Какие задачи решаются с помощью рлс на судах

Обновлено: 27.09.2023

В статье рассмотрены вопросы, касающиеся интерпретации и использования данных, поступающих от радиолокационной станции.

Морские радары и РЛС в теории и в каталоге

Но это лишь в качестве вступления. Теперь немного теории. Что же такое радиолокационная станция и как с ней работать?

Освещение надводной обстановки на судне является обязанностью оператора радиолокационной станции. Поэтому понимание предоставляемой информации и возможность применения этих сведений на практике в части, касающейся осуществления безопасности мореплавания, является основой его служебной деятельности. С учетом этих факторов оператор должен не только правильно интерпретировать и использовать снимающуюся с индикатора информацию, но и понимать возможности и физику действия непосредственно радиолокации, радиолокационной станции.

Основой правильной интерпретации информации оператором РЛС является сравнение отображаемых данных на мониторе радара и фактических явлений, связанных с этой индикацией. Атмосферные явления, эфирные помехи, объект, засветка от других факторов — все это необходимо учитывать. Сравнение визуальной картинки с надводной обстановкой и сведениями, поступающими посредством технического сбора РЛС, предоставит оператору самое верное восприятие информации от радара. Лучше всего отображение объектов производить в условиях хорошей видимости, для возможности последующей их классификации только по отраженному сигналу.

Основные функции РЛС

освещения надводной обстановки,
индикации окружающих в зоне видимости радара целей, их элементов движения, возможных габаритов, скорости, курса, пеленга до них, дистанции и изменения данных параметров,
отображения элементов систем навигационной обстановки, буев и ограждений; береговой линии; гидротехнических сооружений; средств радиотехнического распознавания; выпадения осадков; плавающих и других объектов.

РЛС также может быть использована в навигационных целях при определении места по пеленгу и дистанции до приметных точек, с исчислением их на навигационной карте.

Физика радиолокации

Электромагнитное излучение в исходящем посыле радиолокационной станции зависит от внешних факторов воздействия среды (атмосферы) и геометрии его распространения (по прямой). Это делает невозможным обнаружение объектов, находящихся за зрительным горизонтом от точки установки радара. При идеальных условиях распространения луча, когда отсутствует влияние внешних факторов на излучение и уровень затухания принят за 0, существует формула подсчета:

Метрическая система измерения.

В памятке оператору радиолокационной станции зачастую для упрощения расчета дальности обнаружения приводится схема, где по высоте антенны морскогорадара можно определить или дальность обнаруживаемой цели, или ее высоту по дальности. Зачастую в условиях открытого моря и работы с судами имеют место ошибочные подсчеты в связи с расчетом высоты цели от ватерлинии до антенны, но рассеиваемая площадь антенн судна минимальна и сигнал начинает отражаться от непосредственно мачты или верхней крыши цели. Данное обстоятельство необходимо принимать к приведенным расчетам.

Вышеприведенный фактор справедлив и к остальным целям. Необходимо помнить принцип распространения сигнала от радара: распространяется он конусом, соответственно, имеет мертвую зону, дальность которой зависит от рельефа местности в зоне работы РЛС, местонахождения самой станции, её высоты, угла посыла импульса и технических параметров РЛС. В идеальных условиях на прямой местности исходя из принципов тригонометрии дальность равна произведению высоты местонахождения антенны РЛС на косинус угла 90° – ½ угла излучения РЛС.

Суда, способные выйти на глиссер, изменяют свою горизонтальную плоскость работы и увеличивают угол мертвой зоны. Для уменьшения данного эффекта на таких судах используются элементы силового крепежа под углом, которые при рабочем ходе судна на глиссере выводят радар в плоскость, параллельную воде, тем самым возвращая работу РЛС в нормальный режим.

Но мертвая зона характеризуется не только дальностью прихода луча к поверхности земли, но и отражающими свойствами и материалом поверхности. Ряд структур имеют свойство поглощать радиоволны, что делает их незаметными для РЛС, на этих принципах основывается производство судов «стелс». В данном случае оператор должен понимать, что при пологой береговой черте и интенсивном подъеме в глубине берега, с большей вероятностью отражение и прорисовка на мониторе РЛС будут иметь непосредственно самовозвышение, а не прилегающие к акватории берега. Это необходимо учитывать и штурману, и судоводителю и оператору, тем самым, пользуясь навигационными картами и лоциями, а также визуальным наблюдением, характеризовать береговую черту, основываясь на показания из нескольких источников.

Шумоподавление

При работе с радиолокационными станциями оператор неоднократно сталкивается с помехами и использует фильтры для их устранения. В большинстве случаев помехи, при исправно рабочем радаре, бывают от волнения моря и от различных атмосферных осадков.

