Rudolf Kühnhold

Rudolf Kühnhold (1903–1992) var en experimentell fysiker som ofta får äran för att ha initierat forskning som ledde till Funkmessgerät (radiomätapparat – radar) i Tyskland.

Tidigt liv

Kühnhold, född i Schwallungen , Saxe-Meiningen , fick sin högre utbildning i fysik vid universitetet i Göttingen . Efter examen med en Ph.D. i fysik 1928 tog han en position vid Nachrichtenmittel-Versuchsanstalt (NVA – Navy Transmissions Laboratory) vid Kriegsmarine (Tysklands flotta) i Kiel . Där arbetade han med akustisk forskning, särskilt i Unterwasser-Schall ( ekolod ) med målet att förbättra noggrannheten för detektering av fartyg med hjälp av undervattensnära signaler. Även om hans ansträngningar ledde till ett patent, och 1931 befordrades han till vetenskaplig chef för NVA, blev han övertygad om att den önskade noggrannheten endast skulle uppnås genom att använda elektromagnetiska, snarare än akustiska, tekniker.

Radarforskning

Bakgrund

Den första demonstrationen av radiosignaler för att upptäcka fartyg gjordes 1904 av Christian Hülsmeyer , med en apparat som kallas Telemobilskop (telemobiloskop). Denna anordning kunde dock varken skilja mellan flera mål eller direkt mäta avståndet till ett mål, och accepterades därför inte som av praktiskt värde. Andra liknande uppsättningar hade kommit fram under de mellanliggande decennierna, men ingen var framgångsrik.

Kühnholds tillvägagångssätt

Kühnholds analytiska studier visade att en mycket smal stråle kunde lösa problemet med flera mål. 1933 fick han sändnings- och mottagningsuppsättningar som arbetar på 13,5 cm (2,22 GHz), båda enheterna använder Barkhausen-Kurz-rör . Ett reflekterande mål sattes upp på 2 km avstånd. Sändaren producerade bara 0,1 watt – för litet för den totala vägen på 4 km – och experimentet misslyckades.

För ytterligare experiment vände sig Kühnhold till Paul-Gunther Erbsloh och Hans-Karl von Willisen, amatörradiooperatörer som hade startat ett projekt i ett smalstrålande, VHF -system för säker kommunikation. För insatsen bildade Erbsloh och von Willisen, med stöd från Kühnhold, i januari 1934 ett nytt företag – Gesellschaft für Electroakustische und Mechanische Apparate . Från början kallades denna firma alltid helt enkelt GEMA.

En magnetron med delad anod, som producerar 70 W vid 50 cm (600 MHz) köptes från Philips Research Laboratory i Nederländerna. Hans E. Hollmann och Jakob Theodor J. Schultes, båda anslutna till det prestigefyllda Heinrich Hertz-institutet i Berlin, tillsattes som konsulter för att utveckla en regenerativ mottagare respektive Yagi-antenner .

Sändnings- och mottagningsantennerna sattes upp en bit ifrån varandra. I juni 1934 upptäcktes stora fartyg som passerade Kielers hamn av dopplerstörningar på ett avstånd av cirka 2 km. Apparaten hade dålig tillförlitlighet för detektering på grund av frekvensinstabilitet hos magnetronen, en egenskap hos alla tidiga delade anodanordningar.

Samarbete med GEMA

Kühnhold arbetade nära GEMA och ledde deras försök att förbättra systemet med kontinuerliga vågor, men behöll också sin position vid NVA. I oktober 1934 observerades starka reflektioner från ett flygplan som råkade flyga genom strålen; detta öppnade övervägande av andra mål än fartyg och gav finansiering från NVA.

Vid den tiden var framgången för ett antal forskare med att använda pulserad överföring för att mäta jonosfärens höjd välkänd. Även akustisk detektering under vatten använde pulserad överföring. Därför riktade Kühnhold och GEMA-teamet sin uppmärksamhet mot att utveckla ett pulserat radiosystem för kombinerad detektering och avståndsbestämning.

