目前，有的船舶駕駛員對(duì)雷達(dá)盲區(qū)缺乏足夠認(rèn)識(shí)，特別是對(duì)船艏方向上的雷達(dá)盲區(qū)值的增大缺乏認(rèn)識(shí)，還有的把雷達(dá)盲區(qū)與雷達(dá)陰影扇形混淆。當(dāng)在檢查中被發(fā)現(xiàn)沒(méi)有雷達(dá)盲區(qū)圖或雷達(dá)盲區(qū)圖不符合要求時(shí)，不知道如何整改。通過(guò)收集多方資料，本文針對(duì)船用雷達(dá)盲區(qū)圖表的繪制進(jìn)行敘述，不當(dāng)之處請(qǐng)指正。

1 雷達(dá)盲區(qū)的定義及其作用

雷達(dá)觀測(cè)盲區(qū)(Radar Observation Blind Area／Zone)簡(jiǎn)稱雷達(dá)盲區(qū)，是指雷達(dá)波的最小探測(cè)距離以內(nèi)的區(qū)域，主要取決于雷達(dá)的性能和雷達(dá)天線的高度。通常又是指位于雷達(dá)天線輻射角下緣，雷達(dá)波不能射及的區(qū)域。

船舶在海上航行時(shí)，一些小的、反射性能較差的物標(biāo)有可能在遠(yuǎn)距離不能被雷達(dá)探測(cè)到，而到近距離時(shí)本應(yīng)該能探測(cè)到，卻又由于雷達(dá)盲區(qū)的存在，使其無(wú)法被探測(cè)到。這樣，如果是能見(jiàn)度不好(如有霧等)，嘹望人員以目視無(wú)法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，以致給船舶的安全航行和人命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)威脅。因此，駕駛?cè)藛T在任何時(shí)候都應(yīng)牢記雷達(dá)盲區(qū)的存在，為其在避讓、轉(zhuǎn)向、停車等操作中提供數(shù)值依據(jù)，便于充分考慮各種不利因素和后果。

當(dāng)然，作為船舶駕駛?cè)藛T，在任何時(shí)候都應(yīng)該切記：即使在雷達(dá)盲區(qū)以外的區(qū)域，雷達(dá)也不能保證每一個(gè)物標(biāo)都能被探測(cè)到，這還要看物標(biāo)的大小，反射性能，雷達(dá)的性能以及駕駛?cè)藛T是否將雷達(dá)調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)，決不能因使用雷達(dá)而放松警惕。

2 雷達(dá)盲區(qū)的產(chǎn)生原因

(1)由于雷達(dá)脈沖寬度和接收機(jī)收發(fā)開關(guān)恢復(fù)時(shí)間而產(chǎn)生的雷達(dá)盲區(qū)。由此所產(chǎn)生的雷達(dá)盲區(qū)為一圓形區(qū)域，其半徑D＇大小與脈沖寬度t，接收機(jī)收發(fā)開關(guān)恢復(fù)時(shí)間t＇有關(guān)，其值可由以下公式?jīng)Q定：

D＇=0．5×C×(t+t＇) (1)

式中：t為脈沖寬度，以微秒(ms)計(jì)(通常在0．08～1ms之間)；t＇為接收機(jī)收發(fā)開關(guān)恢復(fù)時(shí)間(一般也在0．08~lms之間)；C為電磁波傳播速度，C=300m／ms。

顯然，D＇值是很小的，一般在十幾米左右(以1．5海里距離檔算，通常t=0．08ms，t＇=0．2ms為例，計(jì)算結(jié)果為：D＇=6m)，由于船長(zhǎng)和船寬的存在，沒(méi)有考慮的意義，本文在后文繪制時(shí)將不再考慮。

(2)當(dāng)雷達(dá)天線與物標(biāo)高度相差較大時(shí)，由于雷達(dá)電磁波束垂直寬度而在天線輻射角下緣產(chǎn)生的雷達(dá)波不能射及的盲區(qū)。

