Aan boord van schepen zijn tegenwoordig op de brug heel veel moderne navigatiemiddelen te vinden.
In de praktijk zal blijken dat de inmiddels (zo mogen we wel stellen) good old RADAR nog steeds een onmisbaar hulpmiddel is bij deveilige navigatie.
De basis van de werking
RADAR is een afkorting en staat voor RAdio Detecting And Ranging.
Dus ontdekken en afstand bepalen door middel van radio(golven)
Heel simpel gezegd werkt het als volgt.
Bovenop het schip staat een ronddraaiende antenne.
Deze antenne doet op gezette tijden "PING" waarmee hij een puls uitzendt.
Deze puls heeft een bepaalde snelheid. (300.000km/s ofwel 300m per 1/1000 sec.)
Komt de puls niet meer terug dan heeft deze dus niets geraakt en weet het systeem dat er niets te zien is.
Komt de puls wel ergens tegenaan, dan wordt deze teruggekaatst.
Het systeem ziet wanneer de puls in tijdens de rotatie van de antenne teruggekaats werd en weet daarmee de richting van het object.
Ook weet het systeem de snelheid van de puls en hoe lang hij erover deed om terug te komen in de antenne.
(Voor de nerds:
D=Δt.c/2
D=Afstand
Δt=Verschil in tijd tussen wegzenden en terugontvangen
c= snelheid radiogolf)
Daarmee kan hij de afstand berekenen.
De combinatie van deze twee wordt een stipje op het radarscherm.
How does radar work. James May (Bron: YouTube, BBC Earth Science)
Dit lijkt ideaal, maar er zitten toch wat haken en ogen aan dit systeem.
Er kunnen foutjes optreden.
Daar gaan we het later over hebben.
Hoe zit dat technisch?
Zoals gezegd worden de radiogolven opgewekt in het magnetron.
In het Engels wordt de magnetron om eten op te warmen een microwave genoemd, en dat is hier ook een goede benaming.
Om uit te leggen waarom even terug naar de basis.
Als we een radiogolf kunnen zien zou hij zo'n vorm hebben: een sinusvorm.
De weg die de golf aflegt als hij een keer van dal naar top is gegaan noemen we de golflengte:λ
Hoe vaak hij in een bepaalde tijdseenheid (seconde) van dal naar top gaat noemen we de frequentie: f
Hoe hoger de frequentie en hoe korter de golflengte hoe beter de kwaliteit.
Vergelijk het maar met radiozenders:
Muziek op AM is van veel mindere kwaliteit dan die op FM.
FM heeft veel mooier geluid en veel meer details als hoge- en bastonen en bijvoorbeeld het kunnen horen van medeklinkers in de gezongen tekst.
En het is zo dat FM veel minder ver komt dan AM.
En AM zit op een veel lagere frequentie (kHz) dan FM (mHz).
(Ook ook speelt de manier van modulatie hier een rol, maar dat laten we even buiten beschouwing.)
Dus: Hoge f en korte λ: veel detail en goede kwaliteit, maar niet zo veel bereik.
Lage f en lange λ: Weinig detail en lage kwaliteit maar wel veel bereik.
Nu zit de microgolf van radar in de gHz. Dus miljarden "dallen en toppen" per seconde.
3 & 10 cm
Radar werkt in de gHz-en.
Dus veel detailering en kwaliteit, maar niet zoveel bereik.
Nu moeten we dat ook weer niet voorstellen alsof het met een paar meter afstand ophoudt.
Radar komt, afhankelijk van de hoogte van de scanner, maar ook de weersomstandigheden, best ver.
Zo'n mijltje of 50 haalt het wel.
Dat wordt bereikt door power.
Een radar aan boord van zeeschepen zendt al gauw uit met een vermogen van 25 - 30 kilowatt.
Het is dus ook niet gezond om vlak voor een draaiende radarscanner te gaan staan.
(Meter of 3-5 afstand.)
Aan boord hebben we radars met twee verschillende golflengtes.
3 cm en 10 cm.
We kunnen één van de twee golflengtes zelf kiezen.
En dat is niet voor niets.
We stellen ons twee radargolven voor, de bovenste is 3 cm de onderste 10.
De groene vlekken zijn objecten die door de radargolven geraakt worden.
Het gebied tussen de twee groene lijntjes is de tijd waarin de golven uitgezonden zijn, bijvoorbeeld 1 seconde.
Je ziet dat de objecten in de 3 cm band elk door een "eigen" golfje geraakt zijn.
Zij zullen dus ook elk een eigen echo op het scherm krijgen.
De objecten worden in de 10 cm band maar door één golf geraakt.
Dat zal op het scherm dus maar één echo worden.
Dus altijd de radar op 3 cm zetten?
Dat is heel vaak de beste keuze, inderdaad.
Maar in zeer zware regenval, tijdens sneeuw of tijdens een zandstorm (bij de kust van Afrika bijvoorbeeld) ziet die 3 cm radar dan wel elk regendruppeltje, sneeuwvlokje tec apart en zal ze dan ook apart op het scherm weergeven, wat een heel onrustig en vol beeld geeft.
Een 10 cm radar zet een bepaalde hoeveelheid van die kleine objecten als één echo op het scherm, wat een veel rustiger beeld creëert.
Objecten die kleiner zijn dan de golflengte worden tevens heel slecht gereflecteerd, waardoor 10 cm radars heel gemakkelijk door de regen "heenkijken".
Wel is het zo dat bepaalde navigatiemiddelen als RACON (later meer) vaak alleen op 3 cm werken.
Daar moet je je wel goed bewust van zijn.
Dus inderdaad:
Zet de radar in principe op 3 cm, tenzij de omstandigheden verlangen dat je hem op 10 zet.
"Kun je (op het scherm) niks meer zien, zet hem dan op 10"
Uiteraard ga je vergeten dat je de radar op 10 gezet hebt, en het is meestal ook niet heel duidelijk in één oogopslag te zien.
