El
AN/APN-4 fue un receptor LORAN aerotransportado utilizado en la década de 1960.
Se construyó en dos partes para que coincida con el sistema Gee del Reino Unido
y podría intercambiarse con Gee en unos minutos.
LORAN,
abreviatura de navegación de largo alcance, fue un sistema hiperbólico de
navegación por radio desarrollado en los Estados Unidos durante la Segunda
Guerra Mundial. Era similar al sistema Gee del Reino Unido, pero operaba a
frecuencias más bajas para proporcionar un alcance mejorado de hasta 1500
millas (2400 km) con una precisión de decenas de millas. Primero se usó para
convoyes de barcos que cruzaban el Océano Atlántico y luego para aviones de
patrulla de largo alcance, pero encontró su uso principal en los barcos y
aviones que operaban en el teatro del Pacífico durante la Segunda Guerra
Mundial.
LORAN,
en su forma original, era un sistema costoso de implementar y requería una
pantalla de tubo de rayos catódicos (CRT). Este uso limitado a los militares y
grandes usuarios comerciales. Los receptores automatizados estuvieron
disponibles en la década de 1950, pero la misma electrónica mejorada también
abrió la posibilidad de nuevos sistemas con mayor precisión. La Marina de los
EEUU comenzó el desarrollo de Loran-B, que ofrecía una precisión del orden de
unas pocas decenas de pies, pero se topó con importantes problemas técnicos. La
Fuerza Aérea de los EEUU trabajó en un concepto diferente, Cyclan, que la
Armada tomó como Loran-C, que ofrecía un mayor alcance que LORAN y una
precisión de cientos de pies. La Guardia Costera de los EEUU se hizo cargo de
las operaciones de ambos sistemas en 1958.
A pesar
del desempeño dramáticamente mejorado de Loran-C, LORAN, ahora conocido como
Loran-A (o "LORAN estándar"), se volvería mucho más popular durante
este período. Esto se debió en gran parte a la gran cantidad de unidades
Loran-A excedentes liberadas de la Armada a medida que los barcos y aviones
reemplazaban sus conjuntos con Loran-C. La introducción generalizada de
microelectrónica de bajo costo durante la década de 1960 hizo que los receptores
Loran-C bajaran drásticamente de precio y el uso de Loran-A comenzó a disminuir
rápidamente. Loran-A fue desmantelado a partir de la década de 1970; permaneció
activo en América del Norte hasta 1980 y en el resto del mundo hasta 1985. Una
cadena japonesa permaneció en el aire hasta el 9 de mayo de 1997, y una cadena
china todavía figuraba como activa en el 2000.
Loran-A
utilizó dos bandas de frecuencia, a 1,85 y 1,95 MHz. Estas mismas frecuencias
fueron utilizadas por radioaficionados, en la banda de 160 metros de
radioaficionados, y los operadores aficionados estaban bajo reglas estrictas
para operar a niveles de potencia reducidos para evitar interferencias;
dependiendo de su ubicación y distancia a la costa, los operadores estadounidenses
estaban limitados a un máximo de 200 a 500 vatios durante el día y de 50 a 200
vatios durante la noche.
Historia
Proyecto
3
En una
reunión del 1 de octubre de 1940 del Comité Técnico del Cuerpo de Señales del
Ejército de los EEUU, Alfred Loomis, presidente del Comité de Microondas,
propuso construir un sistema de navegación hiperbólica. Predijo que dicho
sistema podría proporcionar una precisión de al menos 1000 pies (300 m) en un
rango de 200 millas (320 km) y un rango máximo de 300 a 500 millas (480 a 800
km) para aviones de alto vuelo. Esto condujo a la especificación "Equipo
de navegación de precisión para guiar aviones", que se envió de vuelta al
Comité de Microondas y se formó como "Proyecto 3". Los pedidos
para los sistemas iniciales se enviaron en una reunión de seguimiento el 20 de
diciembre de 1940. Edward George Bowen, desarrollador de los primeros sistemas de
radar aerotransportados, también estuvo en la reunión del 20 de diciembre. Dijo
que estaba al tanto de un trabajo similar en el Reino Unido, pero que no sabía
lo suficiente como para ofrecer sugerencias.
