El Tipo 271 fue un radar de búsqueda de superficie utilizado por la Royal Navy y sus aliados durante la Segunda Guerra Mundial . El primer sistema naval de frecuencia de microondas ampliamente utilizado , estaba equipado con una antena lo suficientemente pequeña como para permitir su montaje en barcos pequeños como corbetas y fragatas , mientras que su resolución mejorada con respecto a radares anteriores le permitía detectar un submarino en la superficie en alrededor de 3 millas (4,8 km) y su periscopio solo a 900 yardas (820 m).
El prototipo, 271X , se instaló en el HMS Orchis en marzo de 1941 y se declaró operativo en mayo. A lo largo del año estuvieron disponibles pequeñas cantidades, y en octubre había unos treinta equipos en funcionamiento. El diseño generó dos versiones más grandes, el Tipo 272 para destructores y cruceros pequeños , y el Tipo 273 para cruceros y acorazados más grandes . El 272 no se consideró exitoso y no se utilizó ampliamente. El 273 se diferenciaba por tener antenas más grandes y enfocadas, lo que proporcionaba una mayor ganancia y, por tanto, un mayor alcance. Esto resultó muy exitoso y fue ampliamente utilizado.
A principios de 1943 se introdujeron versiones mejoradas, conocidas alternativamente como modelos Q o Mark IV . Tenían un magnetrón más potente de 70 kW para un mayor alcance y añadían una pantalla indicadora de posición en planta (PPI) que facilitaba la tarea de organizar intercepciones. La llegada casi simultánea del radar ASV Mark III , el huff-duff , el Tipo 271 y nuevas intrusiones en los códigos Naval Enigma alemanes inclinaron la Batalla del Atlántico decididamente a favor de la Royal Navy. Más tarde ese año, el 273Q a bordo del HMS Duke of York encontró el acorazado alemán Scharnhorst por la noche, lo que provocó su destrucción durante la Batalla del Cabo Norte .
Al final de la guerra, se introdujeron versiones mejoradas de todos estos diseños. Originalmente conocidos como modelos Mark V, en marzo de 1943 pasaron a llamarse Tipo 277 , 276 y 293. Estos nuevos modelos fueron modernizados a medida que los barcos llegaban para mantenimiento y se generalizaron a finales de 1944. Los modelos Tipo 271Q permanecieron en servicio en varios barcos. en la posguerra, quedando generalmente fuera de servicio con los barcos que los transportaban.
La Royal Navy se enteró de los experimentos de radar de Robert Watson-Watt en 1935 y comenzó a explorar el uso del radar para usos navales muy rápidamente. A diferencia del Ministerio del Aire , que no tenía un establecimiento formal de electrónica en ese momento, el Departamento Experimental de la Armada en Portsmouth era una potencia en diseño electrónico y pudo desarrollar rápidamente una serie de radares para uso naval. En 1938, su radar Tipo 79 fue el primer radar naval en entrar en servicio. [1]
En aquella época, los únicos dispositivos electrónicos de radiofrecuencia de alta potencia funcionaban en bandas de onda corta , con longitudes de onda medidas en metros. Las válvulas existentes ( tubos de vacío ) podían funcionar a un máximo absoluto de 600 MHz (50 cm de longitud de onda), pero el funcionamiento cerca de este rango daba como resultado una eficiencia y potencia de salida muy bajas. [2] La mayoría de los esfuerzos funcionaron en longitudes de onda mucho más largas, varios metros o más, donde ya existía la electrónica comercial para transmisiones de onda corta. [3]
Por diversas razones, las antenas deben tener un cierto tamaño en relación con la longitud de onda de sus señales, siendo el dipolo de media onda un diseño común. Esto significaba que las antenas de radar de esta época tenían que tener metros de ancho para tener un rendimiento razonable. El prototipo Tipo 79X, que se instaló experimentalmente en el dragaminas HMS Saltburn en octubre de 1936, utilizaba una longitud de onda de 4 m que requería que las antenas se colocaran entre los mástiles del barco. Sólo se podía apuntar girando todo el barco. Para mejorar la potencia, se desarrolló una versión con una longitud de onda aún más larga de 7 m para el HMS Sheffield que proporcionaba entre 15 y 20 kW de potencia. Su antena podía girarse, pero era enorme y pesada. [4]
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En febrero de 1940, John Randall y Harry Boot construyeron un magnetrón de cavidad funcional , que pronto produjo 1 kW de potencia a una longitud de onda de sólo 10 cm a partir de un dispositivo del tamaño de una caja de zapatos. Un dipolo de media onda para esta longitud de onda tenía sólo 5 centímetros (2,0 pulgadas) de largo y podía instalarse fácilmente en casi cualquier barco o avión. Representó un enorme salto en el rendimiento y el desarrollo del radar de microondas por parte de todas las fuerzas comenzó de inmediato. Si bien el magnetrón resolvió el problema de generar señales de longitud de onda corta con alta potencia, eso por sí solo no constituye un sistema de radar completo. También se necesita un detector de señales de radio que pueda funcionar a frecuencias igualmente altas, cables capaces de transportar esa señal a la antena de manera eficiente y una serie de otros desarrollos. [5]
