[ X ]

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ E

VLF РАДИОСТАНЦИЯ JIM CREEK (США)

 

E1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Координаты: 48°12'13"N 121°55'01"W.

Позывной: NLK

Период работы: с 1953 г. (активна).

Рабочая частота: 24.8 кГц

Мощность передатчика: до 1000 (1200)* кВт

Мощность, излучаемая антенной: до 200 (250)* кВт;

Классы излучения: F3C (FSK и MSK), A1A (резервный).

* - см. комментарий в конце раздела передатчик.

панорама VLF радиостанции Jim Creek

Рис.E.1. Панорама VLF радиостанции Jim Creek

Справа - гора Blue Mountain, вдоль ее хребта - мачты антенного полотна; слева - гора Wheeler Mountain; на дне ущелья - река Джим Крик, течет по направлению стрелки; справа от реки - мачты антенных фидеров (красные); слева от реки - здание прередатчиков; участок бурого цвета - территория, на которой был вырублен лес.

 

Радиостанция Jim Creek расположена в глубоком ущелье, по дну которого протекает одноименная речушка, чуть менее, чем в 100 км от г. Сиэтла, штат Вашингтон, и примерно в 200 км от Тихого океана. Это одна из немногих станций, на которых для поддержания антенного полотна на большой высоте используются не гигансткие мачты, измеряемые несколькими сотнями метров, а естественные возвышенности рельефа. Такое решение позволяет существенно увеличить высоту подвеса антенного полотна над землей и исключить затраты на изготовление и установку монстрообразных высотных сооружений, а также облегчить монтаж и обслуживание антенного полотна.

Станция проектировалась и строилась в общей сложности около 6 лет и была запущена в эксплуатацию в ноябре 1953 года. Необходимость ее строительства была продиктована тем, что действовавшие в акватории Тихого океана на тот период VLF радиостанции США Summit (зона Панамского канала), Aguada (Пуэрто Рико), Yosami (Япония), а также станции Lualualei и Haiku на Гавайях уже не удовлетворяли возросшим требованиям по зонам покрытия и не позволяли обеспечить связь в режиме частотной манипуляции FSK/MSK.

При строительстве было выкорчевано около 2000 акров девственного таежного леса, на что ушел практически целый год, а также проложено около 12 миль вспомогательных дорог. Строительство самой станции заняло около трех с половивной лет. Поскольку она строилась в районе с повышенной сейсмической активностью, были предприняты меры по обеспечению сейсмоустойчивости строительных конструкций. В частности, сооружения устанавливались на мощные фундаменты, в т.ч. глубина фундамента здания передатчика составила около 10 метров.

Генеральным подрядчиком проектирования, монтажа и наладки станции была ведушая американская радиотехническая компания Radio Corporation of America - RCA. Она же изготовила и поставила для станции два VLF передатчика AN/FRT-3 мощностью по 500 кВт. Подготовку территории и строительство объектов осуществляли подразделения МО США, а изготовление и установку мачт и монтаж антенного полотна и фидеров вели Campbell-Atherton Construction Co. из Сиэтла и Pomeroy Electrical Contractors Inc. из Сан-Франциско.

 

E2. АНТЕННА И АНТЕННОЕ ПОЛЕ

антенное поле VLF радиостанции Jim Creek

Рис.E.2. Антенное поле VLF радиостанции Jim Creek

 

Спутниковое фото антенного поля с дорисованными проводниками антенного полотна и дополнительной поясняющей информацией приведено на рис.E.2. Ущелье, в котором расположена станция, образовано двумя возвышенностями, в т.ч. с северо-востока горой Wheeler Mountain высотой 976 метров и с юго-запада горой Blue Mountain высотой 915 метров. Высота над уровнем моря дна ущелья равна в среднем 210 метров, т.о. перепад высот рельефа равен 705 - 766 метров.

По обеим сторонам ущелья на верхних пологих участках возвышенностей установлены по 6 мачт высотой от 20 до 61 метра, между которыми растянуты зигзагом на изоляторах 10 проводников, изготовленных из стального 37-жильного троса диаметром 1 дюйм, жилы которого для уменьшения сопротивления и повышения коррозионной стойкости покрыты фосфористой бронзой. Суммарная длина проводников равна 48 км, при этом периметр образованного ими антенного полотна равен 7.1 км, а его площадь - 2.7 кв.км. Высота подвеса антенного полотна в наивысшей точке относительно нижнего уровня ущелья составляет около 795 метров. Для снижения нагрузок растяжения, в т.ч. при сильном ветре и обледенении, проводники имеют провисание до 324 метров.

