Loading article…
 | |
| 原産国 | 英国 |
|---|---|
| 紹介された | 1943 |
| タイプ | 海面捜索、早期警戒 |
| 頻度 | 2950 ±50 MHz (Sバンド) |
| 広報 | 500 Hz |
| ビーム幅 | 6.2度 |
| パルス幅 | 1.8または0.7μs |
| 回転数 | 0～ 16rpm |
| 範囲 | 1～11NM（1.9～20.4km） |
| 直径 | 4.5フィート（1.4メートル） |
| 方位角 | 360度 |
| 精度 | 約2度、250ヤードの範囲 |
| 力 | 500kW |
| その他の名前 | タイプ276、293 |
| 関連している | タイプ271/2/3、294/5、980～984、CD No.1 Mk. VI、AMESタイプ50～56 |
277型は、第二次世界大戦中および戦後、イギリス海軍および同盟国が使用した水上捜索および二次航空機早期警戒レーダーである。これは以前の271型レーダーの大幅な改良版であり、はるかに高い出力、より優れた信号処理、新しいディスプレイ、および大幅に改善された性能とはるかに簡単な取り付け要件を備えた新しいアンテナを提供した。これにより、以前は巡洋艦と戦艦にしか搭載されていなかった性能のレーダーを、最も小型のコルベットにも搭載することが可能になった。1943年に271に取って代わり始め、その年の終わりまでに広く普及した。
タイプ 271 は、マイクロ波電子工学の設計がまだ初期段階だった時代に、最初に就役したマイクロ波周波数レーダーの 1 つでした。1941 年から 1942 年にかけて護衛艦に装備されていた間にも、キャビティ マグネトロン、導波管、アンテナ設計、および一般的な電子工学の技術は大きく進歩していました。既存のシステムと簡単に組み合わせられるアップグレードは 271 Mark IV モデルとなり、開発に長い時間を要したものは当初 Mark V と呼ばれていました。変更の規模の大きさから、1943 年 3 月に Mark V は 277 シリーズに改名されました。
277 は 500 kW のマグネトロン (271 は 5 kW) を使用し、ピッチが安定したはるかに高ゲインのアンテナを追加し、同軸ケーブル信号フィードを導波管に置き換え、複数のリモート ディスプレイを備えたプラン位置指示器(PPI) システムを追加しました。271 はU ボートに対して約 3 マイル (4.8 km) の性能を提供し、音声チューブで指揮官と通信する必要がありましたが、277 はレーダーの水平線によってのみ制限され、そのディスプレイは大型船のブリッジで直接読むことができました。
277 からは、駆逐艦用のタイプ 276や専用の航空警戒用のタイプ 293など、いくつかの改良型が生まれました。これらは非常に強力であったため、イギリス陸軍では沿岸監視や砲兵偵察用に、イギリス空軍では低高度で攻撃するドイツ軍機に対抗するための Chain Home Extra Low として、他の用途に転用されました。電子機器の改良は続けられ、1945 年に登場した P モデルと Q モデルにつながりました。Q モデルは 1950 年代まで使用されていました。
歴史
タイプ271
.jpg/500px-Halifax_DSC00024_-_HMCS_Sackville_(7431255476).jpg)
271型は、実用化された最初のマイクロ波レーダーの1つであり、最初のものは1941年3月に試験に入り、5月に運用開始が宣言されました。当時、マイクロ波の分野全体がまだ初期段階にあり、必要な空洞マグネトロンと密閉結晶検出器はわずか1年前に開発されたばかりでした。それでも、271はコルベットに搭載できるほど小さく、約3マイル（4.8 km）以内のUボートを検出できるほどの光学解像度を備えており、非常に有用な装置であることが判明しました。[1]
オリジナルのタイプ271は、アンテナを艦橋の頂上に直接設置できる小型船向けに設計された。操縦者は、屋根を貫通するシャフトに接続されたステアリングホイールを使用して、手動でアンテナを前後に振った。タイプ272では、シャフトをボーデンケーブルに交換し、電子機器を更新して、最長40フィート（12メートル）の同軸ケーブルでデータを送信できるようにし、駆逐艦などの中型船のマストにアンテナを設置できるようにした。実際には、272は失敗作とみなされた。[2]
タイプ 273 はタイプ 272 に似ていますが、元の「チーズ」アンテナを、同軸ケーブルでの信号損失を補って余りある、はるかに高いアンテナ利得を持つ、はるかに大きなパラボラ反射鏡に置き換えました。このタイプのアンテナは、チーズ スタイルのアンテナの扇形ビームではなくペンシル ビームであったため、船が縦揺れしたり横揺れしたりしても水平線を向いたままにするには、ジャイロ プラットフォームを使用して機械的に安定させる必要がありました。このバージョンは、マストに大きなアンテナを設置する十分なスペースがある、巡洋艦や戦艦などの大型船を対象としていました。これらは非常に効果的であることが証明され、安定化されていないバージョンはすぐにイギリス軍の沿岸防衛に採用されました。 [3]
Qモデル
271 ユニットの大部分が設置される一方で、マイクロ波の使用に関連する電子機器は大きく進歩した。実用的なマイクロ波受信機に必要な主要部品である水晶検波器は、絶えず改良されていた。米国から到着した新しいモデルは、初期の英国モデルよりも堅牢で、電子ノイズがはるかに少なく、271 プロトタイプで使用された初期モデルの約 20 dBから、1943 年には 14 dB まで低下した。マグネトロンは、電力レベルが急速に向上し、最初は 100 kW の範囲になり、1943 年には 1 MW に近づき始めた。この 2 つの改良だけで、レーダー システムの範囲を劇的に拡大できる可能性が生まれた。[4]
