевским флотом и союзниками во время Второй мировой войны . Первая широко используемая военно-морская микроволновая система, она была оснащена антенной, достаточно маленькой, чтобы ее можно было устанавливать на небольших кораблях, таких как корветы и фрегаты , а ее улучшенное разрешение по сравнению с более ранними радарами позволяло ей обнаруживать надводную подводную лодку на расстоянии около 3 миль (4,8 км), а только перископ - на расстоянии 900 ярдов (820 м).

Прототип 271X был установлен на HMS Orchis в марте 1941 года и введен в эксплуатацию в мае. В течение года стало доступно небольшое количество, и к октябрю было введено в эксплуатацию около тридцати комплектов. В результате проекта были созданы две более крупные версии: Тип 272 для эсминцев и малых крейсеров и Тип 273 для более крупных крейсеров и линкоров . Модель 272 не считалась успешной и не получила широкого распространения. Модель 273 отличалась более крупными и более сфокусированными антеннами, обеспечивающими более высокий коэффициент усиления и, следовательно, большую дальность действия. Это оказалось очень успешным и широко использовалось.

Улучшенные версии, известные поочередно как модели Q или Mark IV , были представлены в начале 1943 года. Они имели более мощный магнетрон мощностью 70 кВт для большей дальности и добавляли дисплей индикатора положения в плане (PPI), который облегчал задачу организации перехвата. Почти одновременное появление радара ASV Mark III , «Хафф-Дафф» , Type 271 и новые взломы кодов немецкой военно-морской «Энигмы» решительно повернули битву за Атлантику в пользу Королевского флота. Позже в том же году 273Q на борту HMS Duke of York обнаружил немецкий линкор «Шарнхорст» ночью , что привело к его разрушению во время битвы у Нордкапа .

К концу войны были представлены улучшенные версии всех этих конструкций. Первоначально известные как модели Mark V, в марте 1943 года они были переименованы в Type 277 , 276 и 293. Эти новые модели модернизировались по мере поступления кораблей на обслуживание и получили широкое распространение к концу 1944 года. Модели Type 271Q оставались в эксплуатации на ряде кораблей. в послевоенный период вообще вышли из строя кораблей, на которых они находились.

История

Фон

Королевский флот узнал об экспериментах Роберта Уотсона-Ватта с радарами в 1935 году и очень быстро начал изучать возможности использования радаров для военно-морских целей. В отличие от Министерства авиации ВМФ , которое в то время не имело официального предприятия по производству электроники, Экспериментальный отдел в Портсмуте был центром разработки электроники и смог быстро разработать серию радаров для военно-морского использования. В 1938 году их радар Тип 79 стал первым военно-морским радаром, поступившим на вооружение.

В то время единственная мощная радиочастотная электроника работала в коротковолновых диапазонах с длинами волн, измеряемыми в метрах. Существующие лампы ( вакуумные лампы ) могли работать с абсолютным максимумом 600 МГц (длина волны 50 см), но работа вблизи этого диапазона приводила к очень низкой эффективности и выходной мощности. Большинство усилий было направлено на гораздо более длинные волны, несколько метров и более, где уже существовала коммерческая электроника для коротковолнового вещания.

По ряду причин антенны должны иметь определенный размер относительно длины волны их сигналов, при этом полуволновой диполь является обычной конструкцией. Это означало, что антенны радаров той эпохи должны были иметь диаметр в несколько метров, чтобы иметь достаточные характеристики. Прототип Type 79X, который был экспериментально установлен на тральщике HMS Saltburn в октябре 1936 года, использовал длину волны 4 м, что требовало установки антенн между мачтами корабля. Прицелиться можно было только повернув весь корабль. была разработана версия с еще большей длиной волны (7 м) Чтобы повысить мощность, для HMS Sheffield , которая обеспечивала мощность от 15 до 20 кВт. Его антенну можно было вращать, но она была огромной и тяжелой.

Магнетрон

Магнетрон с резонатором произвел революцию в разработке радиолокации.

Основная статья: Резонаторный магнетрон

В феврале 1940 года Джон Рэндалл и Гарри Бут построили магнетрон с рабочей полостью , который вскоре производил мощность 1 кВт на длине волны всего 10 см от устройства размером с коробку для обуви. Полуволновой диполь для этой длины волны имел длину всего 5 сантиметров (2,0 дюйма) и мог легко быть установлен практически на любом корабле или самолете. Это представляло собой огромный скачок в производительности, и сразу же началась разработка микроволновых радаров всеми силами. Хотя магнетрон и решил проблему генерации коротковолновых сигналов большой мощности, он сам по себе не является полноценной радиолокационной системой. Также необходим детектор радиосигналов , способный работать на одинаково высоких частотах, кабели, способные эффективно доставлять этот сигнал к антенне, и множество других разработок.

