Утверждаю Зав. Кафедрой СБС

д.т.н., проф.

"___"_______________200 р.

ЛекцИя №3 По учебной дисциплине

«Современные автоматизированные системы управления движением судов»

Тема: «Система автоматической радиолокационной прокладки (САРП). Часть 1 Бортовые радиолокационные станции».

Учебный класс: эс-61д, эс-62д, эс-63д

время: 1-2 час.

Место: 52 ауд.

Учебная и воспитательная цель: «Формирование у студентов целостного представления о современных автоматизированных системах управления движением судов»

Учебные вопросы и распределение времени:

Вступление..............................................................................................5 мин.

1. Принцип действия, состав и размещение приборов импульсной радиолокационной станции на судне...................................................30 мин.

2. Основные эксплуатационные характеристики

бортовой радиолокационной станции………………………...……...40 мин.

Выводы и ответы на вопросы.................................................................5 мин.

Учебно-материальное обеспечение: проектор, слайды.

Учебная литература:

1. Алексишин В.Г., Козырь Л.А., Короткий Т.Р. Международные и национальные стандарты безопасности мореплавания. - Одесса: «Латстар», 2002.-257с.

2. Золотов В.В., Фрейдзон И.Р. Управляющие комплексы сложных корабельных систем.-Л.: «Судостроение», 1986.-232с.

3. Вагущенко Л.Л. Интегрированные системы ходового мостика. - Одесса: «Латстар», 2003.-170с.

4. Вагущенко Л.Л., Вагущенко А.Л., Заичко С.И. Бортовые автоматизированные системы контроля мореходности. - Одесса: «Фенікс», 2005.-272с.

5. Вагущенко Л.Л. Судовые навигационно-информационные системы. - Одесса: «Латстар», 2004.-302с

Структура лекции и методика ее изложения

Лекция начинается с короткого вступления, в котором доводится тема, ее значение в подготовке специалиста, целевая установка и план. Так же во вступлении доводится рекомендуемая литература и ее краткая характеристика.

В основной части лекции при определении очередного вопроса плана, формулируется его связь с обеспечивающими учебными дисциплинами и будущей деятельностью специалиста и магистра.

1. Принцип действия, состав и размещение приборов импульсной радиолокационной станции на судне

С ростом интенсивности морского судоходства и увеличением размеров судов происходит постоянное усложнение навигационной обстановки, что приводит к значительным трудностям в управлении судами в открытом море при переходах, в прибрежных районах, в узкостях и при подходах к портам. Постоянно растут требования к безопасности и экономической эффективности судовождения, возникает потребность в более качественном и современном навигационном оборудовании.

Мировой флот пополнился большим количеством судов, оснащенных оборудованием для обеспечения безопасности плавания, сохранности жизни членов экипажа и материальных ценностей. Но, даже не смотря на наличие самой современной техники количество происшествий на море, по-прежнему остается высоким. Причинами аварий и аварийных ситуаций остаются неправильное управление судами, недостатки судов в части их управляемости. Анализ статистики по столкновениям и посадкам на мель показывает, что часто в этих авариях проявляется несоответствие показателей управляемости судов современным условиям мореплавания. Особенно часто это имеет место при экстренном маневрировании судов в сложных погодных условиях.

Для эффективного снижения аварийности на судах необходимо совершенствование систем и средств предупреждения столкновения судов.

Процесс обнаружения объектов в пространстве и определение их координат радиотехническими методами называется радиолокацией.

Приборы, обеспечивающие радиолокацию объектов в пространстве, называются радиолокационными станциями (РЛС). По принципу устройства и работы различают несколько видов РЛС:

Активные и пассивные. В обоих случаях полезная информация от объекта доставляется радиосигналами, приходящими от объекта к РЛС. Пассивная РЛС содержит только антенну и приемник. В состав активной РЛС кроме антенны и приемника входит передатчик.

Активные РЛС разделяются:

Непрерывного излучения:

-немодулированные;

-доплеровские;

-с частотной модуляцией.

Импульсного излучения.

Для радионавигации на море используется и совершенствуется лишь один вид – активная импульсная двухкоординатная РЛС.

Морские навигационные РЛС измеряют два параметра в полярной системе координат: расстояние до объекта и направление на объект (курсовой угол или пеленг).

Измерение расстояний производится амплитудным (импульсным) способом. Расстояние до объекта определяется измерением времени t_D от момента излучения «зондирующего» импульса до приема соответствующего отраженного импульса. Время определяется как время прохождения импульса до объекта и обратно:

_{где D – расстояние до объекта;} с – скорость распространения радиоволн.

Определив время , и зная скорость распространения радиоволн, определим расстояние до объекта по формуле:

Масштаб дальности определяется как отношение предельного значения шкалы дальности к радиусу экрана:

где, – коэффициент использования экрана; – диаметр экрана.

Для измерения расстояния до объекта формируется электронная шкала дальности в виде яркостных отметок на развертке.

Определение угловых координат объектов основывается на использовании антенны остронаправленного действия. В морской радиолокации применяется амплитудный метод максимума. При пеленгации по методу максимума антенна плавно поворачивается, и отсчет угла цели производится в тот момент, когда амплитуда сигнала на входе приемника достигает максимума.

