VT-158
VT -158 , znana również jako rura Zahla, była lampą próżniową wynalezioną przez amerykańskiego fizyka Harolda A. Zahla w latach trzydziestych XX wieku i używaną podczas II wojny światowej i wojny koreańskiej . Umożliwiło to ówczesnej technologii radarowej wykrywanie nisko przelatujących samolotów poprzez generowanie mocy wystarczającej do wytworzenia energii o ultrawysokiej częstotliwości.
Tło
VT-158 był głównym elementem lekkiego radaru AN/TPS-3, znanego jako „Tipsy Three” oraz zestawu lokalizacyjnego moździerza TPQ-3. Wynalazek umożliwił zastosowanie systemów pojedynczych anten dla radarów wczesnego ostrzegania armii i korpusu powietrznego i wprowadził radar do zasięgu działania megacykli. Składał się z czterech równolegle połączonych lamp triodowych i dwóch eliptycznych obwodów umieszczonych w cylindrycznej szklanej bańce. Katoda była cylindrem wykonanym z odpowiedniego metalu katodowego, takiego jak blacha niklowa , który był zamocowany współosiowo z przewodem katody. Współosiowa relacja katody i przewodu katodowego umożliwiła wydajne przewodzenie energii o wysokiej częstotliwości radiowej. Z drugiej strony, anody były blaszanymi cylindrami wykonanymi z żaroodpornego metalu, takiego jak tantal . Ponadto przewody anodowe przechodziły przez skierowane do góry szklane nóżki, podczas gdy przewody katodowe przechodziły przez szklane nóżki w dół, co sprawiało, że dwa przewody siatki były od siebie oddalone. Duża powierzchnia cylindrycznej katody pozwoliła również na większą emisję elektronów . Jednak w celu ogrzania katody stosuje się powłokę tlenkową wykonaną z baru , strontu , lub zastosowano kombinację tych związków, aby zapewnić, że katoda może działać w stosunkowo niskiej temperaturze, a zatem nie wymagać więcej niż prostego wewnętrznego żarnika grzejnika do ogrzania. Jako oscylator pulsacyjny, VT-158 miał częstotliwość roboczą od 590 do 610 MHz i szczytową moc wyjściową około 200 do 250 KW. Działanie odbywało się przy napięciu płyty około 20 KV z impulsami o długości od 1 do 2 mikrosekund z częstotliwością powtarzania 240 impulsów na sekundę.
Historia
Pochodzenie
We wczesnych latach przystąpienia Ameryki do II wojny światowej armia amerykańska ustawiła wzdłuż wybrzeży sprzęt radarowy wczesnego ostrzegania w związku z obawami dotyczącymi obrony kraju przed wrogimi bombowcami. Po niespodziewanym ataku na Pearl Harbor urzędnicy obawiali się, że wróg może celować w Kanał Panamski , w szczególności ze względu na jego znaczenie w łączeniu wojskowych i żeglugowych szlaków Atlantyku i Pacyfiku. Ponieważ zachodnie wejście do Strefy Kanału nie miało w pobliżu żadnych obszarów lądowych, które mogłyby być wykorzystane jako stanowiska radarowe, wejście było strzeżone przez statki pikietowe przewożących radary. W 1942 roku myśli przesunęły się z biernej obrony powietrznej na ofensywy aliantów, a dowódcy sił powietrznych podkreślili potrzebę posiadania przenośnych wykrywaczy samolotów dalekiego zasięgu podczas bitew na Pacyfiku. Jednak amerykański sprzęt radarowy w tamtym czasie miał pułap częstotliwości 200 megacykli, co czyniło je nie tylko podatnymi na niespodziewane naloty nisko latających samolotów, ale także niezwykle nieporęcznymi i trudnymi do zmniejszenia.
Służąc jako major Signal Corps w Evans Signal Laboratory (które później stało się częścią Signal Corps Engineering Laboratories ), Harold Zahl został oskarżony o zwiększenie częstotliwości istniejącej technologii radarowej i zmniejszenie rozmiaru nieporęcznego sprzętu, a także opracowanie nowych rur radarowych dla Wojsk Lądowych i Korpusu Powietrznego. Na sugestię generała dywizji Rogera B. Coltona , Zahl pracował nad VT-158 przez kilka lat, aż został ukończony w 1939 r., a następnie oficjalnie wprowadzony w 1941 r. W wyniku jego wynalazku amerykańska technologia radarowa mogła potencjalnie osiągnąć wysoką częstotliwość 600 megacykli, pozwalając na mniejsze anteny. Według Zahla testy lampy próżniowej wypadły tak pomyślnie, że sprzęt mógł uzyskać ekstremalnie duże zasięgi i pokrycie pod niskim kątem nawet z zestawu zaledwie 15 stóp nad poziomem morza. Przede wszystkim przy użyciu VT-158 można by zbudować bardzo lekki radar średniego ostrzeżenia.
