Radar

Při umístění radaru na velké lodi je možný efekt vícenásobných odrazů signálu. Radarový signál se odráží od blízkého objektu, částečně se dostává zpět k radaru a částečně se odráží od trupu lodi. Takových odrazů může být mnoho, amplituda se s každým odrazem snižuje a signál bude vnímán, dokud nebude dosaženo prahové citlivosti přijímače. Na obrazovce radaru uvidíte, že pokaždé ubývá několik objektů. Vzdálenost mezi nimi je úměrná vzdálenosti od radaru k objektu.

Vliv hluku

Vliv atmosféry

Atmosférické ztráty jsou zvláště vysoké v rozsahu centimetrů a milimetrů a jsou způsobeny deštěm, sněhem a mlhou, v milimetrovém rozsahu také kyslíkem a vodní párou. Přítomnost atmosféry vede k zakřivení trajektorie šíření rádiových vln (fenomén lomu). Charakter lomu závisí na změně indexu lomu atmosféry se změnou výšky. Z tohoto důvodu je dráha šíření rádiových vln zakřivena směrem k povrchu Země.

Historie

Účinek odrazu rádiových vln od pevných těles poprvé objevil německý fyzik Heinrich Hertz v roce 1886 [cca. 1] . Využití efektu v praxi bránil rozptyl rádiových vln: na lokační objekt dopadla méně než jedna miliardtina z nich. Teprve ve 30. letech 20. století v souvislosti s rozvojem letectví začaly přední země světa zkoumat možnosti využití radaru pro účely protivzdušné obrany . Myšlenka radaru byla známá dlouho před druhou světovou válkou a je těžké jmenovat toho, kdo ji jako první navrhl. Podle německých historiků první člověk, který (v roce 1902 ) vytvořil a úspěšně otestoval na lodích plujících po Rýnu , prakticky fungující model toho, čemu se dnes říká „radarová stanice“ (vynálezce to nazval „telemobiloskop“), žil a pracující v Kolíně Německý inženýr Christian Hülsmeyer (také se nalézá pravopis a výslovnost Hülsm a yer ). V roce 1904 získal patent na „Metodu signalizace vzdálených objektů pomocí elektrických vln“ [4] . Ale různé země tradičně ctí různé vynálezce radaru. Obecně platí, že její nápad po dlouhou dobu (od objevení účinku) nenašel uplatnění v praxi. První praktická aplikace radaru byla realizována v roce 1932 v SSSR v instalaci Rapid. První radarové stanice na světě, uvedené do provozu a sériově vyráběné, jsou v SSSR od roku 1939.

Spojené království

Radary Velké Británie z druhé světové války .  AI Mk. IV radar [5] , angl.  H2S , eng.  Monice .

Vědecký poradce premiéra Churchilla, profesor F. A. Lindemann ( vikomt Lord Cherwell ), komentoval vývoj radarového pumového zaměřovače H2S lakonicky: "Je to levné." Mezitím H2S poskytla britským bombardovacím jednotkám nejen zaměřovač pro bombardování za nízké viditelnosti, ale také navigační pomůcku [6] . Instalace radarových rozněcovačů do nábojů řádově snížila spotřebu počtu nábojů potřebných k sestřelení jednoho projektilu V-1 a výrazně se snížila intenzita takových náletů. Na začátku druhé světové války byl ve Spojeném království nasazen radarový systém Chain Home . Historii vzniku radarových stanic ukazuje britský dokument The Secret War: „To See A Hundred Miles“ .

Viz také Radary z druhé světové války

Německo

K ochraně měst před útoky bombardérů používali Němci protiletadlové baterie řízené kanónem naváděnými stanicemi (SON) typu Würzburg. Spojenecká rozvědka určila, že nosná frekvence těchto stanic byla 560 megahertzů. V létě 1943 byly bombardéry americké 8. letecké armády vybaveny vysílači typu Carpet [7] . Vysílače vydávaly rušení – spektrum frekvencí na průměrné frekvenci 560 megahertzů. V říjnu 1943 byl sečten první výsledek: bylo sestřeleno dvakrát méně letadel s Carpetem než bez něj.

Ze tří hlavních nových zbraní druhé světové války – raket, radarů a atomových bomb – měla hlavní vliv na průběh války pouze radarová technologie.

