El radar de tiro con mira Mark III , o GL Mk. III para abreviar, era un sistema de radar utilizado por el ejército británico para guiar o apuntar directamente la artillería antiaérea (AA). El GL Mk. III no era un solo radar, sino una familia de diseños relacionados que experimentaron una mejora constante durante y después de la Segunda Guerra Mundial . Estos fueron renombrados poco después de su introducción a fines de 1942, convirtiéndose en el Radar, AA, No. 3 , y a menudo emparejado con un radar de alerta temprana , el AA No. 4, que también se produjo en varios modelos.
El desarrollo del Mk. III comenzó poco después de la introducción del magnetrón de cavidad a principios de 1940. El magnetrón permitió que los sistemas de radar funcionaran en frecuencias de microondas , lo que redujo en gran medida el tamaño de sus antenas y los hizo mucho más móviles y precisos. Habiendo comenzado originalmente a trabajar en el magnetrón como parte del radar aire-aire AI Mk. VIII , se le dijo al equipo que dejara todo y desarrollara un radar para uso antiaéreo lo más rápido posible. Esto resultó en un fiasco; a finales de año se había avanzado muy poco y el equipo volvió a trabajar en radares aerotransportados.
El magnetrón también se demostró a los canadienses y los EE. UU. como parte de la Misión Tizard en el otoño de 1940. Inmediatamente después de la visita, el Consejo Nacional de Investigación de Canadá comenzó el desarrollo de un radar GL basado en el diseño del Reino Unido. Los primeros ejemplos de estos GL Mk. III (C) (para canadienses) llegaron al Reino Unido en noviembre de 1942. Las unidades británicas de diseño ligeramente más avanzado, GL Mk. III (B) (para británicos) llegaron en diciembre. Se produjeron 667 de los modelos canadienses, de los cuales unos 250 estuvieron en servicio en el Reino Unido, mientras que la mayoría de los demás se enviaron al continente o permanecieron en Canadá. Se produjeron 876 de los modelos británicos y tuvieron un servicio más amplio. Se suministraron cincuenta Mk. III a la Unión Soviética .
Se experimentaron varias versiones mejoradas del Mk. III(B), pero ninguna se produjo ampliamente debido a la introducción en 1944 del SCR-584 de los EE. UU., que proporcionaba tanto escaneo como seguimiento en una sola unidad semirremolque. Las unidades Mk. III se vieron relegadas a funciones secundarias, tan diversas como la detección de artillería, la vigilancia costera y la observación con globos meteorológicos . Se llevaron a cabo varias mejoras para estas funciones, y las unidades meteorológicas modificadas siguieron en uso hasta aproximadamente 1957/58. Un desarrollo más radical del diseño también condujo al radar AA No.3 Mk.7 de posguerra, muy mejorado , que sirvió como el radar AA principal del Ejército hasta la retirada de los cañones AA del servicio a fines de la década de 1950.
El ejército británico comenzó a investigar seriamente en sistemas de radar en 1937, después de conocer los avances realizados por el Ministerio del Aire en su estación experimental de Bawdsey Manor . Entre los posibles usos del radar, el ejército lo vio como una forma de abordar la apremiante necesidad de medir con precisión el alcance de los objetivos aéreos. Esto se hacía con medios ópticos que eran difíciles, consumían mucho tiempo y eran propensos a errores, y un sistema de radar podría mejorar drásticamente esta tarea. El equipo de desarrollo, apodado "Army Cell", se encargó de construir un sistema que proporcionara mediciones de alcance oblicuas con una precisión de 50 yardas (46 m) o mejor. [1]
El resultado fue un sistema difícil de manejar conocido como radar GL Mk. I. El Mk. I, al igual que la tecnología Chain Home en la que se basaba, utilizaba antenas de transmisión y recepción separadas que debían moverse al unísono para rastrear objetivos. El sistema no proporcionaba una medición precisa del rumbo y no tenía ninguna disposición para medir la elevación. Sin embargo, cumplía con el requisito de precisión de 50 yardas en el alcance, una medida que se introducía automáticamente en las computadoras analógicas que manejaban los cálculos balísticos . El rendimiento de los cañones mejoró inmediatamente; antes de la llegada del Mk. Se estimaba que debían dispararse 41.000 proyectiles para lograr destruir un avión; la introducción del Mk. I junto con un entrenamiento mejorado redujo esta cifra a 18.500 a finales de 1940. [2]
Se habían planeado añadir medidas de rumbo y elevación para una versión Mk. II, que estaría lista en algún momento de 1941. Cuando se hizo evidente que la necesidad era más apremiante, Leslie Bedford de AC Cossor sugirió añadir un sistema de elevación al Mk. I para ponerlo en funcionamiento lo antes posible. Esto se convirtió en el sistema GL/EF, que entró en servicio a principios de 1941 y resultó en una enorme disminución de los disparos por muerte a 4.100, lo que hizo que la AA fuera efectiva por primera vez. El Mk. II, que ofrecía una precisión ligeramente superior, redujo esto aún más a solo 2.750 disparos por muerte cuando comenzó a llegar en 1942. [2]
La principal razón de la dificultad de manejo de los primeros sistemas GL era un efecto secundario de las frecuencias de radio que utilizaban. Los GL se habían diseñado en una época en la que los únicos componentes electrónicos disponibles eran los que se adaptaban a partir de sistemas de radio de onda corta comerciales y funcionaban en longitudes de onda del orden de 5 a 50 m. Un resultado básico de la radiofísica es que las antenas deben tener un tamaño aproximado a la longitud de onda que se utiliza, lo que en este caso requería antenas de varios metros de longitud.