Волны

В прохладную погоду акватория может подвергаться большому волнению, которое будет отображаться на радиолокационной станции как береговая черта или отдельные возникающие цели, так как вода обладает отражающими свойствами. При увеличении шумоподавления общая рябь будет убрана, но тогда реальные объекты (маленькие суда или навигационные знаки), по размеру не превышающие волны, также не будут отображаться на мониторе радара. Данный фактор необходимо учитывать с усилением визуального наблюдения.

Атмосферные осадки

При атмосферных осадках возможность пользоваться шумоподавлением также остается, но тут вступает в силу принцип поглощения сигнала водой, и объекты, находящиеся за стеной осадков, могут быть не видны из-за ослабления сигнала водной завесой и снятия чувствительности с приемника РЛС шумоподавлением.

Сами осадки между собой могут отличаться: град, снег, дождь, морось; соответственно, их отображение тоже различается. Чем интенсивнее воздушная пелена, тем больше осадки похожи на береговую черту. Опытный оператор может установить уровень и тип осадков по отображению индикации на дисплее РЛС. В современных радарах чувствительность и возможность индикации при цифровой обработке повышены, что снижает влияние атмосферных помех и волнения на индикацию надводной обстановки.

Рабочие частоты

Судовые радиолокационные станции могут производить излучение сигнала в двух частотных диапазонах:

В нашем каталоге представлены радары X-диапазона и S-диапазона от ведущих мировых производителей морской электроники.

Для радиолокационных станций обоих диапазонов различают разрешающие способности, которые могут зависеть от угла и от дальности.

Разрешающая способность по азимуту характеризует возможность отображения на дисплее РЛС двух располагающихся близко целей как двух разных объектов при равной удаленности этих точек от антенны РЛС. Данная способность зависит от длины приемной части антенны и от длины волны излучения, при этом чем больше антенная часть, тем данная способность будет лучше. В связи с этим есть требование резолюции ИМО, которая обязывает все судовые РЛС обеспечивать разрешающей способностью по азимуту лучше, чем 2,5°.

Так как зависимость прямо пропорциональна длине антенной части и обратно пропорциональна длине волны, то выведены соотношения длины антенной части и излучающего диапазона. Так, для РЛС, работающих в X-диапазоне, длина излучающей части антенны должна составлять не менее 120 сантиметров, а для S-диапазона — уже порядка 360 сантиметров. Это усложняет использование радаров S-диапазона на небольших судах, где большая антенная часть радара не будет уместна.

Измерения

Разрешающая способность по дальности индикации — это возможность отображать на дисплее радара от двух объектов, находящихся на одном пеленге к приемному устройству, но на разной дистанции. Эта возможность характеризует работу РЛС в условиях интенсивного судоходства, в стесненных условиях узкости и других вариантах использования, когда информация об обстановке имеет непосредственные изменения в течение короткого времени и зависит на принятие решения судоводителем. В связи с этим длительность импульса может быть изменена оператором для получения более полной картины, при этом теряется дальность.
Так же как и разрешающая способность по дальности, угловая характеристика радиолокационной станции — это точность определения пеленга. Она тоже зависит от ширины радиолокационного излучения.
Пеленг на цель — это угол между плоскостью меридиана наблюдателя и вертикальной плоскостью, проходящей через точку наблюдения и наблюдаемый объект.

Тем самым точность измерения зависит не только от верности измерения угла на объект, но и от правильности юстировки радара относительно диаметральной плоскости судна. Юстировка проводится в срок, указанный по регламенту технического обслуживания на каждую РЛС в отдельности.

Дальность до цели определяется по индикации на мониторе. В большинстве РЛС используются два вида колец дальности, которые отображают окружность, где радиус — от расположения радиолокационной станции до метрической отметки. Как правило, используется несколько неподвижных колец дальности с шагом в несколько миль, давая оценочную обстановку по дальности, с более точным подвижным кольцом, которое путем органов управления можно подвести до отметки цели с индикацией дальности кольца на одной из рабочих областей дисплея. Это позволит насколько возможно точно определить местонахождение цели.

Дальность вкупе с пеленгом дает полную информацию по объекту, а их изменения по времени также информируют оператора об элементах движения цели. По точкам с изначальной дальностью и пеленгом и последующими их изменениями, где каждой точке присваивается свое значение, возможно построить вектор скорости и рассчитать предполагаемое месторасположение цели через определенный промежуток времени, с учетом неизменных параметров ЭДЦ.

