Влияние рефракции в земной атмосфере на дальность действия РЛС.

Рефракция радиоволн (искривление траектории электромагнитного луча) происходит вследствие разной скорости распространения электромагнитных волн на разных высотах над поверхностью земли. Если радиолуч отклоняется вниз, то это положительная рефракция, если вверх - отрицательная рефракция. Искривление траектории зондирующего луча РЛС по высоте объясняется изменением диэлектрической проницаемости атмосферы с ростом высоты. Для земной атмосферы температура, давление и влажность обычно падают с высотой. Для стандартной атмосферы (температура 15 ^о С на уровне моря) с ростом высоты скорость распространения растет, вследствие этого происходит искривление фронта волны радиолуч РЛС отклоняется от прямой траектории вниз, огибая поверхность Земли и увеличивая дальность действия РЛС. Субрефракция – это редкий случай отрицательной рефракции, когда траектория радиоволн от земной поверхности отклоняется вверх. Дальность обнаружения целей резко сокращается (дальность обнаружения целей сокращается на 20-30%). Субрефракция возникает при попадании холодного воздуха с берега или ледяных полей на сравнительно «теплую» воду. Такие условия возникают при плохой погоде в полярных широтах вблизи береговой черты, к востоку от Японии зимой, в Средиземном море зимой, при плавании в районах, через которые проходит течение Гольфстрим. При субрефракции температура водной поверхности превышает температуру нижних слоев воздуха и тогда с ростом высоты наблюдается резкое падение температуры или возрастание относительной влажности. Сверхрефракция – редкое состояние атмосферы, когда дальность действия РЛС резко возрастает, позволяя обнаруживать цели далеко за пределами радиолокационного горизонта, характерного для работы в условиях стандартной атмосферы. Кривизна траектории радиоволны становится больше кривизны поверхности Земли. При таком состоянии атмосферы существует волноводное распространение, при котором радиоволны последовательно претерпевают внутреннее отражение от слоев атмосферы и поверхности моря. Энергия радиоволны распространяется в приводных или приподнятых волноводах. Приводные волноводы довольно частое явление в районах умеренных и экваториальных широт Индийского океана, Аравийского, Средиземного, Японского, Северного, Черного, Карибского морей. В этих районах воздух имеет высокую температуру и большую влажность. В северных районах вероятность появления сверхрефракции низкая. Средние высоты приводных волноводов в Северной Атлантике составляют 14м., в Японском море 8 – 12м. Максимальная высота волноводов в 2 – 3 раза больше приведенных значений. Антенны РЛС малых судов часто оказываются внутри приводного волновода, а на больших выше его. Дальность РЛС резко возрастает, если антенна РЛС и цель находятся внутри волновода, и может достигать 120км.(65миль) и более. Изменение характера рефракции на море зависит от сезона года. В районах умеренного климата повышенная рефракция и сверхрефракция проявляются летом и в начале осени. Среднемесячные максимальные дальности обнаружения целей от зимы к лету возрастают примерно в 8 раз. При распространении радиоволн сантиметрового диапазона происходит их затухание, причиной которого является поглощение и рассеивание энергии в атмосфере различными видами атмосферных осадков. Степень затухания зависит от длины волны, на которой работает РЛС. На 10- сантиметровой волне небольшое ослабление сигналов происходит только от сильного ливня. На 3-сантиметровой волне заметное ослабление сигналов происходит от дождя и даже от тумана. Но особенно сильное ослабление сигналов имеет место миллиметровых волнах, так как здесь на поглощение энергии влияют даже атмосферные газы и водяные пары. Следует иметь в виду, что чем больший путь проходит радиоволна сквозь поглощающую или рассеивающую среду и чем больше ее плотность, тем больше затухание и меньше дальность обнаружения. Затухание радиоволн очень сильно зависит от характера осадков при одной и той же длине волны. В тумане радиоволны затухают тем больше, чем меньше визуальная видимость. На 3-сантиметровой волне заметное уменьшение дальности обнаружения дает туман с визуальной видимостью менее 1/4 кб. При визуальной видимости 30 м. дальность обнаружения РЛС уменьшается на 20% и более. Ослабление сигналов дождем сильнее, чем туманом, так как в этом случае в единице объема содержится большее количество капелек воды. Поглощение энергии при этом сопровождается значительным рассеянным отражением от дождевых капель, что также уменьшает дальность обнаружения объектов закрытых полосой дождя. Затухание радиоволн, вызванное градом и снегом значительно меньше, чем от дождя. Отражение от града и снега тем больше, чем больше размеры их частиц, поэтому в умеренной полосе они создают большое затухание. Заметное затухание радиоволн при работе судовых РЛС наблюдается при возникновении песчаных бурь.