同じ時期に、導波管とフィードホーンの設計技術が急速に進歩し、マイクロ波周波数で大きな損失があった旧式の同軸ケーブルとダイポールアンテナに取って代わりました。反射鏡の設計と、反射鏡を正確に向けるために必要な安定化マウントも同様に進歩しました。重要な進歩は、1 つのアンテナを放送と受信の両方に使用できるソフト サットン チューブでした。最後に、信号処理の新しい概念により、最初のレーダー ロックオンシステムの構築が可能になり、人間のオペレーターが達成できる精度をはるかに超える精度でレーダーがターゲットを自動的に追跡できるようになりました。[5]
検討の結果、最も単純な改良点のいくつかを新しい設計「Q」モデル（マークIVとも呼ばれる）にまとめることが決定された。これらは、アンテナに給電するための新しい導波管システムとともに、70kWの新型CV56マグネトロンを使用する。実地試験の結果、小さな変更が加えられた後、最初の量産Qモデルは1942年5月に設置され、1943年後半までに以前のモデルをほぼ置き換えた。[6]
マークV
271の主な問題はQモデルによって解決されましたが、1つの大きな問題が残っていました。オリジナルの271の遠隔読み取りバージョンであるタイプ272は、一般的に失敗作と見なされていました。ユニットの取り付けは依然として難しく、ユニットと受信機の電子機器間の距離が長いため、パフォーマンスが低下しました。[7]
ソフトサットンチューブの導入により、1つのアンテナを送信と受信の両方に使用できるようになり、これがこの問題を解決する方法であると考えられました。1つのアンテナの軽量化により、より大きな反射鏡を使用でき、273と同じように長い接続での損失を相殺できます。さらに、導波管の概念がよりよく理解されるにつれて、回転ジョイントを備えた導波管を構築できるようになりました。これにより、同軸ケーブルを導波管に置き換えることができ、360度回転[a]が可能になり、信号損失が大幅に削減されます。[8]
最終的に、2 つの新しいアンテナ設計に移行することが決定されました。1 つは、陸軍の沿岸防衛バージョンの 271 の 4.5 フィート (1.4 m) 反射鏡を使用し、3 フィート (0.91 m) の 273 よりもさらに利得を向上させます。これらの「皿」は 1 つしかなかったため、最小の護衛艦の屋根でも安定した取り付け具に取り付けることができます。これは、タイプ 271 マーク V として知られるようになりました。2 番目のバージョンは、元のチーズ スタイルのアンテナを保持し、新しいハウジングに配置され、駆逐艦用のタイプ 272 マーク V になります。このアンテナは軽量であるため、比較的小さなマストにも取り付けることができます。別の 273 は必要なく、より大きな 271 マーク V は、すでに取り付けスペースがある大型船でも使用できます。272 マーク V のアンテナは小さくなりますが、新しいマグネトロンは出力を大幅に向上させるため、そのパフォーマンスは少なくとも元の 273Q に匹敵すると予想されました。[9]
プロトタイプシステム
新しいマグネトロンを採用する際の主な問題は、500kWの出力には1MWの電源が必要だったことです。これにより、より高いピーク電力に達するだけでなく、平均連続出力が1kWになるため、より堅牢な設計の放電線変調器を使用する新しい設計が必要になりました。 [8]
システム全体をテストするため、1942年夏に新しいシステムの実験版である273SマークV型が製作された。これは、回転可能な砲架に操作室が取り付けられていた。操作室の上には、15×2.5フィート（4.57×0.76メートル）に拡大された、導波管給電式のチーズ型反射鏡1つからなるアンテナがあった。これは、イギリス空軍ベントナー基地近くの海岸でテストされた。[10]
この時期、海軍は大型艦艇の航空警戒用にタイプ281レーダーを導入していた。このメートル波長システムは艦艇の比較的低い位置に搭載されていたため、レーダーの視野は限られていた。航空機は高度4,000フィート以上を飛行している場合にのみレーダーに映るようになり、この高度以下の「隙間を埋める」強い要望があった。新型マークVと、この二次的役割に適応できるかどうかにかなりの関心が集まった。[7]
このコンセプトをテストするために、273Sはさらに改造され、チーズの上に別のIFF Mark III受信機が追加されました。そのアンテナはチーズの背面に沿って取り付けられた一連の垂直ポールで構成され、ポールから金属ネットが吊り下げられ、2番目の円筒形セクションを形成しました。標準的な2要素八木アンテナが反射鏡の前に配置されました。[11]
改造後、この機体は海抜約460フィートの北ウェールズのグレートオームにある陸軍の試験場に運ばれた。 [10] 1942年12月から1943年2月にかけての試験では、高度8,000フィートを飛行しながら80マイル（130 km）離れたブリストル ボーファイターを探知できることが実証された。その高度ではレーダーの地平線は約110マイル（180 km）だったので、これは優れた性能だった。これはAスコープのように手動で回転させたときのことで、2～4 rpmで回転するPPIシステムではおそらく60マイル（97 km）にまで減少すると予想された。[12]
タイプ277T
1943年3月、名称変更作業中に、271と272のマークVはそれぞれタイプ277とタイプ276になりました。同時に、273SマークVは277Tに改名されました。[7] [b]
