Файл: Курс лекций Владивосток 2010.pdf

24
На крупных судах с развитой надстройкой, кранами и мачтами на точность радиолокационного пеленгования существенное влияние может оказывать радиолокационная девиация. Причиной её является искажение электромагнитного поля отраженных импульсов вторич- ным электромагнитным полем, индуцируемым в вертикальных судо- вых конструкциях. В таких случаях производится экспериментальное определение радиолокационной девиации по специальной методике и составляется таблица радиолокационной девиации, вход в которую осуществляется по радиокурсовому углу наблюдаемого объекта. Для каждой РЛС составляется своя таблица радиолокационной девиации.
На навигационные характеристики РЛС, особенно при работе в трёхсантиметровом режиме, влияют также гидрометеорологические условия: дождь, туман, снегопад. Причем это влияние носит в основ- ном негативный характер. Так, при плотном тумане, когда дальность визуальной видимости составляет 30 м, дальность радиолокационного обнаружения снижается на 30–40 % по сравнению с нормальными ус- ловиями. При небольших дождях и снегопадах максимальная даль- ность действия снижается на 10 %, при сильных проливных дождях – на 30 и даже 50 %. В последнем случае для 10-сантиметровых волн такое уменьшение составит лишь 5–10 %. Все это объясняется силь- ным рассеянием и поглощением радиоволн сантиметрового диапазона каплями воды, находящейся в воздухе. Причем с увеличением длины волны степень ослабления сигналов уменьшается.
При некоторых гидрометеорологических условиях может наблю- даться аномальное распространение радиолокационного излучения, что проявляется или в значительном увеличении дальности обнару- жения (сверхрефракция), или в её значительном уменьшении (субреф- ракция). Сверхрефракция возникает, если с увеличением высоты воз- растает температура воздуха или уменьшается его влажность. Напри- мер, явление сверхрефракции в той или иной мере очень часто имеет место в северной части Японского моря. Зимой это обусловливается наличием антициклонических условий, а летом – туманов. Если же состояние поверхностного слоя воздуха обратно указанным выше, то наблюдается явление субрефракции, которая может быть такой вели- чины, что объект с хорошей отражательной способностью, наблюдае- мый визуально, не может быть обнаружен на экране РЛС.

25
2.3. Режимы индикации. Радиолокационное изображение
местности. Чтение радиолокационного изображения
Изображение на экране РЛС может быть ориентировано или от- носительно диаметральной плоскости судна («по курсу»), либо отно- сительно гирокомпасного меридиана («по норду») (рис. 2.4). Оба этих варианта имеют как достоинства, так и недостатки.
При ориентации изображения «по курсу» на экране РЛС видна такая же картина взаимного расположения объектов относительно диаметральной плоскости судна, как и при визуальном наблюдении ситуации. В этом случае отметка курса совпадает с направлением диаметральной плоскости и проходит через ноль азимутального круга, на котором отсчитываются курсовые углы на объекты. Следовательно, прямое измерение пеленгов при такой ориентации невозможно.
При повороте судна отметка курса на экране РЛС остается непод- вижной, а изображение поворачивается на такой же угол, что и судно, но в обратную сторону. Этот вид ориентации удобно применять при плавании в узкостях, а также при маневрировании с целью предупре- ждения столкновения судов. Однако при ориентации «по курсу» лю- бое изменение направления диаметральной плоскости приводит к смещению изображения, поэтому при рыскании судна чёткость изо- а) б)
Рис. 2.4. Изображение на экране РЛС в режиме индикации: а) «по курсу» и б) «по норду»
0°
0°