Минимальный диапазон дальности и мертвая зона имеют между собой принципиальное различие, хотя и характерны по схожести индикации. Минимальный диапазон обозначает отсутствие сливания цели и судна, на котором работает радар. При разном использовании параметров дальности, данная характеристика разная. При этом также основным фактором будет излучающая способность цели, и чем она будет больше, тем соответствующий диапазон — меньше. У ИМО есть требования к минимальному диапазону дальности: в соответствии с резолюцией MSC.192(79) цель с отражающей поверхностью 10 м 2 должна отображаться на дисплее на дистанции не менее 40 метров. Все радиолокационные станции, одобренные регистром (Российским речным регистром, Российским морским регистром судоходства и другими) удовлетворяют этому требованию. Для максимального уменьшения данного параметра необходимо на шкале индикации использовать как можно меньшую шкалу дальности.

Ложные сигналы

Несмотря на современные технологии, использующиеся в радиолокационных станциях, существует вероятность индикации ложных сигналов на мониторе. Многие из них возникают из-за состояния среды распространения радиоволн, но многие — по другим параметрам, которые можно и нужно предусмотреть.

Работа нескольких РЛС в одном частотном диапазоне

В портах, узкостях и местах интенсивного судоходства возникает ситуация работы нескольких радиолокационных станций в одном частотном диапазоне, что приводит к приему сигнала, излучаемого другой РЛС. Это отображается в виде последовательного расположения точек на дисплее, которые появляются в разных местах экрана, и так как они дублируют посыл другого радара, то могут быть легко распознаны своей геометрической правильностью построения. Данная проблема решается сменой частоты работы радиолокационной станции.

Мнимое изображение

Один из видов ложных сигналов — это мнимое изображение или зеркальное изображение. Данный эффект достигается при наличии в непосредственной близости от действия радиолокационной станции крупного экранирующего объекта, будь то мост, гидротехническое сооружение или крупное судно. При отражении сигнала от цели электромагнитные волны распространяются в разные стороны, и, достигнув крупный объект («зеркало»), отражаются снова. При этом отражение поменяет пеленг, так как придет с направления на объект, и дальность, так как фактическое расстояние пройденной волны будет равно сумме от РЛС до цели, от цели до объекта и от объекта обратно к РЛС; данную дальность и воспримет радар как верную. Опытный оператор РЛС учитывает местонахождение крупных объектов, способных отражать сигнал, и принимает мнимый сигнал за ложный, не обозначая его целью.

Отражения от объекта лучей «боковых лепестков»

Также к ложным сигналам относятся отражения от объекта лучей «боковых лепестков». Данный сигнал слабее и отображается на том же расстоянии, что и истинная цель, но по другому пеленгу. Как правило, при уменьшении усиления или увеличении шумоподавления, такая эхолокация пропадает и не принимается за цель.

Многократно отраженные эхосигналы от одной цели

Также к отражению несколько раз от одной цели относятся многократно отраженные эхосигналы от одной цели. Данный эффект возникает при близком расположении цели и своего судна. Тогда при посыле эхосигнал отражается от цели и воспринимается РЛС. При этом отраженные лучи также повторно отражаются и от своего борта, который тоже имеет отражаемую поверхность, тем самым генерируя новый посыл сигнала в сторону цели, который, в свою очередь, снова отражается. И так может происходить несколько раз. На дисплее радара происходит отображение примерно на одном расстоянии, на одном пеленге уменьшающихся целей. Дальность до каждой цели равна дальности отстояния судов между собой. Данный лжесигнал возможно учесть при визуальном обнаружении цели. Или учесть при появлении эффекта множественных сигналов на одном пеленге, равноудаленных друг от друга с затуханием полезной индикации.

Теневые зоны

Кроме ложных сигналов, оператору необходимо учитывать возможные теневые зоны. Данный фактор опасен слепым сектором, по которому цели не индицируются на мониторе, но могут и вызывать интерес со стороны штурмана и судоводителя, и представлять опасность. Данное явление возникает при расположении на пусти сигнала крупных объектов, «загораживающих» пространство для радара. Как правило, слепой сектор возникает при непосредственном расположении антенны радара рядом с мачтой или другим объектом.

Теневую зону необходимо принять к расчетам и вести там другие виды наблюдения. При монтаже радарной антенны необходимо избегать возникновения данного эффекта, за этим следит инспекция и при составлении проекта данный фактор учитывается как один из основополагающих при выборе места размещения антенны. На судах, где владелец или капитан сам выбирает место для монтажа радарной антенны, необходимо принять данный фактор к учету. Может использоваться элемент силового крепежа или постамент для поднятия антенны над выступающими частями, тем самым устранив их негативное влияние на работу радиолокационной станции.