Военно-морской флот имел особенно хорошие возможности воспользоваться преимуществами магнетрона, поскольку частью их экспериментального отдела была Лаборатория клапанов. В 1939 году Лаборатория клапанов была возглавлена ​​Комитетом по координации разработки клапанов (CDV), который возглавил разработку новой технологии клапанов для всех вооруженных сил Великобритании. Лаборатория клапанов возглавила разработку перестраиваемого рефлексного клистрона , который обеспечивал необходимый сигнал промежуточной частоты для супергетеродинного приемника, работающего на микроволновых частотах, а Научно-исследовательский институт телекоммуникаций (TRE), исследовательское подразделение Министерства авиации, представил кремниево-вольфрамовый кристаллический детектор , который генерировали соответствующие высокочастотные сигналы для рефлекторного клистрона.

К июлю 1940 года образцы всех этих устройств поступили в экспериментальные цеха TRE вместе с более мощными магнетронами мощностью от 5 до 10 кВт. Герберт Скиннер собрал на столе различные детали, чтобы создать первый работающий микроволновый радар. При этом использовался обновленный магнетрон NT98 мощностью 5 кВт. Они продемонстрировали это, попросив кого-нибудь проехать на велосипеде перед устройством, держа в руках металлическую пластину. Это испытание продемонстрировало способность нового радара обнаруживать цели, даже когда они находились очень близко к горизонту, чего предыдущие конструкции не могли сделать из-за отражений от земли, которых избегал сильно сфокусированный микроволновый сигнал. Разработку серийных радаров с использованием этой базовой конструкции сразу же приступили к Министерству авиации и Адмиралтейству.

С 1940 года возможность воздушного нападения на Экспериментальный отдел считалась серьезной, но только в конце того же года эта мера была предпринята. В марте 1941 года Экспериментальный отдел был преобразован в Адмиралтейское управление связи (АСЭ), и это название оно сохраняло до конца военного периода. В августе ASE переехала в Lythe Hill House в Хаслемере , ближе к Лондону .

Разработка

В то время как развитие радаров ВМФ шло большими успехами, их оперативное применение в битве за Атлантику началось только в 1941 году. Летом и осенью 1940 года, периодом после падения Франции , позже названным потери в немцами «первым счастливым временем», Северная Атлантика достигла неприемлемого уровня.

В сентябрьском отчете о состоянии продолжающейся подводной войны отмечалось, что 70% всех успешных атак подводных лодок совершались ночью и на поверхности. Это было возможно, потому что Асдик не мог обнаружить надводную подводную лодку, а доступные в то время радары были слишком большими, чтобы их можно было использовать на большинстве обычных кораблей сопровождения. В ходе этого широкомасштабного «Совещания по защите торговли» призыв «Необходимо разработать эффективную радиолокационную установку для противолодочного надводного и воздушного сопровождения» был одобрен премьер-министром и получил высший национальный приоритет.

В октябре 1940 года группа из ASE под руководством Стенхарда Ландейла была отправлена ​​в лаборатории TRE в Суонедже для изучения их устройств для наращивания мощности. К этому времени у TRE уже работали две системы, вторую можно было установить на прицеп. При испытаниях на прибрежной скале возле лабораторий этот радар успешно обнаружил небольшие корабли в заливе Суонедж. Коллектив ВМФ разработал собственную версию прототипа, известную только как «Аппарат С», который впервые был испытан на трейлере 8 декабря 1940 года.

Антенна, состоящая из двух параболических рефлекторов , хорошо работала на вершине скалы, но не работала ближе к поверхности, как в случае установки на корабле. В этом случае малый угол между антенной и волнами на море может вызвать ложные отражения или « помехи », которые могут скрыть цель. Герберт Скиннер, который руководил разработкой антенн в TRE, взял на себя задачу протестировать существующие конструкции на различных высотах. Во время серии испытаний с 15 по 17 декабря Скиннер использовал «Аппарат B» TRE против небольшого корабля «Титларк » и продемонстрировал отслеживание на расстоянии 9 миль (14 км) на вершине скалы высотой 250 футов (76 м), 5 миль (5 миль (14 км)). 8,0 км) на высоте 60 футов (18 м) Певерил-Пойнт и 3,5 мили (5,6 км) на высоте 20 футов (6,1 м).

Другая проблема заключалась бы в том, чтобы удержать сигнал от плотно сфокусированных карандашных лучей на цели, когда корабль катился и кренился в море. Бернард Ловелл предположил, что решением будет использование антенны с узким горизонтальным лучом, как у парабол, которые они использовали, но с небольшой вертикальной фокусировкой. Это создаст веерообразный луч, распространяющийся примерно на 80 градусов по вертикали, который будет продолжать рисовать цель, пока корабль с радаром будет двигаться по волнам. Получившаяся конструкция стала известна как « сырная антенна », поскольку она выглядела как кусок сырного круга. 19 декабря прототип был установлен на адмиралтейский трейлер и отбуксирован на пляж для испытаний.