26 бражения неизбежно ухудшается в силу его послесвечения, поэтому его называют нестабилизированным. Его используют только в режиме относительного движения.
При ориентации изображения «по норду» ноль азимутального круга совпадает с гирокомпасным меридианом, поэтому изображение на экране РЛС похоже на изображение местности на морской карте. В этом случае отметка курса направлена по гирокомпасному курсу, от- считываемому по азимутальному кругу, с которого также снимаются значения гирокомпасных пеленгов на ориентиры. При повороте судна отметка курса перемещается в сторону поворота на угол поворота, а изображение остается неподвижным, сохраняя свою стабильность при рыскании судна, поэтому его называют стабилизированным. Ориен- тацию «по норду» удобно применять при радиолокационных способах определения места судна. Такая ориентация используется в режимах и истинного, и относительного движения.
В современных РЛС может быть также дополнительный режим ориентации – «курс стабилизированный», когда отметка курса совпа- дает с направлением диаметральной плоскости и проходит через ноль азимутального круга. Однако с помощью определённых технических решений реализована такая ситуация, когда при рыскании или не- больших поворотах судна отметка курса изменяет свое положении со- ответственно повороту, а изображение местности на экране РЛС оста-
ётся неподвижным. В результате при небольших изменениях курса изображение не «смазывается» и остается стабильным, т. е. устраня- ется основной недостаток ориентации «по курсу». Этот вид ориента- ции следует использовать при маневрировании для расхождения с другими судами, а также при плавании в узкостях и вдоль берега в ус- ловиях сильного волнения, когда частое рыскание неизбежно.
В судовых РЛС применяются два вида ориентации изображе- ния: в относительном движении (ОД) и в истинном движении (ИД)
(рис. 2.5).
При изображении в ОД место своего судна на экране РЛС (нача- ла развертки на ИКО) неподвижно, эхосигналы неподвижных объек- тов перемещаются в сторону, обратную движению своего судна с та- кой же скоростью, а эхосигналы подвижных объектов перемещаются по линиям относительного движения (ЛОД), направление которых определяется геометрическим вычитанием вектора скорости своего судна из векторов скорости этих объектов. Этот вид изображения удобно применять при решении задач на расхождение с другими су- дами. Основной недостаток изображения в ОД заключается в нечётко- сти эхосигналов объектов из-за их послесвечения, заключающегося в

27 том, что эхосигналы, формируемые при каждом повороте антенны, накладываются друг на друга, как бы «размазывая» изображение.
При изображении в ИД место своего судна и эхосигналы других судов на экране перемещаются в соответствии с направлением и ско- ростью движения соответствующего судна, тогда как эхосигналы не- подвижных объектов остаются неподвижными. Траектории движения эхосигналов других судов формируют их линии истинного движения
(ЛИД). Когда место своего судна достигает края экрана или заданного расстояния (как правило, 2/3 радиуса экрана), то всё изображение вместе с началом развёртки возвращается в исходное место. Изобра- жение в ИД удобно использовать при плавании в узкостях и стеснён- ных районах. При этом исключается «размазывание» берега и других неподвижных объектов, но крайне неудобно решать задачи на расхо- ждение, поскольку невозможно быстро и достаточно точно опреде- лить опасность столкновения, обычно оцениваемую на основе рас- стояния D
кр и времени Т
кр кратчайшего сближения, которые принято рассчитывать с помощью ЛОД эхосигнала встречного судна.
В целом изображение местности на экране РЛС похоже на изо- бражение на карте, однако имеет ряд особенностей, которые следует учитывать при эксплуатации РЛС.
Искажение линии берега. Соответствие показанной на карте береговой линии и изображения на экране РЛС во многом определя- ется характером побережья. В наибольшей степени изображение соот- ветствует реальной береговой линии, если берег обрывистый, скали- стый. В противном случае отражающие поверхности побережья не совпадают с береговой линией и, находясь на горизонталях, превы- шающих уровень моря, формируют такую комбинацию эхосигналов, которая не совпадает с береговой линией как по форме, так и по рас- стоянию до неё. Влияние этого обстоятельства существенно возраста- ет, если объект наблюдения находится за пределами радиолокацион- ного горизонта. Искажение береговой линии проявляется также в том, что отдельные её участки, затеняясь другими элементами побережья
(мысы, острова, скалы, горы и т. п.), вовсе отсутствуют на экране
РЛС. Кроме того, мелкие элементы окружающей обстановки часто не выделяются на экране РЛС, особенно на больших шкалах дальности, из–за сравнительно небольшой разрешающей способности РЛС в го- ризонтальной плоскости. В этом случае наблюдается картина, как ес- ли бы тонкую извилистую линию обвести толстым маркером.
В наиболее сложных случаях для облегчения опознавания побе- режья в некоторых странах издаются специальные карты с радиолока- ционной нагрузкой, на которых более подробно отмечен рельеф бере-