Рис. 1. _{Принцип работы РЛС}

В современных станциях реализовано автоматическое слежение за объектом по дальности и углу.

Импульсный метод в радиолокации позволяет довольно просто одновременно наблюдать несколько объектов, расположенных в зоне действия РЛС, так как эхо-сигналы смещены во времени в зависимости от дальности до объекта. Решение этой задачи при непрерывном излучении приводит к большому усложнению аппаратуры.

Импульсная РЛС (рис.2) содержит следующие основные составные части:

- синхронизатор, вырабатывающий последовательность запускающих синхроимпульсов, управляющих работой передатчика, индикатора и схемы временной автоматической регулировки усиления (ВАРУ);

- передатчик, состоящий из импульсного модулятора и генератора СВЧ, который под действием синхроимпульсов генерирует мощные «зондирующие» импульсы СВЧ;

- антенное устройство, имеющее пеленгационную характеристику с острым максимумом, вращающаяся часть которого сканирует пространство в пределах 360°;

- антенный переключатель, коммутирующий антенну с передачи на прием и обратно;

- приемник, усиливающий принятые отраженные эхо-сигналы и преобразующий их в видеоимпульсы, которые поступают на индикатор;

- блок передачи углового положения антенны на индикатор;

- индикатор, отображающий навигационную обстановку и позволяющий определить координаты объектов.

Рис. 2 Структурная схема импульсной РЛС

Антенный переключатель в момент подачи импульса подключает антенну к передатчику и защищает приёмник от воздействия этого мощного импульса. После подачи импульса, передатчик соединяет антенну с приёмником до генерации следующего импульса.

Отсюда следует, что один цикл состоит из периода, когда импульс вырабатывается, и период, когда антенна работает на прослушивание и ждет отраженный сигнал (рисунок 3).

Рис. 3 Сигнал импульсной РЛС

Длительность цикла определяется максимальной дальностью, на которую рассчитана развертка индикатора. Т.е. если менять шкалу дальности на радаре (3, 6, 12, 24 мили), то будет меняться и длина всего цикла импульса. На больших шкалах — длинные импульсы, и чем меньше шкала — тем короче импульс (цикл).

При увеличении длительности импульса увеличивается дальность действия станции. Т.е. посылается более мощный поток энергии, и радар сможет лучше обнаруживать цели на дальних дистанциях. Но при этом нужно помнить, что минимальная дальность обнаружения целей увеличится (что нам не выгодно в некоторых случаях). Дело в том, что отраженный сигнал от ближних целей не может быть различен на фоне мощного увеличенного зондирующего импульса.

Уменьшение длительности импульса приводит к следующим преимуществам: — лучшее обнаружение целей, расположенных близко к судну; — улучшается разрешающая способность по дальности (радар может определить отдельно два рядом находящихся объекта с одними угловыми координатами); — увеличивается частота следования импульсов, что в свою очередь повышает вероятность обнаружения цели. Ведь, для надежного обнаружения целей необходимо, чтобы за каждый цикл радиолокационного обзора от объекта отражалось, по крайней мере, 5 импульсов.

Практика использования радиолокаторов выработала ряд требований к размещению приборов станции на судне, основные из которых следующие:

1) Антенное устройство необходимо устанавливать по возможности выше всех выступающих над палубой мостика конструкций ездовой архитектуры.

2) Расстояние между антенной и приемопередатчиком не должно превышать установленное инструкцией и волновод должен иметь минимальное количество изгибов (колен), иначе потери энергии в волноводном тракте приведут к резкому снижению дальности обнаружения объектов.

3) Чрезмерная высота антенны над ватерлинией может несколько увеличить мертвую зону. Нельзя помещать антенну низко над верхней палубой мостика, так как выступающие крылья и шлюпочная палуба создадут радиотень у бортов судна.

4) Вблизи зеркала антенны не должно быть никаких снастей, которые могут захлестнуться вокруг нее. При установке антенны в местах, часто посещаемых людьми, например, на верхнем мостике, надлежит принять меры безопасности (ограждение, установка выше человеческого роста и т. д.).

5) Индикатор, как правило, должен располагаться в рулевой рубке, но его нередко устанавливают в штурманской, рядом с рабочим столом. В этом случае ухудшается управление судном в стесненных водах и затрудняется глазомерная проводка по радиолокатору, так как судоводитель не имеет прямого контакта с рулевым, визуального обзора и слухового наблюдения.

6) Место, где установлен индикатор, желательно оградить шторами для защиты экрана индикатора от прямых световых лучей, но таким образом, чтобы судоводитель мог, не удаляясь от экрана, видеть окружающую обстановку. При любых варианта установки к индикатору должен быть обеспечен свободный доступ, как для ремонта, так и для одновременного наблюдения экрана несколькими лицами.

7) Передатчик обычно размещают в отдельном помещении, примыкающем к штурманской рубке, или в самой рубке, что несколько хуже. Иногда, сообразуясь с местом установки антенны, передатчик выносят в фальштрубу или иное место на палубе мостика. Помещение, где расположен передатчик, следует обеспечить хорошей вентиляцией. Выпрямитель располагают, там же где и передатчик.

8) Агрегат питания может быть установлен в любом удобно месте. Лучше, когда для этой цели выделяется агрегатная, где размещаются агрегаты питания всех навигационных приборов.