Radiolokacija

Turinys

1. Radiolokacija

2. Radiolokatorius “THOMSON”

3. Lėktuvo meteorologinis radiolokatorius “GROZA”

4. Radiolokacinė stotis P-40

RADIOLOKACIJA

Objektų aptikimas ir jų buvimo vietos tikslus nustatymas radijo

bangomis vadinamas radiolokacija. Visą tai atlieka radiolokatorius, arba

radaras, naudojant kryptingą radijo signalų spinduliavimą ir atspindėtų

signalų priėmimą. Radiolokatoriais nustatomos objektų koordinatės erdvėje,

jų judėjimo kryptys ir greičiai. Radiolokatorių sudaro galingas

ultratrumpųjų radijo bangų siųstuvas ir labai jautrus imtuvas, suderintas

to paties dažnio bangoms priimti. Atsispindėjusią bangą sugauna arba ta

pati siuntimo antena, arba kita, priimanti taip pat tiktai tam tikros

krypties bangas. Antena esti paraboloido fformos ir spinduliuoja labai

siaurą radijo bangų pluoštą – radijo spindulį. Suprantama, reikia ypač

kryptingų radijo bangų. Angos kampas, kuriame sukoncentruota pagrindinė

spindulio galios dalis, apytiksliai turi būti lygus vienam laipsniui.

Radijo spindulys siunčiamas periodiškais impulsais, trunkančiais apie 10

־⁶s. Pasiuntusi impulsą, radaro antena automatiškai persijungia į imtuvo

režimą ir 10־³-10־⁴s laukia sugrįžtant atsispindėjusio signalo.Per tą

pertrauką radijo signalas spėja pasiekti tolimą objektą ir sugrįžti. Kuo

ilgesnės bangos priimamos, tuo šiurkštesnis gali būti radioteleskopo

parabolės paviršius. Milimetrinėms bangoms priimti turi būti naudojamas

vientisas veidrodis, o metrinėms bangoms užtenka vielinio tinklo.

Atstumas S randamas išmatavus laiką t, per kurį bangų impulsas pasiekia

objektą ir grįžta atgal. Kadangi radijo bangų sklidimo greitis c=3*10⁸m/s

atmosferoje praktiškai pastovus,

S= ct/2.

Atmosfera sklindančias bangas išsklaido, ir imtuvą pasiekia tik

labai nedidelė siųstuvo išspinduliuotos energijos dalis. Todėl

radiolokatorių imtuvai priimtą ssignalą sustipriną milijonų milijoną (10 ²)

kartų. Toks jautrus imtuvas turi būti išjungtas, kai siųstuvas siunčia

bangų impulsus.

Informaciją apdoroja laiko registratoriai ir kompiuteriai, o

rezultatai perduodami į televizoriaus ekraną arba skaitmeninį tablo.

Vieni kūnai arba jų dalys elektromagnetines bangas atspindi

stipriau, kiti – silpniau, todėl į lokatorių sugrįžta skirtingo stiprumo

impulsai ir ekrane atsiranda įvairaus šviesumo taškai. Susilieję taškai

sudaro aiškiai matomą vaizdą, kuriame galima atpažinti stebimą vietovę,

lėktuvus, laivus ir kt..Didžiausią nuotolį, kuriuo galima aptikti lėktuvą

ar raketą, riboja tik tiesioginio matomumo sąlygos.Trumpųjų bangų lokacinio

matymo nuotolis yra didesnis negu ilgųjų.

Radijo likatoriai nebūtinai turi dirbti impulsiniu režimu. Sakykime,

lėktuvas skrenda greičiu v antenos kryptimi. Nuo jo visą laiką atsispindi

lokatoriaus pasiųstas radijo spindulys. Dėl Doplerio efekto, priimamos

bangos dažnis bus mažesnis, jei objektas tolsta nuo stebėtojo ir didesnis

jei objektas aartėja. Radiotechniniais metodais dažnio didumai randami gana

tiksliai. Žinodami pasiųstos ir gautos bangos dažnius, galime apskaičiuoti

objekto judėjimo greitį. pagal formulę:

ʋ =ʋ (1+2v/c)

Iš šios formulės seka: v=c(ʋ -ʋ )/2ʋ .