La Armada estaba en una posición particularmente buena para aprovechar el magnetrón, ya que parte de su Departamento Experimental era el Laboratorio de Válvulas. En 1939, el Laboratorio de Válvulas quedó a cargo del Comité para la Coordinación del Desarrollo de Válvulas (CDV), liderando el desarrollo de nueva tecnología de válvulas para todas las fuerzas armadas del Reino Unido. El Laboratorio de Válvulas lideró el desarrollo del klistrón reflejo sintonizable que proporcionó la señal de frecuencia intermedia necesaria para un receptor superheterodino que operaba en frecuencias de microondas, mientras que el Establecimiento de Investigación de Telecomunicaciones (TRE), el brazo de investigación del Ministerio del Aire, introdujo un detector de cristal de silicio-tungsteno que generó las señales de alta frecuencia apropiadas para el klistrón reflejo. [5]
En julio de 1940, habían llegado a los talleres experimentales del TRE muestras de todos estos dispositivos, junto con magnetrones más potentes que funcionaban entre 5 y 10 kW. Herbert Skinner reunió las distintas piezas sobre una mesa para producir el primer radar de microondas funcional. Este utilizó el magnetrón NT98 actualizado que produjo 5 kW de potencia. Lo demostraron haciendo que alguien anduviera en bicicleta frente al dispositivo mientras sostenía una placa de metal. Esta prueba demostró la capacidad del nuevo radar para detectar objetivos incluso cuando estaban muy cerca del horizonte, algo que los diseños anteriores no podían hacer. El Ministerio del Aire y el Almirantazgo se encargaron inmediatamente del desarrollo de radares de producción utilizando este diseño básico. [5]
A partir de 1940 se consideró seria la posibilidad de un ataque aéreo contra el Departamento Experimental, pero no fue hasta finales de ese año que se inició una medida. En marzo de 1941, el Departamento Experimental se convirtió en el Establecimiento de Señales del Almirantazgo (ASE), nombre que conservó durante el resto del período de guerra. En agosto, la ASE se trasladó a Lythe Hill House en Haslemere , más cerca de Londres . [6]
Si bien el desarrollo del radar de la Armada avanzaba a grandes pasos, el uso operativo en la Batalla del Atlántico no comenzó hasta 1941. Durante el verano y el otoño de 1940, un período posterior a la Caída de Francia, más tarde llamado el Primer Tiempo Feliz por los alemanes, las pérdidas en el El Atlántico Norte alcanzó niveles insostenibles. [5]
Un informe sobre el estado de la guerra de submarinos en curso en septiembre señaló que el 70% de todos los ataques exitosos de submarinos se realizaron de noche y en la superficie. Esto fue posible porque Asdic no podía detectar un submarino en la superficie y los radares disponibles en ese momento eran demasiado grandes para instalarlos en los escoltas más comunes. [7] Durante esta amplia "Reunión de Protección Comercial", el Primer Ministro aprobó el llamamiento para "Se debe desarrollar un equipo de radar eficiente para escoltas antisubmarinas de superficie y aéreas" y se le otorgó la más alta prioridad nacional. [7]
En octubre de 1940, un equipo de la ASE bajo la dirección de Stenhard Landale fue enviado a los laboratorios de la TRE en Swanage para estudiar sus dispositivos de amarre. [8] En ese momento, el TRE tenía dos sistemas en funcionamiento y el segundo podía montarse en un remolque. Cuando se probó en el acantilado junto al mar cerca de los laboratorios, este radar detectó con éxito barcos pequeños en la Bahía de Swanage. El equipo de la Marina desarrolló su propia versión del prototipo, conocido sólo como "Aparato C", que se probó por primera vez en el remolque el 8 de diciembre de 1940. [9]
La antena, que consta de dos reflectores parabólicos , funcionaba bien en la cima de un acantilado, pero no funcionaba bien más cerca de la superficie, como sucedería en el caso de un montaje en un barco. En este caso, el ángulo reducido entre la antena y las olas del mar provocaría retornos espurios, o " desorden ", que podrían ocultar un objetivo. Herbert Skinner, que lideraba el desarrollo de antenas en TRE, se encargó de probar los diseños existentes a distintas altitudes. Durante una serie de pruebas entre el 15 y el 17 de diciembre, Skinner utilizó el "Aparato B" del TRE contra el pequeño barco Titlark y demostró el seguimiento a 9 millas (14 km) en la cima del acantilado de 250 pies (76 m), 5 millas ( 8,0 km) en Peveril Point de 60 pies (18 m) y 3,5 millas (5,6 km) a 20 pies (6,1 m). [9]
Otro problema sería mantener la señal de los rayos de lápiz estrechamente enfocados en el objetivo mientras el barco se balancea y cabecea en el mar. Bernard Lovell sugirió que la solución sería utilizar una antena que tuviera un haz horizontal estrecho como las parábolas que estaban usando, pero poco enfoque vertical. Esto crearía un haz en forma de abanico distribuido en unos 80 grados verticalmente que continuaría pintando el objetivo mientras el barco portador del radar se movía entre las olas. [9] El diseño resultante se conoció como " antena de queso " debido a que parecía una sección cortada de una rueda de queso. El 19 de diciembre se montó un prototipo en el remolque del Almirantazgo y se remolcó a la playa para realizar pruebas. [10]
