レーダー、沿岸防衛、マークI

沿岸防衛マークI
原産国イギリス
紹介された1939年9月 （1939-09）
建造数120
頻度200MHz
PRF400 Hz
ビーム幅1.5°（水平）
パルス幅3μ秒
回転数最大3.3
力150kW
その他の名前沿岸砲兵マークI、CDナンバー1マークI、チェーンホームロー、AMESタイプ2、CD/CHL、CDU

沿岸防衛レーダー マークI、またはCD Mk. Iは、第二次世界大戦中、イギリス陸軍が艦艇、Eボート、Uボートを探知するために使用したレーダーシステムです。1943年に陸軍全体で行われた名称変更により、これらのレーダーシステムはCDナンバー1 マークIとなりましたが、無関係なセットも異なるマークでナンバー1の一部とされていたため、混乱が生じました。

当初の構想は、イギリス海峡を航行するドイツ艦艇や、イギリスの多くの港湾のいずれかに接近しようとするドイツ艦艇に対する早期警戒を提供することだった。 1939年7月、ボージー・マナーのレーダー開発施設で試験中、操作員は、ハリッジ郊外のブラッケンベリー砲台で試験発射されていた9.2インチ (230 mm) 砲からの反射を画面上で確認した。砲弾が水中に跳ねて反射波が生じ、操作員が方位と距離を測定するのに十分な時間続いた。陸軍の沿岸砲兵部隊を直接誘導するための、より精度の高い改造版が、レーダー、沿岸砲兵、Mark I、あるいはCA Mk. Iとして開発されたが、実戦には投入されなかった。使用初期には、設置された特定モデルではなく、レーダーの設置場所に応じてCDまたはCAという名称が用いられた。

初期のテストで、この装置は低空飛行する航空機の探知にも最適であることが確認された。これはイギリス空軍（RAF）のチェーンホーム（CH）レーダーにとって大きな問題であり、約5,000フィート（1,500メートル）以下の高度を飛行する航空機の探知が困難だった。ドイツ軍はイギリスの港湾やテムズ川河口で機雷敷設作戦を開始した際にこのことを知り、この制限を利用するため低高度侵入機を飛ばし始めた。対応として、RAFは製造中だったCD装置を多数引き継ぎ、 CHサイトでチェーンホームロー（CHL）として配備し、既存の電話網を共有できるようにした。十分な数の装置が製造されてCHLのニーズが満たされ、CDとCAのより広範な配備が始まるまでには、しばらく時間がかかった。

1940年の空洞マグネトロンの導入により、既存のレーダー装置ほぼ全てが新型化され、CDおよびCAシステムもその対象となった。CA用途のマークIレーダーの開発は中止され、イギリス海軍の271型レーダーをベースとした新型CD/CAシステムが1941年頃から配備され始めた。しかし、ドイツ空軍が50フィート（15メートル）という低高度での攻撃を開始したため、イギリス空軍はこのプロセスを再び中断した。これらのシステムは、チェイン・ホーム・エクストラ・ロー（CHEL）の名称で、接近経路と思われる地点に配備された。これらの攻撃は年末までにほぼ終息し、CDおよびCAシステムは新型システムによって完全に拡張することができた。

初期の作品

アブロ アンソンK8758のハッチの外側に手で持ったアンテナを使用して、レーダーによる船舶検出が実演されました。

1936年10月、イギリス陸軍は、バウジー・マナーに航空省実験ステーション（AMES）が設立されたことを知り、陸軍で使用するレーダーの開発に貢献できる無線専門家を探して内部をくまなく調べた。皮肉なことに、研究者のWASブテメントとPEポラードの2人は、 1930年にイギリス海峡で船舶を探知するレーダーの開発を最初に提案していたが[ 1 ]、当時の陸軍省は興味を示さなかった。航空省が航空機の探知に成功したという知らせを受けて、陸軍省はブテメントとポラードをバウジーに派遣し、一般に陸軍セルと呼ばれる軍事応用課を結成した。彼らには、既存の対空砲兵作戦の大きな問題であった、特定の航空機までの距離をレーダーを使用して正確に測定する任務が与えられた[ 2 ] 。