El Almirantazgo había sido puesto a cargo del desarrollo de tubos de vacío (válvulas) para el esfuerzo bélico. [3] Estaban particularmente interesados en pasar a longitudes de onda mucho más cortas como una forma de detectar objetos más pequeños, especialmente las torres de mando y los periscopios de los submarinos . El Grupo Aerotransportado del Ministerio del Aire, dirigido por Edward George Bowen , tenía el problema opuesto de desear antenas lo suficientemente pequeñas como para montarlas en el morro de un avión bimotor. Habían logrado adaptar un receptor de televisión experimental a 1,5 m, pero esto aún requería antenas grandes que debían montarse en las alas. En una reunión entre Bowen y Charles Wright del Departamento Experimental del Almirantazgo , encontraron muchas razones para estar de acuerdo en la necesidad de un sistema de longitud de onda de 10 cm. [4]
Dado el apoyo que ambos servicios habían dado al desarrollo de las microondas, Henry Tizard visitó el Centro de Investigación Hirst de la General Electric Company (GEC) en Wembley en noviembre de 1939 para tratar el tema. Watt realizó una visita personal más tarde, lo que dio lugar a un contrato el 29 de diciembre de 1939 para un radar de inteligencia artificial de microondas que utilizaba electrónica de válvulas convencional. Mientras tanto, el Comité de Desarrollo de Válvulas de Comunicación (CVD) del Almirantazgo se puso en contacto con la Universidad de Birmingham para desarrollar diseños de válvulas completamente nuevos que pudieran dar lugar a mejores resultados. [5]
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Mark Oliphant, de Birmingham, atacó inicialmente el problema intentando seguir desarrollando el klistrón , un invento de antes de la guerra que fue uno de los primeros tubos de microondas que tuvo éxito. Un klistrón produce microondas enviando electrones a través de cavidades resonantes, lo que hace que la energía de radio de microondas se deposite en su interior. Este proceso no es eficiente y normalmente se utilizan múltiples resonadores para producir una salida útil, aunque esto produce tubos muy largos. A pesar de muchos intentos, a finales de 1939 sus mejores klistrones generaban solo 400 vatios, muy por debajo de lo que se necesitaría para el uso del radar. [5]
A dos miembros menores del equipo, John Randall y Harry Boot , se les había pedido que analizaran otro concepto, pero tampoco llegó a madurar. Sin mucho que hacer, comenzaron a considerar soluciones alternativas. Se les ocurrió la idea de utilizar múltiples cavidades resonantes dispuestas en un círculo fuera de un núcleo central común, en oposición a la disposición lineal del klistrón. Los electrones se doblaban en una trayectoria circular utilizando un imán potente. En esta disposición, los electrones pasan por los resonadores muchas veces, produciendo, en esencia, un klistrón con cientos de resonadores. Su primer magnetrón de cavidad produjo 400 W y se elevó a más de 1 kW en una semana. En cuestión de meses, GEC tenía modelos que producían pulsos a 10 kW. Estos pronto se utilizaron en el diseño de un nuevo sistema de radar aerotransportado inicialmente conocido como AIS, por Airborne Interception, Sentimetric [sic]. [6]
Mientras tanto, el Ejército había visitado GEC en varias ocasiones durante 1940 y había visto sus avances utilizando electrónica de tubo convencional en longitudes de onda más cortas. En una serie de pasos, GEC había logrado reducir las longitudes de onda operativas de sus sistemas de 1,5 m, la frecuencia original del radar aerotransportado, a 50 cm, y más tarde a 25 cm. Estas longitudes de onda podían usarse en un sistema direccional con una antena de un metro o menos de tamaño. A diferencia del Grupo Aerotransportado, que necesitaba longitudes de onda aún más cortas para fabricar antenas muy pequeñas que pudieran caber en el morro de un avión, o la Armada, que necesitaba un sistema con suficiente resolución para captar periscopios, el Ejército solo buscaba una mejora práctica en la precisión y antenas más pequeñas. Esto se podía lograr con la solución de GEC. [7]
En agosto de 1940, [8] el Ejército publicó una especificación para un nuevo radar GL que combinaba un equipo VHF como el Mk. II con un sistema de seguimiento por microondas de alta precisión. Requería:
PE Pollard, del Air Defence Research and Development Establishment de Christchurch, Dorset, había sido una de las primeras personas en considerar el radar ya en 1930, y había estado trabajando con la "Célula del Ejército" en la Estación Experimental del Ministerio del Aire durante algún tiempo antes de unirse a otros investigadores del Ejército en Christchurch, Dorset . Seleccionaron a British Thomson-Houston (BTH), que construyó los primeros equipos GL de 5 m, para construir un prototipo. [7] Pollard se trasladó a las plantas de BTH en Rugby, Warwickshire, para trabajar en el nuevo sistema. [8]
Cuando Albert Percival Rowe , director de los equipos de radar del Ministerio del Aire, se enteró de los esfuerzos del Ejército en septiembre de 1940, se dedicó a crear su propio proyecto de desarrollo de GL utilizando el magnetrón. Después de una reunión el 22 de septiembre con Philip Joubert de la Ferté , un alto comandante de la RAF, Rowe creó un equipo de GL bajo la dirección de DM Robinson utilizando a varios miembros del equipo AIS, diciéndoles que tendrían que centrarse en el problema de GL durante el próximo mes o dos. [7]
Esto provocó una creciente fricción entre Philip Dee , que dirigía los esfuerzos del magnetrón del equipo de IA, y Rowe, al mando general de los investigadores del Ministerio del Aire. Dee afirmó que Rowe estaba "aprovechando esta oportunidad para intentar robarle el problema del GL a la ADEE" (la célula del ejército) y que "sólo Hodgkin sigue adelante sin problemas con el AIS, y Lovell y Ward están afortunadamente ocupados en el trabajo básico con antenas y receptores y, por lo tanto, este nuevo flap los perturba relativamente poco". [7] Según Lovell, esto no representó una interrupción tan grande como Dee creía. Además, hasta cierto punto, el trabajo del klistrón en Birmingham había continuado debido a los esfuerzos del GL del ejército. [9]