Techninis aptarnavimas tokių objektų, kaip požeminiai vamzdynai ir

elektros kabeliai yra gana sudėtingas. Atsiradus gedimui tokioje sistemoje

laibai sunku nustatyti gedimo vieta. Tokiu atveju padeda radiolokacija.

Galima nustatyti kabelių , požeminių šilumos, dujų ar vandens komunikacijų

radimosi gylį ir išdėstymo konfiguraciją. Tai remonto atveju padeda

sumažinti žemės darbų išlaidas. Radijolokacijos pagalba galima nustatyti ir

minėtų komunikacijų ppažeidimų vietas.

Radiolokaciniai metodai naudingi ir kritulių paieškai ir padeda

susipažinti su debesų vidine sandara. Radaras siunčia elektromagnetinį

impulsą į atmosferą ir, jei jo kelyje pasitaiko kokie nors krituliai,

elektromagnetinio impulso energijos dalis išsklaidoma, o dalis atspindi ir

grįžta į radaro anteną. Šie grįžtantys signalai formuoja radiolokacinį

vaizdą. Spalvoto radiolokacinio atspindžio vieta parodo vietą, kurioje

iškrenta krituliai. Skirtingos spalvos rodo kritulių intensyvumą. Tik

radiolokacijos pagalba sunku nustatyti tipą, nes sniegas ir smulkus lietus

duoda labai panašų radiolokacinį vaizdą. Labai ryškų radiolokacinį vaizdą

duoda kruša.

Paprastai radiolokacinis spindulys siunčiamas mažu kampu, todėl

tolstant nuo radaro, spindulys vis labiau kyla nuo žemės paviršiaus. Esant

tokiai situacijai, radiolokaciniai signalai atsispindėję nuo objektų arti

radaro, rodo oro srovių judėjimą arčiau žemės paviršiaus, o signalai

atsispindėję nuo tolesnių objektų – oro srovių judėjimą aukštesniuose

sluoksniuose.Šiuolaikiniame radiolokaciniame displėjuje atstumas nuo radaro

matosi kaip vertikaliai, taip ir horizontaliai. Pagal sudarytą metodiką

galima nustatyti vėjo greitį ir kryptį.

Radioteleskopai dirba panašiu principu kaip ir radiolokatoriai.

Kosmines radio bangas 1931 m. atsitiktinai atrado K. Janskis. Tyrinėdamas

atmosferos trukdymus jis pastebėjo, kad kai kurie dangaus kūnai

spinduliuoja radijo bangas. Per žemės atmosferą sklinda bangos, kurių ilgis

( dažnis) tarp 1mm (300GHz) ir 200m (10MHz). Trumpesnes negu 1mm radio

bangas sugeria žemės atmosferos vandens garai. Ilgesnes negu 200m bangas

atspindi žemės jonų sfera. Dangaus kūnų skleidžiamas radio bangas priima

radioteleskopai. Šiuo būdu tiriami tolimi ddangaus kūnai. Artimosioms

planetoms, asteroidams tirti naudojamasi radaru, pasiunčiant kryptingą

radio spindulį ir priimant atsispindėjusias nuo tiriamojo kūno bangas.

Radaru gali būti paverstas bet kuris radioteleskopas. Radiolokacija

naudojama tiksliems planetų ir asteroidų tarpplanetiniams atstumams

nustatyti, sukimosi greičiams nustatyti bei jų paviršių žemėlapiams

sudaryti, meteorams registruoti. Mėnulio radiolokacija pradėta 1946m.,

Veneros 1958m., Merkurijaus 1965m.. Naudojant Apolo ekspedicijų Mėnulyje

paliktus specialius reflektorius, atstumai matuojami kelių centimetrų

tikslumu.