Se puede ver cierta sensación de urgencia del programa de desarrollo en el hecho de que ya se había realizado un pedido de 12 aparatos al laboratorio de comunicaciones del Almirantazgo en Eastney (en las afueras de Portsmouth). Inicialmente conocidos simplemente como Tipo 271, estos modelos fueron posteriormente denominados 271X para indicar su estado de prototipo. [10]
Los cables coaxiales utilizados para transportar la señal del radar al receptor perdieron alrededor de 22 dB por cada 100 pies (30 m) de longitud en frecuencias de microondas. Incluso en distancias cortas, esto provocaría pérdidas inaceptables. La solución fue colocar el transmisor y las etapas iniciales del receptor en la parte posterior de las antenas en una caja de metal, reduciendo la longitud del cableado a aproximadamente 1 pie (0,30 m). Sin embargo, el oscilador local , un klistrón réflex, tuvo que montarse en el puesto del operador para su sintonización manual. Esto limitó la distancia máxima entre el receptor principal y las antenas a unos 20 pies (6,1 m). Este problema se solucionó colocando la cabina del operador directamente debajo de la antena. [11]
El único otro cambio significativo entre el Aparato C y el 271X fue un cambio menor en la antena, recortando los bordes exteriores para reducir su ancho y aumentando ligeramente la distancia entre las placas superior e inferior de 9 a 10 pulgadas (230 a 250 mm). ) para compensar la ligera pérdida de rendimiento provocada por el recorte. [12] Este nuevo diseño de antena se conoció como Outfit ANA. [13] La antena se colocó sobre una plataforma giratoria que se giraba manualmente alrededor del eje vertical mediante un eje de transmisión que pasaba por el techo de la cabina del operador del radar y terminaba en un volante tomado de un automóvil. Debido a que los cables coaxiales que transportaban la señal a la cabina tenían poco juego, las antenas estaban limitadas a unos 200 grados de rotación, sin poder apuntar hacia atrás. [14]
Para proteger el sistema de los elementos, se construyó una cúpula cilíndrica con metacrilato , que era en ese momento el único material conocido transparente a las microondas con suficiente resistencia mecánica. El sistema utilizó una serie de paneles planos unidos en una estructura de teca . La disposición resultante tenía un gran parecido con una linterna, lo que rápidamente se convirtió en su apodo. [15]
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En una reunión celebrada el 11 de febrero de 1941, el pedido de prototipos en Eastney se incrementó con otras 12 unidades y se realizó un pedido de 100 conjuntos de producción a Allen West and Company. En la misma reunión, la corbeta HMS Orchis clase Flower recién terminada fue reservada para pruebas en el mar. El primer lote de prototipos se completó a finales de febrero de 1941, lo que dio lugar a un pedido posterior de otros 150 juegos. [dieciséis]
El sistema se instaló rápidamente en Orchis y comenzó las pruebas en el Firth of Clyde el 25 de marzo de 1941. Montado a una altura del mástil de 36 pies (11 m), el sistema podía rastrear un pequeño submarino a 4000 yardas (3700 m) y obtuvo algunos resultados. hasta 5.000 yardas (4.600 m). En estados de mar más altos, el alcance máximo se redujo a 4.400 yardas (4.000 m). Si bien esto era más corto que el alcance logrado con los sistemas experimentales en Swanage, se consideraron operativamente útiles y, en cualquier caso, eran mucho más largos que el alcance visual durante la noche. A Allen West se le dijo que siguiera adelante con el diseño actual de los modelos de producción. [17]
Después de las pruebas exitosas en Orchis , Eastney continuó produciendo el pedido original y se relacionó cada vez más con Allen West en los modelos de producción. En septiembre de 1941, se habían equipado 32 corbetas y un pequeño número de otros barcos, incluido el acorazado HMS King George V , el crucero HMS Kenya y el arrastrero naval Avalon . El sistema no era adecuado para la mayoría de los destructores o cruceros porque requería que la sala del receptor estuviera directamente debajo de la antena, y la mayoría de los barcos de ese tamaño tenían grandes mástiles que ocupaban el área adecuada del techo. [12]
Durante 1941, se lograron grandes avances en la electrónica de microondas y constantemente se introdujeron nuevas soluciones a los problemas. Una serie de cambios de este tipo se incorporaron a los modelos de producción cuando la serie de prototipos llegó a su fin. [12]
Una de esas mejoras fue el klistrón réflex CV35 que reemplazó al anterior NR89 del 271X. El CV35 tenía una eficiencia del 3 al 4%, en comparación con el 1% original y, por lo tanto, producía aproximadamente tres veces la señal de salida para cualquier entrada determinada. Esto permitió ampliar la distancia entre la antena y el receptor hasta 40 pies (12 m), ofreciendo mucha más flexibilidad en las opciones de montaje. El CV35 también era eléctricamente más estable y facilitaba mucho el ajuste del sistema. [12] Los conjuntos que utilizaban el CV35 se conocían inicialmente como 271X Mark II, pero en marzo de 1942 fueron redesignados como 271 Mark II, eliminando el X. [18]