Během druhé světové války byl v Německu nasazen radarový systém Kammhuber Line .

SSSR

V Sovětském svazu vedlo uvědomění si potřeby prostředků pro detekci letadel, bez nedostatků zvukového a optického pozorování, k rozvoji výzkumu v oblasti radaru. Myšlenka navržená mladým dělostřelcem P. K. Oshchepkovem byla schválena vrchním velením: lidovým komisařem obrany SSSR K. E. Vorošilovem a jeho zástupcem - M. N. Tuchačevským . [osm]

V roce 1932 byl na základě Leningradského institutu fyziky a technologie vytvořen Leningradský elektrofyzikální institut (LEFI) pod vedením A. A. Černyševa , ve kterém probíhaly výzkumné a vývojové práce na radaru. V roce 1935 byla LEFI rozpuštěna a na jejím základě byl organizován „uzavřený“ ústav NII-9 s obrannou tématikou, jehož součástí byl i radar. Jejím vědeckým vůdcem se stal M. A. Bonch-Bruevich . Práce na radaru byly zahájeny také na UFTI v Charkově. Do začátku války úsilí vědců a inženýrů z LEFI, NII-9 a dalších organizací vytvořilo experimentální pozemní radarové stanice [9] .

3. ledna 1934 byl v SSSR úspěšně proveden experiment na detekci letadla pomocí radarové metody. Letoun letící ve výšce 150 metrů byl detekován ve vzdálenosti 600 metrů od radarové instalace. Experiment zorganizovali zástupci Leningradského institutu elektrotechniky a Centrální rozhlasové laboratoře . V roce 1934 napsal maršál Tuchačevskij v dopise vládě SSSR: "Experimenty s detekcí letadel pomocí elektromagnetického paprsku potvrdily správnost základního principu." Ve stejném roce byla testována první experimentální instalace „Rapid“ [10] . Vysílač byl instalován na střeše domu č. 14 na ulici Krasnokazarmennaya v Moskvě, přijímač - v oblasti obce Novogireevo ; Přítomni byli M. N. Tuchačevskij, N. N. Nagornyj , M. V. Šulejkin . Zařízení předvedl P.K. Oshchepkov. V roce 1936 sovětská centimetrická radarová stanice „Burya“ zahlédla letoun ze vzdálenosti 10 kilometrů [10] [11] . První radary v SSSR, přijaté Rudou armádou a sériově vyráběné, byly: RUS-1  - od roku 1939 a RUS-2  - od roku 1940.

Dne 4. července 1943 byla v souladu s vyhláškou GKO č . 3686ss „O radaru“ vytvořena Rada GKO pro radar . Jeho iniciátory byli vojenský inženýr M. M. Lobanov a vědec A. I. Berg .

Spojené státy americké

V USA byl jedním radaru John Marchetti

Viz také Pioneers

Historie radioastronomie

Vztahy s jinými vědními obory

Hlavním faktorem omezujícím technické vlastnosti lokátorů je nízký výkon přijímaného signálu. V tomto případě se výkon přijímaného signálu snižuje jako čtvrtá mocnina dosahu (to znamená, že pro 10násobné zvětšení dosahu lokátoru je nutné zvýšit výkon vysílače 10 000krát). Přirozeně jsme na této cestě rychle dosáhli limitů, které nebylo zdaleka snadné překonat. Již na samém počátku vývoje se přišlo na to, že nezáleží na síle přijímaného signálu, ale na jeho viditelnosti na pozadí šumu přijímače. Redukce šumu přijímače byla také omezena přirozeným šumem prvků přijímače, jako je tepelný šum. Tato slepá ulička byla překonána cestou zkomplikování způsobů zpracování přijímaného signálu a v důsledku toho i zkomplikováním tvaru přiváděných signálů. Rozvoj radaru jako vědeckého oboru znalostí šel ruku v ruce s rozvojem kybernetiky a teorie informace a bylo zapotřebí speciálních výzkumů, aby se rozhodlo, kde přesně byly získány první výsledky. Je třeba poznamenat, že se objevil koncept signálu , který nám umožnil abstrahovat od specifických fyzikálních procesů v přijímači, jako je napětí a proud, a umožnil řešit problémy jako matematický problém nalezení nejlepších funkčních transformací přijímače. časové funkce.