271X

Некоторый смысл срочности программы разработки можно увидеть в том факте, что заказ на 12 комплектов уже был размещен в лаборатории связи Адмиралтейства в Истни (недалеко от Портсмута). Первоначально известные просто как Тип 271, эти модели позже были названы 271X, чтобы указать на их статус прототипа.

Коаксиальные кабели, используемые для передачи сигнала от радара к приемнику, теряли около 22 дБ на 100 футов (30 м) длины на микроволновых частотах. Даже на коротких дистанциях это привело бы к неприемлемым потерям. Решением было разместить передатчик и начальные ступени приемника на задней стороне антенн в металлическом ящике, уменьшив длину проводки примерно до 1 фута (0,30 м). Однако гетеродин — рефлекторный клистрон — пришлось установить на посту оператора, поскольку он требовал периодической ручной настройки. Это ограничило максимальное расстояние между основным приемником и антеннами примерно до 20 футов (6,1 м). Эта проблема была решена за счет размещения кабины оператора непосредственно под антенной.

Единственным другим существенным изменением между Apparatus C и 271X было незначительное изменение антенны: обрезание внешних краев для уменьшения ее ширины и небольшое увеличение расстояния между верхней и нижней пластинами с 9 до 10 дюймов (от 230 до 250 мм). ), чтобы компенсировать небольшую потерю производительности из-за обрезки. Эта новая конструкция антенны была известна как Outfit ANA. Антенна размещалась на вращающейся платформе, которая вручную поворачивалась вокруг вертикальной оси с помощью приводного вала , проходившего через крышу кабины оператора РЛС и заканчивавшегося рулем, взятым от автомобиля. Поскольку коаксиальные кабели, передающие сигнал в кабину, имели лишь ограниченный люфт, поворот антенн был ограничен примерно 200 градусами и не мог быть направлен назад.

Чтобы защитить систему от непогоды, цилиндрический обтекатель был построен из плексигласа , который был в то время единственным известным микроволново-прозрачным материалом с достаточной механической прочностью. В системе использовалось несколько плоских панелей, скрепленных вместе в тиковом каркасе. Получившаяся конструкция имела очень сильное сходство с фонарем, что быстро стало его прозвищем.

Начальные испытания

HMS Orchis был оснащен первым серийным 271-м кораблем, который можно увидеть здесь, на мостике.

На совещании 11 февраля 1941 года заказ прототипов в Истни был увеличен еще на 12 единиц, а заказ на 100 серийных комплектов был размещен у Allen West and Company. На том же заседании недавно построенный корвет класса «Цветок» HMS Orchis был отведен для ходовых испытаний. Первая партия прототипов была изготовлена ​​к концу февраля 1941 года, в результате чего был заказан еще 150 комплектов.

Система была быстро установлена ​​на Orchis и начала испытания в заливе Ферт-оф-Клайд 25 марта 1941 года. Установленная на мачте высотой 36 футов (11 м) система могла отслеживать небольшую подводную лодку на расстоянии 4000 ярдов (3700 м) и дала некоторые результаты. до 5000 ярдов (4600 м). В условиях более высокого моря максимальная дальность была уменьшена до 4400 ярдов (4000 м). Хотя это было меньше, чем дальность, достигнутая с помощью экспериментальных систем в Суонедже, они считались полезными с оперативной точки зрения и в любом случае были намного больше, чем дальность видимости в ночное время. Аллену Уэсту было приказано продолжить разработку текущего дизайна серийных моделей.

После успешных испытаний Orchis Истни продолжил выполнение первоначального заказа и все активнее сотрудничал с Алленом Уэстом по поводу серийных моделей. К сентябрю 1941 года было оснащено 32 корвета и небольшое количество других кораблей, в том числе линкор HMS King George V , крейсер HMS Kenya и военно-морской траулер Avalon . Система не подходила для установки на большинство эсминцев и крейсеров, поскольку требовала, чтобы приемная комната находилась непосредственно под антенной, а большинство кораблей такого размера имели большие мачты, занимающие подходящую площадь крыши.

271, 272

В 1941 году большие успехи были достигнуты в области микроволновой электроники и постоянно предлагались новые решения проблем. Ряд таких изменений был внесен в серийные модели по мере того, как серия прототипов подошла к концу.

Одним из таких усовершенствований стал рефлекторный клистрон CV35, который заменил более ранний NR89 модели 271X. CV35 имел КПД от 3 до 4% по сравнению с исходным 1% и, следовательно, выдавал примерно в три раза больше выходного сигнала для любого заданного входа. Это позволило увеличить расстояние между антенной и приемником до 40 футов (12 м), что обеспечило гораздо большую гибкость в вариантах монтажа. CV35 также был электрически более стабильным и значительно упрощал настройку системы. Наборы, использующие CV35, первоначально были известны как 271X Mark II, но в марте 1942 года они были переименованы в 271 Mark II, убрав X.