當(dāng)船舶平吃水正浮時(shí)，盲區(qū)亦為一半徑為D的圓形區(qū)域。如圖(見(jiàn)圖l和附錄《雷達(dá)盲區(qū)圖表示例》)所示：雷達(dá)電磁波束垂直寬度為B(通常為二十幾度)，雷達(dá)天線高度為H(視船舶大小而定)，物標(biāo)高度為h，在直角三角形么OPR中，OP=OR×ctgg，其中：盲區(qū)半徑D=OP，OR=(H－h)，由于船舶正浮，雷達(dá)脈沖垂直波束中心軸RR＇平行于水線Water Line(RR＇平行于OP)，角g=(b/2)，則有：盲區(qū)半徑D=OP=OR×ctgg=(H－h)×ctg(b/2)。由于天線垂直方向和物標(biāo)反射性能等因素的影響，通常還得加一系數(shù)k，即公式為：

D=(H－h)×ctg(k×b/2) (2)

當(dāng)船舶有一定吃水差時(shí)，由于雷達(dá)天線的角度不能改變，此時(shí)雷達(dá)波束中心軸RR＇并不平行于水線Water Line，而只是平行于船舶龍骨Keel，因此，如圖(見(jiàn)圖2和附錄示例)所示，在船艏方向上g=(b／2－a)，其中a為雷達(dá)波束中心軸與水平線之間的夾角，而在其它舷角方向上，g=(b／2－a×cosj)，其中j為左右舷角(0°～180°)；因此，上文公式2在非平吃水時(shí)應(yīng)為：

D：(H－ｈ)×ctg［ｋ×(b／2－a×cosj)] (3＇)

由于在實(shí)際工作中無(wú)法確定物標(biāo)的高度和物標(biāo)的反射性能，也就是說(shuō)h值和k值無(wú)法確定。其中，k值的大小與物標(biāo)的反射性能有關(guān)，還與雷達(dá)波束在垂直方向上離開中心軸的角度引起的雷達(dá)波強(qiáng)度變化有關(guān)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，也由于在較近距離上雷達(dá)波強(qiáng)度較大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常取k值為1；并且，出于安全考慮，假設(shè)雷達(dá)天線高度遠(yuǎn)高于物標(biāo)高度，因此h值可以忽略。即h取值為0，從而得到簡(jiǎn)化公式：

D=H×ctg(b/2－a×cosj) (3)

另外，在非平吃水狀態(tài)時(shí)，天線的高度(H)為由天線向船舶吃水線引垂線所量的高度RW=RO×cosa，其中。RO=RK－OK，而OK=A．D．－AO sina，式中A．D．為尾吃水，AO為雷達(dá)到船尾水尺的距離，即：

H=RW=[RK－(A．D．－AO sina)]×cosa (4)

在公式3和公式4中，角度a的值可由吃水差Trim和前后水尺間的距離AF決定，即：

a=arctg(Trim／AF) (5)

在以上三個(gè)公式中：RK為雷達(dá)天線到龍骨的垂直高度；A．D．為尾吃水；AD為雷達(dá)到船尾水尺的距離；j為左右舷角；b為雷達(dá)電磁波束垂直寬度；Trim為吃水差；AF為前后水尺間的距離。其中，RK，AO，AF可從船舶參數(shù)和布置圖中取得，b可查閱雷達(dá)說(shuō)明書得到，A．D．和j在繪制時(shí)根據(jù)各種情況來(lái)取值。

(3)由于艏樓或裝載較高的貨物(如集裝箱等)對(duì)船舶雷達(dá)波束造成阻擋而產(chǎn)生的雷達(dá)盲區(qū)。如圖3所示，它在雷達(dá)天線R與艏樓或貨物最高點(diǎn)F的連線RQ同雷達(dá)波束中心軸RR＇的夾角(O)小于雷達(dá)電磁波束垂直寬度的一半(b／2)時(shí)產(chǎn)生。這種情況下在各個(gè)舷角方向上的雷達(dá)盲區(qū)因船體形狀的不同而變化很大。由于在船首方向上的的數(shù)值最為重要，本文只對(duì)船首方向上的雷達(dá)盲區(qū)進(jìn)行討論。