Jednou z prvních prací v této oblasti byla práce V. A. Kotelnikova o optimálním příjmu signálu , tedy o nejlepší metodě zpracování signálu z hlediska šumu. V důsledku toho bylo prokázáno, že kvalita příjmu nezávisí na výkonu signálu , ale na jeho energii , tedy součinu výkonu a času, takže bylo možné zvýšit dosah zvýšením doby trvání signálů. , v limitu až kontinuálního záření. Významným krokem vpřed byla jasná aplikace metod teorie statistického rozhodování v technologii ( Neumann-Pearsonovo kritérium ) a přijetí faktu, že provozuschopné zařízení může pracovat s určitou mírou pravděpodobnosti. Aby radarový signál s dlouhou dobou trvání mohl měřit dosah a rychlost s vysokou přesností, byly zapotřebí komplexní signály , na rozdíl od jednoduchých radarových pulzů, které během procesu generování mění jakékoli charakteristiky. Tak. cvrlikání mění frekvenci kmitání během jednoho pulzu, klíčovací signály s fázovým posunem mění fázi signálu postupně, obvykle o 180 stupňů. Při vytváření komplexních signálů byl formulován koncept funkce nejistoty signálu , který ukazuje vztah mezi přesností měření vzdálenosti a rychlosti. Potřeba zlepšit přesnost měření parametrů podnítila vývoj různých metod pro filtrování výsledků měření , například optimální nelineární filtrační metody, které byly zobecněním Kalmanova filtru pro nelineární problémy. V důsledku všech těchto vývojů se teoretický radar zformoval jako nezávislá, vysoce matematická větev znalostí, ve které hrají významnou roli metody formalizované syntézy , to znamená, že návrh se do určité míry provádí „na špičce pera. ."

Klíčové faktory

Hlavní body v konfrontaci s letectvím byly:

• Použití pasivního maskovacího rušení ke skrytí letadel a vrtulníků ve formě kousků fólie nastříkaných ve vzduchu, které odrážejí rádiové vlny. Odpovědí na to bylo zavedení systémů výběru pohyblivého cíle v radarech , které na základě Dopplerova jevu odlišují pohybující se letoun od relativně stacionární fólie.
• Vývoj technologií pro stavbu letadel a lodí, které snižují sílu signálů odražených zpět do radaru, nazývaných Stealth . K tomu se používají speciální absorbující povlaky a speciální forma, která odráží dopadající rádiové vlny nikoli zpět, ale opačným směrem.

Hodnocení

Obdivován úspěchy sovětské vědy a techniky v oblasti radaru, šéf sovětské vlády N. S. Chruščov řekl, že:

"Od této chvíle jsme my, sovětští lidé, schopni zasáhnout komára ve vesmíru."

Viz také

• Radarová astronomie
• Monopulzní radar
• Diverzifikovaný radarový systém
• Radarová stanice
• rádiové emise
• Radiotechnické jednotky
• Elektronický boj

Poznámky

1. ↑ Sovětská propaganda připisovala objev principu radaru, stejně jako vynález rádia, A. S. Popovovi  , učiteli fyziky na důstojnických kurzech v Kronštadtu . Popov skutečně prováděl experimenty v oblasti šíření rádiových vln a nezávisle na Hertzovi (ale o 11 let později než on - až v roce 1897 ) objevil vliv na radiovou komunikaci třetí lodi proplouvající mezi loděmi udržujícími rádiový kontakt. Popov ve své zprávě poukázal na teoretickou možnost využití efektu k detekci vzdálených objektů. Následně v tomto směru nevedl žádnou práci (Kostenko, AA, AI Nosich a IA Tishchenko, "Radar Prehistory, Soviet Side," Proc. of IEEE APS International Symposium 2001, vol. 4, str. 44, 2003) . Viz také Rusko – rodiště slonů .