オルヌでの性能は大変印象的であったため、277T は陸軍とイギリス空軍(RAF) の Chain Home Extra Low (CHEL) として使用するために、アレン ウェスト & カンパニー、メトロヴィック、マルコーニ カンパニーで生産が開始されました。最初の量産モデルは 1943 年 3 月に到着し、ドーバーのカペル ル フェルヌで運用されました。このモデルは、この時期に多くの問題を引き起こしていたフォッケウルフ Fw 190 の「チップ アンド ラン」攻撃機に対して非常に効果的であることが証明されました。277T は、フランス海岸線を通過した直後に攻撃機を検知することができました。[13]このシステムは、1943 年 3 月にアシュフォード スクールへの攻撃が迫っていることを空中で警告し、女子校の生徒の命を救いました。[12] [14]
タイプ277S（静的、つまり動かない）は砲架システムにさらなる改良が加えられ、砲架トレーラーが特注の砲台に置き換えられた。これらは1943年半ばに到着し始め、最初のものはアイスランドのセーボルに送られた。いくつかのユニットはDデイ上陸作戦中に大陸に送られた。[12]
タイプ277X
277T が電子機器の一般的な性能をテストしている間、277X と呼ばれる特別仕様の海軍用アンテナ システムの開発が進められていました。新しい 4.5 フィートのアンテナはプレスされた金属板で作られ、ヨーク(またはフォーク) マウントに取り付けられていました。ヨークの仰角軸には、垂直方向の安定化を図るためにベアリングの 1 つにモーターが取り付けられていました。モーターのジャイロスコープが地平線の基準を提供しました。導波管は垂直モーターの反対側のベアリングに取り付けられ、反射鏡の上部を上ってから、中央に穴が開いてフィードホーンとして機能する前面をまっすぐ下に向かって伸びていました。導波管が面全体に伸びているため、反射鏡の上部と下部に接続でき、優れた機械的サポートを実現できました。[15]
アンテナは継続的に回転し、遠隔読み取りコンパスで北を基準にしているため、水平安定化は不要でした。回転速度は 0 ～ 16 rpm の間で制御でき、手動制御の指向モードも用意されています。仰角も手動で調整でき、ジャイロが提供する地平線からずらして、必要に応じてより高い角度でスキャンできます。2 つのディスプレイが使用されました。1 つはEMIの実験用 Outfit JE ディスプレイの PPI で、もう 1 つは距離を測定するために使用されました。後者は航空省の電気通信研究施設(TRE) によって開発され、カーソル[c] を使用して、オペレーターがディスプレイ上の 1 つの「ブリップ」を選択して仰角を読み取り、距離測定を使用して高度を解くことができました。[15]
277X は、ソルトバーンに試験的に設置されたが、この船の設置位置は水面から 27 フィート (8.2 m) と異常に低かった。性能については心配はなかった。新しい送信機と大幅に改善されたアンテナ利得により、システムは約 25 倍のビームエネルギーを供給していた。この設置では、導波管の長さは約 100 フィート (30 m) で、理論上は 3 dB の損失しかなかった。[d]実際には、さまざまな曲げやその他の影響により、受信機と導波管の間で反射や非効率的な結合が発生することがわかった。これは、277T でははるかに短い距離のため見られなかったが、これらのシステムでの新しい実験で問題が確認され、導波管を調整するための新しい技術が開発された。[16]
ソルトバーンでは主に2回の試験期間があり、1回目は1943年4月8日から20日までラフ・フォイル沖で、2回目は5月2日から5日までマン島沖で行われた。両試験では悪天候が要因となり、航空機に対する試験は満足のいくものではなかった。PPIで40マイル（64 km）の距離から中型爆撃機を検知し、20マイル（32 km）の高度探知を実証できた。悪天候には、安定化システムがうまく機能していることを実証するという利点もあった。[9]
タイプ277
277Xの試験が進むにつれ、金属板の代わりに金網製の反射板を使用した新しいアンテナが導入された。このAUK装備は性能にほとんど影響を与えなかったが、軽量で風圧も少なかった。[17] AUKを搭載した277の生産型は1943年初頭に到着し始め、1943年半ばまでに広く設置された。[18]
タイプ276
276 の基本的なアイデアは、オリジナルの 271Q チーズ型アンテナとソフト サットン チューブを使用して、受信機と送信機が 1 つのアンテナを共有するようにすることでした。これにより、マスト上部の設置のサイズと重量が削減されます。277 の新しいマグネトロンと導波管の使用を組み合わせると、はるかに大きな 273Q パラボラ アンテナとほぼ同じパフォーマンスが得られると計算され、故障した 272 の優れた代替品となりました。[19]
航空機探知への関心が高まるにつれ、この役割における性能の推定が行われた。アンテナの利得 180 は、277 の 800 よりはるかに低かった。277 は 45 マイル (72 km) で軽爆撃機を探知すると予測されていたため、276 は約 21 マイル (34 km) で同じことを行うと推測された。元の 4 フィート (1.2 m) x 10 インチ (250 mm) のチーズ アンテナでは垂直方向のカバー範囲が限られ、高高度の航空機を追跡するのが困難になることが指摘された。1942 年末に、垂直方向のサイズを 10 インチ (250 mm) に縮小するわずかな変更が行われ、利得がいくらか低下する代わりに、ビームが垂直方向に 10 度から 20 度に広がるようになった。[20]
