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quarta-feira, 19 de janeiro de 2022

Radar, Gun Laying, Mark I ou GL Mk. I para abreviar, foi um sistema de radar desenvolvido pelo Exército Britânico

 Radar, Gun Laying, Mark I ou GL Mk. I para abreviar, foi um sistema de radar desenvolvido pelo Exército Britânico


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GL Mk. eu
País de origemReino Unido
IntroduzidoMk. Eu no final de 1939 Mk. I* início de 1941
Modelodireção AA
Frequência54,5 a 85,7 MHz
PRF1,5 kHz
Largura do pulso3µs
Azimute±20° do rolamento atual
Precisão50 m de alcance
Poder50 kW
Outros nomesRadar, Antiaéreo No. 1, Mk. 1
GL Mk. II
GL Mk.  II radar transmissor.jpg
GL Mk. II carrinha transmissora
País de origemReino Unido
Introduzidofinal de 1941
Modelodireção AA
Frequência54,5 a 85,7 MHz
PRF1 a 2,5 kHz
Largura do pulso1 a 1,2 µs
Alcance50.000 yd (46 km) detecção de jardas
30.000 yd (27 km) rastreamento
14.000 yd (13.000 m) direção do canhão
Azimute±20° do rolamento atual
Elevação15–45°
Precisão50 m (55 yd) de alcance,
abaixo de 0,5° direcional
Poder150 kW
Outros nomesRadar, Antiaéreo No. 1, Mk. 2, FILHO-2

Radar, Gun Laying, Mark I ou GL Mk. I para abreviar, foi um sistema de radar desenvolvido pelo Exército Britânico para fornecer informações de alcance para artilharia antiaérea associada . Houve duas atualizações para o mesmo sistema básico, GL/EF (Elevation Finder) e GL Mk. II , ambos os quais adicionaram a capacidade de determinar com precisão o rumo e a elevação.

O primeiro conjunto GL foi um design elementar desenvolvido a partir de 1935. Com base no Chain Home , a GL usou transmissores e receptores separados localizados em cabines de madeira montadas em carretas de armas, cada uma com suas próprias antenas que precisavam ser giradas para apontar para o alvo. A antena produzia um sinal semidirecional e só era capaz de fornecer informações precisas de alcance inclinado ; a precisão do rumo do alvo era de aproximadamente 20 graus e não podia fornecer informações de elevação do alvo. Vários foram mobilizados com a Força Expedicionária Britânica e pelo menos um foi capturado pelas forças alemãs durante a evacuação de Dunquerque . Sua avaliação os levou a acreditar que o radar britânico era muito menos avançado que o radar alemão.

Planos para introduzir o Mk. II com rolamento e elevação precisos estavam em andamento desde o início, mas não estariam disponíveis até 1940. Uma solução conveniente foi o acessório GL/EF, fornecendo medições de rolamento e elevação com precisão de cerca de um grau. Com essas melhorias, o número de rodadas necessárias para destruir uma aeronave caiu para 4.100, uma melhoria de dez vezes em relação aos resultados do início da guerra. Cerca de 410 do Mk. I e ligeiramente modificado Mk. I* unidades foram produzidas quando a produção mudou para o Mk. II, que tinha precisão suficiente para guiar diretamente as armas. Maior precisão e operação mais simples reduziram as rodadas por morte para 2.750 com Mk. II. Após a invasão da União Soviética em 1941, cerca de 200 Mk. II unidades foram fornecidas aos soviéticos que as usaram sob o nome SON-21.679 milhões IIs foram finalmente produzidos.

A introdução do magnetron de cavidade em 1940 levou a um novo esforço de projeto usando antenas parabólicas altamente direcionais para permitir medições de rolamento precisas e de alcance muito mais compacto. Estes GL Mk. III unidades de radar foram produzidas no Reino Unido como o Mk. IIIB (para britânicos) e um modelo projetado localmente do Canadá como o Mk. IIIC. Mk. II permaneceu em serviço em funções secundárias como Mk. III substituiu-os na frente. Ambos foram geralmente substituídos a partir de 1944 pelo superior SCR-584 .


A primeira menção de radar no Reino Unido foi uma sugestão de 1930 feita por WAS Butement e PE Pollard do Signals Experimental Establishment (SEE) do Escritório de Guerra do Exército . Eles propuseram a construção de um sistema de radar para detectar navios a serem usados ​​com baterias em terra, e foram tão longe para construir um protótipo de placa de ensaio de baixa potência usando pulsos em comprimento de onda de 50 cm (600 MHz). O War Office não estava interessado e não forneceu financiamento para um maior desenvolvimento. O assunto foi mencionado de passagem na edição de janeiro de 1931 do Livro de Invenções dos Engenheiros Reais . [1]

Com a demonstração bem-sucedida de radar do Ministério da Aeronáutica e o rápido progresso no sistema que se tornaria Chain Home (CH) em 1936, o Exército de repente se interessou pelo assunto e visitou a equipe de radar CH em seu novo quartel-general em Bawdsey Manor . Aqui eles foram apresentados a versões menores do sistema CH destinado a implantações semi-móveis. Isso parecia ter uma série de usos em funções do Exército, levando à formação em 16 de outubro de 1936 da Seção de Aplicações Militares, [2] mas referida universalmente como a Célula do Exército. Este grupo recebeu espaço em Bawdsey e incluiu Butement e Pollard do SEE. [3]

A célula recebeu inicialmente a tarefa de melhorar o fogo antiaéreo e foi informada de que o principal problema a resolver era a medição precisa do alcance. [2] Instrumentos ópticos foram usados ​​para detectar aeronaves e determinar com precisão seu rumo e elevação , mas o alcance através de meios ópticos permaneceu difícil, lento e aberto a erros simples no procedimento. Um sistema de radar que pudesse fornecer um telêmetro preciso e rápido melhoraria muito suas chances de engajar uma aeronave com sucesso. Eles receberam o objetivo de produzir uma medida de alcance com precisão de 50 jardas (46 m) a uma distância de 14.000 jardas (13 km). [2]