El
Proyecto 3 se trasladó al Grupo de Navegación del Laboratorio de Radiación
recién formado en 1941. Los primeros sistemas operaban alrededor de 30 MHz,
pero más tarde se decidió intentar experimentos con diferentes equipos que
pudieran sintonizarse de 3 a 8 MHz. Se descubrió que estos sistemas de baja
frecuencia eran mucho más estables electrónicamente. Después de considerar
primero instalar transmisores en los picos de las montañas, el equipo se
instaló en dos estaciones abandonadas de la Guardia Costera en Montauk Point,
Nueva York, y Fenwick Island, Delaware. En el extremo receptor, se equipó una
camioneta con un receptor simple y se envió por todo el país en busca de
señales sólidas, que se encontraron tan lejos como Springfield, Misuri.
Para un
sistema de producción, el equipo comenzó a trabajar con un sistema que usaba
una pantalla circular J-scope para mejorar la precisión. El A-scope más común
representa distancias a través del diámetro del tubo, mientras que el J-scope
presenta esto como el ángulo alrededor de la cara del tubo de rayos catódicos. Esto
aumenta la cantidad de espacio en la escala por un factor de π para cualquier
tamaño de pantalla, mejorando la precisión. A pesar de usar el J-scope y
adoptar el cambio de frecuencia más bajo para una mayor estabilidad, el equipo
encontró que las mediciones precisas del rango eran bastante difíciles. En ese
momento, el procedimiento para generar pulsos agudos de señales estaba en sus
inicios, y sus señales estaban considerablemente dispersas en el tiempo, lo que
dificultaba las mediciones.
En ese
momento, el equipo se había dado cuenta de los esfuerzos de Gee en el Reino
Unido y sabía que Gee usaba un sistema de luces estroboscópicas generadas
electrónicamente que producían puntos en la pantalla que se alineaban con precisión
con la sincronización del sistema. Enviaron un equipo al Reino Unido para
aprender sobre el concepto de luz estroboscópica e inmediatamente lo adoptaron
para su trabajo. Como parte de este intercambio, el equipo del Proyecto 3
también descubrió que Gee era casi idéntico a su propio sistema en concepto y
rendimiento deseado. A diferencia de su sistema, Gee había completado en gran
medida el desarrollo y estaba procediendo a la producción. Se tomó la decisión
de abandonar los esfuerzos actuales, usar Gee en su propio avión y volver a
desarrollar su sistema para la función de largo alcance.
LORAN
La
decisión de cambiar a la función de largo alcance significó que no se necesitaba
la alta precisión del sistema Gee, lo que redujo en gran medida la necesidad de
abordar los problemas de tiempo. Este cambio de propósito también exigió el uso
de frecuencias aún más bajas, que podrían reflejarse en la ionosfera durante la
noche y, por lo tanto, proporcionar una operación sobre el horizonte.
Inicialmente se seleccionaron dos bandas de frecuencia, 1,85 y 1,95 MHz para
uso nocturno (160 metros) y 7,5 MHz (40 metros). Los 7,5 MHz, etiquetados como
"HF" en los primeros receptores, nunca se usaron operativamente.
A
mediados de 1942, Robert Dippy, el desarrollador líder del sistema Gee en el
Establecimiento de Investigación de Telecomunicaciones (TRE) en el Reino Unido,
fue enviado a los EEUU durante ocho meses para ayudar con el desarrollo de
LORAN. En ese momento, el proyecto estaba siendo impulsado principalmente por
el Capitán Harding de la Marina de los EEUU, y se concentraban por completo en
un sistema de a bordo. Dippy los convenció de que definitivamente era posible
una versión aerotransportada, lo que generó cierto interés por parte de la
Fuerza Aérea del Ejército de los EEUU. La Marina no estaba contenta con este
giro de los acontecimientos. Dippy también instituyó una serie de cambios
simples que resultarían extremadamente útiles en la práctica. Entre estos,
exigió rotundamente que los receptores LORAN aerotransportados se construyeran
físicamente de manera similar a los receptores Gee, de modo que pudieran
intercambiarse en servicio simplemente reemplazando la unidad receptora. Esto
resultaría extremadamente útil; Los aviones del Comando de Transporte de la RAF
podrían cambiar sus receptores al moverse hacia o desde el teatro australiano.
Dippy también diseñó el equipo de cronometraje de la estación terrestre.