La disposición de la antena original se mantuvo para los 271 de producción, pero se cambió el montaje para producir el Outfit ANB. [13] Se llevaron a cabo más experimentos que reemplazaron el eje de transmisión directo que el operador usaba para girar las antenas con un cable Bowden para permitir que la cabina estuviera alejada de la antena. Al mismo tiempo, los componentes electrónicos que permanecieron montados en la antena fueron reempaquetados para que fueran lo más pequeños posible, reduciendo el peso. Con estos cambios, ahora era posible montar la antena de forma remota, haciéndola adecuada para su uso en destructores. En un uso típico, la antena se montaba a un nivel de 55 pies (17 m) en el mástil. [12] En agosto de 1941, las unidades con este tipo de propulsión pasaron a llamarse Tipo 272. [18]
El Tipo 272 también se montó en cruceros, pero en esta función se descubrió un nuevo problema; La explosión de los cañones principales fue lo suficientemente fuerte como para romper el metacrilato de la cúpula. Esto no se resolvió por completo hasta 1943, cuando se introdujo un radomo completamente nuevo. [18]
El cambio a la antena de queso resultó en una pérdida de rendimiento, pero que era inevitable debido al cabeceo y balanceo de los barcos. Este no era el caso de los barcos más grandes, donde los movimientos más lentos de las olas permitían compensar los efectos mediante un estabilizador mecánico. Esto llevó a experimentos utilizando los espejos parabólicos originales de 3 pies (0,91 m) de diámetro utilizados en los conjuntos TRE para su uso en barcos más grandes. Estas proporcionaron una ganancia de 250, mucho mayor que las antenas de queso. Combinado con el montaje más alto en el mástil, se esperaba que este sistema ofreciera un rango de detección significativamente mayor. En agosto de 1941 se entregaron seis sistemas prototipo, denominados Tipo 273. La primera instalación de producción fue para el HMS Nigeria a finales de año. [19]
En octubre de 1941, el Comando del Mediterráneo pidió alguna solución al problema de detectar torpedos humanos italianos que atacaban barcos en Gibraltar y Alejandría . Se proporcionó una versión modificada del Tipo 273, eliminando el sistema de estabilización (no necesario en tierra) y aumentando aún más los reflectores a 4,5 pies (1,4 m), lo que mejoró la ganancia a 575. Varios de estos sistemas se construyeron bajo el nombre de Tipos 273S (para Shore) y entregado en 1942. Se realizó otra modificación excepcional en el sitio de Saebol, Islandia, debido a los fuertes vientos en ese lugar. Este Tipo 273M se montó en un soporte de arma para mayor estabilidad. En las pruebas realizadas el 29 de septiembre de 1942, el 273M demostró un alcance de 92.000 yardas (84.000 m) contra un arrastrero desde su ubicación de 1.520 pies (460 m) de altura, que está sólo ligeramente por debajo del horizonte del radar de 96.000 yardas (88.000 m). [20]
En el otoño de 1941 estaba claro que la demanda de los nuevos radares superaba con creces las tasas de producción proyectadas. Además de la demanda de buques de guerra, el ejército británico los estaba adoptando para fines de radar de defensa costera y el Ministerio del Aire estaba interesado en utilizarlos para el control del tráfico aéreo de corto alcance y la alerta temprana. El pedido inicial de 150 unidades con Allen West and Co se incrementó a 350. [20]
Para acelerar la producción, se contrató a Metropolitan-Vickers para rediseñar las unidades electrónicas para facilitar su fabricación. El sistema original constaba de tres grandes armarios dispuestos en dos pilas verticales. Los nuevos diseños, a los que se les asignó el número de modelo "P", utilizaban sólo dos gabinetes montados en una sola pila vertical. [20]
Para acelerar la instalación de los modelos P en los barcos, se prefabricaron cabinas de radar completamente nuevas para cada barco que se esperaba que regresara del mar para la limpieza periódica de sus calderas. La instalación se realizó en dos etapas: durante una limpieza se preparó una nueva zona del barco para el radar y en la siguiente visita se subió a bordo una unidad completa con una grúa. [20]
En 1941, el Ministerio del Aire comenzó a trabajar en el indicador de posición en planta , o PPI, un nuevo tipo de visualización de radar que producía una imagen en 2D del espacio alrededor de la estación de radar. El PPI es lo que normalmente se considera una pantalla de radar, con una cara circular y un haz visible que gira a su alrededor. Esta pantalla se estaba utilizando para ayudar a facilitar la tarea de trazar una intercepción aérea, ya que tanto el avión objetivo como el interceptor aparecían en la misma pantalla, lo que permitía a los operadores dirigir fácilmente el interceptor. [21]