Сигналы от других устройств

Также необходимо принять во внимание отраженные сигналы иных средств, таких как, например, радиолокационный ответчик. РЛО является необходимым оборудованием на судне по требованию ИМО для обеспечения ГМССБ (глобальной морской системы спасения при бедствии). Ответчик при попадании в воду в случае бедствия судна начинает работать как радиолокационная станция и подавать сигнал в диапазон 9 ГГц. Сигналы посылаются разного уровня и с разной длительностью, тем самым отображаясь на мониторе как ряд последовательных сигналов на одном пеленге с уменьшением интенсивности. Тем самым проходящее судно, или судно-спасатель, или самолет-спасатель может верно выбрать пеленг излучения и в кратчайшие сроки прибыть к месту бедствия.

Все суда должны обеспечивать радиолокационную прокладку на экране РЛС, для этого их оборудуют системой автоматической радиолокационной прокладки (САРП). САРП выполняет обработку радиолокационной информации и позволяет производить (рис. 3.11):
— ручной и автоматический захват целей и их сопровождение;
— отображение на экране индикатора векторов относительного или истинного перемещения целей;
— выделение опасно сближающихся целей;
— индикацию на табло параметров движения и элементов сближения целей;

— проигрывание маневра курсом и скоростью для безопасного расхождения;
— автоматизированное решение навигационных задач;
— отображение элементов содержания навигационных карт;
— определение координат местоположения судна на основе радиолокационных измерений.

Автоматическая информационная система (АИС) является морской навигационной системой, использующей взаимный обмен между судами, а также между судном и береговой службой для передачи информации о позывном и наименовании судна для его опознавания, координатах, сведений о судне (размеры, груз, осадка и др.) и его рейсе, параметрах движения (курс, скорость и др.) с целью решения задач по предупреждению столкновений судов, контроля за соблюдением режима плавания и мониторинга судов в море.

Электронные картографические навигационные информационные системы (ЭКНИС) являются эффективным средством навигации, существенно сокращающим нагрузку на вахтенного помощника и позволяющим уделять максимум времени наблюдению за окружающей обстановкой и выработке обоснованных решений по управлению судном (рис. 3.12).

Основные возможности и свойства ЭКНИС:
– проведение предварительной прокладки;
– проверка маршрута на безопасность;
– ведение исполнительной прокладки;
– автоматическое управление судном;
– отображение "опасной изобаты " и "опасной глубины";
– запись информации в электронный журнал с возможностью дальнейшего проигрывания;
– ручная и автоматическая (через Internet) корректура;
– подача сигнала тревоги при приближении к заданной изобате или глубине;
– дневная, ночная, утренняя и сумеречная палитры;
– электронная линейка и неподвижные метки;
– базовая, стандартная и полная нагрузка дисплея;
– обширная и дополняемая база морских объектов;
– база приливов более чем в 3000 точек Мирового Океана.

Спутниковая система навигации – это система, состоящая из наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат), а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов (рис. 3.13).
GPS – это глобальная навигационная спутниковая система определения местоположения Global Position System. Система включает группировку низкоорбитальных навигационных спутников, наземные средства слежения и управления и самые разнообразные, служащие для определения координат. Принцип определения своего места на земной поверхности в глобальной системе позиционирования
заключается в одновременном измерении расстояния до нескольких навигационных спутников (не менее трёх) – с известными параметрами их орбит на каждый момент времени, и вычислении по изменённым расстояниям своих координат.

Обработка радиолокационной информации включает определенную последовательность действий:

• наблюдение и обнаружение целей;
• глазомерную оценку опасности радиолокационной ситуации сближения и отбор целей для радиолокационной прокладки;
• радиолокационную прокладку — определение элементов движения цели и параметров ситуации сближения;
• расчет маневра расхождения;
• контроль за изменением радиолокационной ситуацией во время маневра до полного расхождения судов.

Наблюдение и обнаружение целей. Использование РЛС наиболее эффективно, если радиолокационное наблюдение ведется постоянно. В открытом море постоянное наблюдение следует вести на шкалах среднего масштаба 8—16 миль с периодическим осмотром обстановки на шкалах как более мелкого, так и более крупного масштабов. В стесненных водах постоянное наблюдение обычно ведется на шкалах крупного масштаба с периодическим обзором обстановки на мелкомасштабных шкалах.

Глазомерная оценка радиолокационной ситуации. Глазомерная оценка является обязательным этапом обработки радиолокационной информации и позволяет при большом количестве целей отобрать для прокладки опасные и потенциально опасные цели. Глазомерная оценка производится по следу послесвечения, который остается на экране РЛС за эхо-сигналом цели и представляет собой предыдущую траекторию относительного сближения судов. Мысленным продолжением следа послесвечения за эхо-сигналом цели получается линия относительного сближения (ЛОД), по которой определяют дистанцию кратчайшего сближения Дкр.

Глазомерную оценку опасности столкновения можно использовать только тогда, когда судоводитель понимает принцип построения треугольника скоростей, т.е. имеет достаточный навык работы на маневренном планшете.

При глазомерной оценке радиолокационной ситуации для выделения потенциально опасных целей, которые становятся опасными при маневре собственного судна и цели, чрезвычайно важно четко представлять направление разворота ЛОД, которое происходит в результате этих маневров.

Все возможные схемы перемещения эхо-сигналов охватывают следующие три начальные ситуации.

1. Эхо-сигнал перемещается параллельно курсовой черте нашего судна — это может быть встречное судно, обгоняемое судно, обгоняющее судно или неподвижная цель:
• при изменении скорости одного или обоих судов параллельность перемещения эхо-сигнала сохраняется;
• при изменении курса нашего судна ЛОД разворачивается в сторону, противоположную стороне разворота;
• разворот ЛОД (следа послесвечения), если наше судно не маневрировало, указывает на изменение курса цели в сторону разворота;
• эхо-сигнал неподвижной цели всегда перемещается параллельно линии курса нашего судна.

2. Эхо-сигнал перемещается не параллельно курсовой черте:
— через начало развертки — существует опасность столкновения;
— через курсовую линию нашего судна — цель пересекает нашкурс;
— по линии, проходящей по корме нашего судна, — наше судно пересечет или уже пересекло курс цели:
• при изменении направления или скорости перемещения эхосигнала, если наше судно не маневрировало, глазомерно нельзя сделать однозначного вывода о виде маневра цели. Вид маневра можно установить только с помощью радиолокационной прокладки;
• разворот нашего судна в сторону эхо-сигнала цели приводит к развороту ЛОД от кормы к носу нашего судна;
• уменьшение скорости нашего судна приводит к развороту ЛОД от кормы к носу нашего судна;
• увеличение скорости нашего судна приводит к развороту ЛОД от носа к корме нашего судна;
• отворот нашего судна от эхо-сигнала не позволяет глазомерно оценить эффективность этого маневра (уменьшается относительная скорость сближения, увеличивается tкр и в результате может произойти резкое изменение направления ЛОД, определяемое только при радиолокационной прокладке).

3. Эхо-сигнал не перемещается — судно-сателлит:
• появление следа послесвечения параллельно курсовой черте —изменение скорости одного или обоих судов;
• изменение курсов одного или обоих судов вызывает появление следа послесвечения, не параллельного курсовой черте.

Радиолокационная прокладка. Относительная прокладка — выполняется на маневренном планшете путем построения векторного треугольника скоростей. С использованием относительной прокладки легко можно определить элементы движения цели и параметры ситуации сближения. Поэтому она является основным методом, используемым на практике.

Главное, что интересует судоводителя при обнаружении объекта на экране радиолокатора – насколько опасна наблюдаемая цель.

Степень опасности оценивается по двум критериям:
1. Дкр – дистанция кратчайшего сближения – минимальное расстояние, на которое цель может приблизиться к нашему судну, если
никто не будет изменять элементы своего движения (курс и скорость);
2. tкр – интервал времени до точки кратчайшего сближения – интервал времени от момента получения последней точки цели, на основании которой строится линия относительного движения ЛОД, до момента приближения цели на кратчайшее расстояние к нашему судну.

Чем меньше Дкр, тем более опасной является приближающаяся цель. Но нельзя оценивать степень опасности только по дистанции
кратчайшего сближения. Не менее важными факторами являются скорость сближения и запас времени, которым располагает судоводитель, чтобы предпринять маневр и разойтись на безопасном расстоянии. Так ситуация обгона, как правило, менее опасна чем расхождение на встречных (пересекающихся) курсах, даже если Дкр в первом случае меньше, чем во втором.

Построение треугольника скоростей

Суть относительной прокладки заключается в том, что за центр системы координат мы принимаем наше судно, которое помещаем в центр планшета, а цели наносим на планшет в соответствующие точки по пеленгу и дистанции, измеренных при помощи РЛС.

Пошаговые действия для оценки ситуации:

1. в центр планшета наносится вектор скорости нашего судна, равный 6-ти минутному отрезку (например, скорость нашего судна 15 узлов, откладываем по курсу 1, 5 мили);
2. делаются замеры пеленга и дистанции встречного судна;
3. в таблицу записываются данные измерения и на планшет наносится первая точка – А1;
4. в полученную точку параллельно переносится и “втыкается” вектор скорости нашего судна;
5. через 3 минуты повторяются пункты 2-3, наносится вторая точка А2. Приближенно оценивается ситуация сближения;
6. еще через 3 минуты повторяются пункты 2-3, наносится третья точка А3;
7. соединив точки А1 – А2 – А3, получаем линию относительного движения – ЛОД;
8. из начала нашего вектора скорости строим вектор Vв, который является вектором истинной скорости и курса встречного судна;
9. перпендикуляр, проведенный из центра планшета к ЛОД определяет Дкр (в нашем случае Дкр = 1,7 мили). Величину tкр находим, откладывая по ЛОД отрезки, равные V0 до Дкр (здесь, примерно, укладывается 1,5 V0, т.е. tкр = 1,5 х 6 мин = 9 мин);
10.принимается решение по выбору маневра расхождения.