Fue en
esta época cuando se unieron al proyecto tanto la Guardia Costera de los EEUU
como la Marina Real Canadiense. El proyecto aún era de alto secreto en este
momento y se compartió poca información real, especialmente con la Guardia
Costera. Se requirió el enlace canadiense, ya que la ubicación ideal para las
estaciones requeriría varias estaciones en varios lugares en las provincias
marítimas canadienses. Un sitio en Nueva Escocia resultó ser una batalla; el
sitio era propiedad de un pescador cuyo abstemio dominante, su esposa, estaba
decidida a no tener nada que ver con los pecaminosos hombres de la Marina.
Cuando el comité de selección del sitio de J. A Waldschmitt y el Teniente Comandante
Argy le estaban discutiendo el asunto con el esposo, llegó un tercer visitante
y les ofreció cigarrillos a los hombres. Se negaron y la anfitriona les
preguntó si bebían. Cuando dijeron que no, la tierra fue asegurada rápidamente.
LORAN
pronto estuvo listo para el despliegue, y la primera cadena se puso en marcha
en junio de 1942 en Montauk y Fenwick. A esto se le unieron poco después dos
estaciones en Terranova, en Bonavista y Battle Harbor, y luego dos estaciones
en Nueva Escocia, en Baccaro y Deming Island. Se instalaron estaciones
adicionales a lo largo de la costa este de los EEUU y Canadá hasta octubre, y
el sistema se declaró operativo a principios de 1943. A fines de ese año, se
instalaron estaciones adicionales en Groenlandia, Islandia, las Islas Feroe y
las Hébridas, ofreciendo una cobertura continua en todo el Atlántico Norte. El
Comando Costero de la RAF instaló otra estación en Shetland, que ofrecía
cobertura sobre Noruega, un importante escenario para los submarinos alemanes y
los buques capitales.
Expansión
Las
enormes distancias y la falta de puntos de navegación útiles en el Océano
Pacífico llevaron al uso generalizado de LORAN tanto para barcos como para
aviones durante la Guerra del Pacífico. En particular, la precisión que ofrece
LORAN permitió a las aeronaves reducir la cantidad de combustible adicional
que, de lo contrario, tendrían que transportar para garantizar que pudieran
encontrar su base después de una larga misión. Esta carga de combustible
reducida permitió aumentar la carga de bombas. Al final de la Segunda Guerra
Mundial había 72 estaciones LORAN, con más de 75.000 receptores en uso.
Se
agregaron cadenas adicionales en el Pacífico en la era de la posguerra. Una
racha en la construcción siguió al inicio de la Guerra de Corea, incluidas
nuevas cadenas en Japón y una en Busan, Corea. Las cadenas también se
instalaron en China, antes del final definitivo de la Revolución Comunista
China, y estas estaciones permanecieron en el aire al menos hasta la década de
1990. Una gran expansión final tuvo lugar en Portugal y las Azores en 1965,
ofreciendo cobertura adicional al Atlántico medio.
SS
LORAN
Durante
los primeros experimentos con las ondas celestes de LORAN, Jack Pierce notó que
por la noche la capa reflectante de la ionosfera era bastante estable. Esto
llevó a la posibilidad de que dos estaciones LORAN pudieran sincronizarse
usando señales de ondas celestes, al menos de noche, lo que les permitiría
estar separadas en distancias mucho mayores. La precisión de un sistema
hiperbólico es una función de la distancia de la línea de base, por lo que si
las estaciones pudieran distribuirse, el sistema sería más preciso, por lo que
se necesitarían menos estaciones para cualquier tarea de navegación deseada.
Se
intentó por primera vez un sistema de prueba el 10 de abril de 1943 entre las
estaciones LORAN en Fenwick y Bonavista, a 1.100 millas (1.800 km) de
distancia. Esta prueba demostró una precisión de ½ milla, significativamente
mejor que el LORAN normal. Esto condujo a una segunda ronda de pruebas a fines
de 1943, esta vez usando cuatro estaciones, Montauk, East Brewster,
Massachusetts, Gooseberry Falls, Minnesota, y Key West, Florida. Los extensos
vuelos de evaluación revelaron un error promedio de 1 a 2 millas (1,6 a 3,2
km).
