Fragen zum englischen Radar im Kampf gegen deutsche Uboote.

[Albatros]

So ab etwa Mitte 42 besaßen britische Vickers Wellington GR.VIII und Armstrong Whitworth Whitley Mk VII   – Bomber ein Radar das es ihnen ermöglichte selbst einen Ubootturm gegen die Wasseroberfläche zu orten.
Allerdings hatte das Radar einen Nachteil, unterhalb einer Entfernung von 2000 m erlosch die Anzeige des Zieles auf den Radarschirmen. Was war der Grund hierfür? War dies durch die Anordnung der  Antennen bedingt? Und konnte dieses Manko noch im Laufe des Krieges behoben werden?

Um diesen Nachteil auszugleichen erhielten die Maschinen ja zusätzlich das Leigh Light das unmittelbar bevor das Radarecho erlosch eingeschaltet wurde.
Hier die Darstellung  einer solchen Szene http://www.subart.net/uboat%20leigh%20light%20page.jpg

Leigh Light
http://en.wikipedia.org/wiki/Leigh_light

Die Armstrong Whitworth Whitley Langstreckenversion zur Seeraumüberwachung mit Radar hatte eine Reichweite von 3.700 km, das entsprach einer Einsatzzeit von gut 12 Stunden.
http://www.the-blueprints.com/blueprints-depot-restricted/ww2planes/various/armstrong_whitworth_whitley_mk_vii-48727.jpg

Die  Reichweite der Vickers Wellington war nicht ganz so groß.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Wellington_GR_Mk_XIII_IWM_CNA_3535.jpg



Manfred

[H.Bleichrodt]

Hallo Manfred,

dies lag daran das die Engländer ein ASV Radar (Air to Surface Vessel / Luft zu Überwasserfahrzeug) verwendeten. Die Wellenlänge lag bei 1,7 Meter.
Bedingt durch diese Wellenlänge stellte sich heraus, daß unterhalb von ca 2000m der Empfang gestört wurde durch die Wellenbewegungen des Wasser. Zufällig gab es damals die Entwicklung des Scheinwerfers, die auch noch völlig eigenständig und ohne jegliche offizielle Bewilligung durchgeführt wurde. Das wurde den U-Booten dann zum Verhängnis.

Der Anflug mittels Radar und Leigh Scheinwerfer erforderte etwas Übung und Mut, denn sobald ein Kontakt über Radar hergestellt wurde, mußte der Pilot sich den richtigen Winkel erfliegen und das Flugzeug auf eine Höhe von ca. 75m bringen. Hierbei mussten sich die Piloten auf ihre Instrumente verlassen können. Wenn der Höhenmesser für den Einsatzbereich falsch eingestellt war, konnte das schwerwiegende Folgen haben da ein Millibar in etwa 9m betraf.
Dieses Manöver bei Nacht und bis zum Aufleuchten des Scheinwerfers war sehr riskant.

Dennoch kamen die Deutschen mittels Aussagen schnell dahinter das diese Anflüge mittels Radar geführt wurden. So setzten sie Metox dem entgegen. Das Warngerät konnte diese Wellenlännge abdecken.

Der dadurch verlorene Kontakt blieb den Engländern nicht verborgen und so führte die Entwicklung zu dem 10cm ASV Radar mit Magnetron. Dadurch konnten die Deutschen eine Zeitlang nicht mithalten bis sie neue Empfangsgeräte entwickelten. Den Engländern war dies klar das die Deutschen es irgenwann schafften diese neuen Wellen zu empfangen. Deshalb ging die Entwicklung weiter zum 3cm Radar.

Desweiteren wurde ein Dämpfungsregler am Radar eingebaut. So konnter Radarbediener des Flugzeug die Leistung nach einem gefundenen Kontakt herunterfahren um so das Empfangen der Strahlen zu erschweren.

Schließlich war es schlicht die Zeit die dieses "Geplänkel" beendete.....

