RU2140690C1 - Passive radar reflector (design versions) and floating navigation marker - Google Patents
Passive radar reflector (design versions) and floating navigation marker Download PDFInfo
- Publication number
- RU2140690C1 RU2140690C1 RU96116501/09A RU96116501A RU2140690C1 RU 2140690 C1 RU2140690 C1 RU 2140690C1 RU 96116501/09 A RU96116501/09 A RU 96116501/09A RU 96116501 A RU96116501 A RU 96116501A RU 2140690 C1 RU2140690 C1 RU 2140690C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hemisphere
- radar
- reflector
- radius
- integer greater
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к средствам навигации и судовождения с применением радиолокационной техники. The invention relates to navigation and navigation using radar technology.
Пассивные радиолокационные отражатели (ПРЛО) используются в навигации для увеличения дальности обнаружения объектов, в том числе навигационных знаков, на которых они установлены. Passive radar reflectors (PRLO) are used in navigation to increase the detection range of objects, including the navigation signs on which they are installed.
Среди известных отражателей наибольшее применение в навигации получили ПРЛО уголкового типа [1, 2], выполненные в виде прямоугольных тетраэдров. Уголковые отражатели обладают способностью хорошо отражать радиосигналы в том направлении, откуда они посланы. Однако было отмечено, что дальность обнаружения объектов, оборудованных указанными ПРЛО, зависит от положения объектов в вертикальной плоскости. При наклоне или колебаниях объектов с отражателями отражающая способность последних уменьшается из-за узкого вертикального сектора отражения уголковых отражателей. В свою очередь узкий горизонтальный сектор отражения уголковых отражателей требует, для обеспечения всенаправленного отражения, установки нескольких (не менее 6 - 8) отдельных отражателей, что увеличивает массу объекта и соответственно уменьшает его устойчивость. Among the known reflectors, angular-type PRLOs [1, 2], made in the form of rectangular tetrahedrons, have received the greatest application in navigation. Corner reflectors have the ability to reflect radio signals well in the direction from which they are sent. However, it was noted that the detection range of objects equipped with the indicated PRLO depends on the position of the objects in the vertical plane. When tilting or oscillating objects with reflectors, the reflectivity of the latter decreases due to the narrow vertical reflection sector of the corner reflectors. In turn, the narrow horizontal sector of reflection of corner reflectors requires, to ensure omnidirectional reflection, the installation of several (at least 6-8) individual reflectors, which increases the mass of the object and, accordingly, reduces its stability.
В настоящее время плавучие навигационные знаки оборудуют преимущественно ПРЛО уголкового типа. Реже используют линзовые отражатели - отражатели Люнсберга, Итона и т. д. [3], которые по сравнению с рассмотренными выше значительно сложнее в изготовлении и проигрывают в стоимости и массе. At present, floating navigation signs are mainly equipped with angular-type PRLOs. Less commonly used are lens reflectors - reflectors of Lunsberg, Eaton, etc. [3], which are much more difficult to manufacture and lose in cost and weight compared to those discussed above.
Среди известных аналогов наиболее близким к заявляемому отражателю по технической сущности является ПРЛО сферического типа [4]. Указанный отражатель выполнен в виде отражающей полусферы с радиусом R1, на расстоянии R1/2 от центра которой размещен металлический шарик с радиусом R2 << R1. Шарик фокусирует отраженные от полусферы сигналы, которые, отражаясь от него в направлении полусферы, вновь, отражаются последней, создавая обратный фронт волны.Among the known analogues, the closest to the claimed reflector in technical essence is a spherical type missile defense [4]. The specified reflector is made in the form of a reflecting hemisphere with a radius of R 1 , at a distance of R 1/2 from the center of which is placed a metal ball with a radius of R 2 << R 1 . The ball focuses the signals reflected from the hemisphere, which, reflected from it in the direction of the hemisphere, are again reflected by the latter, creating a reverse wave front.