Plak dus een Post-It op de zijkant van het scherm met een herinnering erop als "Staat op 10" of zoiets, erop.
Er zijn ook andere methodes om storingen te onderdrukken, maar daar besteden we een apart hoofdstuk aan.
Nu noemt niet ieder merk die banden ook 3 cm en 10 cm in de bediening.
Op veel radars heet het X band en S band.
Je zou denken: S = "small" = 3 cm.
Dan is X 10 cm.
Helaas.
S = 10 cm
X = 3 cm
Misschien is dat nog wel het beste ezelsbruggetje: "Je zóu denken s=small=3, dus is het niet zo".
Magnetron en Oscillator
De golf wordt dus opgewekt door het magnetron.
Dat wordt gedaan met zeer hoge spanning, tot wel 10.000V (10kV).
Kom dus nooit in de buurt van het magnetron wanneer de radar aan staat.
Wanneer men de radar aanzet komt deze eerst in de pause stand.
In deze fase wordt het magnetron opgewarmd, omdat hij een bepaalde temperatuur moet hebben om de juiste frequentie op te kunnen wekken.
Wanneer dat klaar is komt er vanzelf ST-BY op het scherm te staan en is de radar klaar voor gebruik.
Hoe vaak en wanneer het magnetron een pulsje moet "wegschieten" ( Repetitive Pulse Frequency, RPF) wordt geregeld door de masteroscillator en is afhankelijk van het ingestelde bereik.
Een pulsje doet eruiteraard veel langer over om van 48 mijl terug te komen dan van 0,75 mijl.
De radar moet niet net een pulsje eruit knallen op het moment dat de echo net terugkomt in de scanner.
Dat regelt dus de MO.
De antenne
Iedereen weet dat een radarantenne rondjes draait in de mast.
Hoe snel hij dat doet is afhankelijk van het soort schip.
Wie wel eens de Koegelwieck of de Tiger heeft zien varen van Harlingen naar Terschelling, is het misschien opgevallen dat die antennes veel sneller draaien dan op gewone schepen.
Dat heeft te maken met hoe snel die schepen kunnen.
Ze hebben gewoon sneller data nodig.
Antennes voor vliegtuigen of van wapensystemen gaan nog sneller rond.
Maar er zijn ook radarantennes die helemaal niet draaien.
Die kijken dan uitsluitend in maar één richting.
Bijvoorbeeld die van snelheidsflitsers.
Het systeem moet natuurlijk wel weten wanneer de antenne recht naar voren kijkt.
Tegenwoordig wordt dat electronisch bepaald, met behulp van het gyrokompas en de GPS, maar in oudere systemen gebeurt dat met behulp van een microswitch.
Deze is precies in het midden in de voet van het antennehuisgeplaatst en op de as van de ronddraaiende antenne zit een nokje.
Deze drukt de microswitch in op het moment dat de antenne recht naar voren kijkt en dat wordt de bekende headingflash, de streep op het beeld in de richting waarin je vaart.
Op dit plaatje is dat recht naar boven, maar dat is omdat de koers ook 000 graden is.
Op het moment dat het nokje de schakelaar indrukt kijkt het systeem naar de koers en wordt de flash in die richting neergezet.
Mocht je aan boord een systeem hebben dat met een microswitch werkt controleer dan altijd of de headingflash evenwijdig loopt aan de kade.
(Mits het schip evenwijdig aan de kade ligt!)
Als dat niet zo is dan dient hij bijgesteld te worden.
Vaak kan dat elektronisch middels een knopje.
Soms moet de microswitch in de antennevoet een klein stukje verschoven worden.
Overigens klopt de plek van een object op het beeld wel.
Alleen het is verdraaid.
Dus als we met een extreem voorbeeld nemen dat de headingflash er 90° naar SB uit ligt en we zien buiten een object dat recht aan SB ligt (dus 90° aan onze SB kant) dan zullen we op het beeld het object in de richting 180° zien.
Maar het klopt nog steeds.
Het object ligt nog steeds 90° aan SB t.ov. ons voorschip.
Horizontale bundelhoek
De straal die uit de antenne komt is niet een rechte balk.
Er komt een soort kegel uit.
Die weer onder te verdelen is in een horiztaal gedeelte en een vertikaal gedeelte.
Dat horizontale gedeelte noemen we de 'Horizontale bundelhoek.'
Die willen we zo klein mogelijk hebben, maar ook weer niet te klein.
Zolang het object in de HZB zit wordt hij ook weer gegeven op het scherm.
De rode bundels worden bijbundels genoemd en zijn eigenlijk ongewenst omdat het verloren energie is.
Er komt geen of weinig echo van terug en als dat wel zo is zorgen ze voor storingen op het beeld.
Maar ze zijn er en we kunnen er niet heel veel tegen doen.
Je kunt alleen op hele kleine afstanden op klein bereik last van de bijbundels hebben.
Op grote afstanden valt het gewoon jiet op omdat het scherm te ver uitgezoomd staat.
De horizontale bundelhoek bepaalt dus hoe lang een object weergegeven wordt op een radar.
Zo kan het gebeuren dat een klein object te groot weergegeven wordt.
En dat grote objecten buiten de bundelhoek vallen en dus te klein weergegeven worden.
Gelukkig speelt dat bij moderne radars niet zo heel erg meer.
Het systeem kan zelf bepalen hoe lang hij een object aanstraalt.
En zodoende wordt een boei een stipje en een supertanker een streep.
Vertikale bundelhoek
De vertikale bundelhoek bepaalt of we een object nog kunnen waarnemen op de radar.
Staat een object te dicht bij de antenne dan straalt de bundel over het object heen en nemen we het niet waar op de radar.
Vooral een gevaar in gebieden met veel jachtjes of kleine vissersboten.
DIe hebben vaak nog wel een radarreflector opgehangen, maar toch kunnen we ze niet zien omdat ze te dichtbij zijn.
