海達號(HMCS HAIDA)雷達系統 (1943-1949)
Type 271Q 對海/對空搜索雷達(1943年8月至1944年4月)
在“海達”號服役時,艦上安裝了 Type 271Q 雷達組。其雷達艙室位于艦艉方向,介于探照燈和“砰砰”炮(pom-pom guns)之間。一個整體式的有機玻璃(perspex)“帽盒”狀天線罩直接安裝在 271Q 操作室的正上方。1944年4月,由于加裝了 291 型雷達并改裝了桁架桅桿(Lattice mast),271Q 隨之被拆除。
當 SW1C 雷達原型機在“尚布利”號(HMCS Chambly)進行測試時,一款新型的對空/對海警戒雷達——即 271型,正于1941年3月25日在英國的一艘花級護衛艦“紅門蘭”號(HMS Orchis)上進行測試。271型雷達采用了多腔磁控管,工作波長為 10 厘米,輸出功率為 5 千瓦,并使用“A型”顯示器(A-scope)進行顯示。海試結果表明,271型雷達可以在 3,500 碼外探測到處于半潛狀態的潛艇,在 900 碼外探測到潛望鏡;對于戰列艦的探測距離則可達 13 海里。
到1943年春天,絕大多數遠洋護航艦艇已經裝備了 271 型雷達,但西部地方護航部隊(Western Local Escort Force)的許多艦船尚未配齊。更復雜的是,英國此時又推出了兩個改進型號,即 271P 和 271Q。這兩個版本的輸出功率從 271 型的 5 千瓦提升到了 271Q 的 90 千瓦。這種功率輸出上的跨越式增長,直接歸功于磁控管技術的重大改進。當加拿大皇家海軍(RCN)還在艱難地為新船安裝第一代 271 型雷達時,他們也面臨著升級現有雷達的巨大壓力。截至1943年9月,RCN 的艦艇中僅裝備了 14 套 271Q 型和 53 套 271P 型,此外還有 3 套原始生產型。在護航艦艇的需求得到滿足之前,艦隊驅逐艦加裝 10 厘米波長雷達的時間被推遲了。
由于 271Q 型雷達工作在 10 厘米波段,其天線可以做得足夠小,從而容納在自帶的有機玻璃透明罩中,并安裝在操作員艙室的頂部。天線結構由一個“雙奶酪輪(double cheese wheel)”組成,發射天線和接收天線上下堆疊。由于有機玻璃罩的形狀,這種雷達有時被稱為“燈塔”。為了克服同軸線纜的損耗,部分發射和接收元件必須直接固定在天線背面。在原始的 271 型中,天線的饋電是通過同軸電纜完成的,這限制了其旋轉角度僅為 200 度。當原始磁控管經過重新設計以產生更高功率時,天線系統引入了波導管(waveguide),因為同軸電纜已無法承受如此高的功率能級。
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271Q雷達在“海達”號上的位置(圖片源自《戰斗旗在飄揚》)
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271Q型雷達的天線罩有時被稱為**“帽盒”**。在戰時,每當裝備有271Q雷達的艦船進港時,天線罩都會被帆布罩遮蓋起來,以防窺探者的目光。
起初,這種新型的271型雷達在被安裝的艦船上引起了船員們的懷疑。某艘剛安裝了271型雷達的艦長注意到,士兵們不太愿意去高處工作,尤其是位于“燈塔”天線罩正上方的桅樓(直譯為“鴉巢”,即瞭望臺)。于是,艦長詢問了一名海員其中的緣由。在經過一番局促不安的踢腳尖之后,這名水兵坦白道,私下里有**“流言”**說這種雷達發出的射線會導致男性陽痿。
為了防微杜漸,這位機敏的艦長宣稱這種傳聞簡直是胡說八道。他堅稱:“雷達射線只會讓男人暫時性不育,而不是陽痿。”
從這個角度來看,船員們開始把雷達當成一種福利而非缺陷——尤其是在岸上休假期間。自此以后,271型雷達成了艦上最受歡迎的設備。
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在天線罩內部,垂直堆疊著兩個“奶酪輪”式的拋物面反射體,一個用于接收信號,另一個用于發射信號。天線的指向由位于雷達操作室內的手輪進行手動操作。
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這是在“薩克維爾”號(HMCS Sackville)上展出的 271 型雷達控制裝置與電子設備的模型。
285 型火控雷達 (1943 - 1949)
這是英國最后一款 214 MHz(P波段)小型艦艇對空搜索雷達,于 1942 年推出。該裝置的早期版本需要獨立的發射和接收天線,但很快就研制出了收發轉換開關(T-R switch),使得接收機和發射機能夠共用天線單元。該天線的波束寬度為 40 度,采用“懶 H”型(lazy 'H')結構。在脈沖寬度為 1.1 微秒時,其輸出功率為 100 千瓦。它能夠在 15 海里外探測到轟炸機。
到 1944 年,291 型雷達已幾乎裝備于所有英國驅逐艦及更小型的護航艦艇。其安裝時間僅需 7 天。M、P 和 Q 型版本不僅擁有“A型”顯示器,還具備天線動力旋轉功能和平面位置顯示器(PPI)。
按當時的標準,其觸發單元、調制器和發射機被整合進了一個極小的體積內,這些部件與來自 290 型雷達的接收單元組裝在一起,構成了 291 型。后者于 1942 年投入實戰使用。它采用了帶有新設計鋁制底座的旋轉天線以及其他輕量化技術,為小型艦艇提供了有效的對空/對海警戒與跟蹤手段;在執行對海任務時,通常會通過加裝一套 10 厘米波段雷達來增強性能。大量的該型雷達被安裝在從驅逐艦到魚雷快艇(MTB)等多種型號的小型艦艇上。
起初,290 型和 291 型雷達都僅提供簡單的“A型”掃描顯示。操作員必須手動轉動天線,并在“A型”顯示屏上探測和跟蹤目標。然而在 1943 年 4 月,安裝在“薩爾特本”號(Saltburn)上的 291 型雷達進行了性能測試。在這些試驗期間,引入了一個早期型號的 PPI 顯示器并進行了簡短測試。試驗報告宣稱結果非常令人期待,獲得了非常有用的 PPI 圖像。報告總結道:“配合動力驅動的天線,PPI 顯示器在 291 型雷達上進行飛機觀測將非常有用。”
“海達”號同時安裝了 291 型和 293 型雷達。來自英國沃爾索爾、曾在“海達”號上擔任雷達技師的萊斯·泰勒(Les Taylor)回憶了安裝細節:“291 雷達室位于駕駛臺下方的信號甲板上。安裝在主桅頂部的天線由礦物絕緣電纜(pyrotenax cable)供電。這種同軸電纜由中心導體組成,周圍包裹著粉末狀、類似陶瓷的壓縮絕緣材料。銅導體和絕緣層被密封在空心銅管內。如果因為任何原因水分進入電纜,其絕緣性能就會降至可接受的限度以下,這時就需要偶爾用噴燈烘烤以排出水分。
在“海達”號服役期間,我全權負責雷達設備的維護、量程校準和修理。沒有人能讓我尋求幫助、建議或討論技術問題。我當時離 18 歲生日還差一點點,是艦上年齡最小的人,卻被當作‘專家’。在馬恩島‘瓦爾基里’號(HMS Valkyrie)的技術雷達學校里,有許多房間裝有供大型或小型艦艇使用的雷達設備。我們可以選擇針對大型或小型艦艇所配備的特定雷達型號進行培訓。之后,在完成培訓時,我們會根據選定的型號被分配到相應的艦艇上。我選擇了小型艦艇。真是太幸運了。”
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291型天線。
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這是291型雷達的核心部分,位于現稱為“2號無線電室”的艙室內。(約翰·魯攝影)
293M 型雷達 (1945年 - 20世紀50年代)
這種型號是一款S波段目標指示雷達(有時被稱為“聯合警戒”型)。它使用了與277型雷達相同的發射機,并配備了新型的方位穩定“奶酪輪”天線。之所以得名,是因為它的形狀像一塊切成兩半的奶酪。所謂“聯合(Combined)”,是指它能同時探測海面和空中目標。
穩定性是必不可少的,否則艦船的橫搖會導致“扇形”波束發生傾斜,從而導致空中目標顯示的方位出現嚴重偏差。該波束在垂直面上很寬,因此艦船橫搖對其影響較小。其典型探測距離為:在15海里外探測到一架高度為10,000英尺的飛機。
- 293M型: 1945年投入使用,配備了8英尺(約2.4米)長的天線。
- 293P型: 與前一型號類似,但為更方便維護進行了改進。
- 293Q型: 戰后雷達計劃推出的型號,采用了重新設計的12英尺(約3.6米)天線。
“海達”號一直裝備293型雷達直到20世紀50年代末。
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落地后的 293 型天線實物。由于其形狀獨特,有時也被稱為“半塊奶酪輪”天線。
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作為歷史文物,293 型天線已被重新安裝在主桅桿的原始位置上。
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由于 293 型雷達由許多部件組成,此處僅展示其主要部分。該雷達曾安裝在現稱為“電子設備維護室”的空間內。
雷達系統 (1952 - 1963)
AN/SPS-6C 對空搜索雷達
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AN/SPS-6C 雷達系統用于探測最遠達 200 英里的飛機。其輸出功率為 500 至 750 千瓦,工作頻段為 1250 至 1350 MHz。照片中的天線并非真實的 SPS-6C 實例,但與 SPS-6C 非常相似。SPS-6C 的控制電子設備安置在廚房上方的雷達艙內。這套雷達是在“海達”號第二次赴朝鮮半島執行任務之前安裝的。