El modo
de operación nocturno encajaba perfectamente con el Comando de Bombarderos de
la RAF. Las cuatro estaciones de prueba fueron desmanteladas y enviadas a
través del Atlántico, y reinstaladas para formar dos cadenas, Aberdeen -
Bizerta y Oran - Benghazi. Conocido como LORAN sincronizado por Skywave, o SS
LORAN, el sistema proporcionó cobertura en cualquier lugar al sur de Escocia y
tan al este como Polonia con una precisión promedio de una milla. El sistema se
utilizó operativamente en octubre de 1944, y en 1945 se instaló universalmente
en el Grupo N° 5 de la RAF.
El
mismo concepto básico también fue probado en la posguerra por la Guardia
Costera en un sistema conocido como "Skywave Long Baseline LORAN". La
única diferencia fue la selección de diferentes frecuencias, 10.585 MHz en el
día y 2 MHz en la noche. Las pruebas iniciales se llevaron a cabo en mayo de
1944 entre Chatham, Massachusetts y Fernandina, Florida, y una segunda serie
entre Hobe Sound, Florida y Point Chinato, Puerto Rico, en diciembre-enero de
1945-1946. El sistema no se puso en funcionamiento debido a la falta de
asignaciones de frecuencias adecuadas.
Loran-B
y C
LORAN
era un sistema simple que comparaba los tiempos de llegada de los pulsos para
realizar una medición. Idealmente, los puntos rectangulares perfectamente
formados se mostrarían en el CRT, cuyo borde de ataque podría compararse con un
alto grado de precisión. En la práctica, los transmisores no pueden encenderse
y apagarse instantáneamente y, debido a una variedad de factores, los destellos
resultantes se esparcen en el tiempo, formando una envolvente. La nitidez de la
envolvente es una función de la frecuencia, lo que significa que los sistemas
de baja frecuencia como LORAN siempre tendrán envolventes más largas con puntos
de inicio y parada menos definidos y, por lo tanto, generalmente tendrán menos
precisión que los sistemas de alta frecuencia como Gee.
Hay una
forma completamente diferente de lograr la misma medición de tiempo, no
comparando el tiempo de las envolventes de los pulsos, sino cronometrando la
fase de las señales. En realidad, esto es bastante fácil de realizar usando una
electrónica simple y se puede mostrar directamente usando un puntero mecánico
simple. El truco de dicho sistema es garantizar que las estaciones primaria y
secundaria sean coherentes en fase, una propuesta compleja durante la Segunda
Guerra Mundial. Pero al aislar las partes costosas del sistema en las pocas
estaciones de transmisión, el sistema de navegación Decca que usaba esta
técnica se activó en 1944, ofreciendo una precisión similar a Gee pero usando
pantallas mecánicas de bajo costo que también eran mucho más fáciles de usar.
La
desventaja del sistema de comparación de fase es que no es posible saber a
partir de una señal de onda continua, como la de Decca, qué parte de la señal
se está midiendo. Podría estar comparando la primera forma de onda de una
estación con la primera de otra, pero la segunda forma de onda parece idéntica
y el operador puede alinear esas dos ondas en su lugar. Esto lleva a un
problema en el que el operador puede generar una medición precisa, pero la
solución real puede estar en una amplia variedad de ubicaciones. Estas
ubicaciones están separadas radialmente alrededor de la estación, lo que
significa que un punto fijo puede estar dentro de una dirección radial dada o
una distancia fija a cualquier lado. Decca se refirió a estas áreas radiales
como "carriles" y usó un sistema mecánico para realizar un
seguimiento de en cuál estaba el receptor.
Al
combinar los dos conceptos, sincronización de envolvente y comparación de fase,
ambos problemas podrían eliminarse. Dado que la comparación de fase es generalmente
más precisa a bajas frecuencias debido a los detalles de la electrónica, la
toma de correcciones precisas se basaría en esta técnica. Pero en lugar de
emitir una señal continua, como en el caso de Decca, la señal sería en forma de
pulsos. Estos se usarían para hacer una corrección aproximada usando la misma
técnica que Gee o LORAN, identificando positivamente el carril. El único
problema desde el punto de vista del desarrollo sería seleccionar frecuencias
que permitieran envolventes de pulso razonablemente precisas y al mismo tiempo
tener formas de onda medibles dentro de los pulsos, así como desarrollar
pantallas capaces de mostrar tanto los pulsos como un todo y las ondas dentro
de ellos.