Naquele mesmo ano, um Grupo Aerotransportado foi desmembrado da equipe principal de desenvolvimento do CH para desenvolver um sistema de radar muito menor, adequado para montagem em aeronaves de grande porte. Isso se tornaria o papel do radar de interceptação aerotransportada (IA), com a intenção de detectar bombardeiros à noite e permitir que os caças pesados os encontrassem e os atacassem com seu próprio radar. Quando esses conjuntos demonstraram a capacidade de facilmente pegar navios no Canal da Mancha , a Célula do Exército iniciou um segundo grupo para adotar esses sistemas para o papel de Defesa Costeira (CD), fornecendo medições de alcance e ângulo com precisão suficiente para disparar às cegas. baterias costeiras . Essa equipe foi liderada por Butement, deixando Pollard como o principal desenvolvedor dos sistemas GL.[3]

Mk. Eu desenvolvimento editar ]

O esforço GL foi iniciado muito cedo durante o desenvolvimento do CH e, como o CH daquela época, usava comprimentos de onda relativamente longos, pois estes podiam ser gerados e detectados facilmente usando a eletrônica existente de sistemas de rádio de ondas curtas comerciais. A desvantagem dessa abordagem conveniente é que as antenas de rádio geralmente precisam ser uma fração significativa do comprimento de onda do sinal de rádio para funcionar com ganho razoável . Para os comprimentos de onda de 50 metros inicialmente usados ​​pela CH, seriam necessárias antenas da ordem de 25 m (82 pés). [4] [a]

Claramente, isso não era prático para nenhum tipo de sistema móvel, mas à medida que os eletrônicos mais novos chegaram no final da década de 1930, os comprimentos de onda usados ​​pelos sistemas de radar continuaram a cair. Quando o GL estava pronto para começar os testes, o sistema foi capaz de operar em comprimentos de onda entre 3,4 e 5,5 m (11 e 18 pés) [6], reduzindo o tamanho da antena para um comprimento de vários metros mais gerenciável. Mudanças semelhantes na eletrônica também produziram versões menores de CH, as Unidades de Rádio Móvel ou MRUs, que forneciam tanto serviço móvel de alerta antecipado quanto serviço relocável no caso de uma estação CH principal ser desligada. [3]

Os monitores de radar do tipo CH usam um gerador de base de tempo para produzir uma voltagem suavemente variável que é alimentada a uma das entradas de um tubo de raios catódicos (CRT). A base de tempo é calibrada para mover o ponto CRT pela tela ao mesmo tempo em que os ecos seriam retornados de objetos no alcance máximo do radar. O ponto se move tão rapidamente que parece uma linha sólida. O sinal de retorno é amplificado e então enviado para outro canal do CRT, normalmente o eixo Y, fazendo com que o ponto se desvie da linha reta que está sendo criada pela base de tempo. Para objetos pequenos, como aeronaves, a deflexão causa um pequeno sinalpara aparecer no visor. O alcance do alvo pode ser medido comparando a localização do blip com uma escala calibrada na tela. [2]

A precisão de tal exibição é relativa ao tamanho do tubo e ao alcance do radar. Se se espera que alguém meça o sinal com uma precisão de 1 mm na escala ao longo de um CRT típico de 3 polegadas (76 mm) e esse radar tem um alcance máximo de 14.000 jardas, então esse 1 mm representa 14.000 / (75 / 1) , pouco mais de 186 jardas (170 m). Isso foi muito menos precisão do que o desejado, que era de cerca de 50 jardas (46 m). [2]

Para fornecer um sistema capaz de fazer uma medição tão precisa e fazê-lo continuamente, a Pollard desenvolveu um sistema que usava todo o display CRT para fornecer uma medição mostrando apenas alcances a uma curta distância de cada lado de uma configuração de alcance pré-selecionada. O sistema funcionava carregando um capacitor a uma taxa conhecida até atingir um limite que acionava a base de tempo. A base de tempo foi definida para se mover pela tela no tempo que representava menos de um quilômetro. Um grande potenciômetro foi usado para controlar a taxa de carregamento, [7]que forneceu um deslocamento de intervalo. O alcance para o alvo foi medido usando o potenciômetro para mover o blip até que estivesse no meio da tela e, em seguida, lendo o alcance de uma escala no potenciômetro. O sistema básico desenvolveu-se rapidamente e um sistema de teste estava fornecendo 100 jardas (91 m) de precisão para aeronaves entre 3.000 jardas (2.700 m) e 14.000 jardas (13 km) no verão de 1937. No final do ano, isso havia melhorado com precisão de 25 jardas (23 m). [8]

Como o requisito original para o sistema era fornecer informações adicionais aos instrumentos ópticos, não foram necessárias medições precisas de rolamentos. No entanto, o sistema precisava de alguma maneira para garantir que o alvo sendo rastreado opticamente, e não outro alvo próximo. Para essa função, o sistema usou duas antenas receptoras montadas a cerca de um comprimento de onda, de modo que, quando apontadas diretamente para o alvo, os sinais recebidos se cancelassem e produzissem um valor nulo na tela. Este foi enviado para um segundo display, cujo operador tentou manter as antenas apontadas para o alvo. [9]

O transmissor, que tinha uma potência de cerca de 20 kW, foi montado em uma grande cabine retangular de madeira em um trailer com rodas. A única antena dipolo de meia onda foi montada em uma extensão vertical curta em uma extremidade da cabine, com a "linha de tiro" ao longo do eixo longo. A antena era apenas marginalmente direcional, com o sinal sendo enviado em um amplo leque de cerca de 60 graus de cada lado. [10]

O receptor era consideravelmente mais complexo. A cabine do operador era um pouco menor do que o transmissor e montada no sistema de rolamento do carro de armas AA que permitia que toda a cabine fosse girada em torno do eixo vertical. A uma curta distância acima do telhado havia uma estrutura metálica retangular que combinava aproximadamente com o contorno da cabine. Três antenas foram montadas em linha por um dos lados longos da estrutura; as medições de alcance foram tiradas da antena no meio e direcional comparando o sinal nas duas antenas no final. Atrás das duas antenas de rolamento havia refletores montados a cerca de um comprimento de onda de distância, o que tinha o efeito de estreitar seu ângulo de recepção. [10]

No campo, o transmissor seria apontado na direção esperada dos ataques, e o receptor colocado a alguma distância para ajudar a protegê-lo do sinal refletido pelas fontes locais. [11]

Implantação inicial editar ]

Em 1939, a equipe estava satisfeita o suficiente com o estado do equipamento para que os contratos de produção fossem enviados. Metropolitan-Vickers ganhou o contrato para o transmissor e AC Cossor o receptor. A produção em massa do conjunto GL não se mostrou particularmente difícil e, no final de 1939, 59 sistemas completos foram entregues e outros 344 seriam concluídos em 1940. [12]

