سامانه های الکترونیکی شناور های نظامی/1

رادار ناوبری
کلمه رادار مخفف عبارت Radio Detecting And Ranging است. از این وسیله برای پیمایش محیط اطراف و بدست آوردن اطلاعاتی چون موقعیت، سرعت، فاصله و برخی دیگر از پارامترهای مربوط به اهداف یا موانع استفاده می‌شود، سنجش همزمان پارامترهای یاد شده تنها به کمک رادار امکان‌پذیر است. در این قسمت به بررسی رادارهای ناوبری و کاربرد آن می‌پردازیم.

کنترل یک شناور چندهزار تنی و ناوبری آن بدون کمک گرفتن از سامانه‌های ناوبری کاری بسیار مشکل و خطرناک است. کنترل یک شناور چهارهزار تنی هرگز به سادگی کنترل یک اتومبیل نخواهد بود. یک شناور نمیتواند به سرعت یک اتومبیل ترمز کند، دنده عقب بگیرد یا دور بزند! امروزه استفاده از سامانه‌های ناوبری الکترونیکی به جز جدایی‌ناپذیر در روند هدایت شناورهای نظامی و تجاری مبدل شده‌است. به همین منظور در هر شناور سامانه‌ای تحت عنوان رادار ناوبری به کار گرفته می‌شود. باند کاری رادارهای ناوبری با توجه به نوع اهدافی که برای آنها تعریف می‌شود عموما S یا X است. از این سامانه برای مقاصد زیر استفاده می‌شود:
* حرکت در تاریکی یا مه: در هوای تاریک یا مه‌آلود هیچ‌گونه امکان پویش چشمی بسیار محدود خواهد بود در این شرایط رادار می‌تواند محدودیت‌های بصری را رفع کند.
* جلوگیری از تصادم: رادار ناوبری با پویشی 360 درجه‌ای ورود شناور به نواحی خطرناک به کمک بویه‌های راداری یا نزدیک‌شدن شناورهای دیگر به آن را تشخیص داده و با فعال کردن اخطار صوتی اپراتور را متوجه وضعیت خطر می‌کند.
* تشخیص حرکت هدف: در برخی رادارهای ناوبری جهت و سرعت حرکت اهداف نیز نمایش داده می‌شود که این امر ناوبری را ساده‌تر می‌سازد.
* تشخیص موقعیت شناور: به کمک تطبیق نقشه با اطلاعات رادار می‌توان موقعیت دقیق شناور را تعیین کرد. این امکان به ویژه در زمان نزدیک‌تر بودن به سواحل بیشتر فراهم می‌شود چرا که پل‌ها، کوه‌ها و سایر موانع بازتاب راداری مناسبی خواهند داشت.
* ناوبری به نقطه‌ی دلخواه: با توجه به تطبیق نقشه و اطلاعات راداری می‌توان به سادگی شناور را به نقطه‌ی مورد نظر هدایت کرد.
* دریافت بیکن‌های راداری: علاوه بر موارد یاد شده رادار ناوبری می‌تواند بیکن‌های راداری ایستگاه‌های ساحلی، بویه‌ها یا تجهیزات کمک‌خواهی را دریافت کند.
رادارها همواره با برخی محدودیت‌ها روبرو هستند یکی از مهم‌ترین این محدودیت‌ها برد رادار است خط دید یک رادار با توجه به گرد بودن کره‌ی زمین محدود است. البته اندازه هدف، زاویه نسبت به امواج، جنس و شکل ‌آن و نیز وضعیت آب‌و‌هوایی روی کارکرد رادار تاثیر گذارند اما به طور کلی به کمک فرمول زیر می‌توان برد رادار را بدست آورد:

همانطور که پیش از این ذکر کردیم رادارهای ناوبری در دو باند فرکانسی S و X بکار گرفته می‌شوند. برخی تفاوتهای استفاده هر باند فرکانسی عبارت‌اند از:
باند ایکس: جهت‌یابی دقیق‌تر، تضعیف سریعتر، آنتن کوچک و سبک‌تر، تشخیص اهداف کوچک‌تر
باند اس: برد بلندتر، نفوذ بهتر در آب و هوایی بارانی، آنتن بزرگ‌تر
رادارهای ناوبری برای پویش نیاز به چرخش 360 درجه‌ای دارند و با تولید امواج در فضای مخروطی یا V شکل به پویش محیط اطراف می‌پردازند.

ARPA چیست؟
کلمه آرپا مخفف عبارت Automatic Radar Plotting Aid است. این سامانه در واقع یک سامانه ناوبری راداری هوشمند جهت ناوبری دقیق و جلوگیری از تصادم است. این سامانه قادر است مسیر و سرعت حرکت شناورهای پیرامونی را بر روی صفحه‌ای دیجیتالی نمایش دهد.