Estos
conceptos llevaron a experimentos con LORAN de baja frecuencia en 1945,
utilizando una frecuencia mucho más baja de 180 kHz. Se instaló un sistema con
tres transmisores en la costa este de los EEUU utilizando largas antenas
sostenidas por globos. Los experimentos demostraron que la imprecisión
inherente al diseño mientras se trabajaba a frecuencias tan bajas era
simplemente demasiado grande para ser útil; los factores operativos
introdujeron errores que abrumaron las capacidades. Sin embargo, los tres
transmisores fueron reinstalados en el norte de Canadá y Alaska para
experimentos de navegación polar y estuvieron en funcionamiento durante tres
años hasta que se apagaron nuevamente en marzo de 1950. Estos experimentos
demostraron una precisión del orden de 0,15 microsegundos, o unos 50 metros
(0,031 millas), un gran avance sobre LORAN. El alcance máximo utilizable era de
1.000 millas (1.600 km) por tierra y 1.500 millas (2.400 km) por mar. Usando la
coincidencia de ciclos, el sistema demostró una precisión de 160 pies (49 m) a
750 millas (1210 km). Pero también se descubrió que el sistema era muy difícil
de usar y que las mediciones permanecían sujetas a confusión sobre qué ciclos
combinar.
Durante
este mismo período, la Fuerza Aérea del Ejército de los EEUU se interesó en un
sistema de muy alta precisión para bombardear objetivos precisos. Raytheon ganó
un contrato para desarrollar un sistema llamado "Cytac", que usaba
las mismas técnicas básicas que LF LORAN, pero incluía una automatización
considerable para manejar el tiempo internamente sin la intervención del
operador. Esto resultó ser extremadamente exitoso, con pruebas que colocaron el
avión a 10 yardas del objetivo. A medida que la misión cambió de bombardeo
táctico de corto alcance a lanzamiento nuclear sobre el polo, la (recién
formada) Fuerza Aérea de los EEUU perdió interés en el concepto. Sin embargo,
continuaron experimentando con el equipo después de adaptarlo para trabajar en
frecuencias LF LORAN y cambiarle el nombre a "Cyclan", reduciendo la
precisión en comparación con el original, pero brindando una precisión
razonable del orden de una milla a distancias mucho mayores.
La
Marina también había estado experimentando con un concepto similar durante este
período, pero usando un método diferente para extraer el tiempo. Este sistema,
más tarde conocido como Loran-B, tuvo problemas significativos (al igual que
otro sistema de la Fuerza Aérea, Whyn y un sistema británico similar, POPI). En
1953, la Marina se hizo cargo del sistema Cyclan y comenzó una amplia serie de
estudios que llegaron hasta Brasil, demostrando una precisión de unos 100
metros (330 pies). El sistema se declaró operativo en 1957, y las operaciones
de LORAN y Cyclan se entregaron a la Guardia Costera de los EEUU en 1958. En
ese momento, el LORAN original se convirtió en Loran-A o LORAN estándar, y el
nuevo sistema se convirtió en Loran-C .
Uso
comercial, desmantelamiento
A pesar
de la mayor precisión y facilidad de uso de Loran-C, Loran-A se mantuvo en uso
generalizado. Esto se debió en gran parte a dos factores importantes. Una era
que la electrónica necesaria para leer una señal Loran-C era compleja y, en la
era de la electrónica basada en válvulas, físicamente muy grande, generalmente
frágil y costosa. Además, a medida que los barcos y aviones militares se
trasladaban de Loran-A a Loran-C, los receptores más antiguos se hicieron
excedentes. Estas unidades más antiguas fueron adquiridas por pescadores
comerciales y otros usuarios, manteniéndolas en un servicio generalizado.
Loran-A
continuó mejorando a medida que los receptores se transistorizaron y luego se
automatizaron utilizando sistemas basados en microcontroladores que decodificaron la
ubicación directamente. A principios de la década
de 1970, estas unidades eran relativamente comunes, aunque seguían siendo
relativamente caras en comparación con dispositivos como los radiogoniómetros.