Исходное расположение антенн было сохранено для серийных 271, но для производства Outfit ANB было изменено крепление. Были проведены дальнейшие эксперименты по замене вала прямой передачи, который оператор использовал для поворота антенн, с помощью троса Боудена , чтобы кабина была удалена от антенны. При этом ту электронику, которая осталась закрепленной на антенне, переупаковали так, чтобы она стала как можно меньшей, что позволило снизить вес. Благодаря этим изменениям антенну теперь можно было устанавливать удаленно, что сделало ее пригодной для использования на эсминцах. Обычно антенна устанавливалась на мачте на высоте 55 футов (17 м). В августе 1941 года агрегаты с таким приводом были переименованы в Тип 272.

Тип 272 также устанавливался на крейсера, но в этой роли обнаружилась новая проблема; Взрыв главных орудий был настолько сильным, что мог треснуть плексиглас в обтекателе. Проблема не была полностью решена до 1943 года, когда был представлен совершенно новый обтекатель.

273

HMS «Нигерия» был первым кораблем, на котором был установлен действующий Тип 273, который можно увидеть на мачте над темным прямоугольником ее Типа 284 .

Переход на сырную антенну привел к потере производительности, но это было неизбежно из-за качки и крена кораблей. На более крупных кораблях такого не было, где более медленные движения на волнах позволяли компенсировать эффекты с помощью механического стабилизатора. Это привело к экспериментам с использованием оригинальных параболических зеркал диаметром 3 фута (0,91 м), используемых в наборах TRE для использования на более крупных кораблях. Они обеспечили усиление в 250, что намного больше, чем сырные антенны. Ожидалось, что в сочетании с более высокой установкой на мачте эта система обеспечит значительно большую дальность обнаружения. В августе 1941 года было доставлено шесть прототипов систем, получивших название Тип 273. Первая серийная установка была поставлена ​​на HMS Нигерия в конце года.

В октябре 1941 года Средиземноморское командование запросило какое-то решение проблемы обнаружения итальянских человеко-торпед, атаковавших корабли в Гибралтаре и Александрии . Была представлена ​​модифицированная версия Типа 273, в которой удалена система стабилизации (не нужная на суше) и дополнительно увеличены отражатели до 4,5 футов (1,4 м), что улучшило усиление до 575. Несколько таких систем были построены под названием Type 273S (для Берег) и доставлен в 1942 году. Еще одна разовая модификация была произведена на объекте в Саэболе, Исландия, из-за сильных ветров в этом месте. Этот Тип 273М был установлен на артиллерийской установке для обеспечения дополнительной устойчивости. При испытаниях 29 сентября 1942 года 273М продемонстрировал дальность действия 92 000 ярдов (84 000 м) против траулера с высоты 1520 футов (460 м), что лишь немного меньше горизонта радара в 96 000 ярдов (88 000 м).

P-модели

К осени 1941 года стало ясно, что спрос на новые радары намного превышает прогнозируемые темпы производства. Помимо спроса на военно-морские корабли, британская армия принимала их для радиолокационных целей береговой обороны , а министерство авиации было заинтересовано в использовании их для управления воздушным движением на малой дальности и раннего предупреждения. Первоначальный заказ компании Allen West and Co на 150 единиц был увеличен до 350.

Чтобы ускорить производство, с Metropolitan-Vickers был заключен контракт на модернизацию электронных блоков, чтобы упростить их производство. Первоначальная система состояла из трех больших шкафов, расположенных в двух вертикальных стопках. В новой конструкции, получившей номер модели «P», использовались только два шкафа, смонтированные в одну вертикальную стопку.

Чтобы ускорить установку моделей P на корабли, для каждого корабля, который должен был вернуться из моря для периодической очистки котла, были изготовлены совершенно новые радиолокационные кабины. Монтаж происходил в два этапа: в ходе одной уборки подготавливали новый участок на корабле для установки радара, а при следующем его заходе на борт краном поднимали готовый блок.

PPI-дисплей

В 1941 году Министерство авиации начало работу над указателем плана-положения , или ИПП, новым типом радиолокационного дисплея , который создавал двухмерное изображение пространства вокруг радиолокационной станции. PPI — это то, что обычно называют радарным дисплеем, с круглой поверхностью и вращающимся вокруг нее видимым лучом. Этот дисплей использовался для облегчения задачи планирования воздушного перехвата, поскольку и самолет-мишень, и перехватчик отображались на одном дисплее, что позволяло операторам легко управлять перехватчиком.

В конце 1941 года лаборатории в Истни начали адаптировать PPI для использования с Типом 271. Дисплей значительно упростил сканирование поверхности, поскольку оператор мог поворачивать антенну взад и вперед, и на дисплее отображался весь обзор как один дисплей. Раньше им приходилось внимательно следить за «вспышками» на дисплее, когда они поворачивали антенну, а затем вращать ее вперед и назад все меньшими движениями, чтобы определить точный угол. Теперь они могли одним взмахом получить изображение всей территории и измерить угол до цели на лицевой стороне дисплея.