後から考えると些細な変更に思えるが、円筒形のレドームを廃止し、代わりにチーズの前面を密閉する一枚のアクリル板に置き換えた。その結果できた AUJ は、以前の設計よりも船のマストに取り付けるのが格段に容易になった。最初の AUJ はHMS トスカンに取り付けられた。トスカンの導波管は通常よりわずかに長く 70 フィート (21 m) だったが、性能の低下は真鍮から低損失の銅に切り替えたことで補われた。[e]アンテナも海にやや近くなり、63 フィート (19 m) になった。[19]
テストでは、276Xは29,000ヤード（27,000メートル）離れたところからHMS ケンペンフェルト[f]を検出することができ、これは予測されていた通り、キングジョージ5世の100フィート（30メートル）のマウントから273Qを発射した場合の性能と実質的に同じでした。[19]
タイプ293
地中海での戦闘、特に連合軍のシチリア島侵攻とイタリア本土侵攻の際、イタリアとドイツの航空機による大規模な空襲が目立った。また、対空砲の性能が比較的劣っていたことも特徴的だった。性能を向上させるため、海軍は、航空機と艦艇の相対位置が急速に変化しているときに、近距離で航空機の位置を継続的にプロットする専用のレーダーにますます関心を寄せるようになった。そのアイデアは、駆逐艦サイズ以上のすべての艦艇に搭載し、全機動部隊が航空機に対して効果的に活動できるようにするというものだった。この新しい「ターゲット表示」、または「TI」の役割に対する正式な要件は、1942年12月に発表された。[10]
キング・ジョージ5世の273Qのオリジナルのパラボラアンテナを使用して航空機に対するテストがいくつか行われましたが、これらは概して満足のいくものではありませんでした。主な問題は、従来のAスコープと手動の指示ではターゲットを正確に継続的に追跡できず、別の航空機を追跡しながらさらに航空機を探すのが非常に困難になることでした。船の周囲のすべての航空機を同時に表示するPPIディスプレイは大きな改善をもたらしました。 1943年7月、 HMS ローザーのブリッジでPPIディスプレイを使用した追加のテストが行われました。[20]
既存のシステムを航空機追跡に使用することの主な問題は、新しいパラボラアンテナのビームが非常に狭く、艦船上70度までの高角度を継続的にスキャンするのに適していないことでした。元の271または新しい276チーズアンテナによって生成されるような扇形のビームの方がはるかに適しています。新しいアンテナであるOutfit AURが開発されました。これは276のものよりいくらか大きく、幅6フィート（1.8メートル）、高さはわずか4インチ（100ミリメートル）でした。277の電子機器とAURアンテナを組み合わせたこのような設備は、タイプ293として知られています。[10]
レーダーアンテナを複数搭載できる十分なスペースがある大型艦の場合、パラボラ型AUJとAURチーズの両方を装備できる。電子機器は必要に応じて切り替えることができる。長距離対空兵器を持たないはるかに小型の護衛艦の場合、TIレーダーはそもそも必要なかった。このため、駆逐艦や小型巡洋艦では問題が残った。これらの艦には、水上捜索用のAUJとTI用のAURの両方を搭載するスペースがなく、どちらか一方のみで間に合わせる必要があった。TIの役割が重要になるにつれ、AURを使用して両方の役割を果たすことが計画された。[20]マウントは、293または276のアンテナを簡単に交換できるように設計された。[19]
水上任務におけるシステムの性能をテストするために、最初のタイプ293XがHMS Janusに取り付けられました。これは、長さ67フィート（20メートル）の真鍮導波管を介して操縦室に接続されました。[g]これは、1943年8月27日から9月4日までペントランド湾地域でテストされました。[21]
水上警戒任務については、ジェイナス社がHMS オベディエントを標的としてテストを行った。293はオベディエントを24,000ヤード（22,000メートル）でしか探知できなかったが、この距離では船体の下部4フィート（1.2メートル）のみがレーダー地平線の下にあるだけだった。比較すると、273Qはマストの上部のみが地平線の上にある駆逐艦を探知する能力を実証しており、276も同様の距離を提供すると予想されていた。つまり、293はこの二次的任務ではかなり制限されていた。[19]
衣装AQR
293Xの水上任務における性能が不十分だったため、293を駆逐艦に搭載するというアイデアが再検討された。この頃までに276が量産され、航空機に対する性能は293よりもはるかに優れていることが実証されていたが、そのブロードキャストパターンから予想されるように、8,000フィート以上の高度を飛行する標的に対する性能は低下した。[19]
このため、276 には圧縮高角度設計ではなく、オリジナルの 271Q チーズアンテナに戻すという決定が下されました。これは小さいながらも重要な変更によって改善されました。アンテナをレドームに配置する代わりに、293 の場合と同様に、チーズの前面をパースペックスプレートで覆うだけでシステムが保護されました。この時までに、多数の駆逐艦が 293 を受け取っており、1943 年秋から、メンテナンスのために入港した駆逐艦は 276 に置き換えられました。[19]
このテストの結果、TI/地表レーダーの組み合わせは可能だが、アンテナのゲインは元のAURアンテナの約3倍必要であることがわかった。これにより、さらに別の新しいアンテナ設計、幅8フィート (2.4 m)、高さ7.5インチ (190 mm) のより大きなOutfit AQRが生まれた。[22]焦点を絞ったビームを生成するために反射鏡を整形していた以前の設計とは対照的に、AQRは長方形の反射鏡を使用していた。これは長方形の上部と下部にある大きな金属棒と、それらに平行に走る反射鏡本体を形成する4つの小さな棒で構成されていた。これは、以前のソリッド設計よりも風圧がはるかに低いことを意味しており、サイズが大きいために取り付けが過負荷になることはなかった。ビームの焦点合わせは、反射鏡の整形ではなく、フィードホーンによって行われるようになった。これにより、276のAUJよりもはるかに大きな約220のゲインが得られた。 1945年にようやくAQRの量産型が登場すると、AUJは時代遅れと宣言され、AQRに置き換えられました。[23]
AQRのさらに大型版であるOutfit ANSは巡洋艦用に開発中だったが、戦後まで装備されなかった。Type 293Qとして知られるこの装置は、地平線から35,000フィートまでの高度で18マイル（29km）以内のあらゆる航空機を探知することができた。[23]
さらなるテスト
1944年3月、護衛空母 カンパニアに搭載された277は、同艦のフェアリー・フルマー機に対する一連の試験に使用された。カンパニアは、対空警戒用の旧型281型レーダーも搭載しており、この2機で比較測定を行うことができた。281型の問題の1つは高度測定ができないということだったため、一連の実験では、281型を追跡に、277型を高度測定に使用するようになった。これを行うには、277型を方位角で固定し、手動で仰角を回転させ、信号を最大化させた。角度は高度の計算に使用された。[17]
これらのテストの一環として、277の探知能力にかなりの注意が払われた。これにより、一連の確率チャートが作成され、高度2,000フィートの中高度ターゲットの探知能力は距離とほぼ直線関係にあることが示された。5海里(9.3km、5.8マイル)未満の距離では100%、10海里(19km、12マイル)では約80%、40海里(74km、46マイル)ではほぼゼロであった。[24]
276型と293型は同じ固定速度10rpmのマウントを使用していたため、航空機を探知する能力について十分なテストを行うことはできなかった。カンパニアは次に、最適なスキャン速度の問題に目を向け、10rpmと16rpmで一連の実行を行い、可変速度制御を使用してさまざまなはるかに遅い速度で実行しました。これにより、2.25rpmから2.5rpmの間の低速で実行しても、探知確率に明らかな影響がないことが明らかになりました。[25]
277の優先配備は大型艦艇に与えられ、性能向上は歓迎されたが、護衛艦の271Qはすでに十分な性能を発揮していた。1944年後半、海軍はドイツがUボート艦隊にシュノルケルを搭載しようとしていることに気付いた。このため、この脅威に対抗するため、277が護衛艦に優先配備されることとなった。[25]
1944年9月、コルベットHMCSコッパークリフは、通常の艦橋上の位置ではなく、65フィート（20メートル）のマストの頂上にAUJを取り付けた。これにより、レーダー視野は9.5マイル（15.3キロメートル）となった。クライド湾とノースチャンネルでのテストでは、コッパークリフは司令塔の一部しか見えなかったときでも、11マイル（18キロメートル）離れた浮上中の潜水艦を確実に探知することができた。高さがわずか3フィート（0.91メートル）のシュノルケルに対しては、範囲は約5.5マイル（8.9キロメートル）に減少し、水面に近づくと波のレーダークラッターに紛れて見えなくなった。 [25]
PモデルとQモデル
277 は 1943 年に設計された当時に利用可能な多くの先進技術を取り入れていましたが、1944 年までにさらなる進歩により、非常に望ましい新しいシステムが導入されました。その中には、導波管に直接取り付けることができるサットン チューブ スイッチと組み合わせた新しい水晶検出器があり、スイッチを導波管に接続するための長い同軸ケーブルを必要としませんでした。これにより、システムを常に調整して最高のパフォーマンスを得る必要がなくなりました。もう 1 つの変更点は、戦争初期の標準である 60 MHz中間周波数から、13.5 MHz で動作する新しい受信機ストリップに移行したことです。[h]これらの変更により、受信機システムのノイズが約 2 dB 減少しました。[26]
さらに、新しい妨害電波対策システムも追加された。これは、妨害電波が見られた場合にオプションで切り替えられるIF受信機の第3段階から構成されていた。これにより、受信機の帯域幅が0.5MHzに削減され、広帯域信号がフィルタリングされた。必要に応じて、将来さらにフィルタを追加できるようにするための規定も追加された。[26]
この時点で、271の元の機器構成は、277でも大部分が維持され、新しいリピーターディスプレイが追加されるたびに拡張されていました。また、すべての接続を合理化したいという強い要望もありましたが、これは継続的なメンテナンスの問題であることが判明しました。これらの変更をすべて組み込むように新しいレーダーオフィスパネルのセットが設計され、277Pと293Pが生まれました。[26]
量産ユニットは1945年半ばに利用可能になる予定だったが、1944年後半には太平洋戦域への移動に備えて、艦隊の主要ユニットの多くに大規模なメンテナンスを行うための大規模な取り組みが進められていた。これらのユニットに装備を施すために、「限定緊急」生産としてバブリー計画が開始され、1945年3月に戦艦HMSアンソンに最初のユニットが納入された。すでに極東に向けて出航していたこの艦艇向けに、改造キットが出荷された。[26]