Рассмотренный отражатель не нашел применения в радиолокационной технике из-за узкого сектора отражения в горизонтальной и вертикальной плоскостях и малой эффективной площади отражения (эпр), что является следствием смещения фокуса отражателя при отклонении фронта волны от нормали. The considered reflector was not used in radar technology because of the narrow reflection sector in the horizontal and vertical planes and the small effective reflection area (EPR), which is a consequence of the shift of the focus of the reflector when the wave front deviates from the normal.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение и его вариант, является увеличение ЭПР пассивного радиолокационного отражателя при одновременном увеличении сектора его отражения в вертикальной и горизонтальной плоскостях. The problem to which the present invention and its variant is directed is to increase the EPR of a passive radar reflector while increasing its reflection sector in the vertical and horizontal planes.
Для решения задачи по первому варианту в ПРЛО, выполненном в виде полусферы радиусом R1 с электропроводными поверхностями, в отличие от прототипа, внутри полусферы концентрично и электрически изолировано от нее закреплена дополнительная полусфера радиуса R2 < R1 с электропроводными поверхностями с образованием радиопрозрачной среды между указанными полусферами, при этом
где ΔR - ширина радиопрозрачной среды;
n1 - целое число, большее 1;
n2 - целое число, большее 3;
λ0 - средняя длина волны рабочего диапазона облучающей РЛС.To solve the problem according to the first embodiment, in the PRLO, made in the form of a hemisphere of radius R 1 with electrically conductive surfaces, in contrast to the prototype, an additional hemisphere of radius R 2 <R 1 with electrically conductive surfaces is fixed inside the hemisphere with a radially transparent medium between indicated hemispheres, while
where ΔR is the width of the radiolucent medium;
n 1 is an integer greater than 1;
n 2 is an integer greater than 3;
λ 0 - the average wavelength of the operating range of the irradiating radar.
Для решения задачи по второму варианту в ПРЛО, выполненном в виде полусферы с электропроводными поверхностями радиусом R1, в отличие от прототипа, полусфера выполнена из радиопрозрачного материала толщиной ΔR, при этом
где R1 - радиус внешней поверхности полусферы;
R2 - радиус с внутренней поверхности;
n1 - целое число, большее 1;
n2 - целое число, большее 3;
λ0 - средняя длина волны рабочего диапазона облучающей РЛС.To solve the problem according to the second option, in the PRLO, made in the form of a hemisphere with electrically conductive surfaces of radius R 1 , in contrast to the prototype, the hemisphere is made of radiolucent material of thickness ΔR, while
where R 1 is the radius of the outer surface of the hemisphere;
R 2 is the radius from the inner surface;
n 1 is an integer greater than 1;
n 2 is an integer greater than 3;
λ 0 - the average wavelength of the operating range of the irradiating radar.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен ПРЛО, выполненный по первому варианту, на фиг. 2 - ПРЛО по второму варианту. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a PRLO made according to the first embodiment, in FIG. 2 - PRLO according to the second option.
Отражатель, изображенный на фиг. 1, выполнен из двух металлических полусфер 1 и 2 с радиусами R1 и R2 соответственно, жестко соединенных между собой конструктивными элементами 3 из любого непроводящего материала. Полусферы 1 и 2 расположены соосно одна в другой и образуют полость шириной ΔR, прозрачную для радиосигнала.The reflector shown in FIG. 1 is made of two metal hemispheres 1 and 2 with radii R 1 and R 2, respectively, rigidly interconnected by
На фиг. 2 изображен отражатель по второму варианту. Он выполнен в виде полусферы 4 из радиопрозрачного материала (например, из пенопласта) толщиной ΔR. Наружная поверхность полусферы с радиусом R1 и внутренняя - с радиусом R2 металлизированы. В качестве покрытия 5, 6 может быть использована тонкая алюминиевая фольга, наклеенная на указанные поверхности полусферы, или металлическая пленка, нанесенная на поверхности методом напыления или наплавления.In FIG. 2 shows a reflector according to the second embodiment. It is made in the form of a
В предлагаемом отражателе (в его первом и втором исполнении) используется явление теневого рассеянного поля, возникающего в результате обтекания поверхностными токами тел из электропроводного материала со сферическими поверхностными, при их облучении СВЧ энергией. Теневое поле, образующееся за облучаемой поверхностью, суммируется в узком секторе Δψ, который тем уже, чем больше радиус тела. The proposed reflector (in its first and second versions) uses the phenomenon of a shadow scattered field arising from the flow of surface currents of bodies from an electrically conductive material with spherical surface when they are irradiated with microwave energy. The shadow field formed behind the irradiated surface is summed up in a narrow sector Δψ, which is narrower the larger the radius of the body.