экспериментальный PPI с 12-дюймовым (300 мм) дисплеем с электронно-лучевой трубкой был установлен В феврале 1942 года на борту корабля King George V (ЭЛТ) . Для этого эксперимента к гибкому валу, который поворачивал антенну, был добавлен двигатель, который автоматически вращал антенну вперед и назад между ее пределами. Другой конец кабеля, который раньше использовался оператором для ручного поворота антенны, вместо этого был подключен к синхронизатору , который указывал направление, в котором в данный момент смотрела антенна. Он был смешан с сигналом дистанционного компаса-указателя . Результирующая фаза смешанного выходного сигнала кодировала угол между антенной и севером и использовалась для управления другим синхронизатором на отклоняющих пластинах ЭЛТ. Результатом стало стабилизированное изображение севера вверх.

В ходе испытаний система сразу же доказала свою неоценимость, и с EMI был заключен контракт на то, что стало известно как «Outfit JE». Единственная разница между прототипом и серийными моделями заключалась в использовании ЭЛТ меньшего размера размером 9 дюймов (230 мм), что уменьшило объем кабины с оборудованием.

Новый обтекатель

HMS Hesperus испытал новый бескаркасный обтекатель, который можно увидеть здесь.

По мере того, как в конце 1941 года установка 271 стала более распространенной, операторы начали замечать странную проблему, когда отражение от более крупных кораблей в конвое приводило к тому, что большие области дисплея становились непригодными для использования, создавая точку, намного большую, чем корабль, и скрывая объекты. рядом с ним. Они были известны как «боковые эхо», никаких намеков на которые не наблюдалось во время первоначальных операций.

Испытания начались в феврале 1942 года с использованием HMS Guillemot , шлюпа класса Kingfisher , а позже в марте перешли к серийной модели 271P на HMS Veteran . Они быстро показали, что проблема связана с колоннами, которые поддерживали крышу корпуса в виде фонаря. Была разработана новая конструкция, полностью изготовленная из плексигласа, состоящая из нескольких толстых цилиндров, которые были уложены вертикально, образуя полный обтекатель.

Первый экземпляр был установлен на HMS Hesperus в ноябре 1942 года, а к концу 1943 года весь флот был модифицирован. Проектирование обтекателя для Type 273 заняло больше времени, так как он был намного тяжелее, а также должен был выдерживать взрывную стреляющие орудия, но к концу 1943 года их переоборудовали.

Q-модели

Развитие микроволновой техники продолжалось быстрыми темпами до 1941 года, и к концу года было достигнуто несколько значительных улучшений в качестве продукции. Среди них была мягкая трубка Саттона , которая позволяла переключать микроволновый сигнал между двумя проводами, тем самым позволяя использовать одну антенну как для передачи, так и для приема. Еще одним улучшением стала первоначальная поставка полупроводниковых кристаллов массового производства из США, которые были меньше и прочнее, чем модели из Великобритании.

Самым удивительным была новая «связанная» конструкция магнетрона, казалось бы, незначительная модификация, которая привела к огромному увеличению производительности, позволив устройству того же размера, что и оригинальный NT98, достичь эффективности на уровне 40% или даже 50% 60% при использовании нового и более мощного магнита. Это привело к соответствующему увеличению мощности: без изменения источника питания радары теперь могли производить до 500 кВт.

Военно-морской флот уже пытался повысить характеристики существующих установок за счет увеличения мощности магнетронов NT98. Они обнаружили, что NT98 может производить до 100 кВт выходной мощности при входном импульсе 1 МВт. Однако это был самый предел мощности тетродов NT100 . Промежуточной целью было создание конструкции мощностью 25 кВт, которая была испытана на трейлере в Истни в сентябре 1941 года. Она была основана на новом модуляторе, который запускался тиратроном для создания необходимых импульсов мощности.

Примерно в то же время, когда проходили испытания этого нового устройства, в Истни прибыл первый магнетрон CV56. Он был установлен на экспериментальном трейлере и нацелен на Башню Наб, их стандартную цель. Ко всеобщему удивлению, полученный сигнал был настолько мощным, что единственным результатом было расплавление диполя в передающей антенне. Это привело к использованию волновода и рупора , которые разрабатывались одновременно. Всего несколько недель спустя прибыл еще более мощный магнетрон CV76, производивший 500 кВт.

Чтобы как можно быстрее развернуть новые магнетроны, было решено сохранить существующие антенные установки и использовать CV56 на мощности от 70 до 100 кВт, в конечном итоге остановившись на 70. Только передатчик будет модифицирован волноводом, приемник останется использовать коаксиальный фидер. Три изготовленных вручную прототипа шасси нового оборудования были построены в Истни, а также заказаны на десять серийных прототипов каждый от Маркони и Аллена Уэста. Возникла новая проблема; хотя в системе использовались отдельные антенны передатчика и приемника, передача была настолько мощной, что до антенны приемника доходило достаточно просочившегося сигнала, чтобы сжечь кристаллы. Это потребовало добавления к приемнику мягкой трубки Саттона, чтобы еще больше изолировать его от сигналов передатчика.