Теневые сектора.

Антенна РЛС должна быть установлена таким образом, чтобы на всех азимутах при вращении антенны на пути распространения зондирующих сигналов не было препятствий. Учитывая наличие на судне нескольких мачт, дымовых труб и т. д.,при работе РЛС возникают слепые сектора, прием отраженных сигналов в которых невозможен, и теневые сектора, в которых мощности отраженных от целей сигналов уменьшаются в несколько раз. За счет дифракции (эффект огибания препятствий) слепые и теневые сектора для S- радаров уже, так как длина волны больше. Наличие слепых и теневых секторов нельзя не учитывать при практической работе РЛС. Теневые сектора необходимо определить и составить диаграмму. Определение слепых и теневых секторов необходимо определять в море (не рекомендуется в порту из-за наличия многих посторонних объектов). Определение производится путем пеленгования темных секторов на взволнованной поверхности моря или по бую, а также с помощью шлюпки, обходящей судно. При плавании судна теневые сектора надо просматривать путем отворота судна на теневой угол.

Ложные цели на экране РЛС.

При ряде условий при работе РЛС на шкалах малой дальности, когда особенно важно знать реальное положение и маневры целей, на экране РЛС появляется одна или несколько ложных целей. Эти цели ничем не отличаются от реальных целей. Поэтому важно знать типичные случаи, когда на экране РЛС появляются ложные цели. Побочные ложные цели из-за переотражений зондирующих сигналов от препятствий, находящихся на борту судна. Такими препятствиями могут быть мачты, труба, контейнеры на борту судна и другие. Эти препятствия могут служить источниками появления побочных ложных целей Ложные цели появляются на шкалах малой дальности, если недалеко от судна расположена реальная цель. Сигнал, отразившись от реальной цели возвращается тем же путем, создавая на экране отметку. Часть электромагнитной энергии, излучаемая антенной, когда она повернется в сторону трубы (фок-мачты) отражается от нее и распространяется в сторону реальной цели. Отразившись от цели сигнал возвращается тем же путем, создавая ложную цель (цель- труба- антенна) в направлении трубы. П обочные ложные цели из-за переотражений зондирующих сигналов от препятствий, находящихся вне судна. Препятствия, находящиеся вне судна, также могут создавать ложные цели. Например, железный пакгауз, находящийся на берегу, формирует ложную цель за пакгаузом, причем ложная цель располагается на большем удалении, чем реальная цель-судно. Другой пример, судно идет по каналу и впереди судна расположен железный мост через канал. Зондирующий сигнал РЛС отражается от моста, затем от судна, затем снова от моста и формирует на экране РЛС побочную ложную цель по другую сторону от моста на таком же расстоянии, на котором находится судно от моста. Нужно заранее знать, что такой случай возможен, чтобы ложную цель не принять за реальную. Ложные цели, вызываемые боковыми лепестками диаграммы направленности антенны. В этом случае зондирующий сигнал отражается от реальной цели на истинном азимуте в направлении главного лепестка диаграммы направленности антенны и на ложных азимутах в направлениях боковых лепестков антенны. Реальная и ложные цели отображаются на одинаковом расстоянии от собственного судна, но на разных пеленгах. Множественные ложные цели могут возникать, когда целью является большое близко проходящее судно. Возможен и другой случай, когда небольшое судно, находящееся на близком расстоянии, на экране РЛС фиксируется как огромный объект, протяженный по азимуту. Из-за боковых лепестков главный луч антенны расширяется в несколько раз, разрешающая способность по азимуту падает во столько же раз.