книги из ГПНТБ / Щеголев В.И. Портовые радиолокационные станции

ствительных. По этой же причине ширина проходов между зна­ ками плавучего ограждения, между молами, ширина каналов с естественными и искусственными стенками выглядит на экране несколько уменьшенной.

Допустим, что буи I и II, расстояние от которых до радиоло­ кационной станции равно Д, выставлены на бровках канала ши­ риной В. Если ось канала образует с линией буй I — антенна

К—-коэффициент, характеризующий отражательную способ­ ность наблюдаемого объекта (см. ниже).

Аналогично для буя II:

1п — КДг a cos ®2 + т sin <э2.

локационном просмотре водного пространства между волноло­

мами и огражденными дамбами или берегом каналов. Приблизительные размеры отметки судна, наблюдаемого на

экране, также можно рассчитать, зная величины разрешающей

способности РЛС по углу и расстоянию. При этом судно пред­ ставляют в виде прямоугольника, имеющего длину а и ширину Ь.

Если диаметральная плоскость судна образует с осью фарватера угол у и если разность углов —у достаточно велика (рис. 3), то

1 При этом диаметр рисующего пятна d (см. ниже) в расчет не принимается.

20

приблизительный размер отметки в направлении, перпендикуляр­ ном диаметральной плоскости, будет определяться:

А =К' \Дa cos (<р—7) + b] + т sin (ср— 7),

и в направлении диаметральной плоскости:

А' = К'[а + т cos (<р—7)].

Рис. 3. Приблизительные размеры отметки судна

Поскольку в практических условиях угол у всегда мал, то эти выражения удобно преобразовать:

А = К' (Да cos ср + Ь) + т. sin ср,

А' =К' [а + т cos <р].

Коэффициенты К и К', как уже было сказано, характеризуют

отражательную способность объекта. Их величина может суще­

ственно изменяться в зависимости от удаления судна от РЛС, конструкции судна, расположения судовых надстроек относительно РЛС, а также и от разрешающей способности станции. Значение коэффициентов обычно определяется по результатам эксперимен­ тальных наблюдений различных объектов; так, например, установ­ лено, что при разрешающей способности 0°,7-—1°,5 К=К'=\, а при

Если угол ср невелик (т. е. задача сводится к продольному про­ смотру фарватера) и судно приближается к РЛС, то обычно ос­ новную долю энергии зондирующего импульса отражает лобовая стенка средней надстройки, поскольку она закрывает собой над­ стройки, расположенные на корме. Если допустить, что расстояние от полубака до лобовой стенки средней надстройки равно трети

21

длины судна, то приблизительный размер отметки по направле­ нию, перпендикулярному диаметральной плоскости, будет равен:

А= К' (ДаДЬ),

ав направлении диаметральной плоскостц:

А' = /С' (~а А- т

При удалении же судна от РЛС (также при продольном про­

смотре фарватера) энергия зондирующего импульса в основном отражается кормовой надстройкой и приблизительный размер А' отметки будет лишь несколько превышать значение разрешающей способности по расстоянию:

А' =: т,

а размер А останется таким же, как и в случае приближения судна.

Естественно, что для расчета возможности радиолокационной проводки судов в первую очередь важно знать величину А, которая при малых углах у будет представлять проекцию отметки на на­ правление, перпендикулярное оси канала.

Приведенные выше расчеты позволяют сделать заключение,

что радиолокационная проводка судна по фарватеру становится принципиально возможной, если минимальное значение ширины канала на просматриваемом участке удовлетворяет следующему значению:

^min > К' (Д <*■ cos сс + Ь) 4- т sin ср

в общем случае, а для продольного просмотра канала:

В^ЖДД^А-Ь').

Только при выполнении этого условия отметка судна не будет сливаться с изображением берегов канала или ограждающих его

буев.

Однако из практики известно, что при своем движении судно вследствие многих причин (дрейф, рыскание и т. д.) постепенно отклоняется от линии заданного пути — осевой линии канала.