конструктивная схема антенны радиостанции Jim Creek

Рис.E.3. Конструктивная схема антенны радиостанции Jim Creek

 

К средним точкам проводников антенного полотна подключены излучатели длиной от 306 до 366 метров (см. рис.E.3 и E.4), соединенные с помощью двух шестипроводных фидеров параллельно друг с другом в две группы в соответствии с делением антенны на секции, и далее через удлиняющие индуктивности-геликсы, расположенные в здании передатчиков, с выходами передатчиков. Излучатели содержат по два провода из полого медного кабеля диаметром 0,91 дюйма. С помощью оттяжек с противовесами они на большей части своей длины удерживаются в вертикальном положении.

фидер и излучатели антенны радиостанции Jim Creek

Рис.E.4. Фидер и излучатели антенны радиостанции Jim Creek

 

Как и на большинстве VLF радиостанций на станции Jim Creek имеется искусственная сеть заземления, образованная заглубленными в грунт проводниками, расходящимися радиально от точки заземления передатчика. Суммарная длина проводников данной сети составляет около 220 миль, однако более подробные данные о заземлении (сопротивление, глубина, парамтеры проводниклв) в имеющихся источниках отстутствуют.

Эквивалентная электрическая схема антенны приведена на рис.E.5. Она фактически включает 10 Т-образных антенн, объединенных в секции A и B по 5 штук с помощью двух соответствующих фидеров. Вертикальные участки Т-образных антенн выполняют роль излучателей, а горизонтальные - роль верхних емкостных удлиняющих нагрузок. В связи с малым расстоянием между этими элементарными антеннами их электромагнитные поля складываются практически без интерференционных искажений, поэтому секции A и B можно рассматривать как две интегральные Т-образные антенны A и B с электрическими параметрами, определяемыми параметрами образующих их первичных Т-образных антенн.

В свою очередь, антенны A и B также расположены достаточно близко друг другу и при совместной синфазной работе на одной частоте их также можно рассматривать как единую Т-образную антенну с обобщенными параметрами. Интерференционные искажения в силу большего расстояния при этом будут несколько больше, чем в случае антенн A и B, но все еще достаточно малы, и диаграмму излучения такой объединенной антенны в первом приближении также можно считать круговой.

эквивалентная элетрическая схема антенны радиостанции Jim Creek

Рис.E.5. Эквивалентная электрическая схема антенны радиостанции Jim Creek

С1-С10 - емкости относительно земли проводников 1-10 антенного полотна; CфА и CфВ - паразитные емкости относительно земли фидеров А и B соответственно; Lh1 и Lh2 - удлиняюшие индуктивности-геликсы; G1 и G2 - передатчики.

 

Настройка антенных секций и их согласование с передатчиками осуществляется с помощью удлиняющих перестраиваемых индуктивностей Lh1 и Lh2. Они реализованы по стандартным для большинства VLF ситанций решениям и содержат основную постоянную индуктивность, последовательно с которой включена перестраиваемая индуктивность - вариометр.

По данным [4] антенна при одновременной работе обеих секций имеет следующие параметры в диапазаоне частот 14 - 30 кГц, в т.ч. на рабочей частоте 24.8 кГц:

  • ширина полосы пропускания - от 4 до 105 Гц, в т.ч. на рабочей частоте 52 Гц;
  • КПД: от 6-8 до 25%, в т.ч. на рабочей частоте 20%;
  • эффектиная высота: от 105 до 116 м, в т.ч. на рабочей частоте 114 м;
  • собственная емкость - 78 нФ;
  • собственная резонансная частота (без удлиняющей индуктивности) - ;
  • сопротивление излучения - от 0.04 до 0.21 ом, в т.ч. на рабочей частоте 0.16 ом;
  • суммарное сопротивление (включая сопротивление заземления) - от 0.38 до 0.84 ом;

Антенна устойчива к обледенению с толщиной льда до половины дюйма, а также к ветру со скоростью до 65 миль в час.

 

Как видно, несмотря на большую высоту подвеса антенного полотна, превышающую высоту антенны станции Cutler, и большую длину сети заземления, КПД антенны станции Jim Creek весьма невысок, особенно в сравнении с КПД антенн упомянутой станции Cutler и станции Goliath, в силу чего огромная мощность ее передатчиков используется крайне нерационально и обеспечивает достаточно скромную зону покрытия (см. ниже). Одной из причин такого низкого КПД Jim Creek в [4] называется неудачная схема питания излучателей с помощью подвешенных на небольшой высоте однолинейных фидеров, имеющих большие собственные емкости относительно земли, которые оказывают сильное шунтирующее действие.