Voor ons doel, detecteren van schepen, is de verticale bundelhoek verder niet van cruciaal belang,
Wel belangrijk, ivm waarnemingen dichtbij, maar niet cruciaal.
Dat is meer het geval met bijvoorbeeld radars die vliegverkeer in de gaten houden of weerradars.
Wij zullen het gevaar voor aanvaring allang bepaald hebben voordat het object uit de bundelhoek valt.
Wel kan het soms lastig zijn als je in een betonde vaargeul vaart terwijl het potdicht is van de mist.
Dan ben je de boei vaak kwijt op het moment dat je hem het meest moet kunnen zien.
Het beeldscherm.
Vroeger had men beeldschermen met een ouderwetse beeldbuis, zoals die ook in oude televisies zit.
Te herkennen aan zo'n grote toeter aan de achterkant.
Aan de binnenkant van het glas zat een fluoricerend laagje dat opgloeide wanneer op die plek een neutronenpakketje erop geschoten werd.
Dat is dan de echo.
Dit had twee grote nadelen:
1) Het was niet of nauwelijks met daglicht te zien.
Overdag moest er zo'n rubberen hoed op waar je je gezicht op moest leggen.
(Waar je overigens met behulp van schoensmeer leuke grappen mee kon uithalen...)
2) De echo was niet constant zichtbaar.
De sweep moest langskomen, die schoot dan een pakketje neutronen op die plek en dat gloeide een poosje na.
Maar de echo verscheen pas weer goed als de sweep opnieuw langskwam.
Daarom had men in die tijd ook vaak een radarkamer.
Een hut, naast of achter de brug, zonder ramen en een verduisterend gordijn als deur waar het dus altijd donker was en het scherm goed te zien was.
Nadeel was dat je dus niet constant de radar in de gaten kon houden.
En, als je bij de radar was, je dus niet naar buiten kon kijken.
Zo begin jaren 80 kwamen de zogenaamde "daglicht radars" in opmars.
Deze hadden een gewoon televisiescherm.
Alweer een grote vooruitgang, maar met fel zonlicht waren ze nog steeds niet goed zichtbaar.
Dat kon je dan weer oplossen door schotjes aan de rand van het scherm te plaatsen, maar ideaal was het zeker nog niet.
Zo in de jaren 90 kwamen er LCD schermen, wat lange tijd standaar is gebleven.
Vervolgens computerschermen zoals we die ook thuis hebben, en tegenwoordig komt er steeds meer LED.
Een beeldscherm moet natuurlijk ook een lekkere moeilijke technische naam hebben en heet dan ook een Plan Position Indicator (PPI).
En daarvan hebben we twee soorten:
De Radial Scan PPI en de Raster Scan PPI.
Radial scherm
Zo'n ouderwets TV scherm is een Radial Scan PPI.
De plek waar de echo op het scherm moet komen wordt bij elke sweep ververst en bepaald door de hoek tussen het schip en het object (de Rechter BoordHoek)te bepalen en de afstand tussen antenne en het object.
Dit type scherm zie je niet zoveel meer aan boord.
Raster scherm
Een raster Scan PPI maakt ook wel gebruik van die RBH en afstand, maar dat wordt dan daarna omgerekend naar een X en een Y coördinaat.
Dat heeft een aantal voordelen:
- De stroom waarop het systeem werkt heeft een wisselspanning, aan boord meestal, 50 Hz.
Het aantal keren dat het beeld ververst wordt is gelijk aan die wisselspanning, dus 50X per seconde.
Dat is veel vaker dan 1x per sweep.
- Je kunt het beeld veel beter afstellen naar het licht in de ruimte waar het scherm staat.
- Het beeld van dit type kun je opslaan in het computergedeelte van het systeem.
Dit is van belang voor het Voyage Data Recording systeem. ("Black box")
- Indien gewenst kun je verschillende kleuren gebruiken.
Dus bijvoorbeeld groen overdag en rood 's nachts. (wat vaak prettiger aan de ogen gevonden wordt.)
- De XY coördinaten kunnen overgestuurd worden naar een ander apparaat.
Zo kun je het radarbeeld dan projecteren op bijvoorbeeld het scherm van de ECDIS.
Correlator
De informatie van een raster PPI is niet één pakketje.
De informatie wordt in laagjes opgestapeld en elk laagje bevat informatie.
Zie het als een boterham in een broodtrommel.
Het lijkt één doos, maar in die doos zit een laagje brood, daarop een laagje boter, daarop een laagje beleg en dan weer een laagje brood.
En tussen die pakketjes informatie kan een samenhang gezocht worden: correleren.
Dat doet de correlator.
Als men een broodje eet waarvan de smaak niet bevalt kun je dat weghalen.
Jij bent dan de correlator die bijvoorbeeld het laagje met beleg weghaalt, waardoor je dat niet meer proeft als je een hap neemt.
Of je kunt er ander beleg op doen.
Dat kan de correlator dus met informatie in de radar.
Zo kunnen we op een rasterscherm een echo een staartje laten krijgen.
De computer heeft onthouden waar de echo op T1 stond en ziet waar de echo op T2, T3 enz staat.
Zo kan hij de echo een staartje geven zodat je ziet welke kant hij op beweegt.
Het staartje bij T1 is dan feller dan die op T2, T3 of T4.
Ook is het dan mogelijk dat het systeem allerlei storingen, zoals interferentie van andere radars*, te herkennen en te onderdrukken.
Tevens kunnen ongewenste echo's als golven en regen.
Of je kunt juist zwakke echo's versterken.
Je vertelt het systeem dan feitelijk dat een echo alleen op het scherm mag verschijnen als hij op alle laagjes aanwezig is.
Schakel je als bediener één laagje uit dan komt hij niet meer op het scherm.
Óf je vertelt het systeem juist dat een echo juist wél op alle laagjes aanwezig moet zijn. (Video enhance)
Zodoende worden echo's dan extra vet op het scherm gezet.
Dit kan handig zijn bij het zoeken naar kleine boeitjes, of houten visserskano's (in de tropen) bijvoorbeeld.
