رادار دریایی و کاربرد آن در صنعت کشتیرانی
رادار دریایی و کاربرد آن در صنعت کشتیرانی
تجهیزات دریایی ابزارهای متنوعی هستند که در صنایع دریایی از ان ها استفاده می شوند. به طور کلی، تجهیزات دریایی به هر وسیله ای گفته می شود که روی آب یا اطراف آن به منظور راندن و هدایت کشتی ها و قایق ها استفاده می شود و شامل آن دسته از وسایلی است که در دریا برای کنترل حرکت و عملیات کشتی مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از مهم ترین تجهیزات دریایی، رادار دریایی است که شاید بیشترین استفاده را بر روی پل کشتی در انجام یک دیده بان ناوبری ایمن، داشته باشد.
رادار دریایی چیست؟
رادار دریایی تحت فرکانس های باند x(10 گیگاهرتز) یا باند S (3 گیگاهرتز) طبقه بندی می شود. باند x که فرکانس بالاتری دارد برای تصویر واضح تر و وضوح بهتر استفاده می شود در حالی که باند S به ویژه در هنگام باران یا مه و همچنین برای شناسایی و ردیابی استفاده می شود. دستگاه های ردیابی کشتی طبق COLREGS (مقررات بین المللی برای جلوگیری از برخورد در دریا) اجباری هستند.
با کمک رادار کشتی، می توان با استفاده از عملکردهای ذاتی مختلف رادار (تعیین CPA و TCPA، EBL، VRM و غیره) از تصادفات در دریا جلوگیری کرد. با این حال، حتی زمانی که کشتی ها در بندر پهلو می گیرند، با کمک این رادارها، گارد ساحلی، VTS و سایر مقامات می توانند از آن ها برای نظارت بر تردد در محدوده رادار کوچک استفاده کنند.
رادار کشتی دارای صفحه نمایشی است (که به آن نشانگر موقعیت طرح گفته می شود) که تمام اهداف موجود در محدوده رادار را نشان می دهد. از آنجایی که همه اشیاء به وضوح روی صفحه قابل مشاهده هستند، ناوبری و نظارت بر موقعیت کشتی واقعاً امکان پذیر است، از این رو اصطلاح "کمک به ناوبری" نامیده می شود.
ویژگی های اصلی رادارهای دریایی
ویژگی های اصلی رادارهای دریایی را می توان به شرح زیر توضیح داد:
- آنتن رادار سهموی امواج الکترومغناطیسی را ارسال و دریافت می کند. این اساساً موجی است که از یک شی خاص منعکس می شود که خود را بر روی PPI (نشانگر موقعیت طرح) نقاشی می کند.
- فرکانس و زمان بازگشت فلاش ها (بازتاب) به گیرنده رادار کشتی کمک می کند تا بفهمیم آیا می توان مسیر قایق را با آن ادامه داد یا خیر. ارسال و دریافت نبض دو برابر مسافت را در رفتن و ضربه زدن به هدف و عقب طی می کند. بنابراین، هدف نمایش داده شده در PPI اساساً با توجه به برد آن نصف می شود.
- در PPI، انعکاس ها را می توان دید به طوری که تشخیص فاصله واقعی اشیاء حتی آسان تر می شود. همان رنگ روی PPI را می توان برای تعیین جهت هدف نیز بررسی کرد.
چگونگی عملکرد رادار دریایی
اصطلاح «رادار» مخفف عبارت «تشخیص و برد رادیویی» است. رادار دریایی بر اساس اصل اولیه امواج الکترومغناطیسی کار می کند. آنتن رادار امواج الکترومغناطیسی پرسرعت را برای تعیین مکان می فرستد که عبارت است از فاصله، سرعت و جهت حرکت موج همراه با ارتفاع جسم، متحرک یا ساکن.