El principal problema para adaptar los conceptos de radar de IA al problema de GL fue el de la precisión angular. En el caso de la IA, el operador del radar podía seguir el objetivo con una precisión de unos 3 grados, mejorando hasta 1 grado a corta distancia. [10] Esto era más que suficiente para que el piloto pudiera ver el objetivo casi directamente por delante una vez que se acercaba a unos 1.000 pies (300 m). Para apuntar con el arma a larga distancia, los operadores podrían no ver nunca los objetivos, por lo que la precisión tiene que ser de al menos 1 ⁄ 2 grado, y 1 ⁄ 10 permitiría que los cañones fueran dirigidos únicamente por el radar. [11]
La solución para proporcionar una precisión angular mucho mayor ya era conocida, una técnica conocida como escaneo cónico . Poco después de que Lovell comenzara a trabajar en un sistema de este tipo, Edgar Ludlow-Hewitt , Inspector General de la RAF, visitó a Rowe. Después de la visita, Rowe le dijo al equipo que un conjunto GL completo tenía que estar listo para ser instalado en un cañón en dos semanas. [9] El 6 de noviembre, Robinson había ensamblado un sistema prototipo, pero el 25 de noviembre envió un memorando a Rowe y Lewis (el asistente de Rowe) indicando que en los últimos 19 días, el sistema solo había funcionado durante 2 días debido a una amplia variedad de problemas. En diciembre se le dijo que llevara el trabajo completado hasta el momento a BTH para desarrollarlo en un sistema desplegable. El 30 de diciembre de 1940, Dee comentó en su diario que:
El fiasco de GL terminó con el traslado de todo el proyecto en bloque a BTH, incluidos dos miembros del personal de AMRE. Nada funcionó bien en Leeson y Robinson siente que ha sido muy beneficioso para Lewis aprender lo desquiciada que está realmente toda la técnica básica. [9]
Como parte de la Misión Tizard en agosto de 1940, se había mostrado un magnetrón temprano a representantes tanto del Comité Nacional de Investigación de Defensa de los Estados Unidos (NDRC) como del Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC). Los equipos de Estados Unidos y Canadá pronto establecieron contactos permanentes y dividieron sus esfuerzos para evitar la duplicación del trabajo. Un equipo de seis canadienses prestados por el NRC permaneció en el Laboratorio de Radiación durante la guerra. [12]
El 23 de octubre de 1940, el equipo de la NRC recibió un telegrama de Inglaterra en el que se les pedía que comenzaran a trabajar en un sistema GL utilizando un magnetrón. [12] Los requisitos exigían un alcance de seguimiento de hasta 14.000 yardas (13.000 m) con una precisión de alcance de 50 yardas (46 m), aunque deseaban que fuera de 25. También querían un modo de búsqueda de alcance no especificado, con una precisión de alcance de 250 yardas (230 m). La precisión angular tenía que ser de al menos 1 ⁄ 4 grados en ambos ejes, pero se deseaba 1 ⁄ 6. Todas las salidas tenían que accionar directamente los magnetos. [11]
A pesar del estado rudimentario del desarrollo del radar en la NRC en ese momento, el Reino Unido estuvo en gran parte ausente del desarrollo posterior. Aunque la información sobre el desarrollo del sistema GL continuó fluyendo a Canadá, se le dio poco apoyo económico o científico hasta 1943, cuando la NRC amplió considerablemente su oficina de enlace en Londres. Esta falta de coordinación retrasaría gravemente la producción canadiense de muchos sistemas de radar. [13] En cambio, el equipo de enlace canadiense-estadounidense ya había acordado que Estados Unidos debería concentrarse en un sistema más sofisticado mientras los canadienses trabajaban en su diseño básico.
Para aumentar la confusión, en enero de 1941 el Ministerio de Suministros abandonó los esfuerzos que se estaban llevando a cabo en el Reino Unido y publicó una nueva especificación para el GL basada en un magnetrón. [9] Esto significó que el esfuerzo anterior para desarrollar un transmisor convencional había sido en vano. Por el lado positivo, en ese momento los suministros de magnetrones estaban mejorando, y el uso de uno produciría un radar que funcionaría en longitudes de onda aún más cortas y con una potencia mucho mayor, mejorando tanto el alcance como la precisión. BTH finalmente entregó un "modelo A" experimental de baja potencia el 31 de mayo de 1941, [a] aunque esto estaba lejos de ser un sistema listo para el campo. [8]
El diseño canadiense se conoció como Accurate Position Finder (Buscador de posición preciso), o APF (por sus siglas en inglés). En ese momento, no se había resuelto la solución para cambiar rápidamente una señal de microondas entre dos antenas de alimentación. Como el sistema tenía sistemas electrónicos separados para transmisión y recepción, se necesitarían antenas separadas para cada uno. El equipo inicialmente consideró sistemas con un transmisor y un receptor, o un solo transmisor y cuatro receptores. Esta profusión de antenas no era un problema importante en el papel del GL; los reflectores tenían alrededor de un metro de ancho, lo cual no era demasiado grande para un sistema terrestre, especialmente considerando las antenas de varios metros de ancho del GL Mk. II al que reemplazaría. [14]
En ese momento nadie sabía "cómo diseñar una guía de ondas con una junta giratoria de baja pérdida", [15] por lo que el problema de alimentar la energía de microondas desde el magnetrón a las antenas giratorias no tenía una solución obvia. En su lugar, decidieron adoptar la solución utilizada para los equipos GL anteriores y montar todo su vehículo electrónico en una placa de apoyo y apuntarlo en la dirección requerida. Esto complicó mucho el remolque, y la fragilidad de los remolques mal diseñados fue un problema importante para los usuarios australianos. [16]
Una diferencia clave entre el Mk. IIIc y el anterior Mk. II se produjo debido a la falta de CRT para las pantallas. El Mk. II tenía tres CRT, uno para cada rango, acimut y altitud. Las pantallas de altitud y acimut mostraban solo un único objetivo seleccionado por el operador de rango, y luego mostraban las señales de las antenas superior e inferior en una pantalla y de izquierda a derecha en otra. Los operadores comparaban la longitud de los puntos para determinar cuál era más largo y girar la cabina en esa dirección. En el IIIc, las pantallas de altitud y acimut fueron reemplazadas por punteros mecánicos accionados por la diferencia eléctrica en las dos señales. [17]
A falta de un radar de alerta temprana adecuado similar al MRU del ejército británico, la NRC también desarrolló un segundo sistema de radar conocido como Indicador de Posición de Zona (ZPI). Este se desarrolló rápidamente utilizando el diseño básico copiado del radar ASV Mk. II que se había suministrado como parte de un esfuerzo para comenzar la producción de radares ASV para la Armada y la Guardia Costera de los EE . UU. Los equipos ASV se basaban en electrónica de tubo convencional y operaban en la banda de 1,5 metros que era común en los radares británicos de principios de la guerra. Como el APF operaba a 10 cm, los dos equipos no interferían entre sí y podían operar a solo metros de distancia. En funcionamiento, el ZPI proporcionaría información al APF, que usaría esta información para buscar los objetivos. [18]
A pesar de la falta de una coordinación estrecha con sus homólogos británicos, la NRC había completado el desarrollo de su versión del sistema GL en junio de 1941. [12] La primera demostración completa del sistema completo se realizó a funcionarios canadienses el 27 de junio, y nuevamente a funcionarios estadounidenses visitantes el 23 de julio. En ese momento, el ingeniero jefe de Westinghouse se mostró extremadamente impresionado y le comentó a un miembro de la NRC "que su compañía no habría creído que lo que habíamos hecho en nueve meses, se pudiera haber hecho en dos años". [18]
Aunque el diseño tuvo un gran comienzo, la producción de las unidades pronto se topó con un peculiar problema canadiense en tiempos de guerra. Justo después del inicio de las hostilidades, el general Andrew McNaughton , comandante de las fuerzas canadienses en Europa, instó al gobierno a crear una empresa para suministrar a las fuerzas canadienses diversos equipos ópticos, como binoculares . Estos habían escaseado durante la Primera Guerra Mundial , y McNaughton estaba tratando de asegurarse de que el mismo problema no volviera a ocurrir. CD Howe , el Ministro de Todo , creó una nueva Corporación de la Corona , Research Enterprises Limited (REL), para cubrir esta necesidad. [19] Cuando la necesidad de electrónica dio lugar a la necesidad de una empresa similar, Howe decidió ampliar REL. REL había demostrado estar a la altura de la tarea en el campo de la óptica, pero cuando se expandieron a la electrónica, comenzaron los problemas. [20]
El primer pedido de 40 GL se había realizado en enero de 1941, antes de que la NRC hubiera completado el desarrollo. A este pedido le siguieron varios pedidos adicionales de Canadá, el Reino Unido, Australia, Sudáfrica y otros países. Las fechas de entrega se retrasaron repetidamente porque REL tuvo problemas para cumplir con varios contratos preexistentes para otros sistemas de radar. El primer ejemplar de producción no salió de la línea de producción de REL hasta julio de 1942, momento en el que quedó claro que había un problema y se presionó a la división de electrónica para que acelerara las entregas. [20]
En enero de 1942, un solo prototipo había llegado al Reino Unido. Fue enviado al ejército canadiense y los expertos británicos en radar no lo vieron hasta algún tiempo después. Cuando lo hicieron, el sistema de visualización que utilizaba punteros mecánicos resultó ser un problema. En teoría, esto era más simple y menos costoso, pero también estaba reemplazando un sistema que ya era bien conocido por los operadores del Mk. II y requería que recibieran capacitación. Otro problema fue que los diseñadores canadienses habían agregado un sistema de "colocación de velocidad" que suavizaba las entradas a las ruedas de control que permitían un seguimiento más preciso, pero fue otro cambio al que acostumbrarse. A pesar de estos problemas, todavía no había una fecha de entrega para las versiones del Reino Unido y, probablemente debido a la presión de Lindemann, se realizó un pedido de 560 ejemplares adicionales, lo que elevó el total del Reino Unido a 600. [17]
El primer envío de equipos GL llegó al Reino Unido en noviembre de 1942. [20] Cuando llegaron, se descubrió que las unidades eran completamente poco fiables. Esto dio lugar a una ronda de acusaciones mutuas entre el equipo de la NRC y REL. REL se quejó de que la NRC había introducido más de 300 órdenes de cambio en el diseño mientras se estaba preparando la producción, [18] llenando una carpeta. La NRC, por otro lado, se convenció de que el problema se debía enteramente a RA Hackbusch, director de la sección de electrónica de REL. McNaughton se involucró personalmente y tuvo que llamar al teniente coronel WE Phillips, director de REL, para una entrevista personal sobre los problemas. Anotó en su diario que Philips declaró:
...y dijo que había un deterioro general de los nervios en estos días, la gente estaba cansada y había mucha pérdida de control... Fue una entrevista muy interesante. [21]
En un intento de llegar al fondo de la situación, Mackenzie, de la NRC, organizó una visita del coronel Wallace a la REL el 11 de noviembre de 1942. Wallace empezó a hablar con la gente del taller y, finalmente, un superintendente le dijo que Hackebusch le había ordenado personalmente que se concentrara en la cantidad en lugar de la calidad, de modo que los sistemas no se estuvieran probando antes de la entrega. También quedó claro que Hackebusch le había ocultado esto a Phillips en comunicaciones anteriores. [21]
A pesar de esto y de los continuos fallos en el campo, no se tomó ninguna medida inmediata para solucionar el problema. Durante una visita a Ottawa en marzo de 1943, Phillips se reunió con Mackenzie y Wallace y coincidieron en que el problema era real, admitiendo "todas las debilidades de Hackbusch y [dijeron] que iban a hacer un cambio fundamental que todos sabemos que debería haberse hecho al menos dos años después". [21] Sin embargo, todavía no se hizo nada. No fue hasta el 2 de septiembre que Philips se vio "obligado a aceptar su [de Hackbusch] dimisión". Una semana después, Wallace recibió el trabajo, aunque siguió siendo director de la rama de radio de la NRC también. Cuando Mackenzie visitó REL el 30 de marzo de 1944, informó de que la empresa estaba completamente reorganizada. [22]
Para colmo de males, REL carecía constantemente de magnetrones, fabricados por General Electric en Estados Unidos, de CRT para las pantallas o de la multitud de otros tubos de vacío convencionales que utilizaba el sistema. Luego, en medio del desarrollo, el Reino Unido exigió que se actualizara el sistema para que admitiera el uso de IFF . [15] Al carecer de una unidad IFF propia, se utilizaron equipos británicos, que resultaron interferir con los ZPI, que operaban en frecuencias similares. [23]
A pesar de todos estos problemas, REL entregó 314 equipos a fines de 1942, y estos reemplazaron rápidamente a los equipos Mk. II más antiguos en los emplazamientos antiaéreos en todo el Reino Unido. Los APF con base en el Reino Unido formaron la columna vertebral de la dirección antiaérea del área de Londres durante la Operación Steinbock a principios de 1944, el último esfuerzo de bombardeo alemán concertado utilizando aviones tripulados. [24] Uno de los primeros usos del III(C) en Canadá fue como un sistema de búsqueda de superficie para detectar submarinos en el río San Lorenzo .
En 1943, la necesidad de unidades Mk. III se había agotado con la inminente llegada de las unidades SCR-584 de los Estados Unidos. El Reino Unido canceló su pedido en enero de 1944, lo que fue un duro golpe para REL. [25] De los 667 Mk. III(C) finalmente completados, 600 fueron enviados al Reino Unido, de los cuales aproximadamente la mitad se utilizaron en el campo en Europa como unidades móviles y la otra mitad se utilizó en emplazamientos estáticos en el Reino Unido. El pequeño número de Mk. III(C) enviados a Australia resultó casi inutilizable tal como se entregaron, y tuvieron que ser reconstruidos en gran medida para que estuvieran operativos. [26]
Después de que el primer conjunto de magnetrones experimentales fuera entregado en abril de 1941, BTH continuó el desarrollo de su diseño Mk. III, presentando un Modelo B en julio de 1941. Esto condujo a un pedido de 28 prototipos hechos a mano, cinco de los cuales fueron entregados entre diciembre de 1941 y abril de 1942, llegando a solo ocho a fines de 1942. Junto con el pedido de prototipos, también se había realizado un pedido de otros 900 modelos de producción en julio de 1941. Este último pedido se incrementó posteriormente a 1.500, 500 de cada uno de BTH, Standard Telephones and Cables y Ferranti . El primero de estos modelos llegó en diciembre de 1942. [8]
Dado que el diseño del Mk. III(B) de BTH se congeló un tiempo después que el del modelo canadiense, presentó una serie de mejoras que produjeron un diseño mucho más práctico. La más importante de estas diferencias fue el montaje de las antenas en un gran poste de metal, el rotor , que se proyectaba hacia abajo a través del techo hasta el piso del remolque donde se asentaba en un cojinete. En lugar de intentar girar las señales de microondas, el III(B) montó los componentes de radiofrecuencia en el mástil y luego los alimentó a través de escobillas convencionales. Esto permitió que las antenas, en la parte superior del mástil, giraran fácilmente bajo el control del operador que giraba un gran volante. Esto eliminó la necesidad de girar toda la cabina y simplificó enormemente el transporte. [27]
También se modificaron otros detalles, en particular la eliminación de la electrónica necesaria para comparar las señales izquierda/derecha y arriba/abajo, y la falta del sistema de "colocación de velocidad". Esto redujo el número de válvulas de 120 a 60, un problema importante en esa época, lo que hizo que el diseño resultante fuera más pequeño, más móvil y costara aproximadamente la mitad. [28] Un cambio menor fue el uso de cubiertas de tela estiradas sobre la antena y sujetadas al borde exterior de los reflectores parabólicos. Con las cubiertas en su lugar, los conjuntos parecen dos discos planos, una forma fácil de distinguirlos de la versión canadiense.
Fue en ese momento cuando intervino Fredrick Lindmann . No le impresionaba el fuego antiaéreo y afirmó que se destruirían más bombarderos alemanes bombardeando las casas de las personas que los fabricaban que cualquier cantidad que se pudiera esperar de cañones guiados por radar. Sugirió cancelar la orden de producción para permitir que las empresas británicas se concentraran en el radar H2S que permitiría a los bombarderos británicos volar libremente sobre Alemania y relegar los radares antiaéreos al modelo canadiense que parecía estar disponible más rápidamente de todos modos. [8]
En ese momento, se desató una escasez de válvulas electrónicas ("tubos"), ya que todos los servicios del Reino Unido demandaban nuevos sistemas de radar. Frederick Alfred Pile , el general a cargo de la AA, no se hacía ilusiones sobre el lugar que ocuparía el ejército en el programa de prioridades. Los retrasos se prolongaron y no fue hasta finales de 1943 que hubo suficientes suministros para entrar en producción a gran escala. [28]
En ese momento, se realizó un segundo pedido de 2000 unidades. Sin embargo, la producción total durante 1944 fue de solo 548 unidades. Para entonces, el SCR-584 estadounidense estaba empezando a llegar y era considerablemente mejor que el Mk. III(B), por lo que la producción se ralentizó deliberadamente. Cuando la producción terminó en abril de 1945, se habían entregado un total de 876 unidades. [29] Algunas de ellas también incluían interrogadores para el IFF Mark III , que se pueden distinguir por las dos grandes antenas de látigo que se extienden desde el techo de la cabina trasera.