如圖所示：在相似直角三角形DF＇QF和DWQR中，有RW／WQ=FF＇／F＇Q=(RW－FF＇)／WF＇。則：

D=WQ=WF＇×RW／(RW—FF＇) (6)

式中FF＇為船首最高點(diǎn)至水面的垂直高度；WF＇為船首最高點(diǎn)至雷達(dá)天線的水平距離；RW為雷達(dá)到水面的垂直距離。

3 雷達(dá)盲區(qū)圖表的繪制

首先，根據(jù)船舶資料取得雷達(dá)天線到龍骨的垂直高度RK，雷達(dá)到船尾水尺的距離AO，前后水尺間的距離AF，查閱雷達(dá)說(shuō)明書得到雷達(dá)波束垂直寬度b；

接著，列出幾種不同的典型裝載狀態(tài)，如：滿載、全壓載及正常壓載狀態(tài)等。并參考附錄《雷達(dá)盲區(qū)圖表示例》列出表格；

在船舶《穩(wěn)性手冊(cè)》中的總布置圖(可選比例尺較小的小圖)上?；蛘邚?fù)印或按比例在空白紙上畫出本輪的船型輪廓。自雷達(dá)天線位置點(diǎn)向下與龍骨平行線成b／2角度畫一直線，并延長(zhǎng)該直線與水面線相交。如該直線沒(méi)有與裝載貨物或船艏樓高度線相交，則說(shuō)明本輪雷達(dá)沒(méi)有受阻擋影響，在船艏方向上沒(méi)有產(chǎn)生盲區(qū)增大的現(xiàn)象，這時(shí)的雷達(dá)盲區(qū)由公式3決定；而且因?yàn)槔走_(dá)天線的角度不變，所以在任何裝載狀態(tài)下也都是如此。如該直線與裝載貨物或船艏樓高度線相交，說(shuō)明艏樓或貨物對(duì)船艏方向的雷達(dá)波束產(chǎn)生了阻擋，則根據(jù)公式6計(jì)算出不同裝載下在船首方向上的雷達(dá)盲區(qū)。將結(jié)果填入列表中的零度舷角對(duì)應(yīng)的表格內(nèi)；

針對(duì)這幾種狀態(tài)下的尾吃水A．D．和吃水差Trim，根據(jù)公式5分別計(jì)算出d值；再根據(jù)公式4分別計(jì)算出不同的雷達(dá)天線高度H；最后根據(jù)公式3對(duì)每一種裝載狀態(tài)計(jì)算出其在不同舷角j上的雷達(dá)盲區(qū)距離D，并將計(jì)算結(jié)果填人列表內(nèi)。

為了提高計(jì)算效率，可以利用Excel電子表格進(jìn)行列表計(jì)算。為方便使用Excel電子表格計(jì)算，可將公式3、4、5分別改為如下三個(gè)公式：

D=H／TAN(b／360*PI()－a*cos(j／180*PI())) (公式A)

H=(RK－(A．D．－AO*SIN(a)))*cos(a) (公式B)

a=ATAN(Trim／AF) (公式C)

·按下表樣式建立電子表格，輸入各種參數(shù)；并在單元格“D4”輸入吃水差計(jì)算公式：“=C4－B4”；

·根據(jù)公式C在單元格“N4”中輸入雷達(dá)波束中心軸與水平線之間的夾角僅的計(jì)算公式：“=ATAN(D4$／M$1)”；根據(jù)公式B在單元格“04”中輸入雷達(dá)天線高度H的計(jì)算公式：“=($G$l－(C4-$I$l*sin(N4)))*cos(N4)”；

·再根據(jù)公式A在單元格“E4”中輸入相應(yīng)舷角處所對(duì)應(yīng)的雷達(dá)盲區(qū)范圍D的計(jì)算公式：“=$O4／ATN($K$l／360*PI()－$N4$*cos(E$2／180*PI()))”，復(fù)制單元格“E4”并粘貼到區(qū)域“F4：M4”：