انرژی الکترومغناطیسی در هوا با سرعت ثابت بالایی معادل سرعت نور (300000 کیلومتر در ثانیه) حرکت می کند. شی ممکن است از کشتی ها، قایق ها، زمین، شکل گیری آب و هوا، هزینه و غیره متفاوت باشد. بیایید بفهمیم که رادار دریایی چگونه کار می کند:
سیستم رادار امواج الکترومغناطیسی را به عنوان سیگنالی با سرعت بالا که چندین مایل در جهت رو به رادار حرکت می کند، خارج می کند. اگر هیچ جسمی در جهت موج نباشد، صفحه رادار خالی نشان داده می شود. اگر جسمی وجود داشته باشد که موج را به رادار منعکس کند، رایانه راه اندازی رادار فاصله بین کشتی و جسم را همراه با مکان آن تعیین می کند. از این رو می توان گفت که رادار اساساً دو چیز را می خواند - موقعیت جسم و جهت همان.
موقعیت جسم: آنتن رادار به طور پیوسته در بالای کشتی در حال چرخش است و سیگنال ها را ارسال کرده و دریافت می کند. از این رو، رادار سیگنال ها را در سراسر کشتی حرکت می دهد. همانطور که امواج پالس رادار توسط یک جسم منعکس می شود، در همان جهت حرکت می کند و توسط رادار تشخیص موقعیت جسم دریافت می شود. هنگامی که پالس ها دریافت می شوند، صفحه کامپیوتر موقعیت را ثبت می کند.
فاصله از کشتی: از آنجایی که آنتن رادار به طور مداوم در حال ارسال و دریافت سیگنال از جسم در مسیر سیگنال الکترومغناطیسی است، سیگنال دریافتی به واحد کامپیوتر ارسال می شود، که زمان صرف شده برای بازتاب سیگنال را محاسبه می کند. رادار هنگامی که رایانه زمان را می داند، با استفاده از فرمول سرعت و زمان، مسافت را محاسبه می کند.
کاربرد و مزایای رادار دریایی
مهمترین نکته در مورد رادارهای دریایی این است که صفحه نمایش هایی که برای مشاهده موقعیت اجسام استفاده می شود، صفحه نمایش LED یا صفحه نمایش تک رنگ هستند. با چنین صفحه نمایش های عالی، وضوح اشیاء حتی بیشتر برجسته می شود. همچنین از آنجایی که این صفحه نمایش ها ضد آب هستند، هیچ گونه خطری برای سیستم رادار کشتی در مواقع بد آب و هوا وجود ندارد. سیستم ردیابی کشتی بیشتر توسعه یافته است تا حتی قایق ها را نیز شامل شود. این بدان معنی است که حتی صاحبان قایق می توانند از ایمنی کشتی خود در هنگام روی آب اطمینان حاصل کنند.
یکی از مزیت های اصلی رادارهای دریایی این است که توان و برق مصرفی آنها بسیار کمتر است. این بدان معنی است که رادارهای دریایی نه تنها کاربر پسند هستند بلکه به مالک کشتی کمک می کنند تا هزینه برق و برق را تنظیم کند. رادار از شش دهه گذشته ابزار اصلی کمک به ناوبری دریایی بوده است. در طول سال ها، فناوری رادار توسعه یافته است که نه تنها هواپیماها بلکه کشتی ها را نیز شامل می شود. بنابراین سفر دریایی و ایمنی بسیار امکان پذیر شده است. می توان امیدوار بود که در آینده از این دست دستگاه های ردیاب بیشتری ساخته شود تا بتوان از وقوع چندین حادثه و تلفات دریایی جلوگیری کرد. در ادامه به کاربرد رادار دریایی پرداخته می شود:
- برای محاسبه برد و باربری یک هدف و سپس استفاده از اطلاعات برای تعیین سرعت، مسیر و غیره
- ادغام با سایر تجهیزات کشتی مانند ECDIS برای استخراج داده های دقیق
- ناوبری کشتی خود و مسیر او با توجه به جلوگیری از برخورد
- تعیین موقعیت کشتی با استفاده از اشیاء زمینی مانند فانوس دریایی، شناورها و غیره
- تمایز بین اهداف در مناطق با تراکم ترافیک بالا
- تعیین حدودی آب و هوا
- استفاده توسط VTS در کنترل ترافیک ساحلی
- استفاده از ویژگی هایی مانند نمایه سازی موازی برای اطمینان از ناوبری ایمن
- کاهش بار کاری در OOW روی پل
- به طور گسترده در خلبانی استفاده می شود که جنبه های فوق را پوشش می دهد.