A finales de 1941, los laboratorios de Eastney comenzaron a adaptar el PPI para su uso con el Tipo 271. La pantalla facilitó enormemente el escaneo de la superficie, ya que el operador podía mover la antena hacia adelante y hacia atrás y la pantalla mostraba todo el barrido como una sola pantalla. Anteriormente, tenían que observar atentamente los "intermitentes" en la pantalla mientras giraban la antena, y luego rotarla hacia adelante y hacia atrás con movimientos cada vez más pequeños para determinar el ángulo exacto. Ahora podían hacer un solo movimiento para desarrollar una imagen de toda el área y medir el ángulo con respecto a los objetivos fuera de la pantalla. [21]
En febrero de 1942, se instaló a bordo del King George V un PPI experimental que utilizaba una pantalla de tubo de rayos catódicos (CRT) de 12 pulgadas (300 mm) . Para este experimento, se añadió un motor al eje flexible que hacía girar la antena, que automáticamente hacía girar la antena hacia adelante y hacia atrás entre sus límites. El otro extremo del cable, utilizado anteriormente por el operador para girar manualmente la antena, estaba conectado a un sincronizador que indicaba la dirección en la que se encontraba actualmente la antena. Esto se mezcló con la señal de una brújula de indicación remota. La fase resultante de la señal de salida mixta codificó el ángulo entre la antena y el norte, y se utilizó para impulsar otro sincronizador en las placas de desviación del CRT. El resultado fue una visualización estabilizada del norte hacia arriba. [21]
En las pruebas, el sistema demostró inmediatamente su valor inestimable y se firmó un contrato con EMI para lo que se conoció como "Outfit JE". La única diferencia entre el prototipo y los modelos de producción fue el uso de un CRT más pequeño de 9 pulgadas (230 mm) que redujo el volumen de la cabina del equipo resultante. [21]
A medida que la instalación del 271 se generalizó a finales de 1941, los operadores comenzaron a notar un problema extraño en el que el reflejo de barcos más grandes en un convoy causaría que grandes áreas de la pantalla quedaran inutilizables, creando una señal mucho más grande que el barco y ocultando objetos. cerca de eso. Estos se conocían como "ecos laterales", y no se había visto ningún indicio de ellos durante las operaciones iniciales. [21]
Las pruebas comenzaron en febrero de 1942 utilizando el HMS Guillemot , un balandro de clase Kingfisher , y luego se trasladaron al modelo de producción del 271P en el HMS Veteran en marzo. Estos rápidamente revelaron que el problema se debía a los pilares que sostenían el techo del recinto estilo linterna. [21] Se desarrolló un nuevo diseño enteramente de metacrilato, que constaba de varios cilindros gruesos que se apilaban verticalmente para producir una cúpula completa. [15]
El primer ejemplar se instaló en el HMS Hesperus en noviembre de 1942, y toda la flota había sido modificada a finales de 1943. El diseño del radomo de los Tipo 273 llevó más tiempo, ya que era mucho más pesado y también tenía que soportar la explosión del disparar armas, pero éstas fueron reconvertidas a finales de 1943. [15]
El desarrollo de las técnicas de microondas continuó a un ritmo rápido durante 1941 y, a finales de año, se habían logrado varias mejoras significativas en la calidad de la producción. Entre ellos se encontraba el tubo blando de Sutton , que permitía conmutar una señal de microondas entre dos cables, permitiendo así utilizar una sola antena tanto para transmisión como para recepción. Otra mejora fue la entrega inicial de cristales semiconductores producidos en masa desde Estados Unidos, que eran más pequeños y robustos que los modelos del Reino Unido. [22]
Lo más sorprendente de todo fue el nuevo diseño del magnetrón "atado", una modificación aparentemente menor que produjo un enorme aumento en el rendimiento, permitiendo que una unidad del mismo tamaño que el NT98 original alcanzara eficiencias del 40%, o incluso del 50%. 60% cuando se utiliza con un imán nuevo y más potente. Esto condujo a un aumento correspondiente en la producción: sin cambios en el suministro de energía, los radares ahora podrían producir hasta 500 kW. [22]
La Armada ya había intentado aumentar el rendimiento de los equipos existentes aumentando la potencia de los magnetrones NT98. Descubrieron que el NT98 podía producir hasta 100 kW de potencia utilizando un pulso de entrada de 1 MW. Sin embargo, esto estaba en el límite de los tetrodos NT100 de manejo de potencia . Un objetivo intermedio era producir un diseño de 25 kW, que se probó en el remolque en Eastney en septiembre de 1941. Se basaba en un nuevo modulador que era activado por un tiratrón para producir los impulsos de potencia necesarios. [23]
Casi al mismo tiempo que se estaba probando esta nueva unidad, llegó a Eastney el primer magnetrón atado, el CV56. Este se instaló en el remolque experimental y apuntó a Nab Tower, su objetivo estándar. Para sorpresa de todos, la señal resultante fue tan poderosa que el único resultado fue derretir el dipolo de la antena transmisora. Esto llevó a la adopción de una guía de ondas y una bocina de alimentación , que se estaban desarrollando al mismo tiempo. Sólo unas semanas más tarde llegó un magnetrón aún más potente, el CV76, que producía 500 kW. [24]