28 га, нанесены отражающие горизонтали. Однако такие карты не нашли широкого применения. С этой же целью иногда в лоциях приводятся фотографии экрана РЛС с радиолокационным изображением наиболее изрезанных участков побережья (рис 2.5).
Отображение береговых объектов. Характерные эхосигналы на экране РЛС дают гидротехнические сооружения, мосты, береговые строения и мачты, имеющие вид металлических ферм. Если такие объекты отмечены на карте, то это помогает опознать местность. Ме- таллические мачты на берегу дают эхосигналы более яркие, чем изо- бражение берега, на больших расстояниях они появляются раньше.
Если судно следует каналом или проливом, через который проходит воздушная линия электропередачи, то эта линия обнаруживается на экране РЛС в виде отдельного эхосигнала, расположенного в основа- нии перпендикуляра, опущенного из места судна на линию электро- передачи. Опасность заключается в том, что при постоянном курсе этот эхосигнал приближается к центру экрана на неизменном пеленге, создавая иллюзию сближения со встречным судном, идущим курсом на столкновение.
Влияние метеорологических условий. Помимо влияния на нави- гационные характеристики РЛС, о чем говорилось выше, метеороло- гические условия часто сказываются и на качестве изображения ок- ружающей обстановки. Так, сильный дождь, особенно тропический ливень, способен полностью «забить» полезный эхосигнал. Если дождь проходит стороной, то он приводит к появлению на экране РЛС
Рис. 2.5. Побережье в районе гавани Кангуан и его радиолокационное изображение (Лоция Корейского полуострова, 2001)

29 характерных отметок, яркость и очерченность контуров которых зави- сят от интенсивности дождя.
Снежные заряды, дождь, грозовые и дождевые тучи также могут давать засветку на экране РЛС, как уменьшая точность измерения расстояний и пеленгов, так и затрудняя опознавание ориентиров или даже вообще затеняя их. Это явление называется метеорологическое эхо. В плохую погоду следует особо тщательно следить за поведением эхосигналов на экране РЛС, чтобы не перепутать, например, изобра- жение острова и ливневого облака. Эхосигналы от туч и грозовых фронтов имеют мелкие очертания с постоянно меняющейся формой.
В соответствующих условиях плавания можно переключиться на ре- жим ИД, в котором подвижные эхосигналы облаков и дождевых заря- дов проявляются более отчётливо.
В свою очередь, эхосигналы от метеорологических явлений могут дать ценную информацию о метеорологической обстановке. На этом явлении работают специальные береговые РЛС, которые позволяют на расстояниях до нескольких сотен километров обнаруживать, на- пример, штормовые фронты и обеспечивать наблюдение за их пере- мещением. Такие сведения позволяют формировать прогнозы выпа- дения осадков, возникновения грозовых фронтов и путей их вероятно- го перемещения.

30
Ледовая обстановка. Поскольку лед обладает малой эффектив- ной площадью отражения, то ровные ледяные поля, так как и отдель- ные гладкие льдины, практически не дают эхосигналов на экране
РЛС. Снежное покрытие и припай вблизи низменных берегов могут значительно исказить линию берега и затруднить опознавание мест- ности. Отчётливые эхосигналы дает смерзшийся торосистый лед, изо- бражение которого на экране РЛС во многом похоже на засветку от морского волнения. При плавании во льдах следует использовать шкалы наиболее крупного масштаба. Лишь на таких шкалах можно различить крупные льдины, торосы, кромку ледяного поля и даже от- дельные проходы в ледяном поле (если они шире площади разреше- ния). Но и в этом случае радиолокационное изображение не позволяет судить о глубине (ширине) ледового поля, поскольку эхосигналы от торосов в глубине поля быстро ослабевают, а ровное ледяное поле во- обще не даёт засветки, за исключением кромки.
Учет приливоотливных явлений. Важнейшее значение при ис- пользовании РЛС имеет учет фактической глубины моря. На отечест- венных морских картах очертания береговой черты показаны для наи- низшего теоретического уровня моря, тогда как в районах с ярко вы- раженными приливоотливными явлениями фактическая глубина моря может на несколько метров (до десяти и более метров) отличаться от глубины, указанной на карте. В этом случае во время прилива линия уреза воды может отстоять от линии берега, показанной на карте, на сотни метров. И если берег низменный, то его очертания весьма отли- чаются от изображения карты.
Учет мёртвой зоны и теневых секторов. Представленные в предыдущем разделе мёртвая зона и теневые сектора могут сущест- венно исказить фактическое изображение окружающей обстановки, затеняя полезные эхосигналы. Единственный способ проверки нали- чия в теневых секторах судов и других объектов заключается в перио- дическом кратковременном изменении курса на величину, не мень- шую чем ширина наибольшего теневого сектора.
Теневые сектора, а также мёртвую зону можно четко различить на экране РЛС при наблюдении засветки от волнения моря на круп- ных шкалах.
На судах наличие теневых секторов устанавливается эксперимен- тально. Для этого шлюпка или катер, снабженный уголковым радио- локационным отражателем, должен обойти вокруг судна на расстоя- нии, превышающем радиус мёртвой зоны. Направление и ширина те- невых секторов определяются путем фиксации курсовых углов, на ко- торых пропадают и появляются эхосигналы этого катера. Полученная