نکات مهمی که افسر در دیده بان باید در هنگام کار با رادار دریایی کشتی در نظر بگیرد:
افسر نگهبان (OOW) بر روی پل کشتی باید با کار تمام تجهیزات دریایی و ناوبری مورد استفاده در کشتی آشنا باشد. او همچنین باید در ارتباط با روش عیب یابی در صورت خرابی تجهیزات آگاهی کامل داشته باشد. رادار یکی از مهمترین ابزارهای ناوبری مورد استفاده در کشتی است. باید همیشه در حال اجرا باشد و برای بررسی وجود هر گونه خطای عملیاتی باید تحت آزمایش های دوره ای قرار گیرد. با این حال، نکات خاصی وجود دارد که افسر نگهبان هنگام کار با رادار دریایی باید رعایت کند. این نه تنها عملکرد صحیح رادار را تضمین می کند، بلکه از به خطر انداختن ایمنی کشتی نیز جلوگیری می کند. نکاتی که باید در هنگام کار با رادار کشتی مورد توجه قرار گیرد عبارتند از:
- افسر نگهبان باید مراقب مسیر کشتی باشد زیرا گاهی اوقات ممکن است کشتی های کوچک، اشیاء و یخ، شناسایی نشوند.
- هنگام ناوبری توسط رادار کشتی باید از بخش های سایه و کور نیز مراقبت شود.
- نقشه کشی اهداف باید در برد بلندتری انجام شود.
- افسر باید برای افزایش دقت از نمودارهای چندگانه استفاده کند.
- تشخیص اهداف کوچک در برد کوتاه بهتر است.
- افسر نگهبان باید بداند که چگونه با تکنیک های پردازش ویدئو کار کند.
- برد طولانی باید برای دریافت اطلاع قبلی از نزدیک شدن کشتی ها، بنادر و موانع استفاده شود.
- هنگام تصمیم گیری در مورد مقیاس برد باید دو چیز را در نظر داشت: ترافیک کشتی در منطقه و سرعت کشتی
- عملیات رادار باید در هوای صاف به طور موثر تمرین شود. این به اپراتور کمک می کند تا در هنگام دید محدود، ایده بهتری در مورد مشاهدات رادار و بردارهای هدف بدست آورد.
- افسر نگهبان همچنین باید در صورت تغییر در سرعت یا مسیر کشتی، نقشه‌کشی مجدد یا بررسی مجدد را در نظر بگیرد.
- افسر باید در مارکت برد متغیر، خطوط برد ثابت و خطوط بلبرینگ الکترونیکی ساعتی نگه دارد.
- سرعت ایمن کشتی باید پس از استفاده از برد طولانی برای شناسایی شناورها و زمین های نزدیک به آن تصمیم گیری شود.
- افسر عملیات باید بداند که چگونه از کنترل بهم ریختگی برای جلوگیری از اشیاء نامشخص استفاده کند.
- نشانگر هدایت باید به درستی با جلو و عقب کشتی و همچنین با سمت قطب نما هماهنگ باشد.
- خطوط شاخص موازی باید به درستی تنظیم شوند.
- افسر نگهبان باید هرگونه خطای ژیروسکوپ و دقت آرایش خط عنوان را بررسی کند.
- اگر مانیتور عملکرد نصب شده باشد، کیفیت عملکرد باید در فواصل زمانی معین بررسی شود.
- افسر باید هویت شی ثابت مورد نظر را بررسی کند.
- هنگام تصمیم گیری نزدیکترین نقطه نزدیک (CPA) برای جلوگیری از برخورد کشتی، عواملی مانند مسیر، سرعت و جنبه هدف باید در نظر گرفته شود. سایر جنبه های مهم کشتی نیز باید در نظر گرفته شود تا CPA به درستی علامت گذاری گردد.
نکاتی که باید هنگام استفاده از رادار دریایی در کشتی ها در نظر گرفت:
در اینجا می خواهیم نحوه تفسیر و درک نمایشگر صفحه رادار را مورد بحث قرار دهیم. در زیر پیوست تصویری از صفحه رادار و صفحه کلید است و به درک رویکرد اساسی استفاده از رادار دریایی کمک خواهد کرد.
- انتخاب مقیاس برد: مقیاس های برد مناسب باید بسته به شرایط حاکم و شرایط محیطی که کشتی در آن قرار دارد استفاده شود. در جایی که از دو رادار استفاده می شود، یک رادار را می توان در مقیاس برد بلندتر نگه داشت تا هشدار قبلی درباره نزدیک شدن به کشتی های دیگر، تغییر در تراکم ترافیک یا نزدیکی به خط ساحلی. رادار دیگر می تواند از مقیاس برد کوتاه استفاده کند که به شناسایی آسان اهداف کوچکتر کمک می کند. برای انتخاب محدوده مورد نظر از کلید RANGE در صفحه کلید استفاده کنید. کلید "+" دامنه را افزایش می دهد در حالی که کلید "-" محدوده را کاهش می دهد. مقیاس برد نشان داده شده در تصویر زیر 6 مایل است و هر حلقه برد ثابت در فاصله 1 مایلی از پیش تعیین شده است.
- اندازه گیری برد: اندازه گیری برد تا یک هدف را می توان با حلقه های برد ثابت یا نشانگر برد متغیر (VRM) به دست آورد. حلقه های برد ثابت با فاصله ای از پیش تعیین شده بسته به مقیاس برد در حال استفاده بر روی صفحه ظاهر می شوند و تخمین تقریبی از برد به هدف ارائه می دهند. فاصله فعلی در موقعیت سمت چپ بالای صفحه نمایش داده می شود. تعداد حلقه‌های بین مرکز نمایشگر و هدف را برای اندازه‌گیری برد تا یک هدف بشمارید. قطر نشانگر برد متغیر را می توان افزایش یا کاهش داد تا نشانگر لبه داخلی پژواک هدف را لمس کند و بنابراین اندازه گیری برد دقیق تری ارائه می دهد.
- اندازه گیری بیرینگ: خطوط بیرینگ الکترونیکی برای گرفتن یاتاقان اهداف استفاده می شود. EBL از موقعیت کشتی شخصی تا محیط صفحه رادار گسترش می یابد. اگر بیرینگ با کاهش برد ثابت بماند، خطر برخورد وجود دارد.
- GAIN: کنترل بهره روی صفحه کلید برای تنظیم حساسیت رادار استفاده می شود. باید طوری تنظیم شود که نویز پس زمینه فقط روی صفحه قابل مشاهده باشد. به عبارت ساده، اگر بهره خیلی کم تنظیم شود، پژواک های ضعیف ممکن است از دست بروند در حالی که حساسیت بیش از حد باعث ایجاد نویز بیش از حد پس زمینه می شود. پژواک های دو هدف روی یک یاتاقان می تواند به صورت یک پیپ در PPI یا صفحه رادار ظاهر شود. بنابراین در این شرایط کاهش در تنظیم بهره لازم است.
- کاهش شلوغی دریا / باران: اگر باران یا بهم ریختگی دریا خیلی کم تنظیم شود، اهداف در بهم ریختگی پنهان می شوند، در حالی که اگر خیلی زیاد تنظیم شوند می توانند باعث ناپدید شدن اهداف از صفحه رادار شوند. رادار همچنین می‌تواند باران، برف یا تگرگ را به همان روشی که اهداف معمولی شناسایی می‌کند، شناسایی کند. کنترل A/C RAIN و A/C SEA به ترتیب برای تنظیم بارندگی و درهم ریختگی دریا استفاده می شود. چرخ اسکرول در جهت عقربه‌های ساعت یا خلاف جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخد تا شلوغی را کم یا زیاد کند.
- :OF CENTRE DISPLAY موقعیت کشتی شخصی را می توان برای گسترش میدان دید بدون تغییر به مقیاس وسیع تغییر مکان داد. با این حال، در حین انجام این کار باید مراقب بود که حداقل یک مایل از محدوده دید در عقب کشتی برای مشاهده اهداف در عقب کشتی یا کشتی هایی که سعی در سبقت گرفتن از کشتی خود دارند، حفظ شود. مکان نما را می توان در موقعیتی قرار داد که می خواهید موقعیت کشتی را جابجا کنید و سپس کلید OFF CENTER را روی صفحه کلید فشار دهید.
- مسیرهای هدف: مسیرهای هدف می توانند در ارزیابی اولیه وضعیت به ناظر رادار کمک شایانی کنند. دنباله می تواند نسبی یا واقعی باشد. دنباله نسبی حرکت نسبی بین کشتی خود و هدف را نشان می دهد. دنباله واقعی حرکات هدف واقعی را بسته به سرعت و مسیر روی زمین نشان می دهد. مسیرهای نسبی نشان می دهد که آیا وضعیت یک چهارم نزدیک در حال توسعه است یا خطر برخورد وجود دارد. زمان مسیر را می توان بر اساس نیاز تنظیم کرد.
- خطوط شاخص موازی: این یک روش مفید برای نظارت بر گرایش متقاطع است. این به ما کمک می کند تا فاصله ای را که کشتی از یک جسم ثابت در یک مسیر خاص عبور می کند، ارزیابی کنیم. خط شاخص به موازات مسیر زمینی برنامه ریزی شده ترسیم می شود و باید لبه پژواک راداری یک جسم ثابت را در محدوده ای برابر با فاصله عبور مورد نظر لمس کند. هر گونه تمایل مسیر متقاطع (مانند ناشی از جریان جزر و مد، رانش یا جریان) با حرکت هدف از خط موازی آشکار می شود. این تکنیک هم در حرکت نسبی و هم در حرکت واقعی قابل استفاده است.
- WATCH ALARM: عملکرد زنگ ساعت کاملاً شبیه به BNWAS است. زنگ ساعت زنگ صوتی را در فواصل زمانی انتخاب شده به صدا در می آورد تا به تماشای منظم تصویر رادار کمک کند. شمارش معکوس از مقدار تنظیم شده شروع می شود. افسران اغلب نیاز دارند زمانی را در جدول نمودار بگذرانند، بنابراین گاهی اوقات فراموش می کنند که مراقب رادار باشند. بنابراین می‌توان از زنگ ساعت برای جلوگیری از اشغال طولانی مدت در اتاق رادیو یا اتاق نمودار استفاده کرد.
- حالت های ارائه: کاربران رادار باید آنچه را که می بینند به وضوح درک کنند. حرکت نسبی شمال به بالا فرمت عادی نمایش رادار پیش فرض است. در آن بردار و دنباله های نسبی و واقعی را می توان انتخاب کرد. حالت شمال به بالا اهداف را در جهت های واقعی (قطب نما) از کشتی خود نشان می دهد، شمال روی صفحه نگه داشته می شود. نشانگر جهت خود را با توجه به سمت کشتی تغییر می دهد. اگر از حرکت TRUE استفاده شود، کشتی خود و سایر اهداف متحرک بر اساس مسیر و سرعت حرکت می کنند. اهداف ثابت مانند توده های خشکی به صورت پژواک ثابت ظاهر می شوند.
جمع بندی
طبق مطالب ذکر شده، رادار یکی از پرکاربردترین تجهیزات دریایی در کشتی ها است. این ابزار برای شناسایی و ردیابی اهداف در فاصله قابل توجهی طراحی شده است. نیازی به گفتن نیست که برای ناوبرها ارزش عملی زیادی دارد. استفاده صحیح از رادار و کمک های ترسیم رادار در دید محدود و هوای صاف می تواند به جلوگیری از برخورد و تضمین ایمنی کشتی کمک کند. اگر افسر نگهبان به طور کامل با عملکرد تجهیزات آشنا نباشد، ممکن است تصادفات رخ دهد. برای تفسیر قابل اعتماد، ضروری است که کنترل های عملیاتی رادار به درستی تنظیم شوند.