同じ頃、ヘンリー・ティザードはチェーンホーム・レーダーに対するドイツ軍の反応を懸念し始めた。彼は、ドイツ軍は夜間爆撃に転じるだろうと結論付けた。夜間爆撃であればレーダーは接近の早期警戒には役立つものの、戦闘機は目標を視認できないだろうと考えた。彼のメモを受け、ロバート・ワトソン＝ワットはAMES内に新たなグループを設立し、航空機に搭載して目標を追跡できるレーダーの開発を依頼した。こうして完成した実験システムは1937年に試験運用されていたが、操縦士たちは海峡沿岸付近を飛行中に奇妙な反射波に気づいた。彼らは最終的に、それが数マイル南にあるハーウィッチ・ドックの桟橋とクレーンによるものだと突き止めた。船舶も現れたが、ハンドレページ・ヘイフォードは水上飛行を禁じられていたため、試験運用を十分に行うことはできなかった。 [ 3 ]

この構想をさらに検証するため、ロバート・ワトソン＝ワットはチームに2機のアブロ・アンソンを提供し、近くのイギリス空軍マートルシャム・ヒース基地から北海上空を飛行させました。試験システムは粗雑で、小型のダイポールアンテナを脱出ハッチの外側に手で持ち、回転させてピーク信号を探しました。ピーク信号はアンテナが目標艦艇に一直線に並んでいることを示します。信号は自然に変動するため、これは容易ではありませんでした。最初の成功は1937年8月でした。[ 4 ]

テストシステム

陸軍部隊は1938年4月にすでに船舶探知について問い合わせを受けており[ a ]、5月にはさらなる支援が得られれば1年以内に運用を開始できると考えていると回答した[ 5 ] 。しかし、1938年10月になってようやく支援が到着し、作業が開始された[ 5 ] 。

当時、彼らは2つの構想を検討していた。1つ目は1.2mの波長で動作するもので、当初はエドワード・ジョージ・ボーエンのチームが航空機搭載用に開発したもので[ 6 ]、指向性を向上させるために複数の八木アンテナを連結して使用するように設計されていた。実験の結果、アンテナを必要な角度に調整し続けることが困難であることがわかった。2つ目の構想は、当時としては極めて短い18cmの波長で動作し、放物面反射鏡を用いて非常に良好な指向性を実現していた。このモデルの開発は長引いたが、1939年2月になってもまだ試験の準備が整っていなかった。しかし、3つ目の構想が急速に発展したため、他の2つの構想の開発は中止せざるを得なくなった。[ 7 ]

3つ目のセットは、航空省の航空機用1.5mセットを改造したもので、アンソンに搭載されていた携帯型セットから直接開発されました。指向性を向上させるため、このシステムは「分割」アンテナ（今日ではローブスイッチングと呼ばれる）を採用しました。これは、2つのアンテナを共通の反射鏡の前に近接して配置するものです。スイッチは送信機を一方のアンテナに、そしてもう一方のアンテナに素早く接続し、受信時に2つのアンテナのうちの1つに小さな電気的遅延を加えます。その結果、すべてのターゲットに対して2つのブリップがディスプレイに表示され、アンテナに近い方のブリップが長くなります。2つのブリップの長さが同じになるまでアンテナ全体を回転させることにより、システムはターゲットの角度を正確に追跡できます。5月に行われたテストでは、15分角（1/4度）程度の角度の追跡が可能であることが実証されました。 60フィート（18メートル）の高さの設置により、2,000ロングトン（2,000トン）の船舶を17,000ヤード（16キロメートル）離れた場所から検出することができました。[ 7 ]

これらの試験中に、異常な伝播の最初の例が見られ、通常はレーダーの地平線より下の距離にある帆船で検知されました。もう1つの重要な結果は、これらの装置が低空飛行する航空機を数回検知したことです。その中には、チェーンホームが達成できる最低角度をはるかに下回る20マイル（32 km）の距離を高度500フィート（150 m）で飛行する水上飛行機も含まれていました。[ 8 ]航空省の研究者はすぐに2台目の移動式装置を発注し、海辺の崖のさまざまな高度で性能をテストするために、田園地帯を移動できるようにしました。[ 8 ]

1939年6月20日、ウィンストン・チャーチルはバウジーを訪れ、CHと共に実験的なCDユニットを見学した。[ 9 ] 7月、バウジーの実験セットが稼働していたのは、ハーウィッチ港を守るブラッケンベリー砲台の沿岸防衛砲兵隊基地がBL9.2インチ砲の試射を行っていた時だった。レーダー操作員が驚いたことに、砲弾が水中に跳ねると、ディスプレイ上に強い点滅が映し出され、その点滅は砲弾の射程距離と方位を測定するのに十分な時間続いた。この時点から、沿岸砲兵レーダーのコンセプトはCDと並行して、ほぼ同じハードウェアに基づいて開発された。[ 10 ] 8月に陸軍砲兵技術スタッフへのデモンストレーションでは、彼らは飛沫だけでなく、空中を飛ぶ個々の砲弾も見た。[ 11 ]