Первые испытания были проведены на HMS Marigold в мае 1942 года у Тобермори, где также проверялась его способность видеть брызги от снарядов 4-дюймовых корабельных орудий . Второе устройство было установлено на антенну 273 на корабле «Кинг-Джордж» и испытано в Скапа-Флоу в июле. Вторым эскортом, получившим 271Q, стал HMS Itchen , который также первым получил новый обтекатель. Это было особенно важно для моделей Q, поскольку увеличенная мощность передачи делала отражения боковых лепестков подавляющими.

Эти тестовые соответствия продемонстрировали еще одну проблему; цели на близком расстоянии возвращали такой сильный сигнал, что он подавлял более удаленные цели, что затрудняло отслеживание подводных лодок рядом с конвоем. В конечном итоге эта проблема была решена введением системы качания усиления , которая приглушала сигналы от близких объектов. Они прибыли в конце 1943 года.

Q-модели в действии

HMS Duke of York возвращается из боя с Шарнхорстом . Модель 273Q можно увидеть возле вершины мачты.

Согласно уравнению радара , эффективность обнаружения радара зависит от корня четвертой степени передаваемой мощности: таким образом, даже несмотря на то, что новая система обеспечивает примерно в 45 раз большую мощность, эффективная дальность увеличилась примерно в 2,6 раза. Это по-прежнему представляло собой значительное улучшение, поскольку позволяло обнаруживать подводные лодки до радиолокационного горизонта со стороны эскорта, за пределами которого обнаружение в любом случае было бы невозможно. Более важным отличием было то, что сигналы, возвращавшиеся с более коротких дистанций, были сильнее, что делало их гораздо более стабильными на дисплеях.

Самое известное действие системы произошло во время битвы у Нордкапа 26 декабря 1943 года, когда 273Q на HMS Duke of York обнаружил немецкий линкор «Шарнхорст» на расстоянии 45 500 ярдов (41,6 км) и с этого момента постоянно отслеживал его. . Начиная с 17,5 морских миль (32,4 км; 20,1 мили) Тип 284 достиг цели, а Тип 281 - с 12,75 морских миль (23,61 км; 14,67 миль). Это раннее обнаружение в сочетании с точным слепым огнем с радара Тип 284 привело к тому, что «Герцог Йоркский» нанес свой первый залп по «Шарнхорсту» и вывел из строя ее передовые батареи. Шарнхорст не знал о Герцоге Йоркском , потому что ее собственный радар Seetakt был поврежден. Попадания «Дюка оф Йорка» 14-дюймовых орудий замедляли его, пока британские и норвежские эсминцы не смогли приблизиться и прикончить его торпедами.

273-й «Дюк оф Йоркский» был ненадолго подбит, когда два снаряда «Шарнхорста» пролетели через область мачты. Из-за этого стабилизированная платформа, направляющая антенну 273, потеряла ориентацию, и антенны оказались направлены в воздух. Лейтенант Бейтс, командир радиолокационной рубки, поднялся на мачту и сумел успешно переориентировать антенну. С этого момента он стал известен как «Боременный Бейтс».

Главнокомандующий Флотом метрополии высоко оценил работу системы:

а) Надводное предупреждение, обеспечиваемое Типом 273Q, было полностью удовлетворительным, давая PPI четкое представление о ситуации на протяжении всего боя. Взрыв бортовых бортов корабля настолько потряс офис, что некоторые верхние опоры панелей были снесены, но установка продолжала функционировать на протяжении всего периода.

б) Гиростабилизация антенны доказала свою эффективность, впервые оправдав установку такого оборудования на крупных кораблях.

в) Успешная презентация тактической обстановки на ППИ была почти полностью обусловлена ​​улучшением характеристик комплекта после установки цилиндрического фонаря из плексигласа; это, сократив побочные эхо до ничтожных пропорций, повысило ценность набора на сто процентов.

г) Дальность обнаружения «Шарнхорста» составляла 45 500 ярдов, что почти полностью соответствовало дальности видимости директорской башни «Шарнхорста» с высоты антенны радара «Герцога Йоркского».

д) Тип 281 смог удерживать «Шарнхорст» на расстоянии до 12,75 морских миль, что является напоминанием о полезной роли, которую этот комплекс может сыграть в качестве резервного средства предупреждения о надводном положении.

Эффективность против подводных лодок была не столь очевидной, поскольку их низкий профиль позволял им скрываться за большими волнами. Однако послевоенный анализ показал, что 271Q значительно улучшил обзорность. С 1943 года, когда радар впервые стал обычным явлением, первая дальность обзора увеличилась в среднем с 3 до 5 миль (от 4,8 до 8,0 км), то есть увеличение более чем на 50%.