Предположим, что по каким-то причинам судно начало двигаться

изведена либо на накладном планшете, покрывающем экран, либо электронным способом на самом экране. Можно с достаточной уверенностью сказать, что самым поздним моментом, когда опе­ ратор портовой РЛС заметит отклонение судна, будет являться момент, когда отметка будет лишь касаться осевой линии (рис. 4, положение А2). Определив в этот момент место судна, оператор

22

сообщает его лоцману, который и оценивает информацию. Обозна­ чим суммарное время, необходимое для определения места судна, передачи сообщения и оценки его лоцманом, буквой t. Следова­ тельно, из положения А2 судно в течение интервала t будет сле­ довать ошибочным курсом до положения А3, которое соответствует началу движения новым курсом А3Д2 с целью ликвидировать от­ клонение от заданного курса. Но поскольку определение места

судна относительно оси канала может быть выполнено оператором чрезвычайно быстро — в течение 2—3 сек, а также поскольку для передачи информации на судно и для нанесения места на лоцман­ ском планшете требуется также всего несколько секунд, то можно

Рис. 4. Определение бокового смещения судна

с гарантией сказать, что интервал t не будет превышать 10—12 сек

ипрактически начало движения по новому курсу будет совпадать

сположением А2, а боковое смещение Ро судна в этот момент определится выражением:

Ро = ~^ [Д' (Д а cos ? + + т sin ?],

а для случая продольного просмотра канала:

Рй = ^КДД* + Ь).

Далее следует учитывать, что определение места судна по по­ ложению его отметки на экране портовой РЛС будет сопрово­ ждаться погрешностью. Допустим, что максимальная ошибка в

ошибок, и вероятность нахождения судна в площади такого

эллипса составит 95,5%. Линейные значения ошибок в определе­ нии направления Дг и расстояния 5 располагаются под углом 90°

друг к другу, причем ошибка б всегда направлена по оси радио­

локационного луча, а ошибка Де —по перпендикуляру к оси.

Имея значения полуосей эллипса (Де и б) и зная угол между направлением РЛС — судно и осью канала, можно, воспользовав­ шись уравнением подеры эллипса, определить величину макси­

мально-возможного отклонения судна от оси канала для положе­ ния А2 (рис. 5):

Р’о = -у- [Д' (Д a cos о + Ь) + т sin <р] + Д е)2 cos3 ® + 52 sin2 ®

23

или при продольном просмотре канала:

Р'ь=-\-К' (Д а + Ь)+Д г.

Но так как отклонения судна могут происходить по обе сто­ роны канала, то эти выражения должны быть удвоены:

Р'=К' (Да cos ср -f- b) + т sin ср + 2 У(Д е)2 cos2 ср + о2 sin2 ср

и

Р' = КДД* + Ь) + 2Де.

Эти выражения справедливы для обеспечения радиолокацион­

ной проводки судов в одном направлении. Для расчета двусторон­ ней проводки надо учитывать, что между «входной» и «выходной»

24

сторонами канала должна быть оставлена «полоса безопасности»,

необходимая для безопасного расхождения. Ширина этой полосы на практике принимается равной ширине отметки судна. Следова­

Рис. 6. Необходимая ширина канала для двусторонней проводки

При просмотре канала под большими углами проводка судна осложняется тем, что место судна не соответствует центру от­ метки, а в каждый данный момент в зависимости от изменения угла ср будет приходиться на новую ее точку (рис. 7). Чтобы исключить это обстоятельство (а также и по другим причинам),

наблюдается стремление располагать радиолокационные станции

вблизи от судоходной трассы так, чтобы большая часть обозре­ ваемого канала просматривалась под малыми углами ср. Кроме того, поскольку расчет возможности радиолокационной проводки приходится вести для наиболее удаленных от РЛС участков ка­ нала, то в подавляющем большинстве случаев величина угла <р

действительно оказывается малой. Поэтому с достаточной для

практики точностью можно пользоваться формулами (Г) и (2х).

25

Рассмотрение этих формул показывает, что, зная величины В, Ь, К, К' и 8, можно подбирая значения Диа, найти оптимальную дальность действия станции с учетом ее разрешающей способности,

а также с учетом возможной установки в намеченных при предва­ рительном обследовании местах.

Иногда окончательное условие возможности проводки выра­ жается в несколько иной форме: за основу берется отношение по­ перечного размера отметки судна к ширине канала. На этом осно­ вании, например, подбирались оптимальные значения Диа для радиолокационных станций на реке Везер [70], причем в качестве

Рис. 7. Изменение положения места судна в отметке в за­ висимости от угла 9

обязательного условия оговаривалось, чтобы величина упомяну­ того отношения (для двусторонней проводки судов) не превыпГала 1:4. На рис. 8 представлена диаграмма, на которой поперечный

размер отметки, зависящий в основном от Диа, сопоставляется с четвертью ширины фарватера реки Везер. Диаграмма дает на­ глядное представление о дальностях, которые может обслуживать радиолокационная станция с данной разрешающей способностью в зависимости от ширины диаграммы, направленности излучения

антенны в горизонтальной плоскости и превышения уровня отра­ женного сигнала над уровнем обнаружения.

Следует подчеркнуть, что все вышеприведенные расчеты имеют приблизительный и несколько завышенный характер. Так, напри­

мер, для обеспечения радиолокационной проводки по подходному

каналу порта Гавр по расчету требовалось, чтобы разрешающая

способность станции по углу была не хуже 0°,3. Тем не менее экс­

перименты и последующая успешная эксплуатация станции пока­ зали, что удовлетворительные результаты при данных же условиях достижимы и с разрешающей способностью по углу, равной 0°,6 [31]. Несмотря на это обстоятельство, приведенные расчеты по­ лезны уже тем, что помогают составить довольно отчетливое пред­

ставление о возможности радиолокационной проводки на этапе пред­ варительного обследования.

26

Формулы (1') и (2') позволяют вывести заключение о макси­ мальной рабочей дальности действия станции:

иВ-К'Ь

для односторонней проводки и

Цраб

В — ЗК'Ь

[а (К + З/С) + 4г]

установки

Рис. 8. Диаграмма сравнения размера отметки с четвертью ширины фарва­

При общей протяженности подходного канала Лис учетом того, что с помощью одной станции можно просматривать фарва­

тер в двух направлениях, количество радиолокационных станций,

необходимое для осуществления проводки по всей трассе, равно:

” ЖДраб •

Однако при этом надлежит учитывать также необходимость перекрытия рабочих зон с тем, чтобы на экране каждой станции отметка наблюдаемого судна появлялась заблаговременно. На пе­

рекрытие рабочих зон обычно отводится приблизительно 20% от

27

значения Драб'л поэтому окончательно количество станций опре­ делится выражением:

Л/= 2S0.8/W '

Таким образом, в результате предварительного обследования ориентировочно определяются:

а) целевое назначение радиолокационной станции и возмож­ ность радиолокационной проводки,

б) места установки станций, в) секторы обзора в различных направлениях,

г) рабочие дальности каждой станции и области перекрытия, д) высота установки антенны в зависимости от рельефа мест­

ности и радиус мертвой зоны, е) количество радиолокационных станций.

Кроме того, для каждого предполагаемого места установки особо отмечаются и прочие подробности, могущие иметь значение

как при строительстве, так и при последующей эксплуатации стан­

ций — наличие и состояние подъездных путей, наличие электро­ энергии, характеристика грунта и т. п.

2. Экспериментальная стадия

Первоочередная задача экспериментальной стадии обследова­ ния состоит в установлении качества радиолокационного изобра­ жения при просмотре отрезков фарватера с предварительно наме­ ченных для установки РЛС площадок и при соблюдении значения

Драб- Лучшим условием для проведения подобного эксперимента является размещение аппаратуры радиолокационной станции не­

посредственно в намеченной точке. Однако в большинстве случаев это условие оказывается неприемлемым, поскольку строительство временных сооружений (помещение, антенная опора), а также монтаж и наладка аппаратуры являются трудоемким процессом,

требуют много времени и средств. Эти технические затруднения и издержки заметно возрастают в том случае, если эксперимент не­ обходимо проводить в течение продолжительных периодов и при наличии нескольких опытных площадок. Поэтому наблюдается стремление разработать такую методику испытаний, чтобы при их проведении условия наиболее полно соответствовали поставленной задаче и в то же время издержки были сведены до минимума.

Самым простым способом достижения этого является проведе­ ние эксперимента с помощью судовой радиолокационной станции. Сущность способа заключается в том, что судно должно подойти к предлагаемому месту установки береговой РЛС настолько близко, что несоответствием в расположении антенны судового ра­ диолокатора и антенны береговой РЛС можно пренебречь. При проведении эксперимента, помимо качества радиолокационного

изображения, определяется дальность просмотра фарватера в тре-

28