En el campo, se observó que el III(B) podía detectar proyectiles de mortero a una distancia de aproximadamente 5.000 yardas (4.600 m). Al tomar la posición del proyectil en varios puntos durante el vuelo, fue posible calcular desde dónde fue lanzado.
El Mk. III(B) fue actualizado varias veces durante el período de producción, aunque estas versiones posteriores son universalmente conocidas por el nombre posterior AA No. 3 Mk. 2, siendo el Mk. 1 el III(C). [b]
La versión Mk. 2/1 agregó seguimiento automático que permitía al operador fijar un objetivo y luego hacer que la electrónica lo siguiera automáticamente sin intervención manual adicional. El /2 era un sistema de modo dual cuyas pantallas podían usarse para antiaéreos o en el papel de Defensa Costera. El /3 también tenía seguimiento de bloqueo, pero usaba un modelo desarrollado por el Comando AA en lugar del Establecimiento de Investigación y Desarrollo de Radar (RRDE) del Ejército. El /5 era un /2 con el mismo seguimiento de bloqueo que el /3. El AA No. 3 Mk. 2(F) era un No. 3 sin modificar utilizado por el Ejército de Campaña como radar de localización de morteros .
El único uso duradero del diseño original Mk. III fue el AA No. 3 Mk. 2/4, que contaba con un circuito adicional que permitía compensar la base de tiempo con el equivalente a 30.000 yardas (27.000 m) o 60.000 yardas (55.000 m). Esto proporcionaba tres conjuntos de rangos: 0 a 32.000, 30.000 a 62.000 y 60.000 a 92.000 yardas. Esta versión se utilizó como sistema meteorológico para medir los vientos en altura mediante el lanzamiento de globos meteorológicos con reflectores de radar que permitían seguirlos durante períodos prolongados. El Mk.2/4 se utilizó ampliamente hasta finales de la década de 1950 en esta función.
Mientras se alargaba el desarrollo del Mk. III, el Ejército inició un programa intensivo para desarrollar un sistema intermedio que utilizara la misma electrónica de banda de 1,5 m que se utilizaba ampliamente en otros radares. Conocido como "Baby Maggie", no está claro si se le asignó un número en la serie GL original, aunque se le denominó utilizando la nueva nomenclatura como AA No. 3 Mk. 3. [32]
El historiador de la Artillería Real registra que el "Baby Maggie" se originó en el teatro mediterráneo con la 62.a Brigada Antiaérea, que comandó las unidades AA en la invasión aliada de Sicilia (Operación Husky). Fue concebido como una alternativa ligera a los voluminosos equipos GL de dos cabinas, capaces de desembarcar en playas abiertas. Improvisado a partir de componentes existentes del radar de control de reflectores (SLC) y reducido a lo esencial, su transmisor, receptor, conjunto de antenas y pantalla operativa estaban alojados en un solo remolque de dos ruedas remolcado por un camión de 3 toneladas. Tenía un alcance de detección máximo de 20.000 yardas (18.000 m) dependiendo de la ubicación, y para fines de artillería podía rastrear desde 14.000 yardas (13.000 m) hacia adentro. Se entregaron doce unidades a las tropas antiaéreas pesadas desplegadas en la primera fase de los desembarcos de los Husky, y se volvió a utilizar para los desembarcos en Salerno ( Operación Avalancha ). El rendimiento de Baby Maggie en acción fue decepcionante, no por defectos de radar, sino por un fallo mecánico causado por las dificultades del terreno. El chasis del remolque estaba sobrecargado y, en pendientes pronunciadas, la parte superior de la cabina chocaba con el vehículo remolcador, con los consiguientes daños. Fue abandonado después de Salerno. [33]
Varias fuentes afirman que se enviaron 50 Baby Maggies a la URSS. No está claro si estos informes coinciden con los del envío de 50 GL Mk. III o si se enviaron 50 Baby Maggies y otros 50 Mk. III(B). Algunas unidades se utilizaron en la India después de la guerra para el seguimiento de globos meteorológicos. [34]
El desarrollo del Mk. III continuó durante el período en que se utilizó el SCR-584. Esto dio lugar a un nuevo modelo en 1944, el AA No.3 Mk. 4, cuyo nombre en código era "Glaxo". Solo se produjeron unos pocos Glaxos durante las últimas etapas de la guerra.
Un desarrollo posterior del mismo diseño bajo el nombre en clave arco iris "Blue Cedar" produjo un diseño extremadamente exitoso que entró en servicio como el AA No. 3 Mk. 7. El Mk. 7 permaneció en uso como el radar principal de colocación de armas del Reino Unido hasta que los grandes cañones AA fueron retirados del servicio a fines de la década de 1950. El Mk. 7 también se utilizó como iluminador para uno de los primeros misiles tierra-aire con haz montado , el Brakemine . [35]
Esta descripción se basa en el modelo británico Mk. III(B). En términos generales, el Mk. III(C) sería similar, con la excepción de detalles de la disposición mecánica del remolque y la cabina.
El Mk. III se construyó sobre un remolque de cuatro ruedas y cinco toneladas fabricado por Taskers de Andover . La cabina fue construida por Metro-Cammell , un fabricante de vagones de ferrocarril. La plataforma del cuarto delantero del remolque estaba a la altura de la cintura, lo que proporcionaba espacio para que el eje delantero girara durante el remolque. Inmediatamente detrás de las ruedas, el chasis descendía, quedando la parte trasera más cerca del suelo. La cabina principal estaba situada en la parte superior de esta sección inferior, con guardabarros que proporcionaban espacio libre alrededor de las ruedas traseras.