VG Alex

[Albatros]

Hallo Alex,

Danke Dir für Deine Antwort, ich hatte schon vermutet das dies auch etwas mit vorhandenen Wellen oder deren Höhe zu tun haben könnte. Konnte mir aber nicht erklären warum dies nur unterhalb von 2000 m sich auswirken sollte.
Das würde ja aber auch bedeuten das im Fall das keine störenden Wellen vorhanden waren, eine Ortung auch unterhalb von 2000 m möglich gewesen sein muss.

Zum Leigh – Light vielleicht noch folgendes.
Das Leigh – Light wurde von einem Elektromotor bewegt, der Radarbeobachter auf dem Bomber richtete ihn auf die Stelle die das Radarecho auf dem Schirm anzeigte und kurz vor dem erlöschen des Radarsignals schaltetet er das  Leigh – Light an.
Leigh der Entwickler des Scheinwerfers, war selbst Pilot im ersten Weltkrieg gewesen.



Manfred

[H.Bleichrodt]

Das würde ja aber auch bedeuten das im Fall das keine störenden Wellen vorhanden waren, eine Ortung auch unterhalb von 2000 m möglich gewesen sein muss.

"Jein" (zumindest sprechen einige Quellen von 2000, andere wiederum von 1000 Meter)
Hauptproblem war hier schlicht und einfach die Wellenlänge.....

Nebenbei sei bemerkt das die Royal Air Force für solche Sachen 40/41 einfach keine Zeit und schon gar nicht die finanziellen Mittel dafür hatte.

Das Leigh – Light wurde von einem Elektromotor bewegt, der Radarbeobachter auf dem Bomber richtete ihn auf die Stelle die das Radarecho auf dem Schirm anzeigte und kurz vor dem erlöschen des Radarsignals schaltetet er das  Leigh – Light an.

Richtig 
Genauer gesagt waren es Steuerhebel und ein Richtgetriebe von einem Frazer-Nash-Waffendrehstand die dafür verwendet wurden.

Gruß Alex

[Schorsch]

Hallo Manfred, hallo Alex!

Leider seid ihr beiden noch nicht ganz zum Kern des eigentlichen Problems vorgestoßen. Eine wichtige Kenngröße des verwendeten Radargerätes ist zweifellos die Wellenlänge/Frequenz der eingesetzten elektromagnetischen Wellen, die z.B. die notwendige Antennenlänge und das Auflösungsvermögen des Radars bestimmen. Die Wellenlänge/Frequenz beträgt beim ASV Mk II wie schon angegeben 1,7m/176 MHz.

Die Radarwellen werden aber nicht kontinuierlich, sondern als Impulse ausgesendet, d.h., nachdem ein Wellenzug ausgestrahlt wurde, schaltet das Gerät vom Sende- in den Empfangsmodus, um ein eventuell reflektiertes Signal aufzufangen und aus dessen Laufzeit die Entfernung zum reflektierenden Objekt zu berechnen. Somit lässt sich ein und dieselbe Antenne als Sende- und Empfangsantenne nutzen.
Über die gewählte Impulsfolge pro Zeiteinheit ist damit aber gerätetechnisch eine maximale Messentfernung vorgegeben, denn sinnvollerweise wird man keinen neuen Impuls aussenden, bevor ein Echo aufgefangen werden konnte oder man überzeugt ist, dass kein Echo mehr zu erwarten ist.
Der emittierte Impuls muss aber auch eine zeitliche Mindestlänge aufweisen (sonst wäre er ja nicht existent). Während der Zeit des Aussendens des Impulses kann also wiederum kein Echo aufgefangen werden, so dass während dieser Zeitspanne das Radar sozusagen blind ist bzw. eine Mindestmessentfernung zu beachten ist. Diese Mindestentfernung sind die von euch angesprochenen 1000 bzw. 2000 m, für deren Überbrückung während des Anfluges dann das Leigh-Light zum Einsatz kam.

Im Anschluss noch ein paar Zahlen, die im Netz für das ASV Mk II zu finden sind:
Impulsfolge von 1200 Hz bzw. 833 Mikrosekunden zwischen zwei Impulsen => 125 km = 65 sm theoretisch mögliche Messentfernung; gegen Schiffe wurden auswertbare Echos nur jedoch bis 12 nm = 22 km beobachtet.
Impulslänge von 1,5 Mikrosekunden => 450 m Laufstrecke der Wellen während dieser Zeit; bedeuten 225 m Mindestmessentfernung. Das unterscheidet sich zwar noch deutlich von den genannten 1000 bzw. 2000 m, allerdings wurden die Zeiten für die Umschaltung vom Sende- auf den Empfangsmodus und die Auswertung eines aufgefangenen Signals noch nicht berücksichtigt.