太平洋戦争では艦船への航空攻撃が大きな特徴であったため、277と293の性能をさらに向上させたいという要望もあった。この頃までに、多くの艦船が、広範囲の航空機作戦を指揮するという新しい「戦闘機指揮」の役割のために装備されていた。この役割には277Pでさえ射程距離が短すぎたため、直径8フィート（2.4メートル）の新しい反射鏡が設計され、幅6フィート（1.8メートル）に切り取られた。このレーダーは、乱雑さを減らすために、波から散乱して反射信号を減らす垂直偏波を使用した。[27]
結果として生まれたシステム、タイプ277Qはバブリー計画には間に合わず、戦後まで実用化されなかった。 1947年3月にHMSイラストリアスで行われたテストでは、277QはTIの役割で85マイル（137 km）までの信頼性の高い検出と55マイル（89 km）までの高度探知を提供し、293から劇的な改善を示した。このシステムは非常に効果的で、長年にわたって運用され続けた。[27]
戦闘機方向レーダー
地中海での作戦は、ドイツとイタリアの航空艦隊に反撃するためには、戦闘機の運用をよりよく調整する必要があることを実証した。1942年には、PPIディスプレイをスキアトロンに取り付けて、281型用の長時間持続する地図のようなディスプレイを作成する実験が行われた。ディスプレイは成功したが、281は解像度が足りず、近くの陸地からの強い反射によってディスプレイが覆われてしまうことがあった。[27]
1942年後半の277Tのテストは非常に有望で、その年の後半には専用の戦闘機指揮レーダー（FD）の要求仕様が出された。設計は35,000フィートから80マイル（130 km）の範囲にいるあらゆる航空機を検知でき、40から80マイルでは1,000フィートの精度、40マイル以下では500フィートの精度で高度を測定できなければならなかった。必要な性能を得るには大きくて重く、完全に安定したアンテナシステムが必要であることが理解されていたため、空母と専用の戦闘機指揮艦にしか搭載できないことになっていた。[28]
当初の計算では、幅 12 フィート (3.7 m)、上下の隙間が 17 インチ (430 mm) のチーズ型アンテナで、277 のパラボラアンテナと同じ利得が得られることがわかった。277 の航空機に対する射程距離は約 45 マイル (72 km) と見積もられていたため、この要件を満たすには射程距離をさらに 2 倍にする必要があることを意味していた。この性能ギャップを埋めるために、2 MW で動作し、パルス長が 5 µs と長いマグネトロンを使用する計画が立てられ、既存のシステムの 10 倍の電力を生成できるようになった。[28]
スタッフ要件では、システムがスキャンを継続している間に高度を測位することを要求していたため、完全に独立した高度測位システムが必要でした。これは比較的新しい概念でしたが、解決策はすぐに開発されました。メインのチーズアンテナの上に、受信専用の第2アンテナが取り付けられます。反射鏡の前の導波管に4つのフィードホーンを取り付けることで、複数の垂直ローブが積み重なった受信パターンが開発されます。これには、4つの回転ジョイントを備えた新しい導波管の開発が必要でした。[29]
新しいシステムはタイプ295と名付けられ、新しいマグネトロンより先に装置が利用可能になった場合に備えて、既存のタイプ277マグネトロンを使用した暫定的なタイプ294も指定されました。1944年までに高度測定システムが期待通りに機能しないことが明らかになり、両方の計画が保留になりました。また、2MWマグネトロンが、当時ハーランド・アンド・ウルフで建造中だったHMS イーグルに装備するのに間に合わないことも明らかでした。[30]
両設計ともマルチローブ高度探知機に依存しており、これは実行不可能なコンセプトと思われたため、海軍は277型マグネトロンを別々のPPIレーダーと高度探知レーダーに使用するという新しい要件を発行した。これらはそれぞれ980型と291型となった。これらも問題が多いことが判明し、最終的に982型と983型として就役した。[31]
その他の用途
海軍部隊は大戦中ずっと大型マグネトロンレーダーの開発をリードし、空軍や陸軍の開発を上回った。このため、両軍が使用した大戦後期の陸上レーダーの多くは海軍の装備をほとんど変更せずにそのまま流用したものだった。これは277型にも当てはまり、これは多くの陸上レーダーシステムの基礎となった。[32]
CDマークVI
277Tのテストが素晴らしい結果を示し始めたため、イギリス陸軍はそれをほとんど変更せずに、レーダー、沿岸防衛、ナンバー1、マークVI、または略してCD No. 1 Mk. VIとして採用しました。CDレーダーはイギリス海峡で船舶を探すために使用され、この役割のためには水面近くをスキャンできなければなりませんでした。初期のCDセットは、陸軍とRAFの両方で広く使用されていた一般的な1.5mの電子機器に基づいていましたが、精度が比較的低かったです。彼らは271PをマークIV、271をマークVに移行し、今度は277TをマークVIとして採用しました。277への変更により、精度はフランスの海岸を離れる個々のEボートを見つけるのに十分でした。 [33] [i]
エイムズタイプ50
陸軍が最初の沿岸防衛レーダーを導入したとき、航空省はレーダーを多数購入し、低空飛行する航空機を視認できるように高所に設置した。これらの設備はチェーンホームローシステムとなり、迎撃が可能な範囲で500フィートの低空飛行する航空機を検知できるようになった。これらは正式にはAMESタイプ2と呼ばれたが、この名前は実際にはほとんど使われなかった。[34]
陸軍がCDを271Pに移行したとき、イギリス空軍も同様にCDを公式にAMESタイプ30と呼び、一連のシステムにはマウントシステムの違いに基づいて異なるタイプ番号が与えられました。271Pが271Qに取って代わられたとき、新しいシステムはタイプ40という名前で配備され、277に移行したときにタイプ50になりました。これらのシステムは一般的にチェーンホームエクストラロー（CHEL）と呼ばれていました。[34]