Построение треугольника скоростей

Маневр расхождения курсом

1. Необходимо на ЛОД нанести упреждающую точку У положения цели в момент начала нашего маневра. Обычно это 3-х минутный интервал (расстояние А1 – А2).
2. Из этой точки У проводим касательную к окружности, величина которой соответствует заданной дистанции расхождения (здесь 3 мили).
3. Полученную прямую ожидаемой линии относительного движения ОЛОД переносим параллельно самой себе в точку А3.
4. Вектор нашего судна Vн при помощи циркуля разворачиваем до тех пор, пока он не пересечется с ОЛОД.
5. Полученный вектор Vн2 переносим в центр планшета и определяем новый курс нашего судна, который необходим для расхождения с целью на расстоянии в 3 мили.

Расчет маневра курсом

Маневр расхождения скоростью

1. Необходимо на ЛОД нанести упреждающую точку У – положение цели в момент начала нашего маневра. Обычно это 3-х минутный интервал (расстояние А1 – А2).
2. Из точки У проводим касательную к окружности, величина которой соответствует заданной дистанции расхождения (здесь 3 мили).
3. Полученную прямую ожидаемой линии относительного движения ОЛОД переносим параллельно самой себе в точку А3.
4. ОЛОД «отсекает» часть вектора нашего судна. Отрезок от начала вектора до точки пересечения с ОЛОД откладываем на векторе в
центре планшета. Это и есть новая скорость нашего судна, необходимая для расхождения на заданной дистанции.
5. Снижение скорости необходимо начинать заранее – до наступления момента У, с тем, чтобы в этот момент судно уже имело новую скорость.

Маневр расхождения скоростью

Маневр расхождения скоростью применим для судов водоизмещением до 20000 тонн. В любом случае, при выполнении маневра расхождения необходимо учитывать маневренные характеристики судна.

При выборе маневра расхождения с опасной целью, когда на экране наблюдаются эхо-сигналы других судов, необходимо учитывать те из них, ситуация сближения с которыми может ухудшиться в результате выбранного маневра. Такие опасные суда определяются глазомерно по направлению разворота ЛОД при предполагаемом маневре. Особенность радиолокационной прокладки в этом случае заключается в необходимости одновременного ее ведения для всех потенциально опасных судов. Как правило, на планшет наносится полный анализ ситуации до момента окончания маневра и возвращения к исходным параметрам движения вашего судна.

"Радиолокационная станция", или "радар", происходят от англ. словосочетания radio detection and ranging — радиообнаружение и дальнометрия.

Радиолокационная станция (или сокращенно РЛС) — это устройство, измеряющее время отражения излученного импульса от объекта и пеленг этого объекта относительно своего местоположения. Никакой другой судовой навигационный прибор, кроме РЛС, не способен предоставить такую же информацию об объектах, находящихся вокруг судна, а это значит, что РЛС представляет собой важное средство обеспечения безопасности судоходства.

Использование радиолокационных станций

Первая радиолокационная станция была разработана во время Второй мировой войны. Сегодня на рынке представлены РЛС, подходящие для использования на всех типах судов, включая и небольшие рыболовецкие, и прогулочные суда. Несмотря на то, что среди владельцев маломерных судов популярностью пользуются и такие судовые устройства, как навигационные эхолоты и GPS-приемники, радиолокационная станция остается одним из наиболее важных навигационных средств. Именно она способна обеспечить безопасность навигации в полной темноте или в тумане.

Возьмем, например, прокладчик курса. Он может показать только приблизительное местонахождение объекта, в то время как радиолокационная станция точно покажет, где находятся те или иные объекты, в том числе береговая линия, движущиеся суда, маяки и буи. РЛС решит проблему и в случае, когда объекты не нанесены на карту: судоводитель будет предупрежден о возможном препятствии на его пути.

