Rebecca/Eureka-Transponderradar - Rebecca/Eureka transponding radar
Das Rebecca/Eureka-Transponderradar war ein Kurzstrecken- Funknavigationssystem zum Absetzen von Luftstreitkräften und deren Nachschub. Sie bestand aus zwei Teilen, der Rebecca airborne Transceiver und Antennensystem und die Eureka erdgebundenen Transponder . Rebecca berechnete die Entfernung zur Eureka basierend auf dem Timing der Rücksignale und ihrer relativen Position mit einer stark gerichteten Antenne. Der Name 'Rebecca' leitet sich von der Redewendung " Erkennung von Leuchtfeuern " ab. Der Name „Heureka“ kommt vom griechischen Wort und bedeutet „ Ich habe es gefunden! “.
Das System wurde in Großbritannien im Telecommunications Research Establishment von Robert Hanbury Brown und John William Sutton Pringle entwickelt . Rebecca war im Wesentlichen ein ASV-Radar, das zu einer neuen Sendeeinheit passte, während das Eureka-System völlig neu war. Die erste Produktion begann 1943 und das System wurde verwendet, um nach der Lieferung der tragbaren Eureka-Einheit Nachschub an Widerstandskämpfer im besetzten Europa abzuwerfen. Die US Army Air Force begann auch in den USA mit der Produktion, und beide Beispiele könnten austauschbar verwendet werden. Im Laufe der Zeit fand die Rebecca/Eureka eine Reihe anderer Anwendungen, darunter Blindbomben, Flugplatzanflüge und als Blindlandehilfe in der Form BABS (Beam Approach Beacon Signal).
Da viele der Systeme aus der Kriegszeit ähnliche Anzeigeeinheiten verwendeten, wurde das Lucero- System eingeführt, um die richtigen Signale zu senden, um jedes dieser Systeme abzufragen, sodass eine einzelne Anzeigeeinheit jeglichen Typs für H2S , ASV, AI , Rebecca und verwendet werden kann BABS.
Geschichte
Glücklicher Unfall
Rebecca / Eureka verdankt seine Existenz weitgehend auf die Bemühungen von Robert Hanbury Brown , Astronom und Physiker, der mit der gearbeitet Luftfahrtministerium ‚s AMES - Gruppe auf die Entwicklung von Radar. Im Jahr 1940 hatte Brown die Entwicklung einer neuen Version des AI Mk geleitet. IV-Radar , das eine Pilotenanzeige enthielt , heute besser bekannt als C-Scope . Diese Anzeige repräsentierte direkt die relative Position zwischen dem Jäger und seinem Ziel, als würde der Pilot durch ein Visier schauen. Man hoffte, dadurch die Probleme der Radarbetreiber bei der Übermittlung von Anweisungen von ihren Instrumenten an den Piloten, insbesondere aus der Nähe, erheblich zu lindern.
Prototyp-Sets wurden Ende 1940 verfügbar, die ersten Produktionsbeispiele kamen im Januar 1941 an. Während eines Testflugs im Februar flog das Flugzeug in einer Höhe von 6,1 km, als Hanbury Browns Sauerstoffversorgung ausfiel und er ohnmächtig wurde. Der Testpilot Peter Chamberlain erkannte, was passiert war und landete schnell das Flugzeug. Brown erwachte in einem Krankenwagen. Dieser Unfall verschlimmerte zusammen mit den vielen früheren Flügen in großer Höhe eine Ohrverletzung, die er 1939 bei RAF Martlesham Heath erlitten hatte , und im Frühjahr wurde er für eine Mastoidektomie in Brighton ins Krankenhaus eingeliefert . Die Operation war erfolgreich, aber eine Infektion nach der Operation führte dazu, dass er auf beiden Ohren taub wurde und mehrere Nachuntersuchungen erforderlich waren.
Als er an das AMES-Forschungszentrum, jetzt in Worth Matravers, zurückkehrte und in Telecommunications Research Establishment (TRE) umbenannte, war die große Forschung an den frühen KI-Geräten zugunsten neuer Systeme beendet, die mit Mikrowellenfrequenzen arbeiten und das kürzlich erfundene Hohlraummagnetron verwenden . Brown hatte die Entwicklung dieses Systems größtenteils verpasst und durfte nicht mehr in großen Höhen fliegen, sodass seine Arbeit an der KI endete. Stattdessen wurde er in eine neue Gruppe von John Pringle , einem Zoologen der Universität Cambridge , aufgenommen, und die beiden begannen, neue Anwendungen für Radartechnologien zu untersuchen.