 

E3. ПЕРЕДАТЧИК

Как было упомянуто, станция была оснащена двумя передатчиками AN/FRT-3 мощностью по 500 кВт (разработчик и изготовитель - компания Radio Corporation of America). Они построены по классической для VLF радиостанций схеме и включают задающий генератор с кварцевой стабилизацией, предусилитель и два выходных усилителя мощности по 250 кВт, работающие на общую нагрузку. При этом в них предусмотрены специальные меры для повышения надежности и безотказности, в т.ч. зарезервированы вторичные источники питания, задающие генераторы и предусилители, а также использованы батареи анодных конденсаторов повышенной надежности в условиях высоковольтных импульсных нагрузок, обеспечиваемой их специальной конструкцией и схемой включения [4].

Выходные усилители мощности в передатчиках построены по классической двухтактной пушпульной схеме с трансформаторным выходом, при этом в каждом плече используется только по одному вакуумному триоду с максимальной рассеиваемой мощностью 285 кВт при водяном охлаждении, работающие в режиме класса С.

 

В публикациях, касающихся радиостанции Jim Creek, в т.ч. относящихся к одному и тому же периоду (см., например цитаты из журнальных статей на сайте [1]) приводятся два различных значения суммарной мощности ее передатчиков - 1000 кВт и 1200 кВт. В то же время в работе [3] ведущий специалист компании RCA, непосредственно участвовавший в разработке передатчика AN/FRT-3, однозначно указывает мощность станции по состоянию на 1967 год (14 лет со дня запуска станции), равную 1000 кВт. Еще одним авторитетным источникомя является упомянутый в предыдущей главе доклад «VLF Propagation in the Canadian Arctic», сделанный на конференции AGARD-CP-529. В этом докладе использованы данные NOSC (Naval Ocean System Center) по измерениям излучаемой мощности ряда VLF станций. Согласно этим данным излучаемая мощность станции Jim Creek на конец 80-х годов составляла 250 кВт, что с учетом КПД антенны, который на рабочей частоте равен 20%, дает значение подводимой к антенне мощности близкое к 1200 кВт. Можно предположить, что в процессе эксплуатации была проведена модернизация передатчиков с увеличением выходной мощности до 600 кВт, однако такие сведения не обнаружены.

 

E4. ПАРАМЕТРЫ И ОЦЕНКИ/h3>

Главным достижением станции Jim Creek является ее высокая отказоустойчивость - за первые 14 лет работы на ней не произошло ни одного катастрофического отказа. Что же касается дальнобойности станции, то, вопреки ее широкой рекламе в момент запуска как самой мощной в мире станции для связи с подводными лодками, сигнал которой достигает любой точки земного шара, реальные результаты оказались гораздо более скромными. На рис.E.6 приведена карта зоны покрытия станции, составленная по данным измерений ее сигнала в 2014-2016 годах фирмой GEM Systems Inc. (Канада).

зона покрытия радиостанции Jim Creek

Рис.E.6. Карта зоны покрытиия радиостанции Jim Creek (по данным GEM Systems Inc.)

Контур 54 dB соответствует уровню полезного сигнала 0.5 мВ/м, контур 48 dB - уровню 0.25 мВ/м (глубина замера и соотношение сигнал/шум не указаны, источник иллюстрации: www.gemsystems.ca)

 

Как видно, станция покрывает лишь незначительную часть акватории Тихого океана и практически не способна гарантировать связь с подлодками, находящимися в арктической области. В результате для обеспечения надежной связи в Тихоокеанском регионе позднее были дополнительно построены еще две VLF станции - новая станция Lualualei на Гавайях и станция Harold E.Holt (North West Cape) в Австралии.

 

E5. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ И ИЛЛЮСТРАЦИЙ

1. US Navy Radio Communication. Naval Radio Station Jim Creek - NLK.
2. Jim Creek Naval Radio Station
3. Captain J.C.Walter, USNR, Ret. New Circuitry in Megawatt VLF Amplifier.
4. A.D.Watt. VLF Radio Enginieeing.

Jim Creek - романтический союз железа и дикой природы

 

 

* * *

 

 

поделиться ссылкой

 

Перепечатка без согласования с автором запрещена.
При цитировании обязательно указание автора, названия и активной ссылки на данную страницу
или ссылки на титульную страницу публикации.

 

наверх

 

 

VLF радиостанциz Jim Creek США

Опубликовано 26.05.20. Последнее изменение - нет.

© Janto 2020