La mejora de la electrónica durante este período fue tan rápida que solo
pasaron unos pocos años antes de que las unidades Loran-C de tamaño y costo similares
estuvieran disponibles. Esto condujo a la decisión de abrir Loran-C para uso
civil en 1974.
A fines
de la década de 1970, la Guardia Costera estaba en medio de la eliminación
gradual de Loran-A a favor de cadenas Loran-C adicionales. Las cadenas de
Aleutianas y Hawái cerraron el 1 de julio de 1979, las cadenas restantes de
Alaska y la Costa Oeste el 31 de diciembre de 1979, seguidas por los
transmisores del Atlántico y el Caribe el 31 de diciembre de 1980. Varias
cadenas extranjeras tanto en el Pacífico como en el Atlántico siguieron su
ejemplo, y en 1985 la mayoría de las cadenas originales ya no estaban
operativas. Los sistemas japoneses permanecieron en el aire más tiempo, hasta
1991, sirviendo a su flota pesquera. Los sistemas chinos estuvieron activos en
la década de 1990 antes de su reemplazo con sistemas más modernos, y sus nueve
cadenas todavía figuraban como activas en el Volumen 6 (edición de 2000) de la
Lista de señales de radio del Almirantazgo.
Operación
Concepto
básico
Los
sistemas de navegación hiperbólicos se pueden dividir en dos clases
principales, los que calculan la diferencia de tiempo entre dos pulsos de radio
y los que comparan la diferencia de fase entre dos señales continuas. Para
ilustrar el concepto básico, esta sección considerará únicamente el método de
pulso.
Considere
dos transmisores de radio ubicados a una distancia de 300 kilómetros (190
millas) entre sí, lo que significa que la señal de radio de uno tomará 1
milisegundo para llegar al otro. Una de estas estaciones está equipada con un
reloj electrónico que envía periódicamente una señal de activación. Cuando se
envía la señal, esta estación, la "primaria", envía su transmisión 1
ms después esa señal llega a la segunda estación, la "secundaria".
Esta estación está equipada con un receptor, y cuando ve llegar la señal del
primario, activa su propio transmisor. Esto asegura que el primario y el
secundario envíen señales con una precisión de 1 ms, sin que el secundario
necesite un temporizador preciso propio o sincronizar su reloj con el primario.
En la práctica, se agrega un tiempo fijo para tener en cuenta los retrasos en
la electrónica del receptor.
Un
receptor que escucha estas señales y las muestra en un osciloscopio verá una
serie de "señales intermitentes" en la pantalla. Al medir la
distancia entre ellos, se puede calcular el retraso entre las dos señales. Por
ejemplo, un receptor podría medir la distancia entre dos señales para
representar un retraso de 0,5 ms. Esto implica que la diferencia en la
distancia a las dos estaciones es de 150 km. Hay una infinidad de ubicaciones
donde se podría medir ese retraso: 75 km de una estación y 225 de la otra, 150
km de una y 300 de la otra, y así sucesivamente.
Cuando
se representa en un gráfico, la colección de posibles ubicaciones para
cualquier diferencia horaria forma una curva hiperbólica. La colección de
curvas para todos los retrasos medidos posibles forma un conjunto de líneas
radiantes curvas, centradas en la línea entre las dos estaciones, conocida como
"línea de base". Para tomar una posición, el receptor toma dos
medidas basadas en dos pares primario/secundario diferentes. Las intersecciones
de los dos conjuntos de curvas normalmente dan como resultado dos ubicaciones
posibles. Usando alguna otra forma de navegación, por ejemplo, la navegación a
estima , se puede eliminar una de estas posibles posiciones, proporcionando así
una solución exacta.
Estaciones
LORAN
Las
estaciones LORAN se construyeron en cadenas, una principal y dos secundarias
(como mínimo, algunas cadenas estaban formadas por hasta cinco estaciones)
normalmente separadas por unas 600 millas (970 km). Cada par transmite en una
de cuatro frecuencias, 1,75, 1,85, 1,9 o 1,95 MHz (así como los 7,5 MHz no
utilizados). [d] En cualquier lugar dado, era común poder recibir más de tres
estaciones a la vez, por lo que se necesitaba algún otro medio para identificar
los pares. LORAN adoptó el uso de variar la frecuencia de repetición de pulsos
(PRF) para esta tarea, con cada estación enviando una cadena de 40 pulsos a
33,3 o 25 pulsos por segundo.