Leuchtfeuer für die Armeezusammenarbeit
Im Juni 1941 besuchte Brown das Armeehauptquartier in Old Sarum Airfield , wenn die sehen RAF Armee Zusammenarbeit Befehl ‚s School of Armee Zusammenarbeit könnte Radar für einen guten Zweck. Die Armee-Kooperationsgeschwader führten eine Vielzahl von Missionen durch, darunter Artillerieaufklärung, allgemeine Aufklärung und Bodenangriff . Er stellte fest, dass die Gruppe nur ein geringes Interesse an Radar hatte, da sie dachte, dass es ein nützliches Gerät sein könnte, um vor der Annäherung feindlicher Jäger zu warnen, aber sie waren vollkommen glücklich, Flaggen und Rauchzeichen für Navigation und Kommunikation zu verwenden. Brown besuchte dann in enger Abstimmung mit dem Heer eine Militärübung mit Bodenangriffen und war überzeugt, dass diese Ergebnisse durch Radarsysteme verbessert werden könnten. Er erkannte jedoch auch, dass fast alle diese Missionen von Flugzeugen anderer Streitkräfte, insbesondere der RAF, durchgeführt werden würden, sodass jedes von ihnen vorgeschlagene System in diesen Flugzeugen montiert werden musste.
Pringle arrangierte dann für Brown und sich selbst ein Treffen mit dem Oberbefehlshaber (C-in-C) für die Armeekooperation, Sir Arthur Barratt . In einem langen Gespräch skizzierten die beiden die Möglichkeiten des Radars für Bombardierung, Navigation und Rückkehr zur Basis, die sich für Barratt als interessant erwiesen. Barratt erklärte dann, dass jedes System, das sie einführten, in einsitzige Flugzeuge wie die Tomahawk passen müsste , was die meisten dieser Möglichkeiten eliminierte. Sowohl Pringle als auch Brown konzentrierten sich dann auf die Verwendung eines Transpondersystems in Kombination mit vorhandenen Radargeräten, um ein genaues Bombardieren oder die Lieferung von Nachschub oder Truppen per Fallschirm zu ermöglichen, eine Rolle, die fast immer von zweimotorigen Flugzeugen oder größer ausgeführt würde. Wenn diese Sendung auf der 200-MHz-Frequenz von vielen britischen Radargeräten verwendet wird, könnte sie von jedem Flugzeug mit KI- oder Luft-Boden-Radar empfangen werden.
Um das Konzept zu veranschaulichen, gab Brown ihnen einen kleinen Transponder und forderte sie auf, ihn innerhalb von 24 km vom Hauptquartier der Armeekooperation in Bracknell zu verstecken . Eines der TRE-Flugzeuge von RAF Christchurch würde versuchen, es zu finden und ein Rauchsignal innerhalb von 100 Yards (91 m) von seinem Standort abfeuern. Der Test wurde am 28. Juli 1941 durchgeführt, und während sie auf die Ankunft ihres Flugzeugs warteten, näherte sich ein anderes Flugzeug dem Versteck und flog mehrmals herum, bevor es wieder abflog. Die Armee vermutete, dass sie dieses Flugzeug geschickt hatte, um den Standort auszuspionieren. Gerade als Brown es schaffte, sie davon zu überzeugen, dass sie keine Spione waren, traf ihr eigenes Flugzeug, eine Bristol Blenheim , ein und feuerte nur 50 Meter vom Transponder entfernt ein Rauchsignal ab. Natürlich wurde der Armee gesagt, sie solle es wieder an einem anderen Ort verstecken, diesmal unter einem Baum auf dem Rasen ihres Hauptquartiers. Ihr Blenheim hat es wieder leicht gefunden. Später stellte sich heraus, dass das erste Flugzeug von der Fighter Interception Unit stammte , die den einen oder anderen Fleck auf ihrem Radar sah und beschloss, dies zu untersuchen.