آنتن رادارهای ناوبری با توجه به پرتو تولیدی معمولا به شکل مکعب مستطیلی با قابلیت چرخش 360 درجه‌ای بر روی سکوی فرماندهی دیده می‌شوند.
از جمله رادارهای ناوبری معروف حال حاضر دنیا رادارهای فرونو است که در کشور ما مکررا مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

رادار فرونو نصب شده در شناور کلاس پیکان

2- رادار پویش سطحی
رادارهای پویش سطحی نیز تا حدودی همانند رادارهای ناوبری هستند با این تفاوت که با به کمک برخی تکنیک‌ها به برد بالاتری دست می‌یابند. ضمناً با توجه به تفاوت ذاتی اهداف تعریف شده برای رادارهای ناوبری و رادارهای پویش سطحی برخی تمهیدات ویژه‌ی جنگ‌الترونیکی دربرخی از این رادارها در نظر گرفته می‌شود که بررسی آنها از حوصله بحث خارج است. رادارهای ناوبری عموما دارای شکل مکعب مستطیلی بوده و دارای اندازه‌ی کوچک‌تر نسبت به رادارهای پویش سطحی هستند. در این نوع رادارها برای دستیابی به برد بیشتر از باند اس و یا ال استفاده می‌شود.
رادارهای پویش سطحی عموما دو هدف را دنبال می کنند.
1- کشف و تشخیص هواگردها‌ی حرکت کننده در ارتفاع پست یا شناورهای سطحی.
2- ارائه یک الگوی 360 درجه‌ای پایدار از محیط اطراف که در دید مستقیم رادار قرار دارند.
همانند رادار ناوبری بیشینه برد رادار جست وجوی سطحی به علت محدودیت دید افقی رادار محدود می‌شود. در رادارهای پویش سطحی برخی تکنیک‌ها برای کارکرد بهتر مورد استفاده قرار می‌گیرند به عنوان مثال: امواج فرکانس بالا برای کشف اهداف کوچک و نزدیکی چون پریسکوپ زیردریایی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای افزایش قدرت تفکیک فاصله رادار، به ویژه در برد کوتاه از پالس‌هایی با عرض کوچک استفاده می‌شود. برای پی بردن هرچه بهتر به ذات هدف نوسان تکرار پالس بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. پهنای افقی پالس کوچک برای تفکیک زاویه‌ی بهتر و پهنای عمودی پالس بزرگتر برای پویش ارتفاع مناسب و از دست نرفتن هدف به ویژه در وضعیت ناآرام که شناور مدام در حال تغییر زاویه دادن است از جمله تکنیک‌های دیگری است که در این نوع رادارها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
رادارهای پویش سطحی با کشف اهداف پیرامونی اطلاعات مورد نیاز بخش درگیری و رادار کنترل آتش را مهیا می‌سازند. در تصاویر زیر چند رادار پویش سطحی مورد استفاده در برخی شناورها را مشاهده می‌کنید.

بالا رادر جست‌وجوی سطحی، پایین رادار ناوبری

3- رادار کنترل آتش
رادار کنترل آتش یا همان FCR، راداری است که اطلاعات مربوط به هدف من جمله زاویه افقی و عمودی، سرعت و فاصله را در اختیار سامانه کنترل آتش قرار می‌دهد تا سامانه بتواند با قرار دادن این اطلاعات در فرمول محاسباتی خود آتش مناسب را بر روی هدف اجرا کند. در این گونه رادارها امواج فشرده و باریک رادیویی به سمت هدف تابانده می‌شود تا بدین وسیله اطلاعات دقیقی از آن بدست آید و از فرار هدف جلوگیری شود. در برخی رادارهای مدرن از تکنیک رهگیری حین پویش استفاده می‌شود در این تکنیک رادار قسمتی از توان تولیدی را صرف پویش و قسمتی دیگر را صرف رهگیری هدف کشف شده می‌کند و بدین طریق نیاز به رادار جست‌وجو و کنترل آتش مجزا برطرف می‌شود. این تکنیک توسط رادارهای آرایه فازی که قادرند چندین پرتو مجزا تولید کنند به کار گرفته می‌شود.
رادار کنترل آتش در سه مرحله عمل می‌کند:
1- تخصیص هدف: در این مرحله رادار در بردار جهت متناسب با هدف قرار می گیرد. با قفل شدن رادار بر روی هدف این فاز پایان می گیرد.
2- اکتساب هدف: در این مرحله رادار طبق الگویی از پیش تعیین شده به پویش هدف می‌پردازد تا موقعیت دقیق آنرا تعیین کند. این مرحله با شلیک تسلیحات (گلوله یا موشک) پایان می‌پذیرد.
3- رهگیری هدف: در این مرحله رادار اقدام به رهگیری دقیق هدف می‌پردازد. این مرحله تا زمان نابودی هدف ادامه پیدا می کند.

عملکرد رادارهای کنترل آتش توسط دو شاخصه تحت تاثیر قرار می گیرد: قدرت تفکیک رادار و وضعیت آب و هوایی. قدرت تفکیک به توانایی رادار برای تشخیص فاصله و زاویه‌ی دو هدف نزدیک به هم گفته می‌شود. برای افزایش قدرت تفکیک فاصله لازم است عرض پالس را کم کرد و برای افزایش قدرت تفکیک زاویه لازم است عرض پرتو را کاهش دهیم. وضعیت آب و هوایی نامناسب مانند گرد و ‌خاک، رطوبت یا باران عملکرد رادار کنترل آتش را تحت تاثیر قرار می دهند. امواج فرکانس رادیویی در چنین وضعیتی توسط ذرات موجود در هوا انعکاس داده‌شده یا جذب می‌شوند و این امر برد رادار را کاهش می‌دهد؛ در چنین وضعیتی لازم است برای کاهش اشتباهات سامانه، نوسان تکرار پالس را کاهش داد.

منبع:میلیتاری