CA の役割における大きな違いは、ほぼ同時期に Butement によって導入された、スパイラルタイム ベースでした。当時のほとんどのレーダーはA スコープ型のディスプレイを使用していました。このディスプレイでは、最大約 9 インチ (230 mm) の長さのブリップがブラウン管(CRT)の表面に水平に描画されました。オペレーターがブリップをミリメートル単位の精度で測定することが期待され、ディスプレイが 20 マイル (32 km) の距離を表示していた場合、その精度は約 140 メートル (460 フィート) となり、砲撃には低すぎます。Butement のシステムでは、ブリップを螺旋状に移動し、ターゲットまでの距離が管の中心からの距離とその周りの角度の組み合わせになるようにしました。これにより、最大 7 フィート (2.1 m) の長さの線が生成され、距離精度が劇的に向上しました。同じ 1 mm の精度をこのディスプレイで測定した場合、距離はわずか 15 メートルを表します。[ 10 ]

CDマークI

1939年7月、これらの試験結果に基づき量産型の試作機を製造する開発契約が締結され、最終設計は10月に発表されることになっていた。空軍はチェーン・ホーム・ロー（ CHL）という名称でこのシステムを使用する予定だったため、空軍省と陸軍の両方がこの契約に関与していた。CHLとCDの唯一の大きな違いは、前者が後にプラン・ポジション・インジケーター（PPI）を搭載し、高速移動目標の追尾が容易になったことである。しかし、これは目標の移動速度がはるかに遅いCDではそれほど役に立たなかった。[ 10 ]

9月3日の宣戦布告を受け、開戦前の計画が直ちに実行に移され、レーダー部隊は海峡沿岸の危険な場所から移動させられた。陸軍部隊は、ボーンマスとサウサンプトンに近いことから厳重に防備が敷かれていたクライストチャーチ地域への移動を命じられた。CDチームは、プレハブの建物が数棟あるだけで、インフラ設備はほとんど整っていない沿岸部に派遣された。チームはその後数日間、電線の敷設から下水道の掘削まで、あらゆる作業に従事した。しかし、到着後すぐに生産セットの開発を再開することができた。[ 12 ]

数日後、今度はジェームズ・サマービル提督を招き、対潜水艦攻撃システムの試験を目的としたデモンストレーションが行われた。ビュトメントは急いでボードシーに戻り、2日後にHMS  H34が通過するまでに元のシステムを稼働させた。このデモンストレーションには、ジョン・コッククロフトも参加するよう招待された。[ 11 ]

潜水艦追跡システムのデモンストレーション中、イギリス空軍の航空機がドイツのUボートだと勘違いして攻撃を開始した。サマーヴィルは自ら「効果的な海軍用語」[ 11 ]で警告し、テストは成功裏に進み、レーダーが船舶だけでなく潜水艦も探知できることが証明された。[ 11 ]コックロフトは次のように述べている。

ライから来た我々は、沿岸防衛を学ぶためにボードシーに戻り、そこで恐るべきジェームズ・サマーヴィル提督に出会った。ある日、彼は操縦用の無線機を備えた小型潜水艦を連れて現れ、CD-ROMでその潜水艦の位置を確認した。彼は我々の爆撃機に撃墜されそうになったが、幸いにも潜水艦は生き残り、彼は熱意に満ちて去っていった。[ 13 ]

サマーヴィル自身のこの出来事の記録は、いくぶん慎重なものとなっている。

決定的ではないが、ビュートメント・アンド・コッククロフトはかなり楽観的だ。H.34は10時45分に我々の航空機による爆撃を受けた。幸いにも損傷はなかった。明らかにそうだったはずだ。[ 13 ]

コッククロフトのキャベンディッシュ研究所の研究チームがケンブリッジ大学に到着したことで、作業は促進された。[ 14 ]彼らは自らバウジーのユニットを分解し、ケンブリッジに持ち込んだ。そこでパイ・ラジオの技術者が招聘され、複製の製造を開始した。[ 12 ]

即時展開

10月14日、 U-47がスカパ・フローの港に侵入し、戦艦ロイヤル・オークを沈没させたことで、イギリス海軍は甚大な屈辱を味わった。この出来事をきっかけに、CDU（対潜水艦任務）という名称でCDシステムを対潜水艦任務に即時配備することが強く求められた。[ 12 ]

3セットの無線受信機（そのうち1セットはおそらくバウジーの試作機）が1939年10月27日に北上し、シェトランド諸島のフェア島とサンバラへの緊急配備に投入されました。数日後、必要な部品が航海に間に合わなかったことが判明し、海軍からの連絡で「エディンバラのコッククロフト」宛てに届けるよう指示されました。何時間もの電話のやり取りで、この人物が誰なのかがようやく分かり、彼は必要な部品を持って急いで出発しました。[ 12 ]サンバラは12月の第1週に運用を開始しましたが、フェア島の状況ははるかに困難でした。最初のセットは2月16日に、2番目のセットは23日に運用を開始しました。これらのすべてのステーションは、艦隊を攻撃する航空機の探知において非常に有用であることがすぐに証明されました。[ 15 ]

1939年11月、航空省は東海岸で大混乱を引き起こしていたドイツ軍機による磁気機雷敷設に対抗するため、CHLセットの増設を緊急発注した。最初の2つのステーションはフォアネス・ポイントとウォルトン・オン・ネーズに設置され、それぞれ12月1日と14日に稼働を開始した。さらに1940年初頭には、ショットン、ハピスバラ、スパーン・ヘッドに3つのステーションが設置された。[ 15 ]

コッククロフトはフォアネスで敵機を攻撃する新しい方法を導入した。CHL局が目標を追跡し、航空管制官が夜間戦闘機を局の区域に誘導してレーダービーム内に進入させる。目標はテムズ川河口を北上するため、通常、これは戦闘機をフォアネスの数マイル北の地点に誘導することを意味する。戦闘機がビーム内に入ると、目標と共に画面に表示される。その後はレーダーサイトの管制官が無線制御を引き継ぎ、戦闘機がビームの中央にとどまるように左右に指示し、目標の追跡を継続する。これらの実験は成功し、プリティー中隊長が最初の迎撃を指揮し、すぐに専用の地上管制迎撃レーダーの概念につながった。[ 15 ]

手作りのユニットとは対照的に、実際の量産モデルは1940年12月に登場し始めました。これらは当初、主に北はブロードステアーズから南西はワーシングに至る南東の進入路に配備されました。[ 16 ] 1941年9月に新設計の導入により生産が中止されるまでに、合計120台が製造されました。[ 17 ]チェーンが拡大するにつれて、CDサイトから提供される情報は海軍にとっても非常に貴重なものとなり、CDサイトからの報告は陸軍と海軍の両方の作戦センターに送信されました。1941年初頭までに、2つのシステムは高度に統合されました。[ 18 ]

交換

1941年3月、陸軍の代表団がイーストニー兵舎にある海軍研究センターに招待され、海軍の新型271型レーダーを視察した。空洞マグネトロンをベースとしたこのレーダーは、わずか9.1cmの波長で動作し、はるかに小型のアンテナからより高精度に集束することが可能であった。[ 18 ]

海軍は、艦船が波に揺れるという問題を抱えていたため、少なくとも安定化装置を用いない限り、集中したペンシルビームは適切ではなかった。そこで彼らは、電波が水面で前方に反射し、何かが水面から垂直に上昇した場合にのみ信号を返すという性質を利用した。水平線近くをスキャンする代わりに、意図的に信号を垂直方向に拡散させる「チーズ」アンテナを使用した。これにより、信号の大部分は空に向かって飛ぶか、水面で反射する。水平線近くのわずかな部分だけが適切にアンテナに反射され、目標の大きな垂直面は、拡散した信号からも良好な反射率を得た。[ 18 ]

陸軍は波による揺れを心配する必要がなかったため、代わりにパラボラ反射鏡を選択した。この反射鏡は、狭いペンシルビームにより、Mark I よりも地平線に近い場所をスキャンすることができ、地形や浅瀬での反射を気にする必要がなかった。この反射は、CD Mark I では一部の場所では役に立たなかった。[ 18 ]これらのアンテナは利得も大幅に向上し、フランスの海岸線に面した遠くの小型船舶も見通せるようになった。送信と受信にそれぞれ1つずつ、2つの反射鏡が垂直のポールの先端に取り付けられ、スキャンのために回転する構造になっていた。以前の CD システムとは異なり、このシステムの回転はモーターで駆動されるため、運用に必要な人員は削減された。[ 18 ]