Trotz der erfolgreichen Vorführungen und der enthusiastischen Unterstützung von Barratt und anderen, kamen sofort keine Bestellungen für ein Transpondersystem. Ein Besuch in der Luftlandezentrale am RAF Ringway würde letztendlich zu Aufträgen für Großbritannien und die USA führen, aber diese würden noch einige Zeit in Anspruch nehmen.
SOE
Ein unmittelbareres Ergebnis des Besuchs auf dem Ringway war eine Einladung an Brown, eine geheime Gruppe namens Special Operations Executive (SOE) in Whitehall zu treffen . Brown kam und stellte fest, dass dies nicht ihr Büro war, und musste seine Identität nachweisen, bevor ihm mitgeteilt wurde, dass die wahre Adresse ziemlich weit entfernt war. Als er endlich in der Baker Street ankam, war er nicht beeindruckt.
SOE erklärte dann das Problem, dass sie Lieferungen an Partisanen, die in ganz Europa bis nach Polen operieren, abwerfen . Brown erklärte, dass ihr Beacon unter guten Bedingungen bis zu 80 km weit gesehen werden könnte, aber das könnte auf bis zu 5 Meilen sinken, wenn es sich unter Bäumen befindet oder anderweitig blockiert ist. SOE gab an, dass sie ziemlich sicher sein könnten, es auf offenem Boden zu platzieren. Sie gaben jedoch auch an, dass sie nur bis zu etwa zehn Meilen des Leuchtfeuers navigieren könnten, was nur marginal zufriedenstellend wäre. Brown fragte, warum sie das Gee- Navigationssystem nicht verwenden könnten, um dies zu beheben, und als sie zugaben, keine Ahnung zu haben, was das sei, hatte er die Genugtuung zu sagen, dass er es ihnen nicht erklären könne, weil es geheim sei.
Schließlich wurde Brown mit dem C-in-C der SOE zusammengebracht und arrangierte eine Demonstration ähnlich der zuvor für die Armee gegebenen. SOE erhielt den Transponder und wurde angewiesen, ihn irgendwo in einem großen Gebiet zu verstecken, und ihre Flugzeuge würden erst eine Woche später versuchen, ihn zu finden. Am 11. Februar 1942 hob einer der Avro Ansons der TRE von RAF Hurn ab und holte ihn in einer Entfernung von 60 km ab, näherte sich zwei Containern und ließ sie innerhalb von 200 Yards fallen. Es wurde sofort eine Bestellung aufgegeben.
Prototypen
Eines der Hauptprobleme bei den ursprünglichen KI-Radaren war, dass sich die Übertragungen über die gesamte vordere Hemisphäre des Flugzeugs ausbreiteten. Kürzere Wellenlängen, wie sie in der KI verwendet werden, neigen dazu, vom Boden zu streuen und einen Teil des Signals zurück zum Flugzeug zu senden, die "Bodenreflexion" oder "Bodenrückkehr". Aus dem einfachen Grund, dass der Boden viel größer ist als ein Zielflugzeug, überlagerte das Streusignal jede Zielrückkehr und machte es unmöglich, ein Ziel zu sehen, das weiter entfernt war als die aktuelle Höhe des Flugzeugs. Für die Versorgungsmission, die in sehr geringer Höhe durchgeführt wurde, funktionierte dies offensichtlich nicht.
Da die SOE über ein eigenes Flugzeug verfügte und das System nicht mit einem bestehenden Serienradardesign funktionieren musste, war die Lösung relativ einfach. Anstatt dass der Transponder auf der gleichen Frequenz antwortet und somit in den Bodenreflexionen verloren geht, würde er das Signal vom Radar empfangen und dann auf einer zweiten Frequenz erneut aussenden. Im Flugzeug würde der Empfänger nicht auf die Übertragungen des Radars, sondern auf die des Transponders abgestimmt. Auf diese Weise würde die Bodenreflexion einfach ignoriert, allerdings um den Preis, dass der Transponder zwei separate Antennensysteme haben muss.