Las
estaciones se identificaron con un código simple, con un número que indica la
banda de frecuencia, una letra para la frecuencia de repetición del pulso y un
número para la estación dentro de la cadena. Por ejemplo, las tres estaciones
en las islas de Hawái estaban dispuestas como dos pares 2L 0 y 2L 1. Esto
indicaba que estaban en el canal 2 (1,85 MHz), usaban la tasa de repetición
"B" (25 Hz) y que dos de las estaciones estaban en la tasa de
repetición base, mientras que las otras dos (primaria y la tercera estación)
usaban la tasa de repetición 1. El PRF podía ajustarse de 25 a 25 y 7/16 para
Baja, y 33 1/3 a 34 1/9 para High. Este sistema compartía la torre central, que
transmitía en ambas frecuencias.
En el
caso de Gee, las señales iban directamente del transmisor al receptor, lo que
producía una señal limpia que era fácil de interpretar. Si se muestra en un
solo trazo CRT, el operador vería una serie de "señales" agudas,
primero el principal, luego uno de los secundarios, el principal nuevamente y
luego el otro secundario. Los Gee CRT se construyeron para poder mostrar dos
trazas y, al sintonizar varios circuitos de retardo, el operador podía hacer
que la primera señal primaria-secundaria apareciera en la pantalla superior y
la segunda en la inferior. Luego podrían tomar una medida de ambos retrasos al
mismo tiempo.
En
comparación, LORAN se diseñó deliberadamente para permitir el uso de ondas
celestes, y la señal recibida resultante fue mucho más compleja. La onda de
superficie se mantuvo bastante nítida, pero solo podía recibirse a distancias
más cortas y se usaba principalmente durante el día. Por la noche, se pueden
recibir hasta treinta ondas del cielo diferentes desde un solo transmisor, a
menudo superpuestas en el tiempo, creando un patrón de retorno complejo. Dado
que el patrón dependía de la atmósfera entre el transmisor y el receptor, el
patrón recibido fue diferente para las dos estaciones. Uno puede recibir una
onda ionosférica de dos rebotes de una estación al mismo tiempo que una onda de
tres rebotes de otra, lo que dificulta bastante la interpretación de la
pantalla.
Aunque
LORAN usó deliberadamente la misma pantalla que Gee para compartir el equipo,
las señales eran mucho más largas y complejas que las de Gee, por lo que la
medición directa de las dos señales simplemente no fue posible. Incluso la
señal inicial de la estación principal se extendió en el tiempo con la señal de
onda de superficie inicial nítida (si se recibió), mientras que las recepciones
de onda de cielo podían aparecer en cualquier parte de la pantalla. En
consecuencia, el operador LORAN estableció los retrasos para que la señal
principal apareciera en un trazo y la secundaria en el segundo, lo que permitía
comparar los patrones complejos. Esto significaba que solo se podía realizar
una medición primaria/secundaria a la vez; para producir una
"fijación", todo el procedimiento de medición tuvo que repetirse una
segunda vez utilizando un conjunto diferente de estaciones.
Medida
La
unidad receptora aerotransportada original era la unidad AN / APN-4 de 1943.
Era físicamente idéntica al conjunto Gee de dos piezas del Reino Unido y podía
intercambiarse fácilmente con estas unidades. La unidad principal con la
pantalla también albergaba la mayoría de los controles. La operación general
comenzaba seleccionando una de las nueve estaciones, etiquetadas de 0 a 8, y
configurando la velocidad de barrido en 1, la configuración más baja. Luego, el
operador usaría los controles de intensidad y enfoque para afinar la señal y
proporcionar una visualización nítida.
A la
velocidad de barrido más baja, el sistema también produjo una señal local que
se introdujo en la pantalla y produjo un "pedestal" claramente
definido, una forma rectangular que se muestra a lo largo de las dos trazas. La señal amplificada de las estaciones también aparecía en la pantalla,
altamente comprimida en el tiempo para que se mostrara como una serie de picos
agudos (señales intermitentes). A medida que se repetía la señal, estos picos
aparecían muchas veces a lo ancho de la pantalla. Debido a que la pantalla se
configuró para barrer a la tasa de repetición de pulso del par de estaciones
seleccionado, otras estaciones en el área, a diferentes tasas de repetición, se
moverían a través de la pantalla mientras que la seleccionada permanecería
estacionaria.