Radarai plačiai pritaikoma kelių policijoje. Lietuvos kelių policija

dirba vien tik rusiškais ir ukrainietiškais greičio matavimo radarais.

Rusiški radarai greitį gali nustatyti 300-500m atstumu. Radaras 300m

atstumu atskiria autobusą nuo lengvojo automobilio, o 50m – motociklininką

nuo lengvojo automobilio. Ba to radarai išskiria pažeidėją iš bendro

transporto srauto. Todėl galime teigti, kad radaro siunčiamas siauras

kryptingas signalas.

Norint išvengti kelių policijos nuobaudų, vairuotojai naudoja

antiradarus. Iš esmės antiradaras – tai imtuvas, informuojantis apie radijo

bangos siųstuvo (šiuo atveju policijos radaro) darbą. Antiradaras

informuoja vairuotoją garsu, o brangesniuose modeliuose maloniu panelės

balsu. Kai kurie “racionalizatoriai” yra viena ausimi girdėję, kad

policijos radaras negali veikti, jei automobilyje prie užpakalinio vaizdo

veidrodėlio yra pakabintas lazerinis kompaktinis diskas arba kokia nors

šviesą atspindinti medžiaga. Tai – gryna nesamonė: policijos radarai į

tokias “racionalizacijas” visiškai nekreipia dėmesio.

Radijolokatorių galima “apgauti”. Objektą galima padengti radio bangas

sugerenčia medžiaga. Tinka anglies milteliai, kaučiukas. Be to galima

papildomai sumažinti atspindžio koeficientą, padarius gofruotą apdangalą ir

šitaip privertus didžiąją spinduliavimo ddalį be tvarkos išsisklaidyti į

visas puses. Iš lėktuvo išmetant aliuminio folijos juostelių arba

metalizuoto pluošto pakus, lokatorius visiškai dezorientuojamas. Pasiųsti į

eterį klaidingus radio signalus.

IŠVADOS: Atstumas iki objekto nustatomas impulsiniu spinduliavimo režimu.

Siųstuvas spinduliuoja trumpalaikius bangų impulsus. Atstumas iki objekto

randamas išmatavus laiką t, per kurį bangų impulsas pasiekia objektą ir

atsispindėjęs grįžta atgal. Įvairūs kūnai elektromagnetines bangas atspindi

nevienodai. Į lokatorių sugrįžta skirtingo stiprumo impulsai ir ekrane

atsiranda įvairaus šviesumo taškai. Susilieję taškai sudaro aiškiai matomą

vaizdą, kuriame galima atpažinti stebimą vietovę, laivus, lėktuvus ir kt..

Radiolokacija naudojama labai plačiai: ginybos sistemose, aviacijoje,

astronomijoje, meteorologijoje, techniniame aptarnavime, netgi

šikšnosparnis naudoja lokacijos principą.

Radiolokatorius “THOMSON”

Lietuvoje yra dvi RLS “THOMSON”. Viena stovi Vilniuje, o kita Palangoje.

Jie turi vieningą valdymo sistema. Duomenys iš Palangos ir Vilniaus stočių

per kompiuterinės sistemos paskleidžiama į visų skrydžio valdymo punktų:

Kauną, Vilnių, Palangą, o taip pat duomenis įjungti prie karinę

informacijos bazę.

Siųstuvo (ER810) parametrai:

Antenos skanavimo greitis: 15 aps./min.,

Horiz. krypt. diagramos plotis: 3 dB 1,5((0,2(,

Verti. krypt. diagramos plotis: 3 dB 50((0,2(,

Antrinės antenos šoniniai lapeliai: -25 dB žemiau

pagrindinės lapelės,

Turi dvi kryptinės diagramos: apatinė, viršutinė,

Pirminio radaro aptikimo zonos nuotolis: 65 km,

Antenos stiprinimo koeficientas: apatinė – 33,5 dB,

viršutinė – 32

dB,

Bangos ilgis: (=10 sm,

Dažnis: f=2700(2900 km.