O sistema fez exatamente o que lhe foi pedido; forneceu medições de alcance muito precisas na ordem de 50 jardas. No entanto, no campo, ficou claro que isso simplesmente não era suficiente. No final de 1939, o espectro do bombardeio noturno era uma grande preocupação e, como o sistema GL não podia fornecer informações precisas de rolamento e nenhuma elevação, ele era incapaz de direcionar as armas à noite. [9] Em vez disso, o estilo de operação da Primeira Guerra Mundial foi usado, com holofotes caçando alvos em grande parte ao acaso, e instrumentos ópticos convencionais sendo usados ​​para determinar o rumo e a elevação quando um alvo era aceso. Na prática, esse estilo de operação provou ser tão ineficaz quanto durante a Primeira Guerra Mundial. [b]

Apesar de gastar tempo, esforço e dinheiro consideráveis ​​no sistema GL, quando o Blitz abriu todo o sistema de defesa aérea do Exército provou ser ineficaz. O general Frederick Pile , comandante do Comando Antiaéreo do Exército , assim se expressou:

Os problemas iniciais com o radar eram enormes. No início de outubro de 1940, não conseguimos disparar um único tiro à noite. Foi amargamente decepcionante – montamos os conjuntos em um tempo maravilhoso, mas tivemos a maior dificuldade em calibra-los. Todos os planos que fizemos falharam e sempre de causas além do nosso poder de lidar. [12]

Para detectar os alvos, o GL foi amplamente ineficaz. Do ponto de vista mecânico, a necessidade de girar todo o sistema para rastreamento apresentou um grande problema. Uma limitação mais séria eram as próprias telas, que mostravam apenas uma pequena porção do céu na tela de alcance e uma única indicação no alvo/fora do alvo em direção. Embora possa ser possível girar a antena em direção para encontrar um alvo, a direção era precisa para apenas 20 graus, o suficiente para manter as antenas alinhadas com o alvo, mas de pouca utilidade direcionando instrumentos ópticos para um alvo, especialmente à noite. Além disso, a exibição do rolamento mostrava apenas se as antenas estavam alinhadas ou não, mas não para qual lado ou outro o alvo estava se estivesse desalinhado, exigindo mais trabalho para determinar em qual direção girar a antena para rastreamento.[9]

Além desses problemas, o amplo sinal em forma de leque apresentava sérios problemas quando mais de uma aeronave entrava no feixe. Nesse caso, a leitura do rolamento sempre dizia que estava desalinhado e era impossível para os leitores de alcance saberem qual aeronave estavam medindo. Mesmo as tripulações mais experientes não conseguiram rastrear satisfatoriamente um alvo nessas condições. [14]

Radar em Dunquerque editar ]

GL Mk. I conjuntos foram implantados com a Força Expedicionária Britânica , juntamente com as unidades MRU que forneceram aviso prévio . Após o colapso das defesas e a eventual evacuação de Dunquerque , esses conjuntos tiveram que ser abandonados na França . [15]

Havia peças suficientes para que a equipe de radar de Wolfgang Martini montasse o projeto e determinasse as capacidades operacionais básicas dos sistemas. O que encontraram não os impressionou. [15] Os radares da Luftwaffe tanto para alerta precoce ( Freya ) quanto para colocação de armas ( Würzburg ) eram significativamente mais avançados do que seus equivalentes britânicos na época, [16] operando em comprimentos de onda muito mais curtos em torno de 50 cm. [17]

Esta avaliação, combinada com o fracasso de uma missão do LZ-130 para detectar radares britânicos em agosto de 1939, parece ter levado a uma subestimação geral da utilidade dos sistemas de radar britânicos. Apesar de estar ciente do Chain Home, os relatórios alemães sobre o estado da Royal Air Force, escritos pouco antes da Batalha da Grã-Bretanha , nem sequer mencionavam o radar. Outros relatórios o mencionam, mas não o consideram muito importante. Outras seções da Luftwaffe parecem desprezar o sistema como um todo. [15]

Mk. II desenvolvimento editar ]

A equipe da GL já havia iniciado os planos para uma versão muito melhorada do sistema que também poderia fornecer informações precisas de rolamento e elevação. Eles sempre quiseram que o sistema GL fosse capaz de direcionar as armas em todas as medições, mas a necessidade premente de colocar o sistema em campo o mais rápido possível impedia isso. [18]

Para adicionar essa capacidade, eles adaptaram um conceito dos radares de Defesa Costeira que estão sendo desenvolvidos pela Butement. A ideia era usar duas antenas apontadas em direções ligeiramente diferentes, mas com suas áreas sensíveis levemente sobrepostas na linha central das duas. O resultado é um padrão de recepção onde cada uma das antenas produz um sinal máximo quando o alvo está ligeiramente para um lado da linha central, enquanto um alvo localizado exatamente no meio produziria um sinal ligeiramente menor, mas igual em ambas as antenas. Um switch é usado para alternar os sinais entre as duas antenas, enviando-os para o mesmo receptor, amplificador e CRT. Um dos sinais também é enviado através de um atraso, de modo que seu blip é desenhado ligeiramente deslocado. [19]

O resultado é uma exibição semelhante a CH, mostrando o alcance dos alvos à vista, mas com cada um dos alvos produzindo dois blips próximos. Ao comparar o comprimento dos blips, o operador pode dizer qual antena está mais diretamente apontada para o alvo. [20] Ao girar as antenas em direção ao sinal mais forte, quanto maior o sinal, o alvo será centralizado e os dois sinais terão o mesmo comprimento. Mesmo com os comprimentos de onda relativamente longos usados, precisões da ordem de ½ grau podem ser alcançadas com esses sistemas de comutação de lóbulos . [21]

Mk. Eu* editar ]

Como Mc. Cheguei em campo, foram introduzidas várias melhorias na eletrônica básica. Estes foram coletados em conjunto para formar o Mk. Versão I* . As diferenças entre o Mk. Eu e Mc. I* foram principalmente em detalhes. Descobriu-se que em certas orientações do transmissor e do receptor, a pequena antena usada para acionar a base de tempo veria um sinal muito pequeno para funcionar. Este foi substituído por um cabo entre as duas cabines, conhecido como travamento de cabos . Certos detalhes dos estágios de RF no receptor melhoraram a relação sinal-ruído, um regulador de tensão foi adicionado para corrigir diferenças nos geradores, e um novo sistema foi introduzido que substituiu o complexo sistema de aterramento do potenciômetro por uma versão eletrônica. Uma mudança mais importante foi a introdução de recursos anti- jamming . [22] [c]