Para implementar los nuevos magnetrones lo más rápido posible, se decidió conservar las instalaciones de antena existentes y utilizar el CV56 entre 70 y 100 kW, estableciéndose finalmente en 70. Sólo se modificaría el transmisor con una guía de ondas, el receptor continuaría para utilizar la alimentación coaxial. En Eastney se construyeron tres prototipos hechos a mano del nuevo chasis del equipo, junto con un pedido de diez prototipos de producción cada uno de Marconi y Allen West. [24] Surgió un nuevo problema; Aunque el sistema utilizaba antenas transmisoras y receptoras separadas, las transmisiones eran tan poderosas que suficiente señal filtrada llegó a la antena del receptor como para quemar los cristales. Esto requirió la adición del tubo Sutton blando al receptor para aislarlo aún más de las señales del transmisor. [25]
Las primeras pruebas se llevaron a cabo en el HMS Marigold en mayo de 1942 frente a Tobermory, que también probó su capacidad para ver las salpicaduras de los proyectiles navales de 4 pulgadas . Se instaló una segunda unidad en la antena 273 del King George y se probó en Scapa Flow en julio. [26] La segunda escolta en recibir el 271Q fue el HMS Itchen , que también fue el primero en recibir el nuevo radomo. Esto fue especialmente importante en los modelos Q, ya que la mayor potencia de las transmisiones hacía que los reflejos de los lóbulos laterales fueran abrumadores. [25]
Estos ajustes de prueba demostraron otro problema; Los objetivos a corta distancia devolvían tanta señal que abrumaba a los objetivos más distantes, lo que dificultaba el seguimiento de los submarinos mientras estaban cerca de un convoy. Este problema finalmente se resolvió mediante la introducción de un sistema de ganancia de barrido que silenciaba las señales de los objetos cercanos. Estos llegaron a finales de 1943. [26]
Según la ecuación del radar , el rendimiento de detección de un radar varía con la raíz cuarta de la potencia transmitida, [27] por lo que incluso con el nuevo sistema entregando aproximadamente 45 veces la salida, el alcance efectivo aumentó aproximadamente 2,6 veces. Esto todavía representó una mejora significativa, ya que permitió que los submarinos fueran detectados por las escoltas en el horizonte del radar, más allá del cual la detección sería imposible de todos modos. Una diferencia más importante fue que las señales que regresaban desde rangos más cortos eran más fuertes, lo que las hacía mucho más estables en las pantallas. [28]
La acción más famosa del sistema fue durante la Batalla del Cabo Norte el 26 de diciembre de 1943, cuando el 273Q del HMS Duke of York detectó el acorazado alemán Scharnhorst a una distancia de 45.500 yardas (41,6 km) y lo rastreó continuamente desde ese punto en adelante. . [29] A partir de 17,5 millas náuticas (32,4 km; 20,1 millas), el Tipo 284 adquirió el objetivo y el Tipo 281 a partir de 12,75 millas náuticas (23,61 km; 14,67 millas). [30] Esta detección temprana, combinada con un disparo ciego preciso desde el radar Tipo 284, llevó al Duque de York a lanzar su primera salva en Scharnhorst y dejar fuera de combate sus baterías delanteras. [31] Scharnhorst no estaba al tanto del Duque de York porque su propio radar Seetakt había sido dañado. Los impactos de los cañones de 14 pulgadas del Duke of York la ralentizaron hasta que los destructores británicos y noruegos pudieron acercarse y rematarla con torpedos. [32]
El 273 del Duke of York quedó brevemente fuera de combate cuando dos proyectiles del Scharnhorst atravesaron la zona del mástil. Esto hizo que la plataforma estabilizada que guiaba la antena del 273 perdiera su orientación y las antenas terminaran apuntando al aire. El teniente Bates, comandante en la cabina del radar, subió al mástil y logró reorientar la antena con éxito. A partir de ese momento fue conocido como "Barehand Bates". [33]
El Comandante en Jefe de la Flota Nacional elogió el desempeño del sistema:
a) El aviso de superficie proporcionado por el Tipo 273Q fue totalmente satisfactorio, dando a PPI una imagen clara de la situación durante todo el enfrentamiento. La explosión de las andanadas del propio barco sacudió tanto la oficina que algunos de los soportes superiores de los paneles fueron arrancados, pero el decorado siguió funcionando durante todo el período.
b) La giroestabilización de la antena demostró su eficacia, justificando por primera vez la instalación de este tipo de equipo en los buques capitales.
c) La exitosa presentación en el PPI de la situación táctica se debió casi en su totalidad al mejor desempeño del conjunto desde la instalación de la linterna cilíndrica de metacrilato; esto, al reducir los ecos laterales a proporciones insignificantes, ha mejorado el valor del conjunto en un cien por ciento.
d) El alcance de captación del Scharnhorst era de 45.500 yardas, casi el alcance visual completo de la torre directora del Scharnhorst desde la altura de la antena de radar del Duque de York.
