АҚШ армиясының алғашқы радиолокациялық жүйесі

Кіріспе

АҚШ армиясының алғашқы радар жүйесі

SCR 268 (Сигнал корпусының радиосы № 268) – АҚШ армиясының алғашқы радар жүйесі болды. 1940 жылы енгізілген бұл жүйе әуеге қарсы артиллерияны дәл нысанаға бағыттау үшін әзірленді, сонымен қатар қару орнату жүйелерінде және ұшақтарға қарсы із шараларын бағыттауда қолданылды. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде армия мен теңіз жаяу әскерлерінің әуе қорғанысы және ерте ескерту бөлімшелерінде радар кеңінен пайдаланылды. Соғыс аяқталған кезде бұл жүйе ескірген деп есептелді, оның орнына әлдеқайда кіші және дәл SCR 584 микротолқынды жүйесі келді.

Даму

Сигнал корпусы 1920 жылдардың соңында Нью-Джерси штатының Монмут фортындағы Сигнал корпусы зертханаларының директоры, полковник Уильям Р. Блэр басшылығымен, кейбір радар тұжырымдамаларын тәжірибеден өткізді. Корпустың күш-жігерінің көп бөлігі инфрақызыл детекция жүйелері (сол кездегі танымал идея) және дыбыс детекторларының жаңа буынына бағытталғанмен, олар "соқтығысу принципіне" негізделген микротолқынды радарлар бойынша да шағын зерттеу бағдарламасын жүргізді, онда ұшақ екі сигналдың араласуына себеп болар еді. Генератордың төмен тиімділігі және қашықтықты анықтау мүмкіндігінің болмауы осы күш-жігерді тиімсіз етті. 1935 жылы Блэрдің жаңа келген қызметкері Роджер Б. Колтон оны АҚШ Әскери-теңіз күштерінің CXAM радар жобасын зерттеу үшін инженер жіберуге көндірді. Әскери-теңіз жүйесінің дамуы 1920 жылдардың басында АҚШ Әскери-теңіз зерттеу зертханасында Альберт Х. Тейлор және Лео С. Янг жүргізген тәжірибелерден бастау алды. Уильям Д. Хершбергер олардың жұмысын тексеріп, өте жағымды баға берді. Олар осындай құрылғыға қажеттілік табу арқылы қаржыландыруға қол жеткізуге тырысты және ақырында 1936 жылдың 1 ақпанында жаңбыр, тұман, түтін немесе былдыр арқылы 15 000 ярдық қашықтықта қару-жарақ жүйесін алу үшін Жағалау артиллериясының бастығынан "сұраныс" алды. Бас сигнал офицері Джеймс Б. Эллисонның қолдауына ие болып, олар аздаған қаржы жинап, басқа жобалардан да "алыстырды". 1936 жылдың желтоқсанына қарай олар жұмыс істейтін прототипке ие болды және оны жетілдіру жұмыстарын жалғастырды. 1937 жылдың 26 мамырында олар прототиптің тиімді демонстрациясын көрсетті. Мақсатты Martin B-10 бомбалаушысын оның күтілген орнынан таба алмағаннан кейін, олар оны "іздеуге" кірісіп, бағытынан 10 миль қашықтықта тапты. Радар іздеу шамшырағын басқаратын командаға бағытталған мәліметтерді жіберді, және шамшырақ қосылғанда бомбалаушы сәуленің ортасында болды. Кейіннен нысананың жолдан ауытқығаны белгілі болды, бұл демонстрацияны одан да әсерлі етті. Бұл жүйенің дамуы ұзақ қашықтықтағы ерте ескерту радарына басымдық берілгендіктен және прототиптің бөліктері SCR 270 құрастыру үшін пайдаланылғандықтан, белгілі бір деңгейде баяулады. Дегенмен, жүйе 1939 жылы 270-пен бірдей уақытта Western Electric компаниясында өндіріске енгізілді. Радар 1940 жылы қолданысқа түсті және соғыс аяқталғанға дейін шамамен 3100 данасы өндірілді.

The Signal Corps had been experimenting with some radar concepts as early as the late 1920s, under the direction of Colonel William R. Blair, director of the Signal Corps Laboratories at Fort Monmouth, New Jersey. While most of the Corps' efforts revolved around infra red detection systems (a popular idea at the time), as well as a newer generation of sound detectors, they also maintained a small program of research on microwave radars based on the "beat principle", in which an aircraft would cause two signals to interfere. Low generator efficiency and a lack of ranging capability made these efforts impractical. In 1935 one of Blair's recent arrivals, Roger B. Colton, convinced him to send an engineer to investigate the US Navy's CXAM radar project. The navy's system traced its development from experiments conducted by Albert H. Taylor and Leo C. Young at the United States Naval Research Laboratory in the early 1920s. William D. Hershberger duly went to see what they had, and returned an extremely positive report. They decided to try to find a need for such a unit in order to gain funding, and eventually received a "request" by the Chief of Coast Artillery on February 1, 1936 for a gunlaying system with a range of 15,000 yards through rain, mist, smoke or fog. Gaining the support of James B. Allison, the Chief Signal Officer, they managed to gather a small amount of funding and "stole" some more from other projects. By December 1936 they had a working prototype, which they continued to work on and improve. On May 26, 1937 they were able to show the prototype in a convincing demonstration. After failing to find their target Martin B 10 bomber where it was supposed to be, they started "hunting" for it and found it 10 miles off course. The radar fed pointing data to a team operating a searchlight, and when it was turned on the bomber was seen to be centered in the beam. It was later learned that the target had been blown off course, making the demonstration all the more impressive. Development of this system was slowed to some degree when a long range early warning radar became a higher priority and parts of the prototype were salvaged for the SCR 270 they were building. Nevertheless, the system entered production at Western Electric about the same time as the 270 in 1939. The radar entered service in 1940, and about 3100 were produced by the end of the war.