Anexo Bedford editar ]

No final de 1939 ficou claro que o Mk. I em sua forma atual não seria inteiramente útil no campo, especialmente à noite, e seria até pelo menos o início de 1941 antes do Mk. II estava disponível. Leslie Bedford havia formado um departamento de desenvolvimento de radar em Cossor para produzir receptores CH e estava bem familiarizado tanto com os desejos dos artilheiros AA quanto com as possibilidades inerentes aos sistemas de radar. Ele sugeriu que seria relativamente fácil adaptar os sistemas de antena e display do Mk. II ao Mc. I sistema, proporcionando muitas das mesmas vantagens. [9]

O resultado foi o GL/EF , para Gun Laying/Elevation Finder , embora fosse referido quase universalmente como Bedford Attachment . [d] Esta modificação adicionou um conjunto de antenas verticais e um novo CRT de medição de elevação para lê-los, juntamente com um radiogoniômetro que permitiu que o ângulo vertical fosse medido com precisão. Mk. I*'s com GL/EF começaram a ser implantados no início de 1941, justamente quando o Blitz estava atingindo um crescendo. [9]

Com o Bedford Attachment, o Exército agora tinha um sistema completo de colocação de armas pela primeira vez. Como todos os três eixos podem ser lidos continuamente, os preditores podem receber informações diretamente do radar sem a necessidade de entradas ópticas. Da mesma forma, as próprias armas foram acionadas automaticamente do preditor ou apenas exigiram que as camadas seguissem ponteiros mecânicos para corresponder à saída do preditor, um conceito conhecido como colocar agulha na agulha . Até mesmo as configurações do fusível foram definidas automaticamente a partir dos valores de alcance provenientes do radar. Todo o problema da artilharia agora era altamente automatizado de ponta a ponta. 


Foto aérea de uma esteira de armamento instalada na costa leste, ao norte de Sunderland. A rampa e a plataforma no centro são proeminentes.

Foi neste ponto que surgiram sérios problemas com a calibração. Após um estudo considerável, usando refletores pendurados em balões e testes contra aeronaves ocasionais, ficou claro que o principal problema era o nivelamento do solo ao redor da estação. Os comprimentos de onda longos usados ​​nesses primeiros radares interagiram fortemente com o solo, fazendo com que os feixes fossem refletidos para frente em vez de absorvidos ou espalhados. Esses sinais refletidos às vezes atingiam os alvos e eram devolvidos ao receptor, juntamente com os diretos do transmissor. A interferência entre os dois fez com que nulos aparecessem no padrão de recepção, o que dificultou a localização do alvo. [24]

Na prática, esses nulos, especialmente em elevação, se moveriam quando as antenas girassem para rastrear um alvo. A princípio, acreditava-se que isso não seria um problema sério e que poderia ser resolvido com o desenvolvimento de uma tabela de calibração para cada local. Mas mesmo os primeiros testes demonstraram que a calibração mudava com o comprimento de onda. Isso significava que eles teriam que fazer várias tabelas de calibração, uma para cada radar, ou que, se uma única tabela de correções para diferentes rolamentos fosse desejada, as antenas teriam que ser movidas verticalmente à medida que o comprimento de onda fosse alterado. [20]

Mais uma vez, foi Bedford quem sugeriu uma solução; em vez de calibrar o radar, ele sugeriu calibrar o próprio solo, achatando a área ao redor da estação com o uso de uma esteira de arame metálico. Na verdade, projetar tal sistema coube a Nevill Mott , um físico que recentemente se juntou à célula do exército. [24] As dimensões apropriadas foram encontradas em um octógono de 130 jardas (120 m) de diâmetro de malha de arame quadrado de 2 polegadas (5,1 cm). Isso foi sustentado no ar por centenas de fios tensionados passando por estacas de madeira a cerca de 5 pés (1,5 m) no ar. Para obter a folga adequada entre a antena e o tapete de aterramento, o sistema de radar teve que ser elevado no ar em blocos e foi acessado por meio de uma passarela de madeira. [25]

O esforço para equipar os conjuntos GL baseados no Reino Unido com esses tapetes foi enorme. Cada esteira consumiu 230 rolos de tela de arame, cada um com 4 pés (1,2 m) de largura por 50 jardas (46 m) de comprimento. No total, eles cobriram uma área de cerca de 15.000 jardas quadradas (13.000 m 2 ) e usaram 1.050 km de arame – sem incluir os 16 km de arame usados ​​na estrutura de suporte abaixo da malha. Eles inicialmente planejaram instalar as esteiras em 101 locais imediatamente, mas em dezembro de 1940 eles consumiram mais de 1.600 km de arame galvanizado, consumindo todo o suprimento de material do país e causando uma escassez de arame de galinheiro em todo o país . [26]

A construção do tapete levou cerca de 50 homens quatro semanas para ser concluída. [27] [24] No final de janeiro de 1941, apenas 10 locais haviam sido atualizados e, ao mesmo tempo, novos locais AA estavam sendo montados para que o número de locais potenciais aumentasse mais rapidamente do que poderiam ser concluídos. Em abril, Pile concluiu que 95% dos sites AA precisariam dos tapetes, e eles esperavam que 600 sites estivessem operacionais em março de 1942. O programa durou anos, esgotando-se à medida que novos sistemas eram introduzidos que não exigiam o esteiras. [18] O programa de esteiras terminou formalmente em março de 1943. [28]

Outro problema, nunca totalmente resolvido, era que qualquer barragem de balão na área formaria um poderoso refletor tornando invisível qualquer coisa atrás dele. Isso foi particularmente irritante, pois os balões eram frequentemente colocados perto dos canhões AA, pois os dois sistemas eram usados ​​juntos para proteger alvos de alto valor. Foi considerada uma solução na forma de um sistema que permitisse eliminar as reflexões baixas, mas isso não foi totalmente desenvolvido. [20]

Resultados dramáticos editar ]