277 серия

Основная статья: РЛС Тип 277

Дальнейшее развитие серии 271 с использованием магнетрона CV76 и множества других усовершенствований изначально велось под названием Mark V. Основным улучшением стали магнетроны мощностью 500 кВт и одна приемопередающая антенна. Со временем эти изменения стали считаться настолько значительными, что им дали собственные имена: радар Тип 277 и связанные с ним модели 276 и 293. Эти версии начали заменять 271-е, начиная с середины 1944 года, и полностью заменили их новыми установками. 1945 год.

Корабли продолжали получать 271Q в течение переходного периода, включая, например, HMCS Haida , получивший свой 271Q в 1944 году. Эти установки позднего периода войны, как правило, заменялись теми кораблями, которые дожили до послевоенной эпохи; Хайда получил Тип 293 в 1946 году.

Другое использование

Тип 271 настолько опередил свое время, что нашел множество применений в несвязанных с ним ролях, например, в ходе войны на передовой.

Береговая оборона

Значительную роль 271-й модели сыграла адаптация британской армии к роли береговой обороны. Эти радары были размещены вдоль восточного побережья Британских островов для поиска кораблей противника в Ла-Манше . Более ранние устройства, основанные на системах УКВ с длиной волны 1,5 м, имели проблемы с обнаружением электронных лодок , и эту проблему устранила более короткая длина волны и гораздо более высокое разрешение модели 271.

На самом раннем этапе разработки одно из устройств 271X было отправлено на армейский радарный исследовательский полигон ADRDE в Крайстчерче, Дорсет . Как и в случае с 273, веерный луч сырной антенны не понадобился и его заменил параболический рефлектор. Они были даже больше, чем первоначальные трехфутовые модели тестовых моделей, и их диаметр увеличился до 7 футов (2,1 м). Это увеличило прирост примерно в 25 раз по сравнению с 271 и примерно в пять раз по сравнению с 273.

Вся система, включая кабину оператора, монтировалась на зенитном лафете. Антенны крепились непосредственно к борту кабины, вращаясь вместе с ней. Это имело то существенное преимущество, что коаксиальные кабели между антеннами и оборудованием внутри были очень короткими. Первый экземпляр был размещен на батарее Lydden Spout Battery в июле 1941 года. Неофициально называемый Type NT271X, позже ему было присвоено официальное название Radar, Coast Defense, Number 1 Mark 4 или для краткости CD No.1 Mk.4.

К концу августа группа тестирования сообщила:

В оперативном отношении NT271X был большим шагом вперед по сравнению с предыдущими наборами в максимальной дальности, дискриминации, подсчете и точности. Впервые было получено надежное прикрытие через Ла-Манш, так что даже электронные лодки не могли пройти незамеченными между Кале и Булонью. Большие корабли можно было наблюдать на якоре во внешней гавани Булони.

Испытания прошли настолько успешно, что прототип остался на месте в качестве оперативной единицы, а ADRDE немедленно разместила заказ еще на двенадцать единиц ручной сборки. Был размещен еще один заказ на пятьдесят серийных моделей, установленных на передвижном прицепе, которые сформировали станции «К» сети береговой обороны.

Поскольку модель 271 продолжала модифицироваться новым оборудованием и технологиями, армия последовала этому примеру. Использование мягкой трубки Саттона позволило удалить вторую антенну, а добавление волноводов улучшило возможности упаковки. В новой версии, радар береговой обороны, номер 1 Mark 5, теперь единственная антенна была установлена ​​на отдельном и гораздо меньшем прицепе, а остальная электроника - в невращающемся полуприцепе. Некоторые из них были установлены на постоянных креплениях, и в этом случае они были известны как Радар Береговой обороны, Номер 1, Марк 6.

Сетевой дом очень низкий

Когда армия начала развертывать радары CD Mk.4, Королевские ВВС (RAF) начали замечать новые атаки немецких самолетов, которые не были обнаружены их системами Chain Home Low . В этих рейдах, позже получивших прозвище «tip-n-run» в честь правил крикета на заднем дворе , использовались высокоскоростные истребители-бомбардировщики, такие как Focke-Wulf Fw 190 . Самолет пролетел на чрезвычайно малой высоте, примерно 100 футов (30 м) над водой, бомбил морскую цель, а затем быстро повернул домой. Самолеты были видны радарам лишь в те несколько мгновений, когда они поднимались над целями, а затем отворачивались.

Чтобы противостоять этим атакам, в декабре 1942 года ВВС Великобритании взяли под свой контроль одиннадцать единиц CD и переименовали их в AMES Type 52, но гораздо более известные как Chain Home Extra Low . Еще три были добавлены в сеть в мае 1943 года. Они развивались по тому же пути, что и армейские модели, и со временем стали известны как Тип 52–Тип 56. Всего в сеть было добавлено 38 станций.