Die Stromversorgung des Transponders war ein ernsteres Problem. Das System musste bei jedem Wetter funktionieren, was herkömmliche Blei-Säure-Batterien aufgrund ihrer schlechten Kälteleistung ungeeignet machte. Außerdem musste das System lange Zeit gelagert werden, bevor es aktiviert wurde, was wiederum gegen Blei-Säure sprach. Die Lösung waren kleine Nickel-Eisen-Batterien , die im Feld wiederholt und schnell aufgeladen werden konnten und über einen weiten Temperaturbereich betrieben werden konnten. Um das System vor dem Einfangen zu schützen, wurde es mit kleinen Sprengstoffen ausgestattet, die genug von der Schaltung zerstören würden, um es unmöglich zu machen, die genauen verwendeten Frequenzen zu bestimmen. Die Transponder wurden in Koffern montiert, die von Fall zu Fall ausgewählt wurden, um den gängigen Typen in diesem Bereich zu entsprechen.
Ein Dutzend Transponder wurden 1942 an die SOE geliefert, woraufhin das Engagement der TRE weitgehend endete. Brown erfuhr später, dass diese während des Krieges ausgiebig verwendet wurden. Ein in Norwegen fallendes Beispiel wurde für sieben separate Tropfen verwendet, obwohl es fast ein Jahr lang in einer Keksdose vergraben war .
Einsatz in der Luft
Der Ausrüstungsausschuss der Airborne Forces nahm die Entwicklung des Systems im Sommer 1942 auf und finanzierte die Entwicklung eines Mark-II-Systems mit niedriger Priorität, das für den Einsatz auf Segelflugzeugschleppern und Fallschirmjägerflugzeugen vorgesehen war. Damals wurde beschlossen, dass jede Eureka in der Lage sein sollte, Vernehmungen von bis zu 40 Flugzeugen gleichzeitig durchzuführen. Sie wählten auch ein Design basierend auf mehreren Untereinheiten, das es ermöglicht, die Ausrüstung einfach durch Austauschen von Untereinheiten von einem gemeinsamen Chassis zu ändern.
Sowohl Rebecca II als auch Eureka II wurden von Murphy Radio entwickelt , mit einer frühen Vorproduktion von Rebecca II von Dynatron Radio . Ein System, das eine Auswahl von abgestimmten Kondensatoren verwendet, wurde verwendet, um die Betriebsfrequenz aus einem Satz von vier auszuwählen. Auf der Suche nach einem Controller entschied sich Murphy für ein elektromechanisches 5-Positionen-System der General Post Office , das in ihren Telefonanlagen verwendet wird. Eine ähnliche Auswahl von vier Kanälen war in den Eureka-Geräten verfügbar, diese wurden jedoch manuell ausgewählt. Rebecca wurde vom Flugzeugnetz mit Strom versorgt, während Eureka batteriebetrieben war und eine Lebensdauer von etwa sechs Stunden hatte.
In Tests erwies sich Eureka II als zu schwer für den praktischen Einsatz, daher wurde AC Cossor ausgewählt, um eine Mk III-Version zu bauen. Sie verwendeten für diese Version US-Miniaturröhren der 9000er-Serie und eine viel kleinere Batterie mit einer Lebensdauer von drei Stunden.
Verwendung in den USA
Im Dezember 1942 wurde Brown über Pan Am Clipper in die USA geflogen, um sich mit dem US I Troop Carrier Command zu treffen . Sie begannen mit der Produktion einer Reihe von Versionen des Mk. III als AN/PPN-1 (Eureka), AN/PPN-2 (Tragbare Eureka) und AN/TPN-1 (Transportable Eureka). Das AN/APN-2 (Rebecca), auch bekannt als SCR-729, verwendete ein Display, das für eine Reihe von Zwecken verwendet wurde.
Als viele britische Militärsegelflugzeuge ihre Landezonen in Sizilien selbst unter hervorragenden Bedingungen nicht erreichten, begann ein überstürzter Versuch, ein noch kleineres und leichteres Rebecca-III-System zu entwickeln. Für die Entwicklung wurde erneut Cossor ausgewählt, der einen superregenerativen Empfänger und Batterien für nur 30 Minuten Betrieb verwendet. Die Rebecca IIIN-Version wurde für Kampfflugzeuge im Pazifik-Gebiet verwendet. Diese Versionen verwendeten Kondensatoren in allen fünf Positionen des Drehschalters.
Die Einführung der Miniatur-B7G-Röhren im Jahr 1944 führte zu einer neuen Entwicklungsrunde der Rebecca/Eureka. Dutzende von verschiedenen Variationen wurden schließlich entwickelt.