* Radar interference is het verschijnsel dat de radar van een ander schip rechtstreeks in jouw antenne straalt.
Jouw antenne draait een stukje en die van hem ook en dan komt de volgende puls binnen, net even verder dan de vorige en zo gaat dat verder.
Op die manier zie je een spiraalvorm verschijnen op het scherm.
Bij de meeste radars moet een object 10-15 pulsjes per omwenteling terugkaatsen voor hij op het scherm gaat verschijnen.
Als je het systeem nu vertelt dat er behalve 10-15 weggestuurde pulsjes óók 10 - 15 terugkaatsjes moeten komen zullen de sipralen van het scherm verdwijnen.
Immers, hij heeft wel 10-15 terugkaatsjes ontvangen, maar daar niet 10-15 pulsjes voor uit moeten zenden.
Datheet interference rejection.
Op moderne radars gebeurt dit automatisch.
Met de correlator kun je ook bepaalde onderdelen van de objecten op het scherm een andere kleur laten krijgen.
Bijvoorbeeld de echo geel, maar het staartje blauw.
Of dat de echo rood wordt als hij aanvaringsgevaar begint op te leveren.
Op sommige radars kun je de correlator uitschakelen. (RAW VIDEO).
Je krijgt dan alle informatie op het scherm zoals de antenne het "gezien" heeft.
Een functie waarvan je je af kunt vragen waarom het erop zit.
Het is wel duidelijk dat er vrijwel geen radars meer geproduceerd worden met de hiervoor besproken Radial Scan PPI.
Het zou een achteruitgang betekenen.
Goedkope jachtenradars hebben ze soms nog.
Rain en sea clutter
Zoals hiervoor gezegd kunnen neersalg en golven van invloed zijn op het beeld.
Dit wordt clutter (rommel, ophoping) genoemd
Het radarsysteem is in staat dit automatisch dan wel manueel te onderdrukken met "anti clutter rain" en "anti clutter sea".
anti rain clutter
Op het bedieningspaneel zit een knop waar (anti) clutter rain of iets dergelijks bij staat.
(Er kan ook alleen Rain staan)
Op moderne radars is dit vaak een schuifbalk op het scherm.
Met deze knop kunnen we de ruis die ten gevolge van neerslag op het beeld verschijnt onderdrukken.
Het probleem van neerslag is niet zo zeer dat de radargolf niet door de regen heenkomt en daardoor objecten in de bui niet kan detecteren (al speelt dat wel mee) maar dat het scherm zoveel data te projecteren krijgt dat het verzadigd raakt en je het object eenvoudigweg niet meer op het scherm kunt zien.
Het schip en de regen vormen dan samen één grote vlek op het scherm.
Het radarsysteem heeft een zogenaamde 'differentiator' ("onderscheider").
Deze kan zien waar het signaal sterk is en waar minder sterk.
De voorkant van de bui zal veel echo geven en het schip ook.
Maar de rest van de bui geeft minder echo, en de achterkant van het schip ook.
En daar kan de differentiator wat mee.
Op het beeld is dan de bui nog wel te zien, maar het schip ook.
Wel is het schip minder "fel" op beeld.
Pas op:
-De anti rain clutter werkt op het hele bereik van van het beeld.
Van het midden tot de buitenrand.
Dus ook waar zich geen regenbui bevindt.
- Kleune boeitjes en bootjes, slecht zichtbare objecten (hout, kunststof) en Racons worden ook
onderdrukt door Rain clutter.
Goede kans dat je ze niet meer ziet.
- Als de bui over is vergeet men vaak dat de ARC nog aan staat.
Anti Sea clutter
De Sea clutter onderdrukking werkt net even anders
De golven vlakbij het schip veroorzaken de meeste narigheid.
Dus het systeem wacht eventjes met 'volle porrie' geven tot de puls over die eerste golven heen is.
Hoe lang hij daarmee wacht, en dus hoe ver van het schip de golfecho's onderdrukt moeten worden, kun je instellen door de knop verder rechtsom te draaien.
Daarmee wordt de onderdrukking nabij het centrum van het scherm ook groter.
Sea clutter werkt dus alleen in het centrum van het scherm.
Naarmate de sea clutter verder opengezet wordt schuift die grens steeds verder naar de rand van het scherm op.
Pas op
- Sea clutter onderdrukking is al gauw teveel waardoor boeien (ook de grotere) en kleinere schepen al gauw niet meer weer gegeven worden.
Stel de ASC zo af dat je nog wel wat "spikkeltjes" ziet.
Afstellen na het aanzetten
We hebben het systeem aangezet, de magentron is opgewarmd en het syteem geeft op het scherm aan Stand-by te ziijn.
We schakelen het apparaat aan en op het scherm verschijnt het beeld.
Indien de laatste gebruiker alles heeft laten staan hoeven we misschien niets te doen, maar de kans is best groot dat we de radar nog in moeten stellen.
Het beste kunnen we het afstellen van een radar vergelijken met het willen luisteren naar muziek op de (auto radio)
Afstellen (auto)radio
-Het eerste wat we zullen moeten doen is een radiozender opzoeken.
Dat doen we met de knopjes TUNE.
-Wanneer we een zender hebben gevonden moeten we de volumeknop nog opdraaien om muziek te kunnen horen.
-We vinden de muziek zó goed dat we willen dat mensen ver weg het ook kunnen horen, dus we zetten de volumeknop zo ver open dat de luidsprekers nét niet gaan vervormen.
Vergelijking naar RADAR:
- Moderne Radars kunnen automatisch tunen, maar veel radars aan boord zijn van een ouder type
zodat we die zelf nog moeten tunen.
Ergens op het beeld staat een balkje met TUNE erboven.
- We zetten de radar op een substantieel bereik zoals dat heet, tenminste 48 mijl.
- Schuif met de muis, of draai aan de knop, zo ver dat het TUNE balkje zoveel mogelijk gevuld wordt.
