Princípios do radar marítimo Usos e normas industriais explicados

Imagine navegar em meio a uma névoa densa em mar aberto com visibilidade limitada. Como você pode evitar colisões com outras embarcações e chegar com segurança ao seu destino? O radar marítimo, uma tecnologia que surgiu durante a Segunda Guerra Mundial, serve como os "olhos e ouvidos" da navegação marítima. Este guia abrangente explora a tecnologia de radar marítimo, desde princípios fundamentais até aplicações práticas e padrões regulatórios.

A compreensão do radar marítimo começa com seu diagrama de blocos do sistema. Embora os sistemas de radar reais possam ser mais complexos, este diagrama simplificado fornece conhecimento essencial sobre os componentes do radar, formando uma base para um aprendizado mais profundo.

Os sistemas de radar transmitem ondas eletromagnéticas em pulsos, em vez de fluxos contínuos. Esses pulsos têm durações e frequências de repetição específicas, com diferentes parâmetros de forma de onda afetando o desempenho da detecção. As formas de onda de radar comuns incluem pulsos retangulares e pulsos modulados em frequência linear.

O radar marítimo consiste em quatro componentes principais que trabalham juntos para detectar e exibir alvos:

• Transmissor: Gera pulsos eletromagnéticos de alta frequência - o "coração" do radar.
• Antena (Scanner): Transmite pulsos e recebe ecos - os "olhos e ouvidos" do radar.
• Receptor: Amplifica e processa sinais de eco fracos para extrair informações sobre o alvo - o "sistema nervoso".
• Display: Apresenta informações processadas visualmente para interpretação do operador - o "cérebro".

O transmissor compreende uma fonte de alimentação, linha de atraso, modulador, gatilho e magnetron. O gatilho gera pulsos que controlam o modulador para produzir pulsos de alta tensão, que acionam o magnetron para criar oscilações de alta frequência transmitidas via guia de ondas ou cabo coaxial.

A antena transmite pulsos direcionais e recebe ecos enquanto gira a uma frequência de repetição de pulso (PRF) predeterminada para escanear as áreas circundantes. Normalmente montada no ponto mais alto do navio (por exemplo, convés da bússola) para evitar obstruções.

Composto por uma célula TR, oscilador local, misturador, amplificador de FI e amplificador de vídeo, o receptor amplifica sinais de eco fracos e os converte em sinais compatíveis com a exibição por meio de amplificação e demodulação.

Tradicionalmente usando tubos de raios catódicos (CRT), os displays de radar apresentam informações sobre o alvo em um formato de indicador de posição do plano (PPI) - uma visão panorâmica. O feixe de elétrons cria linhas de varredura radiais sincronizadas com a PRF, com ecos aparecendo como pontos brilhantes indicando alvos.

O radar calcula a distância do alvo medindo o tempo entre a transmissão do pulso e a recepção do eco. O ponto de varredura se move radialmente na metade da velocidade de propagação da onda eletromagnética. Ao atingir a borda da tela, a onda percorreu o dobro da distância do raio da tela. Os alvos aparecem como pontos brilhantes em distâncias correspondentes, aprimorados por anéis de alcance e marcadores de alcance variável (VRM) para precisão.

A antena direcional gira no sentido horário (vista de cima) a 12-30 rpm. O display sincronizado mostra o rumo do alvo como o ângulo do centro da tela (0° no topo) até o ponto do alvo. Um marcador de proa fixo indica o curso do navio.

O radar marítimo opera principalmente em duas bandas de frequência com características distintas:

Operando a 8-12 GHz (tipicamente 9GHz) com comprimento de onda de 3cm:

• Vantagens: Maior resolução para pequenos alvos/detecção de clutter; antena compacta adequada para pequenas embarcações.
• Desvantagens: Alcance mais curto; maior interferência climática (chuva/nevoeiro).

Operando a 2-4 GHz (tipicamente 3GHz) com comprimento de onda de 10cm:

• Vantagens: Maior alcance de detecção; melhor desempenho em condições climáticas adversas.
• Desvantagens: Menor resolução; tamanho da antena maior.

O Capítulo V da Convenção Internacional para a Salvaguarda da Vida Humana no Mar (SOLAS) exige:

• Navios >300 GT: Um radar de 9 GHz mais ECDIS ou dispositivo de plotagem eletrônica.
• Navios >3000 GT: Radar adicional de 3 GHz e auxílio automático de plotagem de radar (ARPA).

Revisado pela Resolução MSC.192(79) da OMI em 2004, os principais padrões incluem:

1. Precisão: Erro de distância ≤30m ou 1% (o que for maior); erro de rumo ≤1°.
2. Resolução: Display separado para alvos a 40m de distância em alcance ou 2,5° de distância em rumo.
3. Desempenho mantido durante ±10° de rolamento/arremesso do navio.
4. Indicação fornecida quando nenhum alvo é detectado.
5. Operação completa em 4 minutos a partir da inicialização a frio; 5 segundos a partir do modo de espera.
6. Escalas de alcance necessárias: 0,25-24 milhas náuticas (escalas adicionais permitidas).
7. Mínimo de dois VRMs com leituras digitais correspondentes à resolução da escala.
8. Escala de rumo fora da área de exibição com numeração de 30° e graduações de 5°.
9. Alarmes para sinais/sensores com falha (giroscópio, log, rumo, vídeo, sincronização, proa).
10. Mínimo de quatro linhas de índice paralelas independentes com controles individuais.