Deras pulsade system använde en ny Philips-magnetron med bättre frekvensstabilitet. Den modulerades med 2-ms pulser vid en pulsrepetitionsfrekvens (PRF) på 2000 Hz. Sändningsantennen var en grupp av 10 par dipoler med ett reflekterande nät. regenerativa bredbandskretsen använde Acorn-trioder från RCA , och mottagningsantennen hade tre par dipoler och inbyggd lobomkoppling . En blockeringsanordning stängde mottagarens ingång när sändaren pulserade. För att visa sortimentet hade den ett Braun-rör (en CRT), förbättrad i slutet av 1920-talet av Manfred von Ardenne .

Utrustningen placerades ovanpå ett torn vid en NVA-testanläggning bredvid Lubeckerbukten nära Pelzerhaken. Detta pulsmodulerade system upptäckte först returer från skogen tvärs över viken på en räckvidd av 15 km i maj 1935, men hade begränsad framgång med att upptäcka ett fartyg bara en kort bit ut på viken. Mottagaren byggdes om och blev en superheterodynuppsättning , och systemet spårade sedan fartyg på upp till 8 km räckvidd.

Demonstration

Kriegsmarinens överbefälhavare . Utrustningens prestanda var utmärkt, och apparaten fick kodnamnet Dezimeter-Telegraphie eller helt enkelt DeTe. Från denna tidpunkt och framåt hade GEMA det totala ansvaret för ytterligare utveckling av systemet. Den grundläggande DeTe utvecklades så småningom till Seetakt för Kriegsmarine och Freya för Luftwaffe (tyska flygvapnet); dessa populära uppsättningar användes under hela kriget.

Kühnhold stannade kvar hos NVA och konsulterade även för GEMA; han krediteras ofta i Tyskland som uppfinnaren av radar. Under 1936 och 1937, i en sällsynt samarbetsverksamhet mellan tjänsterna, arbetade Kühnhold och NVA med Hans Plendl på Knickebein (Bent Leg) och andra radionavigeringssystem vid Luftwaffes laboratorium för luftfart.

Strax före krigets början och ett tag därefter fortsatte en del forskning om mikrovågsapparater av Kühnhold vid NVA (1939 omdöpt till Nachrichtenmittel-versuchskommando – NVK). Bortsett från detta, gjordes lite ytterligare arbete med mikrovågssystem i Tyskland förrän efter början av 1943 när en brittisk magnetron med flera håligheter hittades i ett nedskjutet RAF -bombplan. En kommission bildades för att bedöma denna enhet, men Kühnhold och Hollmann, de två forskare som troligen visste mer om magnetroner än någon annan i Tyskland, inkluderades inte.

Efterkrigstidens karriär

Under resten av kriget var det mesta av Kühnholds forskning vid NVK inom akustisk undervattensteknik, i nära samarbete med företaget ELAC i Kiel. ELAC grundades 1926 och var den primära leverantören av ekolodsutrustning för Kriegsmarine, med en personalstyrka som nådde en topp på nära 5 000. När kriget slutade i maj 1945 stängdes NVK och ELAC begränsades till kommersiella ljudprodukter och reducerades till ett litet antal anställda.

1948 lättade USA:s högkommissarie för Tyskland på restriktionerna för ELAC och företaget bildade en Nautik-avdelning för design och tillverkning av nautisk utrustning. Kühnhold gick med i ELAC och initierade forskning inom kommersiell radar. Hans arbete där resulterade i patent, inklusive ett registrerat i USA 1954. ELAC hade stora ekonomiska problem, vilket resulterade i att sålde sin Nautik-division och avslutade Kühnholds yrkeskarriär på 1960-talet.

Källor

• Kendal, Brian; "En översikt över utvecklingen och införandet av markradar till 1945," Journal of Navigation, vol. 56, nr. 3, 2003, s. 343–352
•   Kummritz, H.; "Tysk radarutveckling fram till 1945," s. 209–226, i Utveckling till 1945 , Russell Burns (redaktör), Peter Peregrinus Ltd, 1988; ISBN 0-86341-139-8
•   Trenkle, Fritz; Die deutschen Funkmeßverfahren bis 1945 , Verlag, 1986; ISBN 3-7785-1400-8
•   Watson, Raymond C., Jr.; Radar Origins Worldwide , Trafford Publishing, 2009; ISBN 978-1-4269-2111-7