Het liefst helemaal tot rechts
De radar staat nu "op de zender".
-Met de volumeknop op de radio versterken we het geluid.
Versterken in het Engels is GAIN.
We draaien de knop met GAIN zover op dat er nét geen spikkeltjes (ruis) op het beeld komt. Een radarscherm met teveel gain
Het punt dat de ruis verschijnt is het punt dat de luidsprekers zouden gaan vervormen.
NOOT
In films en serie zie je steevast zo'n groen vlak achter de sweep.
Dat ziet er leuk uit op film, maar het betekent wel dat de GAIN veel te ver open staat.
Terugdraaien tot je de "sweep" niet meer ziet.
Beeldpresentaties
Het is mogelijk om het beeld naar eigen wens in te stellen.
Het schip kan bijvoorbeeld over het beeld varen, of men kan de kompasroos rondom het beeld op diverse manieren presenteren.
Het is van belang de voor- en nadelen van de diverse presentaties te weten.
Relative motion
Wanneer de radar op relative motion gezet wordt beweegt het beeld eigenlijk zoals we het om ons heen zien:
Het schip staat stil en de omgeving schuift langs het schip.
Hetzelfde zien we dan op het beeld.
Wij blijven in het midden van het beeld en de omgeving schuift over het beeld heen.
De ons omringende scheepvaart beweegt zoals zij dat ten opzichte van ons doen.
Dit is de meest gebruikte presentatie aan boord van schepen.
True motion
Bij True Motion beweegt het beeld zoals het schip over de aardbol beweegt.
De omgeving staat dus stil en het schip beweegt over het beeld.
Het schip begint onderin beeld, aan het begin van zijn heading flash en vaart dan naar boven toe.
Enige mijlen (afhankelijk van het bereik waarop het ingesteld staat) verspringt hij dan op gezette tijden weer naar beneden.
Dit kan ook op elk gewenst moment manueel door op een knop te drukken.
Nadeel hiervan
Op het moment dat je op 2/3 van het beeld bovenaan zit zie je niet meer ver voor je uit.
Het kan best zijn dat als het beeld terug springt er op enige mijlen aan SB een schip op aanvaringskoers blijkt te liggen.
Je hebt dan veel minder tijd om te reageren.
Bij die 2/3 op het beeld verspringt je schip langs de headingflash weer naar beneden waardoor (oplopende) schepen misschien niet meer op het beeld staan.
Veel kapiteins willen dan ook niet dat je deze presentatie gebruikt, al is er overigens geen regel die dat verbiedt.
North up
De North up presentatie is de meest gebruikte presentatie aan boord.
Het Noorden is, net als bij de papieren kaart en de ECDIS, bovenaan.
De headingflash wijst dus de koers aan over het beeld.
Hiervoor moet de radar uiteraard wel aangesloten zijn op het (gyro)kompas.
Het grote voordeel van deze presentatie is dat het beeld er net zo uitziet als de kaart die je gebruikt en bij de juiste instelling van het bereik exact overeenkomt met het beeld op de ECDIS.
Head up
Bij het in- of uitvaren van een haven of tijdens het varen op een rivier kan het handig zijn om de presentatie op Head Up te zetten.
Ook bij niet kompasgestabiliseerde radars is dit de (enige) presentatie.
De heading flash wijst naar boven, en de kompasroos staat op 000°/360°.
Men moet beseffen dat dit dus niet de juiste koers is.
Indien er een kompas aangesloten is kloppen de peilingen wel.
Indien er geen kompas aangesloten is is de peilen een zogenaamde Rechter BoordHoek (RBH).
Bij de verkregen peiling dient dan nog de koers op geteld te worden.
Het fijne van deze presentatie is dat het beeld hetzelfde is als hoe je door de ramen naar buiten kijkt.
Een schip of een boei die je buiten in een bepaalde richting ziet, zie je op het scherm ook in die richting.
Je kunt dan buiten objecten opzoeken door in gedachten over het radarbeeld te kijken.
Course up
Een derde presentatie is de Course Up presentatie.
Het is het beeld van de Head Up, maar bovenaan de heading flash staat de voorliggende koers in de kompasroos aangegeven.
Dit kan handig zijn om objecten letterlijk "in de peiling" te houden.
In de praktijk wordt deze presentatie niet heel erg veel gebruikt.
Trails
Zoals eerder aangegeven is het mogelijk om de echo's zogenaamde trails te geven.
De echo krijgt dan een staartje die dichtbij de echo fel gekleurd is en naar het einde toe minder fel.
De lengte ervan is in te stellen met de knop vector length
True trails
Wanneer we ervoor kiezen de echo's een true trail te laten krijgen krijgen de echo's een staartje in de richting en met een lengte die ze in werkelijkheid over de wereldbol hebben.
Stilstaande objecten hebben dus geen staartje.
Voordeel:
Stilstaande objecten krijgen geen staartje dus heb je geen smeereffect op je beeld.
Het resultaat is een rustig radarbeeld.
Nadeel:
Door het staartje kun je de indruk krijgen dat een schip van je afvaart, terwijl je in werkelijkheid het schip misschien wel oploopt en er gevaar voor aanvaring is.
Relative trails
Indien de relative trails modus gekozen wordt krijgen alle echo's een staartje in de richting zoals zij ten opzichte van jou bewegen.
Dus voor het beeld sta jij stil (in het midden) en beweegt alles om je heen.
Dat betekent dat alles dat in werkelijkheid stilstaat ook een staartje krijgt op het beeld.
Oók boeien, vuurtorens, olieplatforms en land.
Voordeel:
Je ziet snel of het staartje "op jou afkomt", dus of er gevaar voor aanvaring is.
Nadeel:
Het kan een grote smeerboel worden op het scherm.
Tijdens oceaanoversteek kan dit een fijne presentatie zijn. (solozeilers, verloren containers)
Tijdens een passage langs de kust absoluut niet. (Land, veel verkeer en zeemerken)
In de praktijk wordt deze presentatie niet veel gebruikt.