このシステムは既存のVHF受信機よりもはるかに高い解像度と距離精度を提供し、CA用に確保されていたマークI受信機は新しい機器を使用して再構築されました。元のCA受信機はどれも運用されることはありませんでした。[ 18 ]元の機器を搭載した局には「M」で始まる局番号が与えられ、新しいシステムを搭載した局には「K」で始まる番号が付けられました。[ 19 ]

チャンネルダッシュ

マークI局のネットワークは十分に整備されており、最初のマイクロ波受信機が到着した1942年2月12日、海峡突破作戦が勃発した。ドイツ軍は極めて高度なレーダー妨害作戦を実施し、マークI受信機は全てほぼ使用不能となり、その役割は少数のマイクロ波受信機に委ねられた。ヴェントナーのK局は前夜の小火事のため機能停止していた。フェアライトのK.7局が彼らの通信を受信したが、CA作戦本部への電話回線は未だ敷設されていなかった。彼らはニューヘイブン経由で観測データを送信することに成功したが、それが作戦本部に届いたのはドーバーのマイクロ波受信機からの最初の信号が届いたのと同時刻だった。結局、マークI受信機は作戦に全く貢献しなかった。[ 19 ]

説明

CDシステムでは、送信と受信に別々のアンテナが使用され、受信機は地上から少し離れた場所に設置され、送信機は通常、大型の鉄骨トラス構造の塔の頂上に設置されました。CDとCHLの両方の用途で運用されていた施設は、最大240フィート（73メートル）の高さの塔に設置されていましたが、CDのみの施設は一般的にそれよりはるかに低いものでした。[ 20 ]

アンテナ自体は、足場のような鉄骨のフレームの前に1/4波長分設置された一連のダイポールアンテナで構成されていました。フレームは複数の正方形に成形され、互いにボルトで固定されて大きな長方形を形成し、一連のケーブルがダイポールアンテナの背後の面を横切って張られ、反射鏡を形成していました。アンテナはベアリングに取り付けられており、回転させて地平線をスキャンすることができました。アンテナタワーの基部にある固定式自転車に取り付けられた長い自転車のチェーンを使って手動で動かしました。 [ 20 ]この任務を遂行するWAAF隊員は、そのたくましい脚を見ればすぐに見分けられると冗談で言われていました。 [ 21 ]

Aスコープ型のディスプレイは、Chain Homeのように横方向ではなく、上方向に描かれていた。受信機は、アンテナ上の2組のダイポールアンテナを切り替えるスイッチに接続されており、受信時にはそのうちの1組が電気的に反転していた。その結果、ディスプレイの中央に垂直な線が走り、反射を示す短い水平線としてブリップが表示された。目標までの距離はディスプレイ上の目盛りで測定でき、アンテナと目標間の角度は、中央の両側のブリップの長さを比較し、2つのブリップの長さが等しくなるまでアンテナを回転させることによって測定できた。[ 20 ]

CAの役割において変更されたのは、専用の測距ディスプレイが追加されたのみで、従来のCDディスプレイは角度の測定と距離の初期推定に使用されていました。新しいディスプレイでは、反射信号はディスプレイの中央ではなく、その周囲を螺旋状に描画されました。目標までの距離は回転定規を用いて測定され、ディスプレイの外側にある目盛りと照らし合わせて測定されました。射撃が水面に着弾すると、オペレーターは目標の近くに追加の点が現れ、目盛りが組み込まれた2つ目の定規を用いてその角度を測定します。そして、この小さな目盛りから距離の差を読み取ります。[ 10 ]

バージョン

ゴフは、オリジナルの1.5m電子レンジセットについて、マークI、II、IIIの3つのバージョンを挙げている。これらのバージョン間の違いについては言及されていない。[ 20 ]セイヤーはオリジナルのマークI以外のバージョンについては言及していないが、電子レンジセットはマークIVから始まったと述べている。[ 12 ]

注記

  1. ^セイヤーの文章は明確ではないが、この問題を最初に提起したのは航空省の人たちだったのかもしれない。 [ 5 ]

参考文献

引用

参考文献

「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Radar,_Coast_Defense,_Mark_I&oldid=1324132921」より取得