Las antenas de radar estaban montadas en un gran poste de metal que se extendía desde la parte superior de la cabina. Un marco complejo justo encima del techo permitía que las antenas giraran verticalmente, controladas por un brazo montado detrás del reflector parabólico derecho ( antena parabólica ). Las dos antenas parabólicas estaban montadas a cada lado del poste, con un espacio entre ellas. Las antenas IFF, si estaban montadas, se extendían desde las dos esquinas traseras superiores de la cabina. La zona delantera más alta del remolque montaba un generador, así como cajas de madera para almacenar repuestos y herramientas.
Para ponerlo en marcha, el remolque se estacionó en un terreno plano y se bloquearon los frenos. A continuación, se sacaron del remolque tres gatos niveladores, uno a cada lado de la parte delantera, donde el escalón del chasis se une a la cabina, y otro desde la parte trasera de la cabina. A continuación, se utilizaron los gatos para nivelar la cabina utilizando niveles de burbuja . A continuación, se levantaron las antenas de radar, se puso en marcha el generador y se pudo comenzar con las operaciones. Toda la instalación tardó unos 20 minutos, de los cuales 3 minutos fueron necesarios para calentar la electrónica.
El sistema completo, incluido el remolque, pesaba más de 9 toneladas largas (9100 kg), tenía 14 pies (4,3 m) de alto con las antenas levantadas o 12,5 pies (3,8 m) con ellas bajadas para el transporte, tenía poco más de 22 pies (6,7 m) de largo y 9,5 pies (2,9 m) de ancho, extendiéndose hasta 15,5 pies (4,7 m) de ancho con los gatos niveladores desplegados.
El sistema funcionaba con un alternador accionado por motor de 440 Hz montado en la parte delantera de la cabina. [27] Este accionaba la electrónica, así como un motor en la antena parabólica del receptor que hacía girar la antena a 440 rpm. El mismo motor también accionaba un pequeño alternador bifásico cuyas fases relativas giraban en sincronía con la antena del receptor. [36]
El transmisor consistía en un único magnetrón, inicialmente de 100 kW pero que en versiones posteriores llegó a 350 kW. Producía un pulso de 1 microsegundo a la misma frecuencia de 440 Hz que el alternador principal. Esto producía una frecuencia de repetición de pulso (PRF) de 440 Hz, muy baja para un radar de este tipo. [37] A modo de comparación, el radar alemán Würzburg , homólogo del Mk. III, tenía una PRF de 3.750, lo que proporciona una señal mucho mejor en la recepción. [38]
El receptor constaba de dos unidades superheterodinas . La primera utilizaba un klistrón sintonizable y un detector de cristal para producir una frecuencia intermedia (FI) de 65 MHz que luego pasaba por un amplificador de dos etapas. El resultado se mezclaba a continuación hasta obtener una nueva FI de 10 MHz y se introducía en un amplificador de tres etapas. Un rectificador final producía una señal que se introducía directamente en las placas deflectoras del eje Y de los CRT. [27]
La fase del alternador más pequeño controlaba qué CRT debía enviar la señal. La salida se enviaba a una caja de conmutación que comparaba la fase relativa de las dos señales y la enviaba a una de las cuatro salidas, que rotaban de arriba a derecha, abajo y izquierda. Los canales derecho y superior pasaban por retardos. [36]
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El Mk. III utilizó un sistema de visualización de tubo de rayos catódicos (CRT) bastante complejo, conocido como Unidad de Presentación , construido por The Gramophone Company ( EMI ).
Las pantallas de radar típicas de la época medían el alcance comparando el punto de retorno con su posición en la pantalla del tubo de rayos catódicos. La medición con una escala podía ofrecer una precisión de alcance del orden de 200 a 400 yardas (180–370 m) en los tubos de rayos catódicos de 6 pulgadas (15 cm) del Mk. III, una precisión mucho menor que la necesaria para la función de apuntar el cañón. Para resolver este problema, el Mk. III utilizó dos pantallas de alcance, una gruesa y otra fina. La gruesa, colocada aproximadamente a la altura de los ojos en la consola, era una pantalla clásica de mira telescópica , que mostraba todos los puntos dentro del alcance del radar, normalmente 32.000 yardas (29.000 m). [36]
Un gran volante que sobresalía de la consola aproximadamente a la altura de la rodilla hacía girar un gran potenciómetro cuya salida se enviaba a un gran condensador . Cuando el condensador alcanzaba un voltaje preseleccionado, activaba un segundo generador de base de tiempo ajustado a 6 microsegundos, o en el caso del viaje de ida y vuelta del radar, 1000 yardas (910 m). La salida de esta base de tiempo se invertía y se mezclaba con la señal en la pantalla gruesa, lo que hacía que apareciera una línea brillante extendida a lo largo de la parte inferior de la línea de base, conocida como el estroboscopio . A medida que el operador giraba el volante, el estroboscopio se movía hacia adelante y hacia atrás a lo largo de la pantalla, lo que permitía la selección de un objetivo en particular centrándolo dentro del estroboscopio. [36]
El operador del campo de tiro podía seleccionar objetivos dentro de la "ventana" de 1000 yardas, que llenaba la pantalla de rango fino; también era una pantalla de 6 pulgadas, por lo que en esta pantalla cada pulgada representaba unos 50 metros (160 pies), lo que ofrecía una precisión mucho mayor. En funcionamiento, el operador giraba continuamente el volante en un esfuerzo por mantener el punto exactamente centrado en la pantalla, medido contra un alambre de metal fino estirado sobre la cara del tubo. Esto permitía una salida de rango continua con una precisión del orden de 25 yardas (23 m), más que suficiente para la función de apuntar con el arma. A la derecha de la pantalla fina había un dial mecánico con un puntero grande que mostraba el rango actual seleccionado por el volante. [36]