Сипаттама

SCR 268 антенна жүйесі үш топқа орналастырылған бірнеше диполь элементтерінен тұрады, олардың әрқайсысы үлкен бұрылатын айқышқа орнатылған пассивті рефлектордың алдында орналасқан. Айқыш үлкен платформаның үстіне орналасқан қысқа тік тұғырықтан тұрады, ал тік тұғырының ортасынан ұзын крест қолдары орнатылған. Антеннаның ені шамамен 12 метр, биіктігі 3 метрді құрайды. Тұғырық пен крест қолдарын тиісінше азимут және биіктік бойынша нысанаға алу үшін олардың осі бойынша бұруға болады. Арқадан қарағанда крест қолдарының сол жағында бұрышқа сезімтал, ал биіктікке сезімтал емес дипольдер жиынтығы орналасқан. Ол алты диполь енімен және төрт диполь биіктігімен орналастырылған, әрқайсысының жеке рефлекторы бар. Оң жақтағы шетінде 90 градусқа бұрылған, ұқсас, бірақ кішірек орналасуы бар, бұрышты емес, биіктікті сезімтал ету үшін. Бұл бөлік екі диполь енімен және алты диполь биіктігімен, сәйкес рефлекторлармен жабдықталған. Соңында, кресттің "ортасында", тік тұғырық пен биіктік антеннасының арасында, 10 градус бұрышта дөңгелек сәуле жасайтын хабар тарату массиві орналасқан. Радар операторларының үшеуі антенна крестінің астындағы тұғырықта орналасқан консольдерде отырды, әрқайсысының жеке осциллоскоп дисплейі болды. Біреуі азимутты, екіншісі биіктікті, ал үшіншісі қашықтықты өлшеді. Антеннаны бағыттау үлкен қол дөңгелектерін айналдыру арқылы жүзеге асырылды, ал қашықтық туралы мәліметтер ұқсас дөңгелек арқылы берілді. Антенналардың өзінің дәлдігі жоғары емес еді, шамамен 9-12 градус, сондықтан антеннаны айналдырып, ең жоғары мәнді табу оны өте дәл бағыттамайды. Осыған көмектесу үшін антенналар екі бағыттағы жоғары сезімталдыққа ие болу үшін арнайы жасалған. Екі жапырақшадан да келетін сигналдар дисплейде сәл бөлек көрсетілді. Антеннаны екі сигнал да бірдей күшті болғанша реттеу арқылы шамамен бір градусқа дейін дәлдікке қол жеткізуге болады. Қашықтық туралы ақпарат биіктік массивінен алынды және дәуірдің көптеген радарлары сияқты, "A line" осциллоскопындағы ізді іске қосып, төменгі жағындағы шкала бойынша оқылды. Қашықтық өлшегіштің қол дөңгелегіне бекітілген жабдықтан қосымша сигнал да жасалды. Дөңгелекті антеннадан қайтарылған сигналмен сәйкес келетін нүктеге жеткенше айналдыру арқылы уақытты дөңгелектен оқуға болады. Қашықтық дәлдігі шамамен плюс не минус 200 метрді құрады. Жүйеге сондай-ақ бағыттау туралы ақпаратты іздеу шамдарына және бағыттау мен қашықтықты (қашықтық өлшегіштің қол дөңгелегінде көрсетілгендей) қаруға жіберуге арналған екі "қайталаушы" жиынтығы кірді. Дәлдік тікелей қаруды бағыттау үшін жеткіліксіз болды, бірақ іздеу шамдарымен бірге қарудың оптикалық жабдықтары радардың бағыттауын "нақты реттеуге" мүмкіндік берді. Радар 205 МГц жиілікте, 6 мкс (микросекунд) ұзақтықтағы 4098 импульс/секунд PRF (импульстік қайталану жиілігі) арқылы жұмыс істеді, импульстар арасындағы уақыт 240 мкс құрады. Радио толқындары (жарық) шамамен 0,093 миль/мкс жылдамдықпен қозғалады, сондықтан жүйенің ең көп қашықтығы 22 миль (35 км) (240 × 0,093) болды. Ол шамамен 75 кВт қуат таратты, бұл теория бойынша, ұзақ қашықтықты қамтамасыз етуге жеткілікті болды. Радар жылжымалы болды және оны қолдау үшін төрт негізгі көлік құралы қажет болды. Екеуі радар базасын және антенналарды тартты, үшіншісі К 34 тіркемелі көлігін тартты, ол қуатпен қамтамасыз етті, ал төртіншісі радио жабдықтары үшін қуатты жоғары кернеуге айналдырған көлікті тартты. Барлығы, көліктерді қоса алғанда, SCR 268 салмағы 82 315 фунтты құрады. Бұл жүйенің жылдамдығы радардың өзінің сапасынан гөрі АҚШ-тың өте қуатты өнеркәсіптік қуатының нәтижесі болды. SCR 268 Sperry M 4 пулемет режиссерімен біріктіріліп, автоматты радармен басқарылатын пулемет орнату жүйесін құрады; алайда, салыстырмалы түрде ұзын толқын ұзындығы (1,5 метр) нашар дәлдікке әкелді. Бұл жүйе SCR 584 жүйесімен алмастырылды, ол Ұлыбританиядан алынған 3 ГГц магнетрон осцилляторын, толығымен автоматты іздеуді және Bell Telephone Laboratories электрондық M 9 пулемет режиссерін пайдаланды. SCR 268 - ұшақтарға қарсы жарық сәулелерін бағыттау үшін қабылдау антенналарының лобтік ауысуын пайдаланған алғашқы радарлардың бірі болды. Ол жіберілген сигналын лобпен ауыстырмағандықтан, ол LORO (тек лобпен қабылдайтын) радарлардың бірі ретінде жіктеледі.