e) El Tipo 281 pudo mantener el Scharnhorst hasta 12,75 millas náuticas, un recordatorio del papel útil que este conjunto puede desempeñar como reserva para la alerta de superficie. [29]
El rendimiento contra los submarinos no fue tan evidente, ya que sus bajos perfiles les permitían desaparecer detrás de grandes olas. Sin embargo, el análisis de posguerra demostró que el 271Q ofrecía una mejora significativa en términos de avistamientos. Desde 1943, cuando el radar se volvió común, el alcance del primer avistamiento aumentó de un promedio de 3 a 5 millas (4,8 a 8,0 km), un aumento de más del 50%. [34]
El desarrollo posterior de la serie 271 utilizando el magnetrón CV76 y muchas otras mejoras se llevó a cabo originalmente bajo el nombre Mark V. La principal mejora fueron los magnetrones de 500 kW y la antena única de transmisión/recepción. Con el tiempo, estos cambios se consideraron tan significativos que se les dio su propio nombre, convirtiéndose en el radar Tipo 277 y los asociados 276 y 293. Estas versiones comenzaron a reemplazar a los 271 a partir de mediados de 1944, y los habían reemplazado por completo para nuevas instalaciones por 1945. [35]
Los barcos continuaron recibiendo el 271Q durante el período de transición, incluido, por ejemplo, el HMCS Haida , que recibió su 271Q en 1944. Estas instalaciones de finales de la guerra tendieron a ser reemplazadas por aquellos barcos que sobrevivieron hasta la era de la posguerra; Haida recibió un Tipo 293 en 1946. [36]
El Tipo 271 estaba tan adelantado a su tiempo que encontró varios usos en funciones no relacionadas en las que sirvió en la guerra en servicio de primera línea. [37]
Un papel importante para el 271 fue la adaptación del ejército británico al papel de defensa costera. Estos radares se colocaron a lo largo de la costa oriental de las Islas Británicas para buscar barcos enemigos en el Canal de la Mancha . Las unidades anteriores basadas en sistemas VHF de longitud de onda de 1,5 m tenían problemas para encontrar barcos eléctricos , un problema que la longitud de onda más corta y la resolución mucho más alta del 271 eliminaron. [38]
Muy temprano en el desarrollo, una de las unidades 271X fue enviada al sitio de investigación de radar del Ejército, ADRDE en Christchurch, Dorset . Como en el caso del 273, el haz en forma de abanico de la antena de queso no fue necesario y fue reemplazado por un reflector parabólico. Estos eran incluso más grandes que los diseños originales de tres pies de los modelos de prueba, aumentando a 7 pies (2,1 m) de diámetro. Estos mejoraron la ganancia unas 25 veces en comparación con los 271 y unas cinco veces más que los 273. [38]
Todo el sistema, incluida la cabina del operador, estaba montado en un carro de armas antiaéreo. Las antenas se montaron directamente al costado de la cabina, girando con ella. Esto tenía la importante ventaja de que los cables coaxiales entre las antenas y el equipo interior eran muy cortos. El primer ejemplo se ubicó en Lydden Spout Battery en julio de 1941. Denominado extraoficialmente Tipo NT271X, más tarde se le dio el nombre oficial Radar, Coast Defence, Number 1 Mark 4 o CD No.1 Mk.4 para abreviar. [38]
A finales de agosto, el equipo de pruebas informó:
Operativamente, el NT271X supuso un gran avance con respecto a los conjuntos anteriores en cuanto a alcance máximo, discriminación, conteo y precisión. Por primera vez se consiguió una cobertura fiable a través del Canal de la Mancha, de modo que ni siquiera los E-boats pudieron pasar sin ser detectados entre Calais y Boulogne. En el puerto exterior de Boulogne se podían observar grandes barcos anclados. [38]
Las pruebas tuvieron tanto éxito que el prototipo se dejó en el lugar como unidad operativa y se realizó un pedido inmediato a ADRDE de otras doce unidades construidas a mano. Se realizó otro pedido de cincuenta modelos de producción montados en un remolque móvil, que formaron las estaciones "K" de la red de defensa costera. [38]
A medida que el 271 siguió modificándose con nuevos equipos y técnicas, el Ejército hizo lo mismo. El uso del tubo Sutton blando permitió retirar la segunda antena y la adición de guías de ondas mejoró las posibilidades de embalaje. Una nueva versión, Radar, Coast Defence, Número 1 Mark 5, montó la antena ahora única en un remolque separado y mucho más pequeño con el resto de la electrónica en un semirremolque no giratorio. Algunos estaban montados en soportes permanentes, en cuyo caso se los conocía como Radar, Defensa Costera, Número 1, Marca 6. [38]
Cuando el Ejército comenzó a desplegar los radares CD Mk.4, la Royal Air Force (RAF) comenzó a notar nuevos ataques de aviones alemanes que no estaban siendo detectados por sus sistemas Chain Home Low . Estas incursiones, más tarde apodadas "tip-n-run" por una regla de cricket en el patio trasero , utilizaron cazabombarderos de alta velocidad como el Focke-Wulf Fw 190 . El avión voló a altitudes extremadamente bajas, quizás 100 pies (30 m) sobre el agua, bombardeó un objetivo junto al mar y luego rápidamente giró hacia casa. Los aviones fueron visibles para el radar sólo durante unos momentos en los que ascendieron por encima de sus objetivos y luego se alejaron. [39]
Para hacer frente a estos ataques, en diciembre de 1942 la RAF se hizo cargo de once de las unidades CD y las rebautizó como AMES Tipo 52, pero mucho más conocido como Chain Home Extra Low. Se agregaron tres más a la red en mayo de 1943. Siguieron el mismo desarrollo que los modelos del Ejército y, con el tiempo, se conocieron como Tipo 52 a Tipo 56. [39] En total, finalmente se agregaron 38 estaciones a la red.
El 271 requería un haz delgado de lado a lado para brindar precisión y al mismo tiempo tenía un haz ancho hacia arriba y hacia abajo para que la señal llegara a la superficie del agua mientras el barco cabeceaba y giraba. Esto llevó al uso de un diseño de antena de "queso", que consiste en una rebanada recortada de un reflector parabólico con placas en la parte superior e inferior. El diseño resultante "comprime" la señal entre las dos placas y se propaga rápidamente cuando sale del área entre ellas. Además, los modelos de producción de la antena recortaron los bordes exteriores de la sección parabólica para hacer la antena más estrecha. [12] Las partes recortadas estaban equipadas con pequeñas placas finales, que daban lugar a los reflejos laterales. [25]
El 271 fue diseñado justo antes del desarrollo de un sistema para cambiar una antena entre un transmisor y un receptor que funcionaba en frecuencias de microondas , por lo que se utilizaron dos antenas separadas, colocadas una encima de la otra. Las superficies planas superior e inferior del queso simplificaron esto, y las placas de metal protegieron al receptor de las señales perdidas del transmisor. [25]
La antena estaba montada en un poste que pasaba por un tubo de metal. La parte superior del tubo sostenía un sistema de soporte sobre el que se asentaba la antena. El poste atravesaba el techo de la cabina del operador del radar y terminaba en una gran rueda que se utilizaba para girar manualmente la antena. [25]
El equipo ANB estándar tuvo una ganancia de aproximadamente 55. El reflector más grande de 3 pies (0,91 m) del 273 mejoró esto a aproximadamente 250, mientras que el reflector de 4,5 pies (1,4 m) del modelo terrestre 273S lo mejoró aún más a 575. [40]
La electrónica del 271 era lo último en tecnología para la década de 1940 y da una idea de la dificultad de producir tales sistemas en ese momento. El receptor del 271X original tenía 20 dB de ruido, pero en producción mejoró ligeramente hasta 16 - 18 dB. La introducción de cristales detectores fabricados en Estados Unidos ofreció una mejora adicional hasta los 14 - 16 dB. [40]
En las primeras versiones, el equipo estaba empaquetado en dos gabinetes grandes, aproximadamente tan altos como un refrigerador común pero algo más estrechos. [41] Para las unidades de producción, esto se había reducido a un solo gabinete con dos cajas grandes en la parte inferior y media, y una unidad mucho más pequeña en la parte superior. La unidad más baja era la fuente de alimentación y el sistema de formación de impulsos, con el receptor y la pantalla en el medio y el sintonizador en la parte superior. [42]
Los modelos P agregaron la pantalla PPI, que por lo demás era similar a los modelos de producción posteriores de las marcas anteriores. [42] Los modelos Q utilizaron deliberadamente el mismo diseño que el P para facilitar la conversión. [43]
Los primeros modelos, del A al M, utilizaban una pantalla de escaneo A. Esto utilizó un solo tubo de rayos catódicos (CRT) y el haz fue arrastrado a través de la pantalla de izquierda a derecha por un generador de base de tiempo activado por los pulsos de transmisión. Los objetivos a lo largo de la línea de visión actual , o "línea de disparo", como se la conoce en términos de radar, provocaron que el rayo se desviara ligeramente, formando un "intermitente" en la pantalla. Dado que el movimiento del haz estaba programado para ser el mismo que el tiempo de la señal del radar, la posición a través de la superficie del CRT era una analogía directa de la distancia al objetivo. El sistema tenía dos configuraciones de alcance, 5.000 yardas (4,6 km) y 15.000 yardas (14 km). El CRT también podría usarse para medir la forma del pulso y realizar otras tareas de mantenimiento. [41]
Los modelos P y Q cambiaron la pantalla para que fuera, principalmente, un indicador de posición en planta utilizando un CRT más grande de 9 pulgadas (230 mm). En esta pantalla, el ángulo de la antena con respecto al norte magnético se utiliza para girar el haz alrededor de la pantalla, con el "norte hacia arriba". Se utiliza una base de tiempo para tirar del haz desde el centro hasta el borde exterior a lo largo de este ángulo. En lugar de desviar el haz para producir una señal, la señal amplificada hace que la señal se vuelva más brillante. Cuando la antena pasa cerca de un objetivo, se ilumina una pequeña señal en la pantalla que de otro modo estaría oscura. Para que esto funcione requiere un ajuste cuidadoso por parte del operador para silenciar el ruido interno del amplificador sin silenciar también las señales pequeñas. [42]