Beschreibung
Das luftgestützte Rebecca-Interrogator sendete einen 4-5 µs ( Mikrosekunden ) langen Impuls mit einer Rate von 300 Impulsen pro Sekunde auf einer Frequenz zwischen 170 und 234 MHz. Beim Empfang dieses Signals sendet die Eureka die Impulse auf einer anderen Frequenz erneut. Die Eureka-Einheit enthielt auch ein Tastsystem, das die Impulse periodisch über einen Zeitraum von Sekunden verlängerte, sodass ein Morsecode- Signal zur Stationsidentifikation gesendet werden konnte.
Dieses erneut gesendete Signal wurde von zwei Richtantennen an dem die Rebecca-Einheit tragenden Flugzeug empfangen , wobei sich die Antennen normalerweise auf beiden Seiten des Flugzeugcockpits befanden. Das Signal wurde dann an ein herkömmliches ASV-Radardisplay gesendet, wobei die vertikale Achse die Messzeit (und damit die Entfernung) und die horizontale die Stärke des Signals anzeigten. Wenn sich das Flugzeug der Eureka von der Seite nähert, würde sich der horizontale Impuls auf einer Seite des Displays weiter erstrecken als auf der anderen, was die Notwendigkeit anzeigt, dass das Flugzeug in Richtung des kürzeren Signals drehen muss, um direkt auf die Eureka zu fliegen.
Es gab eine leichte Verzögerung in der Eureka zwischen dem Signalempfang und dem Rückimpuls. Wenn sich die Rebecca-Einheiten der Eureka näherten, würde das Rücksignal schließlich den Abfrageimpuls überlappen und das System unwirksam machen. Dies geschah in einer Entfernung von etwa zwei Meilen. Zu diesem Zeitpunkt musste die Besatzung auf visuelle Mittel zur Ortung der Abwurfzone umschalten. Das Vertrauen auf Eureka ohne visuelle Bestätigung führte ausnahmslos zu vorzeitigen Abstürzen, wie bei den amerikanischen Luftlandungen in der Normandie .
Versionen
Es gab viele Versionen des Systems. Frühe Modelle waren auf eine einzige Frequenz beschränkt; später konnten zwischen fünf Frequenzen umgeschaltet werden.
britisch
Eureka Mk VII war ein Rack-montierter, nicht-mobiler Transponder, der auf RAF-Stützpunkten für Flugzeuge verwendet wurde, auf denen sie landen konnten.
Eine Mark-X-Version von Rebecca und Eureka, die im 1000-MHz-Bereich funktionierte. Dieser wurde für den Einsatz während des Betankens während des Fluges entwickelt , damit das empfangende Flugzeug den Tanker unter Wahrung der Funkstille orten kann. Das Tankflugzeug trug die Eureka und das empfangende Flugzeug die Rebecca. Diese Ausrüstung wurde in den frühen 1960er Jahren von 214 Squadron getestet.
amerikanisch
- AN/PPN-1
- AN/PPN-1A
- AN/PPN-2
Der Codename Rebecca wurde von der Phrase "Erkennung von Beacons" abgeleitet.
In der Populärkultur
- Pathfinders - In The Company of Strangers ist ein Film aus dem Jahr 2011, der auf dem Rebecca/Eureka-Transponderradar basiert, das vor dem D-Day von Airborne Pathfinders installiert wurde .
Siehe auch
Verweise
Zitate
Literaturverzeichnis
- Hanbury Brown, Robert (1991). Boffin: Eine persönliche Geschichte aus den Anfängen von Radar, Radioastronomie und Quantenoptik . CRC-Presse. ISBN 978-0-7503-0130-5.
- TJ Morgan - Radar - Teil von The Mechanical Age Library - Muller - c1950 - Keine ISBN.
- Grafische Übersicht über Funk- und Radargeräte der Heeresluftwaffe. Abschnitt 3 Funknavigationsgeräte vom Mai 1945
- "Eine kurze Geschichte von Rebecca & Eureka" , Duxford Radio Society, 16. Januar 2011
- "Eureka / Rebecca / BABS / Lucero" , von EK Williams, "Radar Development to 1945", P. Peregrinus Air Publications & Manuals