AMESタイプ50は、プロトタイプで使用されていたチーズ反射鏡を使用して、277Tと本質的に同一でした。タイプ52は、性能向上のためにパラボラ反射鏡に移行しました。これにより、直径10フィート（3.0メートル）の反射鏡を備えたタイプ52から56までの一連の設計が生まれましたが、これらはマウントシステムのみ異なっていました。混乱を招くように、これらのうちの1つはCHELと呼ばれることがあります。[34]
CHELとCDは多くの場合、同じシステムであり、陸軍と空軍のどちらが参照しているかに応じて、同じ施設に2つの名前が付けられているだけです。[34] [35]さらに混乱を招くのは、レーダーが沿岸砲兵施設の近くに設置されている場合、陸軍はそれをレーダー、沿岸砲兵、または略してCAと呼んでいたことです。[36]
AMES タイプ 13 および 14
1941年、イギリス空軍（RAF）はAMESタイプ7と呼ばれる新しい陸上レーダーシステムの導入を開始した。運用開始後、タイプ7の高さ測定用のローブ切り替えシステムの精度が最適ではないことが明らかになった。また、このシステムを使用するには送信機の電力を半分に分割する必要があり、使用時に範囲が狭くなる。専用の高度測定器の必要性が高まり、これがAMESタイプ13として登場した。これは「センチメートル高度」または「CMH」とも呼ばれた。[35] 277Tの実験が非常に成功したため、これをタイプ13のベースとして使用することが決定された。[37] [38]
タイプ 13 と 277 の主な違いはアンテナでした。高度探知の役割では、垂直方向に狭く、水平方向に広いビームを持つことが目標であり、PPI 表示ではその逆が求められます。これは、長軸が垂直になるように回転するチーズ スタイルのアンテナを使用して簡単に実現できます。タイプ 13 は、高さ 20 フィート (6.1 m)、幅 18 インチ (460 mm) の巨大なチーズを使用しました。システムは非常に大きく、構造的に不安定であったため、2 つの接続された並列ユニットとして構築され、各側に 1 つずつ、2 つのフィードホーンを備えた導波管から給電されました。[39]
タイプ13の生産が始まった頃、イギリス空軍はドイツのレーダーをブロックするためのウィンドウシステムの導入について議論していた。イギリス空軍戦闘機司令部は、ドイツがすぐに独自のウィンドウを作成し、タイプ7などのイギリス空軍の1.5mレーダーに対抗するために使用するだろうと感じていた。これに対応して、タイプ13の生産はタイプ14に向けられ、これは基本的にタイプ13を横向きにしたものとなり、CDやCHELのような水平レイアウトに戻った。これにより、上下ではなく地平線をスキャンできるようになり、PPIディスプレイを生成した。[38]
再びタイプ13に注目が集まると、テストでは期待外れの性能が示された。[40]既存のユニットは、"うなずき"システムをオフにして手動で回転させて地平線をスキャンすることで、PPIユニットとして使用されました。いくつかの改良が加えられましたが、戦後に導入されたマークVまで、このシステムは真に満足できるものではありませんでした。マークVは、垂直の金属管で作られた円筒形の反射鏡からなるまったく新しいアンテナを使用しました。[39]タイプ14と組み合わせると、2ユニットシステムはタイプ21として知られていました。[41]
説明
この説明は生産モデル 277 に基づいており、必要に応じてモデル間の違いが記されています。
アンテナレイアウト
277 の標準アンテナシステムは、直径 4.5 フィート (1.4 m) のワイヤーメッシュパラボラアンテナで構成されていました。アンテナへの信号は、アンテナの直径に渡って前面を垂直に走る導波管を使用してアンテナに供給されました。これにより、別のサポート構造を必要とせず、反射鏡自体の上部と下部にしっかりと取り付けることができました。[15]システム全体のゲインは 800 でしたが、277Q で使用された後のアンテナではこれが 1750 に増加し、276 の小さなチーズアンテナでは 180 に減少しました。[42]
このアセンブリは、左右の端にある反射鏡に接続されたフォークマウントに取り付けられていました。垂直安定用の駆動モーターは、正面から見るとフォークの左側のアームにありました。導波管の回転ジョイントは右側にあり、信号はこの場所からジョイントから反射鏡の上部まで伸びる短いパイプを介してメイン導波管とフィードホーンに送られました。ジョイントの反対側は、フォークを通ってマウントの底部まで伸びる導波管につながっており、そこで2番目の回転ジョイントがレーダーキャビンにつながっていました。[15]
エレクトロニクス
277の電子機器は1944年当時としては最先端のもので、271よりも性能を向上させるためにいくつかの新しいシステムが導入されていた。特に、米国製の検出器クリスタルは受信機のノイズを14～16dBに改善したが、271では約2dB高かった。[42]
機器システム全体は、後の271PおよびQモデルと同様にパッケージ化されており、下部と中央に2つの大きなボックスがあり、上部にはるかに小さなユニットがある単一のキャビネットで構成されていました。最下部のユニットは電源とパルス形成システムで、中央に受信機とディスプレイ、上部にチューナーがありました。[43]
展示と解説