我們今天看到的實際天線是從“育空”號(HMCS Yukon)上拆解下來的 SPS-12 天線。當時該艦正準備作為人工魚雷礁沉入海底,不列顛哥倫比亞礁石協會(British Columbia Reef Society)將其搶救了下來。SPS-6C 和 SPS-12 在外觀上幾乎完全相同。
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SPS-6C 探測到的空中目標顯示在作戰室內的 **VK-5 平面位置顯示器(PPI)**上。這種 PPI 顯示器的特點之一是操作員可以改變屏幕中心的位置。VK-5 在設計中使用了 101 個電子管。
斯佩里 Mk 2 航海雷達 (SPERRY Mk 2 NAVIGATION RADAR)
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斯佩里 Mk 2 (Sperry Mk 2) 雷達用于導航、防撞以及海面目標探測。其最大量程為 30 英里。
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收發機: Sperry Mk 2 的收發電子設備安置在雷達艙室內。
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顯示器: Sperry Mk 2 采用平面位置顯示器(PPI),安裝在作戰室(Operations Room)內。
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顯示效果: 上圖展示了斯佩里 PPI 顯示屏的示例樣貌,不同之處在于,實際的目標回波顏色為黃色。
當“海達”號在第二次赴朝鮮半島執行任務前安裝 Sperry Mk 2 雷達時,其拋物面反射體采用的是金屬網狀結構。而今天我們看到的斯佩里雷達天線則是實心金屬拋物面。這并非某種升級,目前艦上展示的這套斯佩里設備是從“肖迪埃”號(HMCS CHAUDIERE)退役時移過來的。
圖中展示的是 1954 年 1 月該艦在瓦胡島近海時的情景。
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這個 PPI 屏幕模擬圖旨在解釋顯示器的主要構成部分。
雷達艙位于左舷貓道(catwalk)旁,內部安置了 AN/SPS-6C 和斯佩里 Mk 2 雷達的所有電子設備。這是該艙室在 1957 年時的俯視圖(鳥瞰圖)。圖中左側為艦艉方向。點擊圖片可放大。 (摘自加拿大皇家海軍 RCN 設計圖)
AN/SPG-34 火控雷達
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AN/SPG-34 火控雷達天線安裝在 4 英寸“B”號炮位和 3 英寸 50 倍徑炮位上。該天線實際上是全艦 Mark 63 火控系統的一個組成部分。
AN/SPA-4 雷達中繼顯示器 (RADAR REPEATER)
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AN/SPA-4 可以通過切換作為 SPS-6C 和斯佩里 Mk 2 雷達之間的中繼器(遠程顯示器)。通過旋轉位于 SPA-4 顯示器左下方的開關,即可實現兩臺雷達之間的信號切換。
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- 控制裝置: 如圖所示為 AN/SPA-4 的顯示控制面板。
- 主要用途: 在雷達設備室內,設有一臺 SPA-4 顯示器,作為 SPS-6C 雷達系統的主要顯示單元。
293 型雷達 (TYPE 293 RADAR)
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位于前桅最頂端淚滴狀結構上的是 293型雷達天線,其服役期從 1944 年持續到 20 世紀 50 年代末。
這是一款 S 波段目標指示雷達,有時被稱為“聯合警戒”型。“聯合”意指它能夠同時探測空中和海面目標。
加拿大皇家海軍(RCN)于 20 世紀 50 年代末退役了 293 雷達系統。由于“海達”號非常幸運地保留了一具天線實物,它被重新安裝在前桅的原始位置,僅作為歷史陳列展示。該雷達的控制電子設備曾安置在現稱為“電子設備維護室”的空間內。
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