RADAR-NAVIGAZIONE 1 IL RADAR NAUTICO 2 RAPPRESENTAZIONI RADAR 3 IMPIEGO DEL RADAR NELLA NAVIGAZIONE 4 PROBLEMI DI CINEMATICA NAVALE

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Silvio Di Giacomo
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1 RADAR-NAVIGAZIONE 1 IL RADAR NAUTICO 2 RAPPRESENTAZIONI RADAR 3 IMPIEGO DEL RADAR NELLA NAVIGAZIONE 4 PROBLEMI DI CINEMATICA NAVALE 2

2 1 - Il radar nautico Generalità Il radar (Radio Detector And Ranging) consente di fornire in continuità la posizione della nave e quella degli ostacoli. E uno strumento che irradia energia elettromagnetica ad elevata potenza, di tipo impulsivo. Le onde radio emanate, rimbalzano contro gli ostacoli e vengono percepite nuovanente, tenendo conto del tempo intercorso tra la partenza e l arrivo dell onda riflessa. L energia elettromagnetica utilizzata ha frequenza compresa nelle bande UHF ed SHF. Le bande sono divise in sottobande. Solitamente i radar nautici impiegano le frequenze delle bande S ed X e si identificano come radar da 10 e da 3 cm. La potenza irradiata è detta potenza di picco; il tempo di irradiazione (impulso) varia tra 0,01 microsecondi e 2 microsecondi. La reiterazione degli impulsi (cadenza - PRR) varia tra i 500 ed i 4000 ogni secondo. L antenna viene impiegata sia nell irradiazione che nella ricezione dell eco di ritorno. La capacità di un antenna è definita guadagno. L antenna è altamente direttiva e rotante sul piano orizzontale (lobo orizzontale), con valori pari a 1-2 gradi. Più ampie in quello vericale (lobo verticale), sui gradi. Il guadagno dell antenna è espresso in decibel. L energia irradiata è polarizzata verticalmente nei radar in banda S; verticalmente, orizzontalmente e circolarmente in quelli in banda X. La visualizzazione dei dati avviene mediante uno schermo catodico (PPI) oppure con un display (VDU). - Propagazione radar La propagazione delle onde radar risente di vari fattori. Fondamentali, la frequenza impiegata e le caratteristiche ambientali. La propagazione elettromagnetica dei radar subisce un attenuazione tanto maggiore quanto più alte sono la frequenza e la rifrazione. Inoltre, può subire riflessioni quando l angolo di incidenza è minimo. Gli oggetti bersagli colpiti dall energia a loro volta reirradiano 3

3 energia della medesima frequenza. Le dimensioni e la natura dei bersagli determinano il quantitativo riflesso. Un oggetto grande restituirà una maggior quantità di energia. Può, però accadere che un oggetto piccolo, ma di foggia particolare, possa restituirne elevatissimi quantitativi. E il caso dei risponditori passivi o riflettori angolari (attrezzo formato da superfici riflettenti poste ad agoli vivi tra di loro). - Risponditori attivi Questi dispositivi ricevono gli impulsi emanati dai radar. Li amplificano e li reirradiano. Essi sono del tipo Ramark e Racom. Il primo è una sorta di radiofaro; il secondo è un trasponder che emette un segnale Morse che consente la localizzazione del Racom stesso. 4

4 - Rappresentazioni radar La rappresentazione sullo schermo della posizione degli oggetti attorno alla nave (antenna trasmittente ) poò essere: 1) rappresentazione relativa (relative motion). Quando sullo schermo la posizione della nave è fissa. Inoltre, se la posizione propria è stabilita al centro dello schermo, si avrà una rappresentazione relativa centrale. Mentre, se non lo è, si dice fuori centro (off center). Se la rappresentazione è orientata secondo le direzioni vere - con asservimento alla girobussola - si avrà la rappresentazione stabilizzata. Se la direzione di riferimento non è il nord, ma l asse longitudinale (poppa - prora) si avrà la rappresentazione non stabilizzata. 5

5 2) Rappresentazione vera (true motion) è tale quando sullo schermo la posizione della propria nave si sposta secondo la prora e la velocità della nave stassa. E indispensabile l asservimento alla girobussola o, in alternativa, ad un sensore che fornisca la direzione del nord. Per le velocità, invece, si potrà ricorrere all asservimento al solcometro (log speed) oppure ad una informazione manuale della velocità (manual speed). - Su tutti gli indicatori dei rada nautici deve sempre apparire la direzione dell asse longitudinale poppa prora (flash di prora o leading line). Rappresentazione vera Nei radar moderni, gli indicatori possono essere predisposti anche in una rappresentazione relativa (course up) che mostra la situazione stabilizzata, ma con la leading line sempre verso la parte alta (000) dello schermo. L avanzare della tecnologia ha consentito di creare radar capaci di fornire simultaneamente una lunga serie di dati. Rilevamento, distanza e la loro rappresentazione alfanumerica vengono elaborati e digitalizzati assieme ad altre informazioni. Moderni display di tipo televisivo, anche a colori, consentono l utilizzazione di menù per un ottima gestione dello strumento. - Simbologia per il controllo del radar La normativa Solas 74 stabilisce la simbologia convenzionale. L Imo ha quindi stabilito sia simbologia che deve apparire su tutti gli apparecchi radar, come illustrato nella seguente figura 6

6 - Portata La portata teorica è quella che deriverebbe da calcoli puri in condizioni ideali. E il caso, quindi, di limitare l esposizione della sola portata pratica. E la massima distanza alla quale un oggetto di medie qualità riflettenti ed in condizioni di propagazione standard può essere utilmente irradiato, ai fini della localizzazione. L irradiazione risente di: - rifrazione; - altezza dell antella sul livello del mare; - altezza del bersaglio sul livello del mare. Ne consegue la variazione di portata. 7

7 La formula matematica della massima portata pratica è: - Echi falsi, disturbi, interferenze Sono i principali inconvenienti che possono inquinare la rappresentazione radar. - Disturbi di origine meteorologica (clutter); - Echi falsi dovuti alla presenza di oggetti cospicui a distanze non superiori a 2 miglia dall antenna. - Echi falsi dovuti alle sovrastrutture della nave. - Echi falsi dovuti alla riflessione multipla dell energia tra oggetto e mare. - Echi multipli che derivano da oggetti posti ad oltre 2 miglia dall antenna. - Interferenze di altri radar - Disturbi interni alla nave (campi elettromagnetici di varia natura). - Settori (ciechi o d ombra) dovuti alle sovrastrutture ed ostacoli. - Eco di seconda, multipla traccia. L eco torna all antenna simultaneamente all invio dell impulso successivo. - Descrizione del radar Il radar agisce secondo il seguente schema 8

8 3 - Impiego del radar nella navigazione - La condotta della navigazione col radar L impiego del radar si esplicita nell atterraggio, la navigazione costiera, la navigazione in acque ristrette e nell anticollisione. - Atterraggio 1) Ricerca preventiva di elementi della costa atti al suo riconoscimento (forma, punti radar, risponditori ecc.) 2) Le probabili distanze di avvistamento radar dei vari punti della costa potranno essere previsti grazie alle tavole nautiche. 3) Periodo di misurazione degli elementi (rilevamento e distanza). Man mano che ci si avvicina, le misure si fanno sempre più esatte. - Navigazione costiera (Distanza dalla costa inferiore alle miglia) La navigazione non dovrà prescindere dalla distanza di sicurezza. La costa potrebbe rilevata con insufficienti informazioni. Esempio di navigazione costiera radar 9

9 - Navigazione in acque ristrette E una navigazione essenzialmente strumentale (basata quindi sui dati che compaiono sull indicatore radar). - Radar utilizzato per l anticollisione Il radar consente di determinare: - la distanza minima in cui passerà l oggetto (CPA); - il tempo in cui passa la minima distanza (TCPA); - la direzione (rilevamento) in cui si verifica il TCPA Per effettuare la valutazione è necessario ricorrere al plotting. - Plotting All avvistamento radar di un bersaglio deve far seguito una serie di misure di rilevamento e distanza del medesimo, misure che devono essere marcate (riportate) sull indicatore radar (reflection plotter), con matita grassa e/o riportate su apposito supporto chiamato rapportatore diagramma. 10

10 - Requisiti per il plotting Oltre al reflection plotter ( reso obbligatorio dalla Solas 74), il radar (se con schermo tradizionale) dovrà essere predisposto in rappresentazione relativa (quando sullo schermo compare il bersaglio in movimento, con velocità e direzione pari alla somma vettoriale tra il moto della propria nave e dell altra). Rappresentazione vettoriale - Arpa (Automatic Radar Plotting Aid) Può effettuare il plotting in maniera automatica. 11

11 - 4 Problemi di cinematica navale I problemi fondamentali di cinematica radar-navale sono essenzialmente tre: - Problema di previsione col quale si determina il moto relativo del bersaglio (oggetto osservato), la distanza minima di avvicinamento, la distanza all incontro ed al traverso ed i tempi corrispondenti a queste particolari situazioni. 12

12 - Problema di situazione col quale si determina il moto vero del bersaglio, cioè il suo moto assoluto. 13

13 - Problema di evasione ( o sicurezza) col quale si determina la manovra evasiva ( variazione di rotta e/o velocità). Tale manovra è intesa ad evitare una collisione, o - più in generale -ad evitare un avvicinamento pericoloso. Ricordiamo che essa deve essere eseguita tempestivamente e con variazioni ampie del proprio moto ( Reg. Abbordi reg.8 e 16). 14

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