Zu beachten ist noch, dass die Impulse nicht beliebig kurz gewählt werden können, da sonst ein breites Spektrum unerwünschter ,,Nebenfrequenzen" entstünde.

Mit freundlichen Grüßen
Schorsch

[Albatros]

Hallo Schorsch,

Du bist.... also weniger eine Problem der Wellenhöhe des Wassers , sonder eins der Technik. Diese Strecke in der das Radar ,,Blind" war konnte die durch die Einführung der 10 cm und 3 cm Geräte gänzlich oder zumindest vernachlässigbar aufgehoben werden?



Manfred

[Schorsch]

Hallo Manfred!

Die Werte für die Gestaltung der Impulsfolge der ASV Mk III-Geräte unterscheiden sich nicht allzu sehr von denen der Mk II-Variante.

Wellenlänge 10 cm, Frequenz 3 GHz
Impulsfolge von 660 Hz bzw. Impulslänge von ca. 1500 Mikrosekunden => 230 km Messentfernung; praktisch nur bis 50 nm = 90 km gegenüber großen Objekten nutzbar
Impulslänge von 1 Mikrosekunde => 300m Laufstrecke des Signals, bedeuten 150 m Mindestentfernung aufgrund der Impulslänge

Wenn bei dieser ASV-Variante eine Verringerung der realen minimalen Messentfernung erreicht worden ist, dann sehr wahrscheinlich unter Verringerung der sogenannten Totzeit t_D im hier verlinkten Diagramm. Inwieweit das tatsächlich gelungen ist, kann ich leider nicht sagen. Eine andere Möglichkeit wäre eine kompliziertere Gestaltung der Impulsfolge, wie z.B. hier beschrieben, wobei ich bei diesen frühen Geräten derartige Verfahren noch nicht annehmen möchte. (Eventuell kann ein Eingeweihter etwas Erhellendes aus dieser Gerätebeschreibung des ASV Mk III-Radars folgern. Klick!)

Mit freundlichen Grüßen
Schorsch

[Albatros]

Dank Deiner Erklärungen werde wohl nicht nur ich wieder etwas dazu gelernt haben.



Manfred

[olpe]

Hallo,
ich sehe die minimale Reichweite R_min des beschriebenen ASV Mk II-Radars ähnlich, wie @Schorsch es beschrieben hat ...  .

R_min ist - bei einer gepulsten Radaranlage mit nur einer Antenne für Sende- und Empfangsbetrieb - halt direkt abhängig von der Impulslänge (Sendeimpulsdauer) des Gerätes und der Schnelligkeit der Schaltvorgänge des Equipments von Senden auf Empfangen ...
Ende der 30er-Jahre, Anfang der 40er d.v.Jh. war es schon ein nicht geringer Erfolg dass

• die Anlagen vom Dauerstrichverfahren zum Pulsverfahren weiterentwickelt wurden
• die Miniaturisierung eine Nutzung in Flugzeugen hergaben
• die leistungsfähigeren Bauelemente letztlich geringere Wellenlängen (bzw. höhere Frequenzen) und damit höhere Auflösungen ermöglichten ...

Grüsse
OLPE

[H.Bleichrodt]

Hallo Schorsch,

Leider seid ihr beiden noch nicht ganz zum Kern des eigentlichen Problems vorgestoßen.

Natürlich, denn den Part wollte ich dir überlassen.....

Spass beiseite, vl. habe ich mich etwas falsch ausgedrückt denn es ist natürlich auf Grund der Technik ein Problem mit den Wellen aufgetreten.(Sorry Manfred  ) Die Kombination Arbeitsweise und Wellenlänge des Gerätes lies eine Ortung unter 2000 Meter kaum oder gar nicht zu.

Alles andere wurde von dir ausführlich erklärt und Bedarf kein Kommentar meinerseits mehr.