En el centro del estroboscopio se activaba una base de tiempo aún más rápida, de 4 microsegundos de duración. Solo las señales de esta ventana de 650 yardas (590 m) se enviaban a las pantallas de elevación y rumbo, por lo que sus pantallas mostraban solo el punto único seleccionado en el estroboscopio. Esto eliminaba la necesidad de tener una pantalla de rumbo. En cambio, sus estaciones solo tenían el equivalente de la pantalla fina, reposicionada a la altura de los ojos para facilitar la lectura. La ubicación de pantalla vacía en el panel inferior donde normalmente estaría la pantalla fina se usaba para colocar los diales mecánicos que mostraban el rumbo o la altitud actuales. El operador de rumbo se sentaba a la izquierda del operador de alcance y el operador de altitud a su izquierda. Esto permitía que un solo operador en la pantalla de alcance alcanzara el volante de rumbo con facilidad, aunque la rueda de altitud estaba un poco lejos. [36]
Aunque este método de escaneo permitía medir con precisión el ángulo del objetivo, no indicaba directamente en qué dirección girar la antena para centrarlo; esto se podía ver en la intensidad de los destellos ascendentes y descendentes, pero en la práctica, esto era demasiado rápido para seguirlo visualmente. Aquí es donde entraron en juego los retrasos eléctricos en la caja de interruptores. Al retrasar la señal derecha en comparación con la izquierda, la pantalla resultante muestra dos picos separados horizontalmente. Estos estarían centrados aproximadamente dependiendo de la precisión del operador de rango. El destello más alto estaba en la dirección en la que girar; si el destello izquierdo era más grande, el operador necesitaba girar la antena hacia la izquierda. La pantalla arriba/abajo funcionaba de la misma manera, aunque el operador tenía que "rotar" la imagen en su cabeza. [36]
Dado el ángulo limitado que el Mk. III escaneaba, 10 grados como máximo, el sistema normalmente se combinaba con un segundo radar con un patrón de escaneo mucho más amplio. En el caso del AA No. 4, esto proporcionaba un escaneo completo de 360 grados que se mostraba en un indicador de posición en el plano . [39] Los operadores de este segundo radar llamaban a los operadores del Mk. III para que hicieran girar su antena hacia el rumbo indicado y luego la movían verticalmente para encontrar el objetivo. Cuando se veía un punto en la pantalla de alcance grueso, el operador del alcance movía el estroboscopio a su posición y, a partir de ese momento, todos los operadores movían sus controles continuamente para crear un seguimiento suave. [36]
El control de alcance estaba conectado a un potenciómetro y medía el alcance electrónicamente. La elevación y el acimut se medían a través de la posición física de la antena. Al girar los volantes en estas posiciones se accionaba el conjunto del rotor a través de motores selsyn , y la posición actual se enviaba a la pantalla del operador mediante magslips , mejor conocidos hoy como synchros . La salida de los magslips también se amplificaba y se enviaba a conectores externos, donde se podían usar para crear pantallas adicionales en ubicaciones remotas. Estos normalmente se enviaban a las entradas de las computadoras analógicas de artillería , conocidas como predictores . [37]
Ya en 1940 algunos aviones británicos estaban equipados con el sistema IFF Mk. II , y cuando se introdujeron los radares Mk. III en 1943, muchos aviones estaban equipados con IFF Mk. III . Estos consistían en un transpondedor instalado en el avión que estaba sintonizado a una frecuencia preseleccionada, y cuando escuchaba una señal en esta frecuencia, enviaba una breve señal propia en una frecuencia preseleccionada diferente. [40]
El GL Mk. III estaba equipado opcionalmente con el interrogador correspondiente . Cuando el operador del radar presionaba un botón, el interrogador enviaba señales periódicas en la frecuencia seleccionada a través de una gran antena de látigo montada en la esquina trasera de la cabina. La señal de respuesta del transpondedor se recibía en una segunda antena en la esquina trasera opuesta de la cabina, se amplificaba y se enviaba a las pantallas. Esta señal se mezclaba con el propio receptor del radar, lo que hacía que la nueva señal se mostrara directamente detrás del punto. En lugar de una forma de curva de campana pronunciada , una señal que respondiera al desafío IFF tendría una extensión rectangular detrás de ella, lo que permitía al operador ver fácilmente qué aeronaves eran amigas. [41] [42] En la práctica, la selección IFF a menudo la manejaba el radar de búsqueda antes de pasarla al GL, y los accesorios IFF en el GL no eran universales.
El uso más duradero del Mk. III fue para mediciones meteorológicas de vientos en altura mediante reflectores de radar de seguimiento colgados de globos meteorológicos . Para medir la velocidad, se montó un cronómetro cerca de la pantalla de alcance y se tomaron lecturas cada minuto.
Como los globos a menudo salían volando del rango nominal de 32.000 yardas del radar, estas versiones estaban equipadas con un dispositivo extensor de rango. Se trataba de un multivibrador monoestable , conocido como relé de un disparo o Kipp, que activaba la base de tiempo aproximada, compensando su punto de inicio para que no se activara inmediatamente después de la transmisión, sino un tiempo seleccionado después de eso. El extensor tenía configuraciones para 30.000 o 60.000 yardas, por lo que el sistema podía rastrear los globos en tres ventanas generales, de 0 a 32.000 yardas, de 30.000 a 62.000 y de 60.000 a 92.000.
Estas unidades se produjeron después de que se cambiara el nombre y fueron universalmente conocidas como AA No. 3 Mk. 2/4.