277 は、主ディスプレイに、当時としては大型の 9 インチ (230 mm)ブラウン管(CTR) をベースにしたプランポジション インジケーターを採用しました。PPI では、タイム ベース ジェネレーターが、レーダー信号が最大距離まで移動して戻ってくるのと同じ時間で、ビームを管の中心から外周まで引き寄せます。増幅された戻り信号がビームの明るさを制御し、強い反射によってディスプレイに「ブリップ」を発生させます。[43]
アンテナが回転すると、機械システムが磁北を基準として同じ速度でディスプレイを回転させた。つまり、船に対して特定の角度で反射したものが、北を基準としてディスプレイ上のその位置に表示された。ビームの幅は有限であるため、結果として生じる「ブリップ」は個々の点ではなく短い弧であった。ビームの動きのタイミングにより、ブリップがディスプレイの中心からどれだけ離れているかによって、ターゲットの距離が明らかになった。[43]
注記
- ^ 同軸ケーブルを使用して接続した場合、ケーブルが回転軸に巻き付く前にアンテナを回転できる範囲は限られていました。
- ^ 既存の情報源では「T」の意味は明確ではありません。海軍の命名規則では、M から Q までの文字は既存の設計の新しいバージョン、R はオプションの測距パネル、S は「静的」または「陸上」ベースのシステムとされています。T は通常、プロトタイプまたは「テスト」システムで使用されますが、ここではそうではありません。新しい名前が必要になったのは、Mark IV が 271Q になり、文字が足りなくなったためかもしれません。
- ^ あるいは当時は「ストロボ」と呼ばれていました。
- ^ 比較すると、同じ長さの同軸ケーブルでは約 20 dB の損失が予想されます。
- ^ 銅は1メートルあたり0.025dBの損失があり、真鍮は0.05dBであった。[20]
- ^ これが、この頃にはHMCSアッシーニボインとして知られていた初期のHMS ケンペンフェルト （I18）を指しているのか、それとも同名の後期の船であるHMS ケンペンフェルト （R03）を指しているのかは明らかではない。R03の画像にはタイプ271が写っているため、この記事では271がアップグレードされた後の船であると想定している。
- ^ これは真鍮を使用した2番目で最後の継手でした。それ以降の導波管はすべて、性能向上のため銅で作られました。[20]
- ^ RAF が使用した対応する受信機である Pye Strip は 50 MHz で動作しました。
- ^ 入手可能な資料では、なぜ電子レンジ用 CD が CD ナンバー 2 にならず、代わりにオリジナルのナンバー 1 シリーズの一部として残されたのかは明らかではありません。
参考文献
引用
- ^ コクラン 2016年、196ページ。
- ^ コクラン 2016年、204ページ。
- ^ コクラン 2016年、205ページ。
- ^ コクラン 2016年、215ページ。
- ^ コクラン 2016、215、216頁。
- ^ コクラン 2016、217ページ。
- ^ abc Cochrane 2016、225ページ。
- ^ Cochrane 2016、224ページより。
- ^ Cochrane 2016、p.231より。
- ^ abcd Cochrane 2016、226ページ。
- ^ コクラン 2016、227ページ。
- ^ abc Cochrane 2016、228ページ。
- ^ ハウズ1993、179ページ。
- ^ ハウズ1993、178ページ。
- ^ abcd Cochrane 2016、229ページ。
- ^ コクラン 2016年、230ページ。
- ^ Cochrane 2016、p.240より。
- ^ コクラン 2016年、223ページ。
- ^ abcdefg コクラン2016、237ページ。
- ^ abcde コクラン2016、p.232。
- ^ コクラン 2016年、234ページ。
- ^ コクラン 2016年、238ページ。
- ^ Cochrane 2016、239ページより。
- ^ コクラン 2016年、243ページ。
- ^ abc Cochrane 2016、244ページ。
- ^ abcd Cochrane 2016、245ページ。
- ^ abc Cochrane 2016、246ページ。
- ^ Cochrane 2016、247ページより。
- ^ コクラン 2016年、248ページ。
- ^ コクラン 2016年、249ページ。
- ^ コクラン 2016、249、254頁。
- ^ ショア1944年。
- ^ ショア1944年、14.0ページ。
- ^ abcd Shore 1944、15.0ページ。
- ^ Gough 1993、p. F.5より。
- ^ ショア1944年、22.0頁。
- ^ ショア 1944年、9.0ページ。
- ^ Gough 1993、pp. F.6より。
- ^ ab Shore 1944、9.1ページ。
- ^ ゴフ 1993、pp. F.7。
- ^ ショア1944年、12.0ページ。
- ^ Cochrane 2016、271ページより。
- ^ abc Cochrane 2016、209ページ。
文献
- 沿岸レーダーサービス(PDF)。航空省。1944 年 10 月。
- Cochrane, C. Alec (2016)。「海軍警戒・戦術レーダーの開発」。キングスリー、フレッド (編)。英国海軍向けレーダー機器の開発、1935～45年。Springer。pp . 184～275。ISBN 9781349134571。
- ジャック・ゴフ（1993年）。『空を見る：イギリスの防空における地上レーダーの歴史』女王陛下文具局。ISBN 9780117727236。
- ハウズ、デレク（1993年）。『海上のレーダー：第二次世界大戦におけるイギリス海軍』シュプリンガー。ISBN 9781349130603。