Impulso trukmė: (i=1 (s,

Impulsų pasikortuojamo periodas: Fi=375, 500, 750, 1000

Hz,

Impulso galingumas: Pi(600 kW(1000 Hz),

Pi( 800

kW((850 Hz).

Imtuvo parametrai:

Stiprinimas: 35 dB,

Laikinio stiprintuvo ateniuatorius: 0(40 dB.

Antrinio radaro antena:

Išklausimo dažnis: 1030 Hz,

Atsakymo dažnis: 1090 Hz,

Impulso galingumas: Pi=10 kW,

Pivid=100 W,

Antenos stiprinimo koeficientas: 27 dB,

Kryptingumo diagramos plotis: 2,4((0,25(, 3 dB.

Jos paskirtis stebėti orlaivių judėjimą aerodromo prieigose ir

trasose. Veikimo nuotolis iki 200 km. Darbo būdas: pasyvinis, aktyvinis,

JTS (judančių taikinių selekcija). RLS struktūrinė schema pavaizduota 1pav.

RLS antena priima atsakymo ir atspindintos signalus, išspinduliuoja

zonduojančios ir paklausos signalai. Antena yra veidrodinė, turi variklius,

du spindulytukų (1 – as daro viršutinė kryptingumo diagramą, 22 – as apatinė

kryptingumo diagramą). Atspindėto ir atsakymo signalų atskirymą įvykdo

cirkuliacinis perjungiklis antenos fideriniame trakte. RLS veikimo

principas pagrįstas Doplerio efektų. Todėl čia yra du siųstuvai, du

imtuvai, apdorojimo procesorius. Imtuve ateniuatorius tarnauja, kad

sulyginti signalus. Siųstuvas valdomas iš procesoriaus. Prie procesorių

prijungtas modemas, signalų siuntimui ir priėmimui.

RLS “THOMSON” yra universalus radaras. Jis dirba kaip trasinis, taip

ir aerodrominis radaras. Turi trys darbo režimus. RLS turi galimybė dirbti

kaip vienuose režimuose taip ir visose trijose režimuose.

Lėktuvo meteorologinis radiolokatorius “GROZA”

Kad gerai orientuotis vietovės žemėlapyje arba sstebėti pavojingą audros

sritį lėktuve naudojama RLS “GROZA”. RLS paskirtis:

– išaiškinti audros židinių ir frontų kad surasti saugų lėktuvo skrydžių

kursų;

– išaiškinti lėktuvo orientyrą pagal RL atvaizdą nepriklausomai nuo

meteorologinių sąlygų;

– nudėvėjimo kampą išmatavimas skrydžių metų.

RLS “GROZA” ssusideda iš keletu blokų: indikacijos blokas, du siųstuvo –

imtuvo blokai, antenos valdymo blokas.

RLS struktūrinė schema pavaizduota 1pav. Kaip mes matome čia yra

magnetronas. Jis skirtas išspinduliuoti didelio galingumo impulsai.

Moduliatorius reikalingas, kad sukaupti energija, kuri patenka į

magnetroną. Antenos perjungiklis perjungia siųstuvo išėjimą ir imtuvo

įėjimą. Jis apsaugo imtuvo įėjimą nuo tuo, kad į ją nepateiktų didelės

galingumo siųstuvo signalai. Maišiklis imtuve sumaišo ateinančio signalo

dažnį su heterodino dažnį, kad gauti tarpinį dažnį. Tai reikalinga kad

lengviau apdoroti žemo dažnio signalą, supaprastinti elektrinį schemą.

Heterodinas duoda stabilaus dažnio signalą į imtuvą. Heterodino dažnį

reguliuoja tarpinio dažnio automatinis reguliatorius, kuris sulygina

siųstuvo tarpinį dažnį su imtuvo. Tarpinio dažnio stiprintuvas sustiprina

signalą iki reikiamą dydį. Videostiprintuvas skirtas išskirti iš aukšto

dažnio signalo videosignalą.