Назначение РЛС

Главная функция любой радиолокационной станции — предупреждение столкновений. Также она обеспечивает информированность судоводителя о местонахождении судов, берега и других объектов. Среди остальных функций РЛС можно выделить следующие:

Судовождение в любых условиях освещенности
В полной темноте и в условиях ограниченной видимости радиолокационная станция может стать "глазами" судоводителя, что позволит ему контролировать движение собственного судна и других судов, а также расположение различных объектов, которые могут встретиться на пути судна.
Анализ движения других судов
Функция отображения следов в виде послесвечения позволяет оценить движение всех целей относительно собственного судна. Некоторые современные модели радиолокационных станций также могут отображать истинное движение целей, что еще больше повышает безопасность судоходства. К таким РЛС относится, например, радиолокационная станция Furuno FR-7062.
Ведение судна в определенное судоводителем место
Владельцы небольших судов (рыболовных и прогулочных) используют радиолокационные станции также для того, чтобы добраться в определенные районы, например, к излюбленному месту рыбной ловли. Напоминающее карту изображение на экране РЛС позволяет идти непосредственно к выбранной путевой точке и дополняет изображения прокладчика курса.
Прием сигналов радиолокационного маяка
Радиолокационная станция может принимать импульсные сигналы от радиолокационного маяка для определения местоположения своего судна.

Как работает радиолокационная станция

Антенна излучает радиоимпульсы в определенном направлении. Когда импульс наталкивается на какой-либо объект, например, судно или остров, часть энергии импульса возвращается к антенне. Направление, в котором повернута антенна при получении отраженного сигнала, является направлением цели, давшей такое отражение. Так как радиоволны распространяются практически с постоянной скоростью, время, требующееся для возвращения отраженного сигнала к антенне, является мерой дальности цели.

Как РЛС определяет расстояние

Радиоимпульс проходит в прямом и обратном направлении, но для определения расстояния до цели требуется только половина времени его пути. Следующее уравнение показывает, как определяется расстояние:

где c — скорость радиоимпульса (3 x 108 м/с)
T — время между передачей радиоимпульса и приемом отраженного эхосигнала
D — расстояние

Как радиоволны, так и световые волны распространяются практически с постоянной скоростью, равной 300000 км/с (186000 миль/с); поэтому РЛС может обрабатывать огромные объемы информации за очень короткое время. Для сравнения, гидролокатор и эхолот используют при работе ультразвуковые волны. Так как скорость распространения ультразвуковых волн составляет 2420 км/с (1500 миль/с), обработка сигнала осуществляется гораздо медленнее, чем в случае РЛС.

Как РЛС определяет пеленг

РЛС определяет расстояние до цели путем измерения количества времени, которое требуется для возвращения отраженного эхосигнала к антенне. Пеленг на цель определяется по направлению, из которого возвращается отраженный эхосигнал.

Антенна поворачивается на 360° вокруг своей вертикальной оси с использованием специального механизма. Чтобы добиться высокой разрешающей способности по пеленгу, антенна передает радиочастотные (РЧ) импульсы в форме узконаправленного луча. "Суперлучи" имеют ширину в горизонтальной плоскости порядка 1 (одного) градуса и меньше, обеспечивая высокую точность определения пеленга. Чем меньше ширина луча, тем точнее можно определить пеленг на цель.

Как РЛС отображает цели

Радиолокационные цели отображаются на так называемом индикаторе кругового обзора (ИКО). По сути, это диаграмма направленности антенны в полярных координатах, в середине которой расположено передающее импульсы судно. Эхосигналы от целей принимаются и отображаются в направлении, соответствующем относительному пеленгу, на расстоянии от центра ИКО, соответствующем их удалению от своего судна. Ранние модели РЛС отображали цели, а также лишь некоторые графические данные, например, курсовую черту и кольца дальности. Чтобы увидеть изображение на экране, нужен был специальный козырек для защиты от световых помех.

Почти все более поздние модели РЛС используют ЖК-дисплеи или мониторы с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ). Дисплеи такого типа обеспечивают стабильное, яркое, нетемнеющее отображение радиолокационных эхосигналов на монохромном или цветном экране в зависимости от модели. Изображение хорошо видно даже при ярком солнечном свете. На экране отображается различная информация в цифровом формате, чтобы пользователь всегда имел полное представление об окружающей навигационной обстановке.

Дальность действия РЛС

Атмосферные условия и форма цели, материал и ракурс в небольшой степени влияют на дальность действия РЛС. Тем не менее в общем случае дальность действия РЛС вычисляется по следующей формуле:

D – расстояние от антенны до горизонта цели. При нормальных атмосферных условиях это расстояние на 6% больше, чем оптический горизонт. Это вызвано тем, что радиоволны преломляются вследствие атмосферных изменений.

Чем выше антенна или цель расположены над поверхностью моря, тем больше дальность обнаружения цели. Например, если антенна расположена на высоте 9 м над уровнем моря, а высота цели 16 м, на экране прибора можно будет увидеть эхосигнал от этой цели на расстоянии 15 миль.

