海达号(HMCS HAIDA)雷达系统 (1943-1949)
Type 271Q 对海/对空搜索雷达(1943年8月至1944年4月)
在“海达”号服役时,舰上安装了 Type 271Q 雷达组。其雷达舱室位于舰艉方向,介于探照灯和“砰砰”炮(pom-pom guns)之间。一个整体式的有机玻璃(perspex)“帽盒”状天线罩直接安装在 271Q 操作室的正上方。1944年4月,由于加装了 291 型雷达并改装了桁架桅杆(Lattice mast),271Q 随之被拆除。
当 SW1C 雷达原型机在“尚布利”号(HMCS Chambly)进行测试时,一款新型的对空/对海警戒雷达——即 271型,正于1941年3月25日在英国的一艘花级护卫舰“红门兰”号(HMS Orchis)上进行测试。271型雷达采用了多腔磁控管,工作波长为 10 厘米,输出功率为 5 千瓦,并使用“A型”显示器(A-scope)进行显示。海试结果表明,271型雷达可以在 3,500 码外探测到处于半潜状态的潜艇,在 900 码外探测到潜望镜;对于战列舰的探测距离则可达 13 海里。
到1943年春天,绝大多数远洋护航舰艇已经装备了 271 型雷达,但西部地方护航部队(Western Local Escort Force)的许多舰船尚未配齐。更复杂的是,英国此时又推出了两个改进型号,即 271P 和 271Q。这两个版本的输出功率从 271 型的 5 千瓦提升到了 271Q 的 90 千瓦。这种功率输出上的跨越式增长,直接归功于磁控管技术的重大改进。当加拿大皇家海军(RCN)还在艰难地为新船安装第一代 271 型雷达时,他们也面临着升级现有雷达的巨大压力。截至1943年9月,RCN 的舰艇中仅装备了 14 套 271Q 型和 53 套 271P 型,此外还有 3 套原始生产型。在护航舰艇的需求得到满足之前,舰队驱逐舰加装 10 厘米波长雷达的时间被推迟了。
由于 271Q 型雷达工作在 10 厘米波段,其天线可以做得足够小,从而容纳在自带的有机玻璃透明罩中,并安装在操作员舱室的顶部。天线结构由一个“双奶酪轮(double cheese wheel)”组成,发射天线和接收天线上下堆叠。由于有机玻璃罩的形状,这种雷达有时被称为“灯塔”。为了克服同轴线缆的损耗,部分发射和接收元件必须直接固定在天线背面。在原始的 271 型中,天线的馈电是通过同轴电缆完成的,这限制了其旋转角度仅为 200 度。当原始磁控管经过重新设计以产生更高功率时,天线系统引入了波导管(waveguide),因为同轴电缆已无法承受如此高的功率能级。
271Q雷达在“海达”号上的位置(图片源自《战斗旗在飘扬》)
271Q型雷达的天线罩有时被称为**“帽盒”**。在战时,每当装备有271Q雷达的舰船进港时,天线罩都会被帆布罩遮盖起来,以防窥探者的目光。
起初,这种新型的271型雷达在被安装的舰船上引起了船员们的怀疑。某艘刚安装了271型雷达的舰长注意到,士兵们不太愿意去高处工作,尤其是位于“灯塔”天线罩正上方的桅楼(直译为“鸦巢”,即瞭望台)。于是,舰长询问了一名海员其中的缘由。在经过一番局促不安的踢脚尖之后,这名水兵坦白道,私下里有**“流言”**说这种雷达发出的射线会导致男性阳痿。
为了防微杜渐,这位机敏的舰长宣称这种传闻简直是胡说八道。他坚称:“雷达射线只会让男人暂时性不育,而不是阳痿。”
从这个角度来看,船员们开始把雷达当成一种福利而非缺陷——尤其是在岸上休假期间。自此以后,271型雷达成了舰上最受欢迎的设备。
在天线罩内部,垂直堆叠着两个“奶酪轮”式的抛物面反射体,一个用于接收信号,另一个用于发射信号。天线的指向由位于雷达操作室内的手轮进行手动操作。
这是在“萨克维尔”号(HMCS Sackville)上展出的 271 型雷达控制装置与电子设备的模型。
285 型火控雷达 (1943 - 1949)
这是英国最后一款 214 MHz(P波段)小型舰艇对空搜索雷达,于 1942 年推出。该装置的早期版本需要独立的发射和接收天线,但很快就研制出了收发转换开关(T-R switch),使得接收机和发射机能够共用天线单元。该天线的波束宽度为 40 度,采用“懒 H”型(lazy 'H')结构。在脉冲宽度为 1.1 微秒时,其输出功率为 100 千瓦。它能够在 15 海里外探测到轰炸机。
到 1944 年,291 型雷达已几乎装备于所有英国驱逐舰及更小型的护航舰艇。其安装时间仅需 7 天。M、P 和 Q 型版本不仅拥有“A型”显示器,还具备天线动力旋转功能和平面位置显示器(PPI)。
按当时的标准,其触发单元、调制器和发射机被整合进了一个极小的体积内,这些部件与来自 290 型雷达的接收单元组装在一起,构成了 291 型。后者于 1942 年投入实战使用。它采用了带有新设计铝制底座的旋转天线以及其他轻量化技术,为小型舰艇提供了有效的对空/对海警戒与跟踪手段;在执行对海任务时,通常会通过加装一套 10 厘米波段雷达来增强性能。大量的该型雷达被安装在从驱逐舰到鱼雷快艇(MTB)等多种型号的小型舰艇上。
起初,290 型和 291 型雷达都仅提供简单的“A型”扫描显示。操作员必须手动转动天线,并在“A型”显示屏上探测和跟踪目标。然而在 1943 年 4 月,安装在“萨尔特本”号(Saltburn)上的 291 型雷达进行了性能测试。在这些试验期间,引入了一个早期型号的 PPI 显示器并进行了简短测试。试验报告宣称结果非常令人期待,获得了非常有用的 PPI 图像。报告总结道:“配合动力驱动的天线,PPI 显示器在 291 型雷达上进行飞机观测将非常有用。”
“海达”号同时安装了 291 型和 293 型雷达。来自英国沃尔索尔、曾在“海达”号上担任雷达技师的莱斯·泰勒(Les Taylor)回忆了安装细节:“291 雷达室位于驾驶台下方的信号甲板上。安装在主桅顶部的天线由矿物绝缘电缆(pyrotenax cable)供电。这种同轴电缆由中心导体组成,周围包裹着粉末状、类似陶瓷的压缩绝缘材料。铜导体和绝缘层被密封在空心铜管内。如果因为任何原因水分进入电缆,其绝缘性能就会降至可接受的限度以下,这时就需要偶尔用喷灯烘烤以排出水分。
在“海达”号服役期间,我全权负责雷达设备的维护、量程校准和修理。没有人能让我寻求帮助、建议或讨论技术问题。我当时离 18 岁生日还差一点点,是舰上年龄最小的人,却被当作‘专家’。在马恩岛‘瓦尔基里’号(HMS Valkyrie)的技术雷达学校里,有许多房间装有供大型或小型舰艇使用的雷达设备。我们可以选择针对大型或小型舰艇所配备的特定雷达型号进行培训。之后,在完成培训时,我们会根据选定的型号被分配到相应的舰艇上。我选择了小型舰艇。真是太幸运了。”
291型天线。
这是291型雷达的核心部分,位于现称为“2号无线电室”的舱室内。(约翰·鲁摄影)
293M 型雷达 (1945年 - 20世纪50年代)
这种型号是一款S波段目标指示雷达(有时被称为“联合警戒”型)。它使用了与277型雷达相同的发射机,并配备了新型的方位稳定“奶酪轮”天线。之所以得名,是因为它的形状像一块切成两半的奶酪。所谓“联合(Combined)”,是指它能同时探测海面和空中目标。
稳定性是必不可少的,否则舰船的横摇会导致“扇形”波束发生倾斜,从而导致空中目标显示的方位出现严重偏差。该波束在垂直面上很宽,因此舰船横摇对其影响较小。其典型探测距离为:在15海里外探测到一架高度为10,000英尺的飞机。
- 293M型: 1945年投入使用,配备了8英尺(约2.4米)长的天线。
- 293P型: 与前一型号类似,但为更方便维护进行了改进。
- 293Q型: 战后雷达计划推出的型号,采用了重新设计的12英尺(约3.6米)天线。
“海达”号一直装备293型雷达直到20世纪50年代末。
落地后的 293 型天线实物。由于其形状独特,有时也被称为“半块奶酪轮”天线。
作为历史文物,293 型天线已被重新安装在主桅杆的原始位置上。
由于 293 型雷达由许多部件组成,此处仅展示其主要部分。该雷达曾安装在现称为“电子设备维护室”的空间内。
雷达系统 (1952 - 1963)
AN/SPS-6C 对空搜索雷达
AN/SPS-6C 雷达系统用于探测最远达 200 英里的飞机。其输出功率为 500 至 750 千瓦,工作频段为 1250 至 1350 MHz。照片中的天线并非真实的 SPS-6C 实例,但与 SPS-6C 非常相似。SPS-6C 的控制电子设备安置在厨房上方的雷达舱内。这套雷达是在“海达”号第二次赴朝鲜半岛执行任务之前安装的。
我们今天看到的实际天线是从“育空”号(HMCS Yukon)上拆解下来的 SPS-12 天线。当时该舰正准备作为人工鱼雷礁沉入海底,不列颠哥伦比亚礁石协会(British Columbia Reef Society)将其抢救了下来。SPS-6C 和 SPS-12 在外观上几乎完全相同。
SPS-6C 探测到的空中目标显示在作战室内的 **VK-5 平面位置显示器(PPI)**上。这种 PPI 显示器的特点之一是操作员可以改变屏幕中心的位置。VK-5 在设计中使用了 101 个电子管。
斯佩里 Mk 2 航海雷达 (SPERRY Mk 2 NAVIGATION RADAR)
斯佩里 Mk 2 (Sperry Mk 2) 雷达用于导航、防撞以及海面目标探测。其最大量程为 30 英里。
收发机: Sperry Mk 2 的收发电子设备安置在雷达舱室内。
显示器: Sperry Mk 2 采用平面位置显示器(PPI),安装在作战室(Operations Room)内。
显示效果: 上图展示了斯佩里 PPI 显示屏的示例样貌,不同之处在于,实际的目标回波颜色为黄色。
当“海达”号在第二次赴朝鲜半岛执行任务前安装 Sperry Mk 2 雷达时,其抛物面反射体采用的是金属网状结构。而今天我们看到的斯佩里雷达天线则是实心金属抛物面。这并非某种升级,目前舰上展示的这套斯佩里设备是从“肖迪埃”号(HMCS CHAUDIERE)退役时移过来的。
图中展示的是 1954 年 1 月该舰在瓦胡岛近海时的情景。
这个 PPI 屏幕模拟图旨在解释显示器的主要构成部分。
雷达舱位于左舷猫道(catwalk)旁,内部安置了 AN/SPS-6C 和斯佩里 Mk 2 雷达的所有电子设备。这是该舱室在 1957 年时的俯视图(鸟瞰图)。图中左侧为舰艉方向。点击图片可放大。 (摘自加拿大皇家海军 RCN 设计图)
AN/SPG-34 火控雷达
AN/SPG-34 火控雷达天线安装在 4 英寸“B”号炮位和 3 英寸 50 倍径炮位上。该天线实际上是全舰 Mark 63 火控系统的一个组成部分。
AN/SPA-4 雷达中继显示器 (RADAR REPEATER)
AN/SPA-4 可以通过切换作为 SPS-6C 和斯佩里 Mk 2 雷达之间的中继器(远程显示器)。通过旋转位于 SPA-4 显示器左下方的开关,即可实现两台雷达之间的信号切换。
- 控制装置: 如图所示为 AN/SPA-4 的显示控制面板。
- 主要用途: 在雷达设备室内,设有一台 SPA-4 显示器,作为 SPS-6C 雷达系统的主要显示单元。
293 型雷达 (TYPE 293 RADAR)
位于前桅最顶端泪滴状结构上的是 293型雷达天线,其服役期从 1944 年持续到 20 世纪 50 年代末。
这是一款 S 波段目标指示雷达,有时被称为“联合警戒”型。“联合”意指它能够同时探测空中和海面目标。
加拿大皇家海军(RCN)于 20 世纪 50 年代末退役了 293 雷达系统。由于“海达”号非常幸运地保留了一具天线实物,它被重新安装在前桅的原始位置,仅作为历史陈列展示。该雷达的控制电子设备曾安置在现称为“电子设备维护室”的空间内。
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