Além do avanço tecnológico contínuo dos sistemas GL, Pile melhorou muito o estado geral da AA a partir de setembro de 1940, nomeando um consultor científico para o mais alto escalão do comando AA. Para este papel, ele escolheu Patrick Blackett , que tinha experiência na Primeira Guerra Mundial na Marinha Real e desde então demonstrou considerável habilidade matemática. Blackett planejava estudar o problema de AA de um ponto de vista puramente matemático, um conceito que se mostrou extremamente valioso em outras áreas da defesa aérea e que acabaria se desenvolvendo no campo geral da pesquisa operacional . [29]

Blackett formou um grupo de estudo conhecido como Anti-Aircraft Command Research Group, mas universalmente conhecido como "Blackett's Circus". Blackett deliberadamente escolheu membros de diferentes origens, incluindo os fisiologistas David Keynes Hill , Andrew Huxley e L. Bayliss, os físicos matemáticos A. Porter e F. Nabarro , o astrofísico H. Butler, o agrimensor G. Raybould, o físico I. Evans e os matemáticos AJ Skinner e M. Keast, a única mulher da equipe. [30] Seus objetivos foram bem resumidos por Blackett:

...a primeira tarefa foi descobrir o melhor método de plotar os dados do [radar] e prever a futura posição do inimigo para o uso das armas com base apenas em lápis e papel, tabelas de alcance e fusíveis. A segunda tarefa era auxiliar no projeto de formas simples de máquinas de plotagem que seriam fabricadas em poucas semanas. O terceiro estado era encontrar meios de colocar os preditores existentes em uso em conexão com os conjuntos de radar. [31]

Enquanto isso, em novembro de 1940, John Ashworth Ratcliffe foi transferido do lado do Ministério do Ar de Bawdsey para iniciar uma escola de artilharia AA em Petersham, no lado oeste de Londres. [30] Um problema que se tornou imediatamente evidente foi que as entradas para os preditores, os computadores analógicos que manipulavam os cálculos balísticos , eram muito fáceis de errar. Essa informação foi realimentada pela hierarquia do Exército e, novamente, foi Bedford quem produziu a solução. Isso resultou na construção de vários treinadores que foram usados ​​na escola AA, permitindo que os operadores aprimorassem suas habilidades. [32]

Para estudar melhor o problema de AA, o Circus logo adicionou um quarto trailer a alguns sites de AA na área de Londres , dedicado exclusivamente a registrar as entradas para os preditores, o número de tiros disparados e os resultados. Esses números foram realimentados através da estrutura de comando do AA para procurar qualquer chance de melhoria. A história oficial, publicada logo após a guerra, observou que entre setembro e outubro de 1940, 260.000 tiros AA foram disparados com o resultado de 14 aeronaves destruídas, uma taxa de 18.500 tiros por abate. Isso já era uma grande melhoria em relação às estatísticas pré-radar que eram de 41.000 tiros por morte. Mas com a adição de GL/EF, tapetes GL e melhor doutrina, isso caiu para 4.100 tiros por morte em 1941. [29] [33]

Pile comentou sobre as melhorias observando:

As dificuldades iniciais foram em grande parte amenizadas e, em 11 e 12 de maio [1941], quando os ataques foram tão generalizados que nos deram maior alcance, obtivemos 9 vítimas, com uma provável e nada menos que 17 outras danificadas. [...] a Blitz praticamente acabou naquela noite. No final da Blitz, destruímos 170 invasores noturnos, provavelmente destruímos outros 58 e danificamos, em graus variados, mais 118. [33]

Mk. II chega editar ]

Produção do Mc. II foi pela Gramophone Company e Cossor. [8] Protótipo Mk. Os conjuntos II começaram a aparecer em junho de 1940, mas mudanças consideráveis ​​foram trabalhadas no projeto à medida que mais informações do Mk. I conjuntos fluíram. O projeto final começou a chegar em quantidades de produção no início de 1941. [18]

Os monitores estavam localizados em uma cabine de madeira abaixo do conjunto de receptores, incluindo CRTs separados para alcance, direção e elevação, permitindo rastreamento contínuo durante todo o engajamento. A antena transmissora agora vinha em duas versões, uma com um feixe de grande angular para inicialmente pegar o alvo ou procurá-lo, e outra com um feixe muito mais estreito que era usado para rastrear um único alvo. Embora isso tenha introduzido complexidade, também reduziu bastante o problema de mais de um alvo aparecer nas telas. [21]

O Mc. II também incluiu um novo transmissor, que aumentou a potência três vezes de 50 para 150 kW. Essa potência extra oferecia um alcance um pouco melhor, mas, mais importante, permitia que a largura de pulso fosse significativamente reduzida, oferecendo o mesmo alcance. A nitidez do eco é uma função da largura do pulso, portanto, ao reduzi-la, o sistema ficou mais preciso. O Mc. II poderia oferecer medições de rolamentos tão precisas quanto ½ grau, cerca de duas vezes mais precisas que o Mk. I*, e apenas dentro do alcance necessário para apontar diretamente as armas. O Mc. II tinha substituído em grande parte o Mk. I* em meados de 1942 e permaneceu em serviço até 1943. [21] Uma análise demonstrou que o Mk. II melhorou as rodadas por morte para 2.750, outro avanço significativo. [33]1.679 conjuntos GL Mark II foram produzidos entre junho de 1940 e agosto de 1943.


GL Mk. IIIC radar

A introdução do magnetron de cavidade em 1940 permitiu que os radares operassem efetivamente em comprimentos de onda de micro -ondas muito mais curtos, o que reduziu as antenas a apenas alguns centímetros de comprimento. Essas antenas eram tão curtas que podiam ser colocadas na frente de refletores parabólicos , que concentravam o sinal em um feixe muito apertado. Em vez de o padrão de transmissão ter até 150 graus de largura, os projetos típicos de micro-ondas podem ter uma largura de feixe de talvez 5 graus. Usando uma técnica conhecida como varredura cônica , uma versão rotativa da troca de lóbulos, isso poderia ser reduzido ainda mais para bem menos de ½ grau, mais do que suficiente para colocar diretamente as armas. [35]

No final de 1940, o Exército estava em um esforço para construir um sistema de radar GL de banda S e, em 1942, já havia enviado os planos para empresas no Reino Unido para produção. O trabalho também começou no Canadá em 1940 em uma versão totalmente canadense projetada e construída com produção a partir de setembro de 1942 e entregas chegando ao Reino Unido a partir de novembro de 1942, como o GL Mk. IIIC , com unidades britânicas chegando no mês seguinte como Mk. IIIB. Estes eram dramaticamente mais móveis do que os anteriores Mk. Eu e Mc. II, composto por reboques de duas rodas e um grupo gerador. [36]