Antenos šoninis vaizdas parodyta 2pav. Čia yra veidrodis, kuris

kartu su aatspindutuko fokusuoja priimamos signalus, o taip pat sukuria

reikiama antenos kryptingumo diagramą. Per bangolaidą signalas patenka į

imtuvo dalį. Poliarizatuvas skirtas siunčiamo signalo poliarizaciją.

a) .

3 pav. pavaizduotas tarpinio dažnio stiprintuvo išėjimo

signalas.

Radiolokacinė stotis P-40

Trumpa istorija

   Apie 1960-uosius metus Sovietų Sąjungoje buvo sukurta priešlėktuvinės

gynybos pajėgoms skirta radiolokacinė stotis P-40. Ja buvo aprūpinta

daugelis tuometinių sovietinių karinių aviacijos ir zenitinės artilerijos

dalinių. Radiolokacinės stotys buvo tiekiamos ir satelitinių šalių

kariuomenėms. Pagrindinė jų paskirtis – vidaus oro erdvės kontrolė.

Lietuvos kariuomenėje turimas P-40 mūsų šalis gavo iš Lenkijos.

Pagal savo techninius parametrus, P-40 pilnai pateisina daugelį

su ja siejamų vilčių. Tai nėra galinga ir šiuolaikinė radiolokacinė stotis,

tačiau tokiai mažai šaliai kaip Lietuva bent kol kas ji visiškai tinka.

Kaip ir daugelio ne itin galingų stočių, P-40 trūkumas yra tas, kad ji

prasčiau užfiksuoja pažeme judančius objektus. Jos aptikimo zona pagal

vietos kampą –iki 28 laipsnių. 100 metrų aukštyje skrendantis lėktuvas ar

sraigtasparnis pastebimas už 35 km. Kuo objektas juda didesniame aukštyje,

tuo gerėja ir techninės P-40 galimybės. Pakilęs į puskilometrio aukštį,

skraidantis aparatas pastebimas už 70 kilometrų, 3 kilometrų aukštyje – už

150 kilometrų, 8 – 25 kilometrų aukštyje – už 220 kilometrų. Taigi

radiolokacinė stotis, veikianti netoli valstybės sienos, gali kontroliuoti

ir situaciją artimiausioje kaimyninės šalies oro erdvėje. Lietuvai patekus

į NATO, žinoma, tokių techninių galimybių pasirodys per maža. Tačiau savo

paskirties stotis tikrai nepraras. Ji puikiai ir toliau bus naudojama savo

erdvei kontroliuoti, ir toliau liks nepakeičiama mokymuose. P-40 privalumas

ir tas, kad ji – gana mobili, gali dubliuoti galingesnių radiolokacinių

stočių darbą. Būdama nedidelė (bendras svoris – apie 35-37 tonas), ji gali

judėti iš vienos vietos į kitą, prastais keliais pasiekti atokias vietoves,

neprivažiuojamas kalvas, ant kurių pagerėja stoties radiolokacija.

   P-40 sumontuota vilkiko 426u bazėje. Po II pasaulinio karo nutraukus

tankų T-34 gamybą, liko nemažai dar naujų ir net kare nespėtų panaudoti,

užkonservuotų tankų, ttaip pat komplektuojamųjų detalių, įrengimų joms

gaminti. Tad inžinieriai šių tankų bazėje ėmė kurti inžinierines mašinas.

Viena jų ir tapo puikiomis pravažumo galimybėmis pasižymintis vilkikas,

skirtas tiekti šaudmenis, kasti apkasus, šalinti kliūtis. Net ir dabar šių

vilkikų yra likę įvairiose šalies įmonėse. Vieną tokį turi, pavyzdžiui,

Vilniaus regiono kelių įmonės kelininkai. Maždaug prieš penkerius metus tik

šio 12 cilindrų turbodyzelinio vilkiko pagalba iš Musės upės pavyko

ištraukti nuo tilto nukritusį ir apsivertusį sunkvežimį MAZ su puspriekabe.

   Taigi šis vilkikas inžinierių ir buvo pasirinktas baze radiolokacinei

stočiai P-40. Tiesa, reikėjo kai kurių pertvarkymų. Gamintojai bazinę tanko

T-34 važiuoklę kiek prailgino, pridėję dar du riedmenis. Ant tokios

prailgintos šasi ir buvo sumontuotas apie 10 tonų sveriantis kėbulas su

radiolokacine įranga ir siųstuvu. Su antena junginio aukštis sudaro apie

4,5 metro. Ir tai nėra aukšta mašina, vadinasi, gana stabili ir mobili. Per

minutę antena apie savo ašį apsisuka 6-12 kartų. Atvykusi į dislokacijos

vietą, radiolokacinė stotis P-40 darbui gali būti parengta maždaug per 10

minučių. Variklio turbina, gaminanti 220V 400Hz įtampą radiolokacinei

stočiai, per valandą sunaudoja 100 l dyzelinio kuro.

   Pasirūpinta ir ekipažo apsauga nuo neigiamo darbo ir išorės poveikio.

Kabinoje esantį ekipažą nuo radiolokacinės stoties skleidžiamų

elektromagnetinių bangų saugo metalinis korpusas. Sumontuota ir įranga,

viduje sukurianti padidintą slėgį. Taigi vidun neprasiskverbia cheminės

medžiagos ar radioaktyviosios dulkės.

   Radiolokacinė stotis P-40 pritaikyta dirbti dislokuota sstacionariai, nes

nėra specialios aparatūros, kuri fiksuotų mašinos buvimo vietą. Taigi tokiu

atveju nėra galimybės nustatyti tikslias oro objekto koordinates.

   Viena Lietuvos turima radiolokacinė stotis P-40 buvo dislokuota

Ignalinos rajone esančioje IV radiolokacinėje kuopoje, kita – 1999 metų

vasarą pradėjusioje veikti rekonstruotoje stacionarioje Degučių

radiolokacinėje stotyje, Šilutės rajone. Pirmoji tiria šalies erdvę palei

sieną su Baltarusija, antroji – palei Kaliningrado sritį ir jūros ekonominę

zoną. Tiesa, čia pagrindine laikoma šiek tiek galingesnė Lietuvos

kariuomenei padovanota lenkiška radiolokacinė stotis “Javor-2M”, sumontuota

trijuose sunkvežimiuose. Jie užkelti ant 10 metrų aukščio specialaus

statinio, kurį sumontavo čia anksčiau dislokuotos sovietinės radiolokacinės

stoties kariškiai. Tačiau darbo pakanka ir P-40. Ji dubliuoja “Javor-2M”

darbą.

   Suprantama, Lietuvos kariuomenės turimi P-40 jau yra moraliai ir

fiziškai senstelėję. Jie poreikius tenkina tik taikos metu, kadangi buvo

sukurti toliau nuo valstybės sienų dislokuotiems kariniams daliniams, nėra

galingi, labiau pritaikyti vidaus poreikiams. Be to, jie praktiškai

neapsaugoti nuo antpuolio. Pakanka vos vieno raketos pataikymo, kad

konflikto metu radiolokacinė stotis būtų išvesta iš rikiuotės.

Techninės charakteristikos:

 

| Masė, t | 26.75 |

| Ilgis x plotis x aukštis, m | 9.95 x 3.22 x 3.10 |

| Ekipažas | 4 – 5 |

| Variklis | –  |

| Maksimalus gretis, galia | 44 km/h,  520 AJ |

| Eigos atsarga, kuro atsarga | -,  1500 l |

Naudota literatūra:

1. 1991 m. Lietuvos enciklopedia.

2. www.google.lt (naršyklė)

———————–

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]