Usando
el interruptor "izquierda-derecha", el operador movería el pedestal
superior hasta que uno de los picos de la señal estuviera centrado dentro de
él, y luego movería el pedestal en el trazo inferior para centrar una segunda
señal usando controles de retardo grueso y fino. Una vez hecho esto, el sistema
se puso a velocidad de barrido 2, lo que aceleró las trazas de forma que la
sección delimitada por los pedestales ocupaba toda la traza. Este proceso se
repitió a una velocidad de barrido de 3, momento en el cual solo una parte
seleccionada de la señal era visible en la pantalla. Pasar a la velocidad de
barrido 4 no cambió el tiempo, sino que superpuso las señales en un solo trazo
para que pudiera realizarse la sintonización final, usando los controles de
ganancia y balance del amplificador. El objetivo era alinear perfectamente las
dos trazas.
En ese
momento, comienza la medición. El operador cambia a la velocidad de barrido 5,
que vuelve a una pantalla con dos trazos separados, con las señales invertidas
y funcionando a una velocidad de barrido más baja, de modo que aparecen
múltiples repeticiones de la señal en los trazos. Mezclada con la señal hay una
escala electrónica producida en un generador de base de tiempo , lo que hace
que aparezcan una serie de pequeños puntos sobre las señales originales ahora
invertidas. En el ajuste 5, los puntos de la escala representan diferencias de
10 microsegundos y el operador mide la distancia entre las posiciones. Esto se
repite para el ajuste 6 a 50 microsegundos, y de nuevo en el ajuste 7 a 500
microsegundos. La diferencia medida en cada uno de estos ajustes se suma para
producir el retardo total entre las dos señales. Todo este procedimiento se
repitió luego para un segundo conjunto primario-secundario, a menudo el segundo
conjunto de la misma cadena, pero no siempre.
Las
unidades receptoras mejoraron mucho con el tiempo. El AN/APN-4 fue reemplazado
rápidamente por el AN/APN-9 de 1945, una unidad todo en uno que combina el
receptor y la pantalla de peso muy reducido.
Alcance
y precisión
Durante
el día, la ionosfera solo refleja débilmente las señales de onda corta, y LORAN
se podía utilizar entre 500 y 700 millas náuticas (930 y 1300 km) utilizando
las ondas de superficie. Por la noche, estas señales se suprimieron y el
alcance se redujo a 350 a 500 millas náuticas (650 a 930 km). Por la noche, las
ondas del cielo se volvieron útiles para las mediciones, lo que extendió el
rango efectivo a 1200–1400 millas náuticas (2200–2600 km).
A
largas distancias, las líneas hiperbólicas se aproximan a las líneas rectas que
irradian desde el centro de la línea de base. Cuando se consideran dos de estas
señales de una sola cadena, el patrón de líneas resultante se vuelve cada vez
más paralelo a medida que la distancia de la línea de base se vuelve más
pequeña en comparación con el rango. Así, en distancias cortas, las líneas se
cruzan en ángulos cercanos a los 90 grados, y este ángulo se reduce
constantemente con el alcance. Debido a que la precisión de la corrección
depende del ángulo de cruce, todos los sistemas de navegación hiperbólicos se
vuelven cada vez más inexactos a medida que aumenta el alcance.
Además,
la compleja serie de señales recibidas confundía considerablemente la lectura
de la señal LORAN, lo que requería cierta interpretación. La precisión era más
una cuestión de calidad de la señal y experiencia del operador que cualquier
límite fundamental del equipo o las señales. La única forma de expresar la
precisión era medirla en la práctica; la precisión promedio en la ruta de Japón
a Tinian, una distancia de 1,400 millas (2,300 km), fue de 28 millas (45 km),
2% del rango.
AT y
móvil LORAN
AT LORAN,
por "Air Transportable", era un conjunto de transmisores LORAN
livianos que se podían configurar rápidamente a medida que se movía el frente.
Las operaciones eran idénticas a las de LORAN "normal", pero a menudo
se suponía que los gráficos no estarían disponibles y tendrían que prepararse
en el campo. Mobile LORAN era otro sistema liviano, montado en camiones.
Fuente:
https://en.wikipedia.org