1. ↑ Korostelev A. A., Klyuev N. F., Melnik Yu. A. Teoretické základy radaru. - M., Sovětský rozhlas, 1978. - str. 529-566
2. ↑ Soloshchev O. N., Slyusar V. I., Tverdokhlebov V. V. Fázová metoda měření dosahu založená na teorii vícekanálové analýzy.// Dělostřelectvo a ruční zbraně. - 2007. - č. 2 (23). - C. 29 - 32. [1] Archivní kopie ze dne 25. ledna 2020 na Wayback Machine
3. ↑ Radar | Radarová stanice . seacomm.ru. Získáno 3. října 2018. Archivováno z originálu dne 3. října 2018. (neurčitý)
4. ↑ Hanke H. LIDÉ, lodě, oceány (přeloženo z němčiny). - Leningrad: Stavba lodí, 1976. - S. 227-228.
5. ↑ UK Radars Archived 5 November 2015 at Wayback Machine .
6. ↑ The Surprises and Disappointments of the Great War Archived 13. dubna 2016 na Wayback Machine .
7. ↑ Allied Scientists Won Radar War Archivováno 23. prosince 2016 na Wayback Machine .
8. ↑ Lobanov M. M. K problematice vzniku a vývoje domácího radaru. // Vojenský historický časopis . - 1962. - č. 8. - S.13-29.
9. ↑ Leningradský elektrofyzikální institut . Získáno 11. 5. 2014. Archivováno z originálu 13. 2. 2013. (neurčitý)
10. ↑ 1 2 Polyakov V. T. „Initiation into radio electronics“, M., RiS, ISBN 5-256-00077-2
11. ↑ Testy v Evpatoria, skupina B.K. Shembel

Literatura

• Erickson, John; „Radiolokace a problém protivzdušné obrany: Návrh a vývoj sovětského radaru 1934-40“, Social Studies of Science , sv. 2, str. 241-263, 1972
• Shirman Ya. D., Golikov V. N., Busygin I. N., Kostin G. A. Teoretické základy radaru / Shirman Ya. D. - M. : Sovětské rádio, 1970. - 559 s.
• Handbook of radar / Skolnik M.I. - M. , 2014. - 1352 s. — ISBN 978-5-94836-381-3 .
• Handbook of radar / Skolnik M.I. - M. , 2014. - 1352 s. — ISBN 978-5-94836-381-3 .
• Bakut P. A., Bolshakov I. A., Gerasimov B. M., Kuriksha A. A., Repin V. G., Tartakovskiy G. P., Shirokov V. V. Otázky statistické teorie radaru. - M . : Sovětský rozhlas, 1963. - 423 s.
• Velká sovětská encyklopedie // Ed. A. M. Prochorová. Ve 30 svazcích 3. vyd. — M.: Sov. encyklopedie, 1969-78. T. 21, 1975. 640 stran [www.bse.sci-lib.com/article094941.html Článek "Radar"]
• Centrální rozhlasová laboratoř v Leningradu // Ed. I. V. Breneva. — M.: Sovětský rozhlas, 1973.
• Vojenské historické muzeum dělostřelectva, ženistů a signálních sborů . Sbírka listin generálporučíka M. M. Lobanova k historii vývoje radarové techniky. F. 52R op. č. 13
• Lobanov M. M. Z minulosti radaru: Stručná esej. - M . : Vojenské nakladatelství , 1969. - 212 s. - 6500 výtisků.
• Začátek sovětského radaru.  - M .: Sovětský rozhlas, 1975. 288 s.
• Lobanov M. M. Jsme vojenští inženýři. - M . : Vojenské nakladatelství , 1977. - 223 s.
• Lobanov MM Vývoj sovětské radarové techniky . - M . : Vojenské nakladatelství , 1982. - 240 s. — 22 000 výtisků.
• Sivers A.P., Suslov N.A., Metelsky V.I. Základy radaru. - L .: SudpromGiz, 1959. - 350 s. - (Učebnice pro radiotechnické obory vysokých škol). — 25 500 výtisků.
• Korostelev A. A., Klyuev N. F., Melnik Yu. A. Teoretické základy radaru. - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové .. - M . : Sovětský rozhlas, 1978. - 608 s. - (Učebnice pro studenty radiotechnických oborů vysokých škol). - 18 000 výtisků.

Odkazy

• Sbírka online článků o radaru

Slovníky a encyklopedie	Velký Rus okolo světa
V bibliografických katalozích	NKC : ph124989