Описание

Расположение антенны

Антенна типа «двойной сыр» модели 271 была похожа на антенну типа 274, установленную на HMS Swiftsure .

Для модели 271 требовался тонкий поперечный луч, чтобы обеспечить точность, при этом он имел широкий луч вверх и вниз, чтобы сигнал попадал на поверхность воды, когда корабль кренится и катится. Это привело к использованию «сырной» конструкции антенны, которая состоит из куска параболического отражателя с пластинами сверху и снизу. Получившаяся конструкция «сжимает» сигнал между двумя пластинами, и он быстро распространяется по мере выхода из области между ними. Кроме того, в серийных моделях антенны внешние края параболической секции были обрезаны, чтобы сделать антенну более узкой. Обрезанные части были снабжены небольшими торцевыми пластинами, которые вызывали боковые отражения.

Модель 271 была спроектирована как раз перед разработкой системы переключения антенны между передатчиком и приемником, работающим на сверхвысокочастотных частотах , поэтому использовались две отдельные антенны, расположенные одна над другой. Плоские верхняя и нижняя поверхности сыра сделали это простым, а металлические пластины защищали приемник от паразитных сигналов передатчика.

Антенна крепилась на стойке, проходящей через металлическую трубку. В верхней части трубки находилась система подшипников, на которой располагалась антенна. Пост проходил через крышу кабины оператора РЛС и заканчивался большим колесом, которое использовалось для ручного поворота антенны.

Стандартный Outfit ANB имел коэффициент усиления примерно 55. Более крупный рефлектор длиной 3 фута (0,91 м) модели 273 улучшил этот показатель примерно до 250, а отражатель наземной модели 273S длиной 4,5 фута (1,4 м) еще больше улучшил этот показатель до 575.

Электроника

Электроника 271 была самой современной для 1940-х годов и дает некоторое представление о сложности производства таких систем в то время. Приемник оригинального 271X имел шум 20 дБ, но в производстве он немного улучшился до 16–18 дБ. Внедрение детекторных кристаллов американского производства обеспечило дальнейшее улучшение до 14–16 дБ.

Вначале оборудование помещалось в два больших шкафа, высотой примерно с обычный холодильник , но несколько уже. Для производственных подразделений это было сокращено до одного шкафа с двумя большими ящиками внизу и посередине и гораздо меньшим блоком сверху. Самый нижний блок представлял собой систему питания и формирования импульсов, в середине приемник и дисплей, а сверху тюнер.

В модели P был добавлен дисплей PPI, который в остальном был похож на более поздние модели более ранних марок. В моделях Q намеренно использовалась та же компоновка, что и в P, чтобы облегчить преобразование.

Дисплеи и интерпретация

Ранние модели, от A до M, использовали дисплей с A-сканировкой . При этом использовалась одна электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), луч которой протягивался по дисплею слева направо с помощью генератора временной развертки, запускаемого импульсами передачи. Цели на текущей линии обзора или «линии выстрела», как это известно в терминах радара, вызывали небольшое отклонение луча, образуя «блик» на дисплее. Поскольку время движения луча было таким же, как и время сигнала радара, положение на поверхности ЭЛТ было прямым аналогом дальности до цели. Система имела две настройки дальности: 5 000 ярдов (4,6 км) и 15 000 ярдов (14 км). ЭЛТ также можно использовать для измерения формы импульсов и выполнения других задач по техническому обслуживанию.

В моделях P и Q дисплей был изменен и стал в первую очередь индикатором положения в плане с использованием ЭЛТ большего размера 9 дюймов (230 мм). На этом дисплее угол антенны относительно магнитного севера используется для вращения луча вокруг поверхности дисплея «севером вверх». Временная развертка используется для перемещения луча от центра к внешнему краю вдоль этого угла. Вместо того, чтобы отклонять луч, создавая вспышку, усиленный сигнал заставляет сигнал становиться ярче. Когда антенна проходит мимо цели, на темной поверхности дисплея загорается небольшой значок. Для того, чтобы это заработало, оператору требуется тщательная настройка, чтобы приглушить внутренний шум усилителя, не приглушая при этом слабые сигналы.

Ссылки

Библиография

• Барретт, Дик (2005). «Цепной дом сверхнизкий» . Страницы радара .
• Хауз, Дерек (1993). Радар в море Королевский флот во Второй мировой войне . Издательство Военно-морского института, Аннаполис, Мэриленд, США. ISBN  1-55750-704-Х .
• Кокрейн, К. Алек (2016). «Разработка средств морского предупреждения и тактической радиолокационной станции» . В Кингсли, Фред (ред.). Разработка радиолокационного оборудования для Королевского флота, 1935–45 . Спрингер. стр. 184–275. ISBN  9781349134571 .
• Констам, Ангус (2009). Битва у Нордкапа: смертельная поездка «Шарнхорста», 1943 год . Издательство Grub Street. ISBN  9781844158560 .