The SCR 268 antenna system consisted of a number of dipole elements arranged in three groups, each in front of a passive reflector, mounted on a large aimable cross. The cross consisted of a short upright pedestal sitting on top of a large base platform, mounting long cross arms extending from the midpoint of the upright pedestal. The antenna system was about forty feet wide and ten feet high overall. Both the pedestal and the cross arm could be rotated around their axis for aiming, in azimuth and altitude respectively. The left side of the cross arm, as seen from the back, contained a set of dipoles that were set to be sensitive in angle, while almost insensitive to elevation. It was arranged six dipoles wide and four dipoles high, each with its own reflector. On the far right side was a similar, but smaller, arrangement rotated 90 degrees in order to be sensitive in elevation and not angle. This portion was two dipoles wide and six dipoles high with corresponding reflectors. Finally in the "middle" of the cross, between the upright pedestal and the elevation antenna, was the broadcasting array which created a circular beam about 10 degrees wide. The three radar operators sat at consoles mounted on the pedestal just below the antenna cross arm, each with their own oscilloscope display. One controlled the azimuth, another the elevation, and the third measured the range. Pointing the antenna was controlled by rotating large handwheels, the range being reported by a similar wheel. The accuracy of the antennas themselves was not very high, about 9 12 degrees, so simply rotating the antenna and looking for a maximum would not point it very accurately. To help with this the antennas were deliberately designed to have two directions of high sensitivity, or "lobes". Signals from both lobes were displayed, slightly separated, on the layer's displays. By adjusting the antenna until the returns from both were equally strong, accuracies of about one degree were possible. Range information was taken from the elevation array, and worked, as it did for most radars of the era, by triggering the trace on an "A line" oscilloscope and read against a scale at the bottom. A second blip was also generated by equipment attached to the rangefinder's handwheel. By rotating the handwheel until the reference blip overlapped the one returned from the antenna, the timing could be read from the wheel. Range accuracy was about plus or minus 200 yards. The system also included two sets of "repeaters" that sent the directional information to a searchlight, and both the directional and range (as dialed in on the rangefinder's handwheel) to a gun. The accuracy was not enough for direct gunlaying, but in combination with a searchlight the gun's existing optical equipment could "fine tune" the radar's guidance. The radar operated at 205 MHz with a PRF of 4098 pulses per second of 6 μS (microsecond) duration, with an inter pulse time of 240 μS. Radio waves (light) travel at about 0.093 miles/μS round trip, so the system had a 22 mile (35 km) maximum range (240 × 0.093). It broadcast about 75 kW of power, which was, in theory, more than enough to offer longer range. The radar was mobile, requiring four prime movers for support. Two towed the radar base and the antennas themselves, another pulled a K 34 trailer van providing power, and the fourth a van that converted the power to high voltage for the radio equipment. In total, including the trucks, the SCR 268 weighed 82,315 pounds. That the system was mobile at all was more a testament to the US's overwhelming industrial might than any quality of the radar itself. The SCR 268 was combined with the Sperry M 4 gun director to create automatic radar controlled gun laying; however, the relatively long wavelength (1.5 meters) resulted in poor accuracy. This system was eclipsed by the SCR 584, which utilized a 3 GHz magnetron oscillator from Britain, completely automatic tracking, and the Bell Telephone Laboratories electronic M 9 gun director. The SCR 268 was one of the first radar sets to use lobe switching of its receiving antennas as a means to aim AA (anti aircraft) searchlight beams at aircraft. Since it did not lobe switch its transmitted signal it would be classed as one of the first LORO (lobe on receive only) radars.

Тірі қалған мысалдар

Осы құрылымның сақталған мысалдары белгілі емес.