Rel/True vectoren plots
In het ARPA gedeelte gaan we het hebben over echo's een plot kunnen geven.
Een plot is een vierkantje met een vector.
De ARPA berekent daarmee de K&V, de CPA, de TCPA en de BCR (BXR) van het object.
De vector geeft aan in welke richting de echo zich beweegt.
Deze vector kunnen we ook naar believen op True of Relative zetten.
Een veel gebruikte presentatie is de vector op relative en de trails op true.
De vectoren geven dan aan wat de objecten doen ten opzichte van jou en de trails wat de objecten in werkelijkheid doen.
Voordelen:
De vectoren geven grafisch aan (wat meer spreekt dan een getal) of er gevaar voor aanvaring is of dat die er wellicht aankomt.
De trails geven zijn echte k&V aan, waardoor je alvast een idee hebt hoe hij tov jou voorligt en je een plan kunt bedenken.
Ook zie je in één oogopslag of iets überhaupt een K&V heeft.
Nadelen:
Eigenlijk geen.
Het detectievermogen
Het is niet zo dat elke radar even ver en even goed objecten kan detecteren.
Zelfs niet die van hetzelfde merk.
Dat is afhankelijk van het zogenaamde detectievermogen.
En die is weer afhankelijk van:
-Het ingestelde bereik.
-De geopgrafische dracht van de radar die weer (mede) bepaald wordt door de hoogte van de antenne.
-Het minimumbereik
-Het zendvermogen. (Hoeveel power heeft hij?)
-Hoe goed reflecteert het object?
-Blinde sectoren
Regen- en zeeëcho's en de daarop ingestelde anti-clutters.
De radarhorizon
Net als licht heeft radar een (zo goed als) rechtlijnige golf.
De golven worden wel enigszins afgebogen door refractie in de atmosfeer, maar net als onze ogen een horizon zien ziet de radar ook een horizon.
Zou je naast de radarantenne naar de horizon kijken dan ligt die van de radar net even wat verder dan die van je ogen.
Dat komt omdat de frequentie van radargolven iets minder is dan die van licht .
(En we weten nog: hoge f is hoge kwaliteit maar minder ver.)
Dus radarstralen komen door hun frequentie al wat verder.
Hoe ver?
\(D=2,2 √h\)
D: afstand tot horizon in M
h: Antennehoogte in m
Maar uiteraard is de hoogte van het object ook van belang.
Een wolkenkrabber in een kustplaats zul je eerder zien dan een huis.
Deze wordt uitgedrukt in H
\(D=2,2 (√h+ √H)\)
Allemaal leuk en aardig, maar hieruit blijkt wel dat de h en de H van cruciaal belang zijn voor de reikwijdte van de radar.
Op een gemiddeld schip sta je op zo'n 20 meter boven het wateroppervlak.
De zicht-horizon is dan geografisch op een kleine 10 mijl afstand.
Een radar zal daar altijd voorbij kijken.
Ook die wat lager gemonteerd zijn.
Reflecterend vermogen object
Het hoeft nauwelijks extra uitleg dat het reflecterende vermogen van het object heel belangrijk is voor een radar.
Een stalen plaat die horizontaal ligt "pakt" geen of nauwelijks radargolven.
En die hij wel pakt weerkaatst hij waarschijnlijk nog de verkeerde kant op ook.
Dat geldt ook voor ronde voorwerpen.
De meeste golven zullen divergeren (verstrooien) bij het weerkaatsten.
Slechts het gedeelte van het het ronde object dat bij "ping" recht voor de antenne stond zal goed terugkaatsen.
Moderne oorlogsschepen zien er dan ook heel anders uit dan we gewend zijn.
Er zit bijna geen verticaal vlak meer aan.
De schijne vlakken zijn ook nog eens voorzien van verf die radiogolven absorbeert.
Dit schip zal op radar nauwelijks waarneembaar zijn.
Navigatiemiddelen met radarsignaal
Racon
Racon is de samentrekking van Radar beacon.
Het is bevestigd op ieder navigatiemiddel dat belangrijk is of kan zijn voor de scheepvaart.
Een boei op een belangrijke plek.
Een lightvessel
Een kardinale boei die een wrak afdekt.
Torens van een lichtenlijn
Kan van alles zijn.
Wanneer een Racon door een radargolf geraakt wordt wordt hij geactiveerd en zendt dan een code uit.
Deze code is op het scherm te zien.
Een Racon is in de kaart en ECDIS afgebeeld als het symbool waar het op zit met een magenta cirkel eromheen met daarbij het woord Racon.
Achter het woord Racon kan tussen haakjes een letter staan.
Dat is dan de letter die in morsecode op het scherm te zien is áchter de echo.
Je ziet dus eerst het object en dan pas de code.
Twee letters die handig zijn om te onthouden omdat ze veel gebruikt worden zijn:
T: -
D: - . . (D van Danger, vaak op kardinale boeien)
Een Racon werkt in principe alleen op 3cm radars.
Daarom is het ook zo belangrijk dat je je er bewust van bent als een radar tijdens regen of sneeuw op 10cm is gezet.
Indien hij ook werkt op 10 cm staat dat erbij (3 & 10 cm).
Staat dat er niet bij dan werkt hij alleen op 3.
Ramark
Ramark staat voor Radar Marker.
Het verschilt van een Racon doordat een Ramark continu uitzendt ipv alleen als hij geraakt wordt.
Verder onderscheidt een Ramark zich van een Racon doordat de echo doorloopt naar de rand van het beeld.
Die van een Racon houdt op enige lengte vanaf de echo op.
Daar hebben we ook gelijk een nadeel van Ramarks; een (klein) schip onder die streep is niet meer te zien.
Ramarks waren erg handig voor radars waarvan de echo's alleen opgloeiden na de sweep.
De ouderwetse beeldbuizen, zeg maar.
In de praktijk zie je Ramarks niet meer.
