5.8. Влияние отражающих свойств объектов.

Радиоволны отражаются от цели в том случае, если её электричес­кая проводимость, диэлектрическая постоянная и магнитная проницае­мость отличаются от тех же парамет­ров среды, в которой волны распрост­раняются. Так как все цели имеют электрические свойства, отличающиеся от электрических свойств воздуха, то они в большей или меньшей степени обнаруживаются радиолокатором.

Металлические объекты отражают радиоволны лучше, чем деревянные. Но на сантиметровых волнах электри­ческие свойства влияют на эффектив­ность отражения меньше, чем размеры объектов. Принято различать зеркальное, диффузионное и резонансное отражения от цели.

Рис. 2.27. Уголковый отражатель

. При больших размерах цели по сравнению с длиной волны от глад­кой поверхности получается зеркаль­ное отражение, при котором угол паде­ния равен углу отражения. В этом случае отраженный сигнал не возвращается к РЛС ( за исключением случая нормального падения).Примером зеркально отражающей поверхности является спокойная гладкая водная поверхность

Диффузионное отражение проявляется в случае, когда линейные размеры цели также велики, но поверхность цели шероховатая. Поверхность считается шероховатой, если её неровности сравнимы с длиной волны. Благодаря различной ориентации элементов поверхности отраженные волны рассеиваются во всех направлениях, в том числе и в направлении РЛС.

Резонансное отражение наблюдается в том случае, когда линейные размеры отражающего объекта или размеры его отдельных элементов соответствуют нечетному числу полуволн. В отличие от диффузионного отражения, резонансное характеризуется большой интенсивностью и резко выраженной направленностью, которые зависят от конструкции и ориентации отражающего объекта.

В тех случаях, когда длина волны велика по сравнению с линейными размерами цели, падающая волна огибает цель и интенсивность отраженной волны ничтожно мала.

Существенное влияние на эффек­тивность отражения оказывает конфи­гурация отражающей поверхности. Чем больше участков, представляю­щих собой плоскости, перпендикуляр­ные направлению распространения волны, имеет отражающая поверх­ность, тем эффективнее отражение, тем больше дальность обнаружения. Наи­лучшее отражение дают плоские объ­екты, обращенные своей поверхностью к РЛС (угол падения равен 90°). Если угол падения отличается от прямого, то основная доля энергии отражается не в сторону РЛС и обнаружение рез­ко ухудшается. При использовании санти­метровых волн большинство поверхно­стей дает диффузионное (рассеянное) отражение. Отражающие свойства объектов оцениваются эффективной площадью рассеяния (ЭПР), которая в сантиметровом диапазоне волн мало зависит от длины волны.

Следует иметь в виду, что величина отражающей площади большинства объектов зависит не только от их размеров, но и от ракурса. Так судно , обращенное бортом к РЛС, имеет большую отражающую площадь, чем судно, обращенное к ней носом или кормой. Следует учитывать , что относительное положение целей и РЛС изменяется (движение судна, качка, падающие капли дождя, мокрый снег и т.п.). Поэтому ЭПР реальных целей, встречающихся в морской навигации (суда, буи, плавмаяки и др.) изменяется по случайному закону, что затрудняет наблюдение целей на экране индикатора и ухудшает работу САРП.

Для увеличения отражающей спо­собности мелких объектов на них мо­гут быть установлены пассивные отра­жатели уголкового типа. Уголковый отражатель (рис.2.23), образованный тремя взаимно перпендикулярными ме­таллическими листами, имеет свойст­во отражать обратно падающую на него волну. Эффективная площадь рассеяния уголкового отражателя при строгой перпендикулярности его плоскостей равна:

S_Э= (4π/3) х (α/λ ), (1.16)

где S_Э — эф­фективная площадь отражающей по­верхности, м²; а — ребро уголкового отражателя, м;

λ — длина волны, м.

Например, при α = 0,5 м, λ= 3,2 см, S_Э=250 м².

Следовательно, отражающая спо­собность уголкового отражателя рис. 2.27 рав­ноценна отражающей способности суд­на небольшого водоизмещения ( 50..200 р.т.)

Для более равномерного отраже­ния по всем направлениям применяют комбинации из нескольких уголковых отражателей, устанавливаемых обыч­но на буях, мачтах и т. д. и располо­женных или в горизонтальной плоско­сти по окружности, или вокруг верти­кальной оси по спирали. На берегу устанавливают одиночные отражате­ли, раскрытые в сторону моря.

Эффективность отражения от бере­га зависит от крутизны и высоты бере­га и характера почвы. Крутой берег, от­весные скалы дают отражение в сторо­ну РЛС, поэтому хорошо обнаруживаются; пологий берег, песчаные косы дают зеркальное отражение в сторону, почти противоположную направлению на РЛС, поэтому обнаруживаются плохо. Наличие на берегу раститель­ности или свежевыпавшего снега мо­жет несколько уменьшить дальность обнаружения из-за поглощения радио­волн. Отдельные крупные кусты, дере­вья на пологом берегу создают отра­жение радиоволн и могут быть обна­ружены.

Морская поверхность при отсутст­вии волнения дает зеркальное отра­жение в противоположную сторону и не обнаруживается на экране РЛС, однако, волнение и даже рябь создают рассе­янное отражение, в результате чего от­дельные волны обнаруживаются на расстоянии нескольких миль.

Плавающий лед дает слабое отра­жение. Дальность обнаружения его кромки заметно возрастает при волне­нии, граница которого и определяет ледяную кромку. Торосистый лед об­наруживается лучше, чем гладкие ле­дяные поля. Айсберги, особенно с раз­мытыми формами, обнаруживаются слабо.

Осадки в виде дождя и снега дают отражение, эффективность которого тем больше, чем больше плотность и размеры частиц. При распространении радиоволны в этом случае происходит непрерывное отражение от водяных капель, расположенных во всех более удаленных точках. Поэтому, чем боль­ше длительность импульса и ширина луча, тем больше объем осадков, от которого одновременно происходит от­ражение, и тем больше дальность об­наружения этих осадков. Достаточно эффективное отражение создают обла­ка. Грозовые облака могут давать бо­лее сильное отражение, чем берег, на значительных расстояниях.

Контрольные вопросы по главе 5:

1. Перечислите факторы, которые необходимо учитывать при выборе безопасной скорости, связанные с использованием РЛС.

2. Приведите определение «охранной зоны». Как устанавливается «охранная зона»?

3. Для чего предусмотрен режим «Trial»

4. В чем заключается основное отличие динамического проигрывания маневра от статического?

5. Какие данные использует судоводитель для оценки ситуации опасности сближения?

6. На какой частоте работает радиолокационный спасательный ответчик (РСО-SART)? На каком диапазоне должна работать РЛС, чтобы принимать сигналы РСО?

7. На каких частотах работает радиолокационный буй RACON?

8. Как проявляются на экране РЛС помехи от волнения моря и атмосферных осадков?

9. Какие ораны управления есть в РЛС для подавления помех от моря и атмосферных осадков?

10. В каких случаях появляется на экране РЛС ложный сигнал от предыдущей посылки?

11. Как сказывается на радиолокационном наблюдении явление субрефракции?

12. Как возникает явление сверхрефракции? Какой вид помехи может возникнуть при этом явлении?

13. Как влияют на затухание радиоволн сантиметрового диапазона те или иные виды атмосферных осадков?

14. Охарактеризуйте влияние на радиолокационное наблюдение отражающих свойств объектов?