Como as antenas eram muito mais direcionais do que os amplos feixes em forma de leque dos sistemas anteriores, todo o problema com as reflexões do solo poderia ser evitado simplesmente garantindo que as antenas estivessem sempre apontadas alguns graus acima do horizonte. Isso garantiu que nenhum sinal saltasse do solo na transmissão e que quaisquer reflexões próximas do sinal retornado também não fossem vistas. A necessidade da esteira de aterramento dos modelos anteriores foi eliminada, e os locais puderam ser liberados e totalmente operacionais em horas. [35]

Os novos conjuntos de micro-ondas começaram a substituir o Mk. II durante 1943, mas as entregas não eram particularmente rápidas e esses conjuntos eram frequentemente enviados para novas unidades em vez de substituir o Mk. II está em campo. A chegada do radar SCR-584 dos EUA em 1944 foi o catalisador para a rápida substituição de todos esses conjuntos, pois combinou varredura e rastreamento em uma única unidade com um conjunto gerador interno. No imediato pós-guerra, estes foram por sua vez substituídos pelo AA No. 3 Mk, menor e mais leve. 7 , que permaneceu em uso até que as armas AA foram retiradas de serviço no final dos anos 1950. [37]

Descrição editar ]

Projeto básico editar ]

O Mc. Usei duas antenas, uma para transmissão e outra para recepção. Ambos foram construídos em cima de cabanas de madeira, de construção semelhante a um trailer de viagem , que continha a respectiva eletrônica. As cabanas eram montadas em grandes placas de rolamento que permitiam que toda a cabana girasse para rastrear os alvos. Estes foram, por sua vez, montados em carruagens de armas AA para mobilidade. Um grupo gerador foi colocado entre os dois e forneceu energia a ambos. [21]

O sistema de transmissão no Mk. Produzi pulsos longos de 3  microssegundos (µs) com até 50 kW de potência 1.500 vezes por segundo. [38] Estes foram transmitidos semi-direccionalmente, iluminando toda a área em frente ao rumo atual da antena transmissora. Como o sinal era ainda menos direcional verticalmente do que horizontalmente, uma quantidade significativa do sinal atingiu o solo. Devido aos longos comprimentos de onda usados, este sinal foi fortemente refletido para frente, e devido a considerações geométricas, qualquer sinal atingindo o solo próximo à estação refletiria com um ângulo vertical suficiente para se misturar com o sinal principal na área de interesse (cerca de 30 km ao redor da estação). Esse era o objetivo do tapete GL, que não eliminou os reflexos, mas os tornou muito mais previsíveis.[20]

As unidades receptoras de alcance e rolamento separadas podem operar em várias bandas de frequência. Um oscilador comum foi usado por ambos os receptores, que foi enviado para a seção de radiofrequência (RF) de quatro tubos . A frequência do oscilador pode ser alternada entre duas bandas largas, a banda LF de 54,5 a 66,7 MHz e a banda HF de 66,7 a 84,0 MHz. [e] Os receptores foram então ajustados usando núcleos de ferro rotativos convencionais, que foram conectados mecanicamente para sintonizar ambos os receptores a partir de um único mostrador. [38] Para corrigir pequenas diferenças nos dois receptores, a saída de um dos núcleos pode ser ajustada deslizando um anel de cobre ao longo do poste no núcleo. [7]Para garantir que o sinal não refletisse em um dos estágios de RF, o receptor de alcance adicionou um circuito de buffer no final do estágio de RF. [9]

Exibições e interpretação editar ]

Esta imagem de um AI Mk. O radar IV é semelhante em conceito ao GL Mk. II, embora exiba blips em ambos os lados de uma linha central, em vez de dois picos em um lado. Os blips são visíveis apenas na metade da linha de base. Os grandes triângulos na parte superior e direita são causados ​​por reflexões do solo e não estão presentes em sistemas GL.

O sinal de alcance foi recebido em um único dipolo de meia onda montado no meio do conjunto de antenas horizontal, alimentado em um receptor de RF de quatro tubos e, em seguida, em um sistema de frequência intermediária (IF) de quatro tubos. A saída foi alimentada diretamente na placa do eixo Y inferior de um dos dois CRTs. A placa superior no eixo Y foi alimentada com a saída de um calibrador, permitindo que ele fosse ajustado para que o feixe ficasse centrado verticalmente. Os sinais recebidos da antena fariam com que o feixe se desviasse para baixo para produzir um blip, como no caso de Chain Home. [2]

O eixo X do sistema era alimentado por um gerador de base de tempo que puxava o feixe da esquerda para a direita pela tela. Normalmente, uma base de tempo é acionada para iniciar sua varredura assim que o sinal do transmissor é visto, mas, como observado acima, isso não forneceria a precisão necessária para essa função. Em vez disso, a base de tempo foi definida para abranger a tela em uma taxa muito mais rápida, representando apenas uma parte do tempo total de voo do sinal. O disparo da base de tempo foi realizado usando um potenciômetro cheio de óleo muito preciso que aumentou exponencialmente a carga em um banco de capacitores até atingir um valor de disparo. [38] Um sistema de aterramento muito complexo era necessário para garantir a precisão das tensões que saíam do sistema do potenciômetro, pois quaisquer tensões parasitas poderiam sobrecarregar o sinal. [39]

Para fazer uma medição de alcance, o operador giraria o botão do potenciômetro em um esforço para alinhar a borda de ataque do alvo com uma linha vertical no CRT. O intervalo não foi lido no CRT, mas no mostrador. O mostrador também virou um magslip, ou selsyn , como é mais conhecido hoje. A saída do magslip foi usada para ativar diretamente os controles no preditor, permitindo que o radar atualizasse continuamente a medição de alcance. [38]

A medição do rolamento foi recebida em um receptor e sistema de antena separados. Neste caso, foram utilizados dois dipolos de meia onda, localizados a cerca de um comprimento de onda separados horizontalmente na estrutura da antena. Ambas as antenas foram conectadas eletricamente antes de entrar nos receptores, com as saídas de uma delas invertidas. Isso significava que o sinal de saída cairia para zero quando as antenas estivessem precisamente alinhadas com o alvo. Qualquer desalinhamento alterava ligeiramente a fase relativa dos sinais, produzindo um sinal de rede que entrava no receptor e produzia uma exibição. No entanto, não foi possível saber qual das duas antenas era a que produzia a saída da rede; o sistema forneceu uma indicação de quando a antena estava no alvo, mas não para qual lado virar quando estava fora do alvo. [38]