SART
De Search And Rescue Transponder (SART) is een hulpmiddel om vlotten, reddingsboten of schepen in nood uit te peilen op de radar en wordt uitgebreid beschreven in de BT cursus.
Blinde sectoren
Door masten, kranen en met name schoorstenen kan de radarstraal afgedekt worden.
Het gedeelte waar de radar niets ziet noemt men Blinde Sector.
De blinde sector(en) kan je heel gemakkelijk vaststellen door de gain te ver open te draaien.
In de blinde sectoren zul je geen echo's, multiple echo's of zelfs valse echo's aantreffen.
De blinde sectoren moeten aangegeven worden op een kaartje zoals dit en op een opvallende plek op de brug hangen.
Vrijwel ieder schip zal een blinde sector naar het achterschip hebben.
Dat is ook toegestaan.
Een grote blinde sector naar het voorschip is niet toegestaan.
Daarom hebben containerschepen vaak een extra scanner op het voorschip.
Cruise schepen hebben er juist weer vaak één op het achterschip.
Bedenk ook dat hoge deklading op bijvoorbeeld kruiplijncoasters voor een hele grote blinde sector naar voren kan zorgen.
Een ouderwetse uitkijk is dan onontbeerlijk.
Fouten
Radar is een nauwkeurig navigatiemiddel, maar kan wel fouten bevatten.
Het mooie van deze fouten is dat de juiste waarde wel op het scherm staat.
Je moet het even herkennen wat er aan de hand is.
Indirecte echo's
Multiple trace
Indirecte echo's zijn echo's die ontstaan doordat het signaal eerst ergens anders tegenaan "botst" en daarna pas in de antenne komt.
De "botsing" wordt dan ook als een echo gezien.
Voorwaarde voor dit soort fouten is dat de objecten goed reflecterend moeten zijn.
Je zult niet gauw één van deze fouten aantreffen van een bijvoorbeeld een bos op de kant (Kielerkanaal).
De radargolven worden daarvoor veel te veel geabsorbeerd tussen de takken en bladeren.
Een veel voorkomende is de "multiple/second trace echo".
De golf verlaat de antenne, reflecteert tegen een (meestal groot) object en voordat de antenne op luisteren is overgeschakeld reflecteert hij ook nog eens tegen het eigen schip, het object en komt dan pas in de antenne.
Het resultaat is een aantal stippen op het scherm.
De onderlinge afstand is gelijk.
De juiste is de echo die het dichtst bij het centrum ligt.
De echo's worden vaak zwakker naarmate de rand van het scherm genaderd wordt.
Het aantal keren dat de golf heen en weer is geweest is het aantal echo's op het scherm.
Deze fout komt veel voor bij het oplopen van een groot schip, bijvoorbeeld een containerschip.
Door de relatief korte onderlinge afstand en het supergrote oppervlak heeft het signaal alle gelegenheid om heen en weer te vliegen.
Second trace
De second trace echo is een neefje van de multiple trace echo.
Hij ontstaat doordat de puls van T1 binnenkomt nádat die van T2 al verwerkt is.
Maar hij is wel van hetzelfde object.
Omdat hij dus later binnenkomt dan T1 denkt het systeem dat het een object verderweg is en komt hij op grotere afstand op het scherm.
Multiple trace echo's van windmolens op de pier van het Zeehavenkanaal (Delfzijl)
Reflectie eigen schip (Indirect)
Een fout die niet zo vaak voor komt omdat de verticale bundelhoek ervoor zorgt dat ze niet in de golf vallen, zijn reflectie-echo's tegen het eigen schip, Indirecte echo's.
Ook komt het minder vaak voor omdat het object maar net zo moet liggen ten opzichte van het eigen schip dat de golf deze fout kan maken.
De golf komt eerst tegen een onderdeel van het eigen schip, bijvoorbeeld een kraan of een mast en gaat van daar door naar het object.
Het object staat op het scherm wel op de goede plek.
Het is soms moeilijk te herkennen welke de echte, het object, en welke de indirecte echo is.
Reflectie via ander schip
Deze fout komt nogal eens voor in drukke havens, met veel schepen en sleepboten die relatief dicht op elkaar varen.
De golf gaat via een ander schip naar het object en komt dan pas terug in de antenne.
De valse echo is die achter het object.
Zijlobben
Zoals in het begin gezegd heeft een radargolf niet alleen de "hoofdstraal", maar zitten er aan de zijkanten ook nog z.g. zijlobben.
Deze zijlobben heb je meer last dan gemak van.
Er zit zendenergie in die niet in de hoofdstraal zit, bijvoorbeeld.
Ze kunnen echter wel zoveel energie hebben dat ze ook bij het object kunnen komen en een echo maken op het scherm.
Ze liggen dan op één lijn en de onderlinge afstand is gelijk.
De echte echo is die welke het duidelijkst wordt weergegeven op het scherm.
Het is niet te zeggen dat het altijd de middelste is, of de tweede van rechts.
Dat ligt er maar net aan hoeveel van die zijlobben het object hebben weten te raken.
Te krap onderscheidingsvermogen
Het onderscheidingsvermogen bepaalt of twee objecten nog als twee echo's op het scherm weergegeven worden.
Dit onderscheidingsvermogen wordt verdeeld in azimutonderscheidingsvermogen en afstandsonderscheidingsvermogen.
Bij azimut kunnen twee objecten te dicht naast elkaar liggen waardoor het één echo wordt, en bij afstand kunnen ze te dicht achter elkaar liggen.
Het gevolg hiervan kan Target Swap zijn.
De twee echo's komen dan zo dicht bij elkaar dat de radar ze als één ziet en de ARPA de target van de ene echo overzet op de andere.
ARPA
ARPA betekent Automatic Radar Plotting Aid.
Een hulpmiddel dus om te bepalen of een echo gevaar voor aanvaring oplevert of niet.
Ook kunnen we met behulp van ARPA kijken wat het effect is van een bepaalde handeling.