Аномальные условия распространения радиоимпульсов

При определенных атмосферных условиях могут образоваться воздушные каналы, которые влияют на распространение радиоимпульсов и, в свою очередь, на дальность действия РЛС. Если радиоимпульсы отклоняются вниз, они могут пройти большее расстояние, таким образом увеличивая дальность обнаружения целей. Это явление называется сверхрефракция. Противоположное явление, когда радиоволны отклоняются вверх и уменьшается дальность обнаружения целей, называется субрефракция.

Судовые РЛС служат для обеспечения безопасности мореплавания в условиях ограниченной видимости.

Кроме того, с их помощью решается ряд навигационных задач:

а) определение места при плавании в прибрежных водах;

б) предупреждение столкновения со встречными судами и другими надводными препятствиями в открытом морс и в узкости;

в) проводка в узкости;

РЛС используется главным образом для измерения расстояний. К радиолокационному пеленгованию рекомендуется прибегать лишь при плохой зрительной видимости.

На промысле с помощью РЛС решают широкий круг навигационных задач: определяют в процессе траления скорость судна относительно Земли, скорость и направление течения в районе промысла, элементы циркуляции при поворотах с тралом, при его спусках и подъемах, скорость и направление дрейфа судна с застопоренной машиной, направление и расстояние до других добывающих судов, обеспечивают сохранность орудий лова путём применения метода опасного расстояния.

Влияние метеорологических условий на дальность радиолокационного обнаружения объектов

1. Субрефракция (пониженная рефракция) возникает, когда холодный влажный воздух распространяется над теплой водой. Обычно она замечается, когда температура воздуха не менее чем на 20oC ниже температуры воды. Явление субрефракции часто встречается в районах теплых течений и в арктических морях.
В Балтийском море его можно наблюдать осенью, обычно в пасмурную тихую погоду. Пониженная рефракция может быть обнаружена, если внимательно следить за метеорологической обстановкой в районе плавания.
Необходимым условием возникновения субрефракции является относительно тихая погода. При плавании в таких метеоусловиях следует повысить бдительность и не доверять " чистому " экрану РЛС.

2. Сверхрефракция (повышенная рефракция) обычно возникает при тихой погоде антициклонического типа, когда над относительно холодной поверхностью моря находится тёплый сухой воздух.
При сверхрефракции на экране РЛС могут появиться ложные помехи от эхосигналов последующего хода развёртки, которые появляются в случае, когда отражённый сигнал возвращается к антенне спустя несколько циклов развёртки. Ложный сигнал можно отличить от действительного путём переключения РЛС на другую шкалу дальности, частота посылки импульсов, на которой отлична от предыдущей. Если расстояние до объекта изменится, то сигнал является ложным.

3. Туман уменьшает дальность радиолокационного обнаружения объектов в зависимости от его интенсивности.

4. При чрезмерно влажном воздухе от районов с резко отличающейся влажностью, полос ливня и облаков на экране РЛС могут появиться помехи, которые можно принять за изображение объекта и берега.
Кроме того, эхосигналы от сильного снегопада, грозовых и дождевых туч засвечивают экран и среди этих пятен трудно обнаружить нужные объекты.
Для того чтобы отличить ливень от объекта, необходимо вести тщательное наблюдение за изменением формы эхосигнала. Эхосигналы от туч и грозовых фронтов имеют мелкие очертания с постоянно меняющейся формой. Можно также рекомендовать работу РЛС в режиме истинного движения, при котором будет видно движение облаков. Наблюдение за элементами эхосигналов даёт возможность во многих случаях опознать объект среди ливневых образований, так как они имеют собственное движение.

5.Песчаные бури также сокращают дальность радиолокационного обнаружения. Степень сокращения дальности обнаружения зависит от содержания твёрдых частиц в воздухе и несколько больше, чем при тумане, при одной и той же дальности визуальной видимости.

6.Помехи от волнения.

7. Помехи от работающих РЛС.

МППСС - 72; Правило 6 (б).

Судам, использующим радиолокатор при выборе безопасной скорости следующие факторы должны быть в числе тех, которые надежит учитывать:

характеристики, эффективность и ограничения радиолокационного оборудования;

любые ограничения, накладываемые используемой радиолокационной шкалой дальности;

влияние на радиолокационное обнаружение состояние моря и метеорологических факторов, а также других источников помех;

возможность того, что радиолокатор может не обнаружить на достаточном расстоянии малые суда, лёд и другие плавающие объекты;

количество, местоположение и перемещение судов, обнаруженных радиолокатором;

более точную оценку видимости, которая может быть получена при радиолокационном измерении расстояния до судов или других объектов, находящихся по близости.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: