Автор: Alex Kuh | Jul 22, 20
Распишу сравнение в зависимости от высоты установки радара Furuno FAR-2127 на БАТМ типа “Меридиан”.
Первый случай:
радар расположен на высоте 21м (верхняя радарная площадка с постаментом под радар), высота цели 10м с ЭПР* 10м^2
Второй случай:
радар расположен на высоте 25м (клотик), высота цели 10м с ЭПР 10м^2
*ЭПР - эффективная площадь рассеивания.
Сравнение будет в двух вариантах изложения:
Первый вариант: сжатый и простой для понимания, с итоговыми цифрами и результатами без формул.
Второй вариант: полное разъяснение с формулами, учетом рефракции, погодных условий, загоризонтным обнаружением и др.
ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ (СОКРАЩЕННЫЙ):
Таблица сухих данных
Получаем увеличение дальности на ~12%. Поднятие радара с 21м до 25м даёт +4 км дальности без учета погодных условий и загоризонтного обнаружения.
Загоризонтное обнаружение даст плюсом ~10км дальности, оно возможно только при определенных атмосферных условиях.
В сложных погодных условиях теоретическое преимущество ~12% дальности сохраняется.
В реальности разница в обнаружении если и будет заметна, то только для целей у горизонта.
Т.е. при учете всех внешних факторов одной и той же точке при идеальных условиях, в одно и тоже время суда с разной высотой размещения антенны будут иметь различие в дальности обнаружения ~6-12%, для высот 21м и 25м.
Можно сделать вывод, что размещение радара на клотике вполне оправдано, но есть нюанс:
Вибрация, качка и их Амплитуда, хоть производители и вводят компенсационные поправки, но это вилами по воде, т.к. поправки на детектирование сигнала не влияют, только на его обработку и если сигнал не получен, то и компенсировать нечего.
Вот сравнительная таблица при условии одинаковых вибраций на верхней радарной площадке и на клотике:
Вибрации на верхней радарной площадке ощущается очень слабо, на клотике очень сильно.
Т.е. по сути вибрацией на верхней радарной площадке можно пренебречь и получается, что преимущество высоты радара на клотике теряется из-за сильно ощутимого влияния вибрации и качки.
Т.е. в лучшем случае мы получим прирост дальности 6% в худшем можем даже потерять 0,5% дальности.
Итог: Сильного отличия в дальности по результатам изыскания найдено не было. В идеальных условиях оно несомненно есть, но мы работаем в условиях переменчивой окружающей среды, условиях вибраций и качки, что нивелирует преимущество при идеальных расчетах. Выигрыш в дальности при вибрациях требует повышенного внимания к виброзащите, что в условиях размещения на клотике НЕРЕАЛЬНО!
ВТОРОЙ ВАРИАНТ (ПОЛНЫЙ):
1) Расчёт радиогоризонта
где:
h – высота радара,
H=10 м – высота цели.
Случай 1 (h = 21 м):
Dгор≈4.12⋅(21+10)≈4.12⋅(4.58+3.16)≈31.9 км
Случай 2 (h = 25 м):
Dгор≈4.12⋅(25+10)≈4.12⋅(5+3.16)≈33.6 км
Но в реальности из-за рефракции цифры будут выше.
Формула максимальной дальности (без учёта горизонта):
Для FAR-2127 P=25 кВт, G=30 дБ, λ=0.032 м, σ=10 м²
G – коэффициент усиления антенны (предположим G=1000, ≈30 дБ, это стандарт для морских радаров).
σ – ЭПР цели (в нашем случае σ=10 м^2)
Sмин – минимальная обнаружимая мощность сигнала (зависит от чувствительности приёмника, допустим 10^-12Вт)
Dмакс ≈ 126 км
Но реальная дальность ограничена горизонтом 32–36 км.
2. Учет атмосферных эффектов
А) Атмосферная рефракция (сверхрефракция)
При температурной инверсии возможно увеличение дальности на 15-20%:
- 21 м → 37-38 км
- 25 м → 42-43 км
Б) Затухание сигнала
Коэффициенты затухания для 9.4 ГГц:
- Дождь 4 мм/ч: 0.03 дБ/км
- Дождь 16 мм/ч: 0.15 дБ/км
- Туман: 0.05-0.1 дБ/км
- Пылевая буря: 0.2-0.5 дБ/км
Формула потерь:
где α - коэффициент затухания
Для дождя 16 мм/ч (α=0.15 дБ/км):
- На 32 км: потери 4.8 дБ (в 3 раза)
- На 36 км: потери 5.4 дБ (в 3.5 раза)
В) Вибрация и Качка
Условия вибрации и амплитуды:
- Частота: 2 Гц (типичная для качки судна)
- Амплитуда: 0.5° и 1° (средние и сильные вибрации)
Учет потерь из-за вибрации
Формула эффективной дальности при вибрациях:
где θ – амплитуда вибрации в радианах.
Поправка на высоту установки
По формуле видно, что чем выше антенна, тем больше рычаг вибрации.
Случай 1: Высота антенны 21 м
Эффективная амплитуда вибрации:
Потеря дальности при вибрации 0.5°
При вибрации 1°
Случай 2: Высота антенны 25 м
Эффективная амплитуда вибрации:
Потеря дальности при вибрации 0.5°:
При вибрации 1°: