Prenosim ovaj zanimljiv i stručan članak objavljen u dva dijela u časopisu
Hrvatski Vojnik ,autor članka je diplomirani inženjer Vili Kezić, jedan od najpoznatijih hrvatskih stručnjaka za radare i elektroničko ratovanje, koji je dobar dio svoga znanja stekao i na školovanju u SAD-u.
Zamjetljivost plovila na površini moraVećina primorskih zemalja diljem svijeta součena je u poslijednjem desetljeću sa sve širim repertoarom pomorskih rizika na nacionalnim morskim prostranstvima, koji bi bez nadzora mogli prerasti u stvarne opasnosti za lokalno pučanstvo, gospodarstvo i razvoj države
Nekadašnje tradicionalne ugroze od drugih država nestaju, a izvorišta novih prijetnji su odmetničke organizacije uključene u krijumčarenje dobara i ljudi, pomorsko piratsvo i terorizam, te nelegalna eksploatacija prirodnih resursa.
Stalno povećanje gustoće pomorskog prometa, sve veće usmjeravanje prijevoza opasnih tvari brodovima, sve veći broj brzih i malih sportskih i rekreacijskih plovila na dalekoj pučini, posebice u uskim morima, zahtijevaju od primorskih država ustroj i izgradnju učinkovitih sustava nadzora i kontinuiranog praćenja pomorske situacije u realnom vremenu.
Sustavi nadzora trebaju koordinirati i osiguravati zaštitu pomorske granice, učinkovito sprječavati nelegalne imigracije i krijumčarenje roba.
Ti sustavi prate i održavaju sigurnost pomorskog prometa, te u slučajevima pomorskih nesreća koordiniraju operacije traženja i spašavanja na moru. Obim nadzora pomorskog prometa obuhvaća i praćenje neškodljivog prolaska stranih brodova kroz teritorijalno more obalne države, uključujući strane ratne brodove i podmornice.
Državni sustav nadzora također koordinira pomorske snage sigurnosti, koje preventivnim djelovanjima onemogućuju pokušaje piratskih i terorističkih ugrožavanja plovila bilo gdje u područjima pokrivenim "kišobranom" zaštite.
Jedna od najčešćih zadaća sustava pomorskog nadzora je sprječavanje nelegalne eksploatacije prirodnih resursa u moru i na njegovom dnu, te bilo kakvog remećenja i uništavanja prirodnog okoliša i prirodne ravnoteže.
Sustav nadzora primorske države, posebice u uskim i zatvorenim morima, morao bi pokrivati pučinu pod nacionalnim suverenitetom (unutrašnje morske vode, teritorijalno more, gospodarski pojas ili zaštićeni ribolovni pojas), ali i udaljenije morske površine na kojima obalna država nema jurisdikciju. Naime, organizirani kriminal postaje sve opasniji i nasilniji, ostvarujući negativne učinke i izvan zemlje ishodišta, te ga treba sprječavati u začetku, čim se otkrije bilo gdje, pa i na otvorenom moru.
[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
slika 1 : Švedska korveta klase Visby , prvi je ratni brod projektiran po strogim stealth zahtjevima. Križni jarbol sa signalnim svjetlima i mrežna ograda na stražnjem dijelu demontiraju se u borbenim situacijama
Motrenje otkriva pomorsku sutuacijuIz širokog spektra opisanih zadaća i goleme nadzirane površine proizlaze tehnički i organizacijski zahtjevi za projektiranje i izgradnju sustava nadzora i upravljanja pomorskom situacijom primorske države.
Temeljni podsustav u sklopu sustava nadzora i upravljanja je mreža motrenja morske površine, koja bi trebala generirati sliku pomorske situacije u realnom vremenu, s otkrivenim i praćenim plovilima pod nadzornim "kišobranom", bez obzira na njihovu veličinu i vrstu, i to od obalne crte do krajnjih udaljenosti nadziranog područja.
Motrenje i nadzor pomorske mirnodopske situacije unutar teritorijalnog mora je zahtjevno, ali ne i preteško, jer se može uspješno provoditi s malim ophodnim brodovima ili obalnim radarima i optoelektroničkim sustavima razmjerno skromnih značajki. No, otkrivanje i praćenje plovila u dalekom gospodarskom pojasu, koji se na oceanima proteže do 200 nautičkih milja (370 km) od obale mnogo je zahtjevnije. Te daleke morske površine nije moguće motriti obalnim mikrovalnim radarima, jer tako visokih položaja (oko 8000 metara) uzduž obalnog ruba, s kojih bi se pružao radarski horizont do 200 nautičkih milja, gotovo da nema na Zemlji.
Takva konstatacija ne vrijedi za mala zatvorena mora na kojima se gospodarski pojas, silom zemljopisne konfiguracije, proteže do mnogo manjih daljina od obale, kao što je primjerice u Jadranskom moru, u kojemu je granica pojasa udaljena prosječno oko 50 km od istočne i zapadne obale.
U takvim morima, motrenje pomorske situacije diljem gospodarskog pojasa može se najučinkovitije realizirati s visokih obalnih planina koje su razvučene uzduž obalnog ruba. Zemlje s takvim planinskim nizom i eventualnim arhipelagom visokih otoka raspolažu s velikim brojem lokacija za izgradnju vrlo učinkovitih radarskih mreža za motrenje dalekih objekata na površini mora, a i plovila u području teritorijalnog mora.
Pri projektiranju obalnih radarskih mreža, racionalno je i uobičajeno planirati njihovu uporabu za mirnodopske i ratne uvjete, pa shodno tome odabirati adekvatne radarske sustave i najpovljnije radarske pložaje uzduž obale. Vojna komponenta uvelike povećava složenost radara, zbog toga što takvi radari moraju biti sposobni uspješno djelovati i u neprijateljskom elektromagnetnom okolišu (pasivno i aktivno ometanje, plovila niske zamjetljivosti - stealth i sl.).
[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
slika 2 : Malo i brzo plovilo vrlo niske zamjetljivosti
Radar + mediji + plovilo = detekcija Uz pretpostavku izgrađene motrilačke mreže s optimalno odabranim radarskim i drugim sustavima motrenja, njene značajke će se uzimati kao čvrsti paramteri pri razmatrnju utjecaja drugih vanjskih čimbenika na ukupnu djelotvornost motrenja. Naime, pri prognoziranju djelotvornosti radarske mreže, odnosno određivanju vjerojatnog dometa detekcije određenog plovila, sudjeluju tri glavna čimbenika: a) radar, predstavljen sa skupinom specificiranih tehničkih parametara, b) mediji- atmosfera, s različitim meteorološkim okolnostima na putu radar-plovilo, koje su promjenjive u vremenu i prostoru i c) plovilo, prikazuje se vrlo promjenjivom radarskom površinom koja nije razmjerna njegovoj fizičkoj veličini.
Budući da okolnosti na putu radar-plovilo i radarska zamjetljivost plovila uvelike utječu na djelotvornost radarskog motrenja, odnosno mogućnost i domet otkrivanja određenog plovila, radarski operater bi trebao uvijek znati što će se događati s radarskim impulsom elektromagnetske energije, kojega odašilje njegov radar prema dalekom plovilu, te hoće li radar u određenim okolnostima okoliša moći detektirati plovilo na udaljenosti koju je specificirao proizvođač radara. Naime, u nekim okolnostima prirodnog okruženja ili uz neka plovila smanjenih radarskih zamjetljivosti, ni ispravan radar neće prikazati cjelovitu realnu pomorsku situaciju na motrenom području, pa tada neka plovila mogu neotkrivena ploviti motrenim područjem.
[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
slika 3 : Podmornica u periskopskoj plovidbi skoro nezamjetljiva radarom
Zamjetljivije plovilo - sigurnije ploviloUdaljenosti otkrivanja plovila različitim motrilačkim senzorima ovise o vizualnoj, radarskoj, toplinskoj, akustičnoj i magnetnoj zamjetljivosti određenog plovila. Te zamjetljivosti predstavljaju zapravo elektromagnetna, magnetna i akustička polja koja zrače različiti izvori zračenja na brodu (primarna polja) ili koja se, zračena iz nekih vanjskih izvora, reflektiraju od nadvodne i podvodne brodske strukture (sekundarna polja). Zračena polja prostiru se od broda, sukladno zakonima fizike, slobodnim volumenom prostora oko broda ili se šire u morskim dubinama. Prostiranjem kroz atmosferu ili morsku vodu, intenzitet tih polja smanjuje se s udaljenošću brže ili sporije, ovisno o vrsti polja, o frekvenciji zračenih valova te o trenutačnim okolnostima u mediju kroz koji se prostiru.
Detekcijom nekog od zračenih polja, uz pomoć ljudskih osjetila ili elektroničkim prijamnicima-senzorima, otkriva se postojanje plovila. S obzirom na fiziku prostiranja, dometi prostiranja spomenutih polja bitno se međusobno razlikuju. Primjerice, toplinska zračenja u infracrvenom (IC) dijelu elektromagnetskog spektra mnogo su osjetljivija na uvjete u mediju (dim, magla, oblaci, kiša) no radarski valovi motrilačkih radara koji se šire do mnogo većih udaljenosti nego IC valovi.
Sa stajališta sustava nadzora i upravljanja pomorskom situacijom, zanimljiva je radarska zamjetljivost plovila svih dobronamjernih sudionika u pomorskom prometu, kako bi ih radarska mreža pravodobno detektirala, pratila i po potrebi navodila sigurnim plovnim rutama u svrhu izbjegavanja sudara, nasukavanja ili drugih opasnosti u području plovidbe.
Putnički i trgovački brodovi su složeni objekti visoke radarske zamjetljivosti. Svi dijelovi tih objekata reflektiraju elektromagnetnu energiju ukoliko su njome obasjani, i to intenzitetom koji ovisi o njihovoj električnoj veličini (dimenzije izražene u valnim duljinama), obliku, vrsti konstrukcijskog tvoriva i kutu upada elektromagnetnog vala na površinu objekta. Tako reflektirana energija od složenog objekta raspršuje se u različitim smjerovima, dok samo mali dio površine objekta reflektira energiju natrag, u smjeru radara-obasjavača. Ta vraćena energija u prijamnik radara zapravo je radarski odraz broda, a samo dio površine koji ju je reflektirao predstavlja radarsku površinu objekta za točno određeni kut gledanja radar-brod.
U radarskoj jednadžbi kojom se izračunava udaljenost na kojoj će biti detektiran određeni objekt, uz parametre radara sudjeluje i čimbenik koji predstavlja veličinu motrenog objekta izraženu njegovom radarskom površinom.
[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
Radarska površina (Radar Cross Section, RCS) je dogovorena fiktivna površina koja nije u jednostavnom odnosu s fizičkom površinom objekta. Radarska površina složenog objekta, kao što je brod, komplicirana je funkcija kuta gledanja radar-brod, koja se najčešće i najtočnije određuje mjerenjima na stvarnim brodovima ili umanjenim modelima.
Na temelju takvih mjerenja na većem broju trgovačkih brodova (od 2000 do 17 000 tona) došlo se do jednostavne empirijske formule za izračunavanje srednje vrijednosti radarske površine sličnih brodova: s = 52 f1/2 D3/2, gdje je s=radarska površina u četvornim metrima, f=frekvencija radara u MHz i D puna istisnina broda u kilotonama.
Manja plovila ne podliježu spomenutoj formuli. Primjerice, brodica duljine od 6 do 10 metara može predstavljati srednju radarsku površinu od nekoliko četvornih metara za radar frekvencije oko 9000 MHz. Dulji brod od 13 do 17 metara može imati radarsku površinu reda 10 četvornih metara.
Iz takvih mjerenja na brodovima opće namjene utvrđeno je da su najmanji odrazi od pramčanih kuteva između +10o i -10o i između +170o i -170o, a najveći od bočnih strana, od pramčanih kutova +90o i -90o. Najveći radarski odraz od određenog broda (od boka) može biti i do nekoliko stotina puta veći od onog najmanjeg (pramčani kutovi).
Na valovitom moru brodovi su izloženi posrtanju i valjanju, što rezultira velikom fluktuacijom radarskog odraza, zbog stalne promjene upadnog kuta radarskog vala po azimutu i elevaciji. Te fluktuacije smanjuju vjerojatnost detekcije plovila, pogotovo jer su u takvim okolnostima obično i meteorološki uvjeti na moru i iznad mora vrlo nepovoljni.
[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]