Plotten
Het woord plotten komt uit het Engels en betekent zoiets als beramen, een plan maken.
En dat is wat we feitelijk doen als we plotten op de ARPA.
We laten de computer van de radar een tijdje berekeningen maken waarna hij met de volgende data komt:
BRG Bearing Peiling
RNG Ranging Afstand (Range is afstand)
CPA Closest Point of Approach Kortste Naderings Afstand
TCPA Time of CPA Tijd van KNA in hoeveel minuten het nog gaat duren.
CRS(E) Course Zijn Koers
SPD Speed Zijn vaart
Niet alle ARPA's hebben de volgende voorzieningen die wel heel erg handig zijn:
BCR Bow Cross Range De afstand waarop hij voor mijn boeg langs gaat.
Een negatieve BCR betekent dat hij áchter me langs
gaat.
BCT Bow Cross Time Hoeveel minuten het nog gaat duren voordat de
BCT plaatsvindt.
LAT/LONG Latitude/longitude Zijn positie in lengte en breedte.
BCPA Bearing to CPA In welke peiling zit het schip tijdens de CPA
Al deze gegevens komen dus in een kader op het scherm en wordt het volledig rapport genoemd.
Zoals je ziet geven deze ARPA's geen BCR of BCT.
Het is ook meer een "nice to know" dingetje, aangezien de BCR nooit kleiner kan zijn dan de CPA.
Hooguit net zo groot als de CPA.
Een heel belangrijk ding dat we in het achterhoofd moeten houden is dat de CPA berekend wordt vanaf de scanner.
Er zijn ARPA's waar je de maten van het schip en de plaats van de antenne kunt invoeren en dan houdt de ARPA er rekening mee.
De CPA is dan ten opzichte van je boeg.
Maar heel veel ARPA's doen dat niet.
Lees je een CPA van 0,1 nM af (185m) en je zit op een schip van 200 meter waarbij de antenne op 20 meter van het achterschip staat, dan houd je dus een passeerafstand van 200 - 185 - 20 = -5 m over.
Het andere schip zou dan 5 meter achter je langs passeren.
Dat is dichtbij genoeg om bepaalde sporen in je broek achter te laten....
Interpretatie van de plot
Wanneer men een plot heeft aangezet duurt het niet lang (minder dan een minuut) of de ARPA geeft al een resultaat.
Dit is echter nog geen betrouwbaar resultaat.
De computer heeft de verplaatsing van de echo een poosje gevolgd en heeft op basis daarvan een "volledig rapport" gemaakt.
Maar dit is nog niet betrouwbaar.
Pas als het systeem de echo 3 minuten gevolgd heeft is de plot betrouwbaar.
Bij veel ARPA's is dat ook te zien aan het symbool.
Hij verandert dan bijvoorbeeld van kleur (rood naar groen, bijvoorbeeld) of het symbool verandert van een stippellijn naar een vaste lijn.
Dit is merkafhankelijk.
Rel/True vectoren plots
Wees je er zeer bewust van of de ARPA op True of op Relative vectors staat.
Staat de ARPA in True vector modus dan kan het op de vectoren net lijken of een echo ruim vrij gaat.
Wanneer je echter overschakelt op relative kan diezelfde echo wel opeens gevaar voor aanvaring blijken te geven.
Daarom is het ook zo belangrijk om de trails, het staartje, op een andere presentatie te zetten als de vectoren.
Collision alarm.
Je kunt instellen wanneer de ARPA alarm moet geven als een echo gevaar voor aanvaring oplevert.
Je stelt dan in dat de ARPA bijvoorbeeld alarm moet geven bij alle echos die binnen een straal van xMijl komen.
Maar je kunt ook instellen hoeveel tijd het nog moet duren tot de CPA
Voorbeeld
CPA limit is ingesteld op 1 mijl
TCPA limit is ingesteld op 15 min.
Een target heeft een CPA van 0,8, maar TCPA is over >15 min => geen alarm
TCPA < 15 min maar CPA > 1M => geen alarm.
CPA <1M én TCPA < 15 min => Alarm.
Trial functie.
de meeste ARPA's kunnen het volledig rapport van 2 schepen laten zien.
Sommige merken 4, maar dan houdt het wel op.
En op basis van die twee VR-en kun je meestal wel een goed plan trekken om een aanvaring te voorkomen.
Maar je kunt in een situatie komen dat je niet meer kunt overzien wat er met de situatie gaat gebeuren als jij een bepaalde manoeuvre gaat uitvoeren.
De Zuid-Chinese Zee is berucht om zijn vissertjes.
Ze vissen vaak met twee schepen en hebben schijt aan andere schepen.
Jíj wijkt maar uit.
Al deze echo's een plot geven en die interpreteren is ondoenlijk.
Maar je kunt wel de Trial functie gebruiken.
Je vertelt het systeem dan dat je over een x-aantal minuten een koers- (of vaart) wijziging van zoveel wil uitvoeren.
Het systeem laat dan zien hoe de situatie dan zou kunnen zijn.
(Feitelijk trekt de computer alle echo's gewoon door met jouw nieuwe koers en vaart als input.)
Radar trial simulation for ARPA targets, Bron: Seafarer, YT
Op het scherm moet duidelijk zichtbaar zijn dat de ARPA in trialmodus staat, want als één van de objecten (of jij) iets verandert klopt het uiteraard niet meer.
Vaak is dat een grote T onderin het scherm.
Ook moet in het Voll. Rap. duidelijk zijn dat de CPA etc. gebaseerd zijn op een Trial.
Ook dit gebeurt doorgaans middels een T ervoor.
Het arrangement Radar en ARPA is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Auteur
Menno Jacobs
Je moet eerst inloggen om feedback aan de auteur te kunnen geven.
Laatst gewijzigd
2024-10-23 13:21:02
Licentie
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten
terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI
koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI
koppeling aan te gaan.
Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.
Arrangement
IMSCC package
Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.
Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en
het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op
onze Developers Wiki.
