Radiolokacija

Mokyklos pavadinimas

Referatas

Radiolokacija

10 klasės mokinys

Vardas Pavardė

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 ttam tikros krypties bangas. Antena esti paraboloido formos 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 rradioteleskopo 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 signalą 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 rrežimu. 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 artėja. 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 ssistemoje 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 pažeidimų 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 aatrado 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 dangaus 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 ssiųstuvo (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 dalį 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, 2 – 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 aateniuatorius 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 stebėti 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” susideda 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, kkad 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 rreikiamą dydį. Videostiprintuvas skirtas išskirti iš aukšto dažnio signalo videosignalą.

Antenos šoninis vaizdas parodyta 2pav. Čia yra veidrodis, kuris kartu su atspindutuko 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 770 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, taip 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 ttilto 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 stacionariai, 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 bbuvo 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)

Turinys

1. Radiolokacija

2. Radiolokatorius “THOMSON”

3. Lėktuvo meteorologinis radiolokatorius “GROZA”

4. Radiolokacinė stotis P-40

Ž.V