Implementacja w SCR-602
Na prośbę Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych Korpus Łączności został poproszony o opracowanie lekkiego radaru szturmowego, który mógłby być zarówno transportowany drogą powietrzną, jak i ręczny, a także mieć zasięg ponad 100 mil na samolotach bombardujących wroga. Przed tą prośbą Siły Powietrzne polegały na brytyjskim lekkim radarze ostrzegawczym (LW), który Korpus Łączności badał pod kątem pomysłów. Po przetestowaniu VT-158 w różnych istniejących zestawach, takich jak SCR-268 , zespół kierowany przez kapitana Johna Marchettiego włączył VT-158 do nowego systemu oznaczonego jako SCR-602. Oryginalny SCR-602 , znany jako SCR-602-T1 dla „Typu 1”, był niemal dokładną kopią brytyjskiego radaru LW. Wraz z wdrożeniem VT-158 zespół Marchettiego opracował SCR-602-T8 (Typ 8), który był oparty na zmodyfikowanym SCR-268 używanym w strefie kanału. Aby udowodnić, że nowo opracowany SCR-602-T8 może być transportowany drogą powietrzną, Korpus Łączności wykonał pierwszy model laboratoryjny samolotem Douglas B-18 Bolo z lotniska Newark do miejsca testów w Orlando na Florydzie 27 lutego 1943 r. Po przybyciu na miejsce SCR-602-T8 został ustawiony i skalibrowany do testów. Pod koniec testów inżynierowie ustalili, że model ma zasięg przekraczający 110 mil i może być produkowany masowo.
SCR-602-T8, który został oznaczony jako AN/TPS-3, szybko stał się najbardziej udanym wariantem modelu SCR-602. Składający się z 10-stopowej parabolicznej anteny reflektorowej z poziomym spolaryzowanym promiennikiem dipolowym w jej ognisku oraz konsoli z A i PPI, AN/TPS-3 stał się szeroko stosowany przez siły armii i piechoty morskiej do wczesnego ostrzegania w przyczółki, odizolowane obszary i zdobyte bazy lotnicze. Co więcej, AN/TPS-3 mógł zostać zmontowany i wystrzelony przez czteroosobową załogę w ciągu trzydziestu minut, co ułatwiło jego rozmieszczenie. Wielu japońskich kamikadze ataki samolotów zostały podobno udaremnione przez ten radar. Do 1944 roku firma Zenith Radio Corporation wyprodukowała 900 zestawów SCR-602-T8 , a towarzyszące im VT-158 wyprodukowała firma Eitel-McCullough, Inc., producent lamp nadawczych wysokiej częstotliwości zlokalizowany w pobliżu San Francisco. Jednak dokładna liczba VT-158 wyprodukowanych w czasie wojny pozostaje nieznana.
Oprócz wysłania na Pacyfik, 200 zestawów AN/TPS-3 zostało dostarczonych do Wielkiej Brytanii na prośbę wicemarszałka lotnictwa Królewskich Sił Powietrznych, RB Mansella, który powiedział generałowi dywizji Rogerowi Coltonowi z Signal Corps:
„[T] jego rozwój jest jednym z najważniejszych w technice radaru naziemnego w ostatnich latach i należy pogratulować projektantom wyprodukowania odbiornika, wyświetlacza i nadajnika dużej mocy w jednym urządzeniu o wymiarach zaledwie 42 cale na 20 cali na 20 cale."
Podczas inwazji D-Day w Normandii 24 jednostki AN/TPS-3 chroniły żołnierzy przed atakami myśliwców Luftwaffe .
Implementacja w AN/TPQ-3
W 1944 roku Evans Signal Laboratory wzięło udział w programie opracowania i uruchomienia systemu radarowego zdolnego do wykrywania i lokalizowania wrogiej broni z szybkością i dokładnością wystarczającą do umożliwienia szybkiego i skutecznego kontrataku przez przyjazne siły. Chociaż było to zadanie, które Laboratorium Promieniowania MIT uznało za niemożliwe do ukończenia przed końcem wojny, inżynierowie z Evans Signal Laboratory zmodyfikowali AN/TPS-3 w moździerz -radar lokalizacyjny znany jako AN/TPQ-3. Według Zahla inżynierowie w laboratorium pracowali prawie 96 godzin bez przerwy, aby przygotować AN/TPQ-3 na czas do rozmieszczenia na Pacyfiku. AN/TPQ-3 jest uważany za pierwszy prototyp radaru do ochrony moździerzy. Po drugiej wojnie światowej VT-158 był używany podczas wojny koreańskiej jako część AN / TPQ-3, zanim jego produkcja została wstrzymana.