O receptor de rolamento era idêntico à versão de alcance e alimentado no CRT da mesma maneira. Um gerador de base de tempo mais lento foi usado, acionado pelo mesmo sinal que o primeiro, mas configurado para varrer muito mais lentamente. Nesse caso, a base de tempo não foi usada para medir o alcance, e a localização horizontal do blip não foi importante. Em vez disso, a base de tempo foi usada simplesmente para ajudar a garantir que o operador do rolamento estivesse olhando para o mesmo alvo que o operador da faixa – o sinal de interesse estaria em algum lugar próximo ao centro. [38]

O operador do rolamento então girava toda a cabine do receptor usando um conjunto de engrenagens conectado aos pedais de bicicleta, procurando o ponto em que o sinal desaparecia, indicando que o alvo estava agora perfeitamente alinhado entre as duas antenas. Esse sistema de busca de nulos era frequentemente usado, pois indicava os locais com mais nitidez; sinais máximos tendem a se espalhar. [38] Se o alvo não estivesse alinhado, a presença do sinal não poderia indicar em que direção virar. Para resolver isso, um sistema de comutação elétrica nas alimentações da antena permitiu que elas fossem conectadas juntas em diferentes fases e, estudando a maneira como o sinal mudava à medida que a chave era acionada, o operador podia determinar qual antena estava mais próxima do alvo, um processo conhecido como braçadeiraO sistema de fases foi introduzido pela EC Slow, e ficou conhecido como Slowcock . [38]

GL/EF editar ]

No geral, os sistemas equipados com GL/EF eram semelhantes ao Mk. I, mas acrescentou outro conjunto de antenas posicionadas verticalmente ao longo de uma escada que se projeta do topo da cabine do receptor. A antena de alcance original foi montada na parte inferior da escada, com duas novas antenas igualmente espaçadas ao longo dela. As antenas eram espaçadas por cerca de meio comprimento de onda, de modo que os sinais interferiam construtivamente em um par e destrutivamente no outro. Um radiogoniômetro foi usado para alterar a sensibilidade relativa do par superior de antenas, e as saídas do radiogoniômetro e da antena de alcance foram enviadas para pré-amplificadores separados. [11]

Para completar o sistema, foi adicionado um interruptor eletrônico que foi sincronizado com o sinal de 50 Hz da Rede NacionalO sinal foi utilizado para comutar a entrada para os receptores da antena de alcance, para a saída das outras duas antenas misturadas através do radiogoniômetro. O mesmo sinal também ajustou ligeiramente a polarização do eixo Y do CRT, de modo que traços alternativos apareceram acima ou abaixo do centro de um novo CRT dedicado às medições de elevação. O resultado foi que o traço superior continha o sinal de alcance original como antes, enquanto o traço inferior continha a saída do radiogoniômetro; olhando ao longo do traço inferior sob o indicador de alcance, o operador podia girar o radiogoniômetro até que o sinal chegasse a um valor nulo, revelando o ângulo. O operador ajustaria periodicamente a configuração à medida que o sinal inferior reaparecesse enquanto o alvo se movia. [11]

À medida que o sistema estava sendo desenvolvido, foi introduzida uma melhoria adicional que permitiu o acompanhamento contínuo em oposição ao reajuste periódico. O sistema de comutação foi modificado para que o alcance fosse enviado para a linha superior por 2,5 milissegundos (ms), e os sinais de alcance e do radiogoniômetro por 7,5 ms. Se o sinal fosse anulado corretamente, os dois sinais superiores se misturariam e produziriam um único sinal brilhante no traço superior, enquanto o traço inferior seria anulado, como antes. Se o sinal não fosse anulado, um leve segundo sinal apareceria para manchar o traço superior, perceptível mesmo antes que o sinal no traço inferior se tornasse visível. [20]

Nos testes, descobriu-se que o sinal fraco apenas de alcance tornou-se difícil de ver quando o sinal era barulhento e saltitante. Uma alteração final adicionou um pequeno atraso fixo ao sinal somente de alcance, fazendo com que seu traço se deslocasse para a direita. Agora, três sinais distintos apareceram na tela de elevação, o sinal de alcance à direita e os dois sinais de elevação alinhados verticalmente à esquerda. [20]

Um problema comum com sistemas de antenas desse tipo é que não é possível saber se o sinal está sendo recebido pela frente ou por trás da antena, que são igualmente sensíveis. Para resolver isso, uma vez que um nulo foi visto, o operador do rolamento acionou uma chave sensora que conectou uma segunda antena localizada um pouco atrás da principal. A saída mista dos dois indicava claramente de que lado o alvo estava, dianteiro ou traseiro. [38] No entanto, isso levou a problemas nos sistemas de faseamento que nunca foram totalmente curados. [20] [f]

Mk. II editar ]

Cabine do transmissor do Mk. II radar. As antenas individuais podem apenas ser feitas. Esta versão parece combinar as antenas de ângulo largo e estreito em uma única unidade.

O Mc. II era muito semelhante ao Mk. I* com GL/EL, embora várias limpezas de detalhes tenham melhorado o alcance e a precisão. Isso inclui um transmissor mais potente, receptores atualizados e a redução na largura de pulso para permitir medições mais precisas. [21]

Uma diferença mais importante foi o método usado para produzir os traços divididos nos monitores. Ao contrário do sistema eletrônico usado no GL/EL, o Mk. II usava um sistema mecânico e motorizado que Bedford considerava menos avançado. [20] A idéia básica é usar duas antenas que são direcionadas em direções ligeiramente diferentes, e cujos padrões de recepção se sobrepõem no meio. Ao comparar a força do sinal entre os dois, o operador poderia determinar se o alvo estava mais centrado em uma das antenas e girá-los até que ambos os sinais tivessem a mesma força. Este sistema foi amplamente utilizado em radares RAF AI e ASV , mesmo quando Mk. Eu estava sendo desenvolvido, mas eles não foram adotados para obter Mk. Eu em serviço. Mk. II foi, efetivamente, um esforço para adaptar esses displays ao conjunto GL.[21]

Ao contrário do display GL/EL, o Mk. II usava um único receptor para cada par de antenas. O interruptor alternava rapidamente um ou outro sinal no receptor. Ele também enviou um dos sinais através de uma curta linha de atraso. No entanto, não moveu a linha de base do eixo Y. O resultado foi um único traço ao longo do centro da tela, com dois blips ligeiramente separados, um de cada antena. Ao comparar os comprimentos relativos dos dois blips, o operador poderia determinar qual antena estava mais alinhada com o alvo e continuar a girá-la até que os blips tivessem o mesmo comprimento. [21]

Os sistemas aerotransportados da RAF moveram as antenas movendo toda a aeronave. No caso do GL, o ângulo do rolamento já era móvel através do uso da cabine rotativa. Uma solução para mover o ângulo de elevação seria ter a inclinação vertical do poste, mas por motivos que não estão registrados nas referências, esta solução não foi utilizada. Em vez disso, a antena superior do par vertical pôde ser movida para cima e para baixo na extensão em forma de escada. [21]

Outro problema abordado no Mk. II era um dos sinais tão amplos que várias aeronaves apareciam no visor. Isso foi resolvido simplesmente adicionando um segundo sistema de antena de transmissão. Um tinha uma propagação de antena horizontal bastante estreita, o que fazia com que a transmissão fosse semelhante ao Mk. Estou 20 graus. O outro tinha um conjunto de antenas muito mais amplo, estreitando o padrão e tornando muito mais fácil identificar alvos individuais. A antena de padrão largo seria usada durante a busca inicial e, uma vez que um alvo fosse selecionado, um interruptor era acionado para mover a transmissão para o feixe estreito. Existem imagens que mostram as duas antenas combinadas em uma única cabine. [21]

Mk. II também adicionou um dispositivo de calibração simples, mas eficaz, um eixo conectado ao controle de elevação que se estendia para fora da cabine. Para calibração, a alça de elevação seria girada para zero e um telescópio conectado ao eixo para apontar para o horizonte. Em seguida, um balão seria elevado e rastreado pelo radar, com as correções sendo lidas pelo telescópio. [40]

Notas editar ]

  1.  As antenas geralmente são projetadas para serem ressonantes na frequência alvo, o que exige que seja um múltiplo de 1 ⁄ 2 do comprimento de onda. Um tratamento completo é encontrado no ARRL Antenna Book. [5]
  2.  Como notaram os espectadores, os "feixes de holofote giravam descontroladamente no céu, mas raramente encontravam e seguravam um alvo". [13]
  3.  Infelizmente, nenhuma das fontes disponíveis detalha precisamente quais eram esses recursos anti-jamming. No entanto, dada a data do final de 1939, provavelmente eram os sistemas de fósforo rápido / lento ou um wobbulator , ambos sendo adicionados ao Chain Home nessa época.
  4.  Um usuário de guerra do sistema se refere a ele como Bedford Bastard. [23]
  5.  Embora referidos como HF e LF na documentação, esses termos estão sendo usados ​​como medidas relativas entre si, não como nomes de bandas de rádio comuns. Todas as frequências estão realmente bem dentro dabanda VHF . A definição mais comum de LF está na faixa de kHz .
  6.  De acordo com a nota no site da BBC, o interruptor era simplesmente uma barra de metal que cortou as duas metades do dipolo. [23]

Referências editar ]

Citações editar ]

  1. ^ Butement, ERA & Pollard, PE; "Coastal Defense Apparatus", Livro de Invenções , Royal Engineers, janeiro de 1931
  2. Saltar para:f Bedford 1946, p. 1115.
  3. Saltar para:c Brown 1999, p. 59.
  4. ^ ARRL 1984 , pp. 2–4.
  5. ^ ARRL 1984 .
  6. ^ Queimaduras 2000 , p. 344.
  7. Saltar para:b Bedford 1946, p. 1117.
  8. Saltar para:b Bennett 1993, p. 118.
  9. Saltar para:f Bedford 1946, p. 1119.
  10. Saltar para:b Wilcox 2014, p. 35.
  11. Saltar para:d Bedford 1946, p. 1120.
  12. Saltar para:b Honor 1981, p. 10.
  13. ^ Wilcox 2014 , p. 43.
  14. ^ Brown 1999 , p. 60.
  15. Saltar para:c Brown 1999, p. 110.
  16. ^ Lorber, Azriel (inverno de 2016). "Inteligência Tecnológica e a Guerra Radar na Segunda Guerra Mundial" . Revista RCAF . 5 (1).
  17. ^ Galati, Gaspare (2015). 100 Anos de Radar . Springer. pág. 105. ISBN 9783319005843.
  18. Saltar para:c Dobinson 2001, p. 279.
  19. AP1093D: Uma avaliação da introdução do radar, parte II (PDF) . Ministério do Ar. 1946.
  20. Saltar para:h Bedford 1946, p. 1121.
  21. Saltar para:i Dobinson 2001, p. 280.
  22. ^ Bedford 1946 , p. 1118.
  23. Saltar para:b "Frank Penver", BBC People's War, 23 de setembro de 2003.
  24. Saltar para:c Austin 2001, p. 213.
  25. ^ Dobinson 2001 , p. 276.
  26. ^ Dobinson 2001 , p. 277.
  27. ^ Dobinson 2001 , p. 278.
  28. ^ Dobinson 2001 , p. 394.
  29. Saltar para:b Austin 2001, p. 211.
  30. Saltar para:b Austin 2001, p. 212.
  31. ^ Assad, Arjang; Gass, Saul (2011). Perfis em Pesquisa Operacional: Pioneiros e Inovadores . Springer. pág. 8. ISBN 9781441962812.
  32. ^ Austin 2001 , p. 214.
  33. Saltar para:c Burns 2000, p. 341.
  34. ^ Wilcox 2014 , p. 41.
  35. Saltar para:b Lovell 1991, p. 49.
  36. ^ Sayer 1950 , pp. 65-67.
  37. ^ Wilcox 2014 , p. 65.
  38. Saltar para:i Bedford 1946, p. 1116.
  39. ^ Bedford 1946 , pp. 1117-1118.
  40. ^ Dobinson 2001 , p. 281.
Especificações para GL Mk. II retirado de Burns, 2000, p. 344, e Dobinson, 2001, p. 289.

Bibliografia editar ]