·選定區(qū)域“D4：04”，復(fù)制并粘貼到區(qū)域“D5：05”．

根據(jù)以上計(jì)算所得的列表數(shù)據(jù)，按比例畫出簡(jiǎn)圖。

4 實(shí)測(cè)驗(yàn)證

當(dāng)本船停泊時(shí)，開啟雷達(dá)，選擇近距離檔，選用小艇(可利用本船救生艇)自本船船艏處緩慢向船艏方向駛?cè)ィ{駛臺(tái)密切注意觀察雷達(dá)，當(dāng)熒光屏一出現(xiàn)該艇回波，立即測(cè)出該距離，此距離即為船艏方向的盲區(qū)，同法測(cè)得其它方向上的雷達(dá)盲區(qū)，再進(jìn)行比較驗(yàn)證。

其實(shí)，使用此法實(shí)測(cè)，得到雷達(dá)盲區(qū)的數(shù)據(jù)。再繪制成雷達(dá)盲區(qū)圖也是可以的。

5 結(jié)束語(yǔ)

繪制雷達(dá)盲區(qū)圖可使駕駛?cè)藛T在任何時(shí)候都牢記雷達(dá)盲區(qū)的存在，為其在避讓、轉(zhuǎn)向、停車等操作中提供一個(gè)數(shù)值依據(jù)，以充分考慮各種不利的因素和后果的影響。在實(shí)際操船中，至少還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)由于不同物標(biāo)其反射性能不同以及雷達(dá)波在垂直方向上強(qiáng)度的變化(即系數(shù)k值的不確定性)，導(dǎo)致實(shí)際雷達(dá)盲區(qū)可能大于根據(jù)公式計(jì)算出來(lái)的數(shù)值；

(2)由于船舶在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中通常受到風(fēng)浪涌浪等的影響，船舶的搖晃也會(huì)引起各個(gè)方向上的雷達(dá)盲區(qū)的變化。特別是縱搖，它相當(dāng)于是吃水差的變化．由此引起的船首方向上的雷達(dá)盲區(qū)的變化較大，而且由于縱搖周期長(zhǎng)，船首盲區(qū)變大的持續(xù)時(shí)間也較長(zhǎng)，更應(yīng)引起駕駛?cè)藛T的注意：

(3)雷達(dá)天線與艏樓或貨物最高點(diǎn)的連線，或雷達(dá)波束中心軸以下b/2角度線，很可能還會(huì)與桅桿、克令吊等物體相交，即：會(huì)形成一定的雷達(dá)陰影扇形。由于雷達(dá)波有一定的繞射能力，如果物體的橫截面較小，如：前桅，則可忽略，但如果物體與雷達(dá)天線相距很近，或者橫截面很大，就必須考慮其影響：

(4)在實(shí)際操船時(shí)，可以時(shí)常輕微擺動(dòng)船首。以便能探測(cè)到掩蓋在部分物體后面的物標(biāo)，特別是船首方向上的物體(如：克令吊)后面的物標(biāo)；

(5)即使是雷達(dá)盲區(qū)和雷達(dá)陰影扇形以外的區(qū)域，由于物標(biāo)的大小及其反射性能等方面的原因，也可能有些物標(biāo)雷達(dá)并不能探測(cè)到；

(6)要時(shí)刻將雷達(dá)調(diào)到最佳狀態(tài)，特別是在變換量程或改變脈沖長(zhǎng)度后應(yīng)重新調(diào)諧和重新調(diào)節(jié)增益。海況變化，如：雨雪變小后，海浪變小后。要及時(shí)把調(diào)大了的抑制調(diào)小。在不同海域要使用與之相適應(yīng)的量程，如從港口駛出到大洋中就應(yīng)適時(shí)調(diào)大量程。

附錄：雷達(dá)盲區(qū)圖表示例

備注：以下盲區(qū)圖尚未考慮遮蔽狀況和雷達(dá)陰影扇形

YH輪No．1雷達(dá)盲區(qū)圖表

RK：37.84m AO:30.00m b:025.0° AF:160.20m

作者：中遠(yuǎn)(香港)航運(yùn)有限公司 林金民  來(lái)源：航海技術(shù)