Явление теневого рассеянного поля достаточно известно из источников научно-технической информации, однако в радиолокации оно не нашло применения. В настоящем изобретении указанный эффект используется с целью усиления отраженного радиолокационного сигнала, для чего предлагается развернуть теневое поле от облучаемой полусферы (с радиусом R2) в направлении облучающей РЛС. Разворот поля на 180o обеспечивается за счет установки на пути его распространения дополнительной отражающей сферической поверхности с радиусом R1 > R2. Отраженное полусферой R1 теневое поле "обтекает" наружную поверхность полусферы R2 и создает вторичное теневое поле от полусферы R2, направленное в сторону облучающей РЛС, т.е. в направлении отраженного радиосигнала. Фактически в создании отраженного ПРЛО сигнала участвуют несколько полей:
- вторичное теневое поле от полусферы R2,
- поле, отраженное от внутренней поверхности полусферы R2, при облучении ее РЛС,
- поле, образованное в результате облучения РЛС внутренней незатененной поверхности полусферы R1.The phenomenon of a shadow scattered field is well known from sources of scientific and technical information, however, it has not found application in radar. In the present invention, this effect is used to enhance the reflected radar signal, for which it is proposed to deploy a shadow field from the irradiated hemisphere (with radius R 2 ) in the direction of the irradiating radar. A field rotation of 180 o is achieved by installing an additional reflecting spherical surface with a radius R 1 > R 2 on the path of its propagation. The shadow field reflected by the hemisphere R 1 "flows" around the outer surface of the hemisphere R 2 and creates a secondary shadow field from the hemisphere R 2 directed towards the irradiating radar, i.e. in the direction of the reflected radio signal. In fact, several fields are involved in creating the reflected RPL signal:
- secondary shadow field from the hemisphere R 2 ,
- the field reflected from the inner surface of the hemisphere R 2 when irradiating its radar,
- a field formed as a result of radar irradiation of the internal unshaded surface of the hemisphere R 1 .
Из этих полей основной вклад вносит вторичное теневое поле от полусферы R2, ЭПР которого определяется из выражения:
Как показали испытания заявляемого отражателя, ЭПР вторичного теневого поля от полусферы R2 соизмеримо с полем, отраженным от ее внутренней поверхности, которое составляет:
Однако для того, чтобы вторичное поле усиливало поле первично отраженного сигнала, необходимо, чтобы поля совпадали по фазе, для чего должно быть выполнено условие, при котором разность ходов поверхностных токов полей была бы равна нулю или целому числу длин волн. С учетом этого условия величина R2 должна выбираться из выражения:
где λ0 - средняя длина волны рабочего диапазона РЛС;
n2 - целое число, большее трех,
а ширина радиопрозрачной среды ΔR - из выражения
где n1 - целое число, большее единицы.Of these fields, the main contribution is made by the secondary shadow field from the hemisphere R 2 , the EPR of which is determined from the expression:
As shown by tests of the inventive reflector, the EPR of the secondary shadow field from the hemisphere R 2 is comparable with the field reflected from its inner surface, which is:
However, in order for the secondary field to amplify the field of the initially reflected signal, it is necessary that the fields coincide in phase, for which a condition must be fulfilled under which the difference in the surface currents of the fields would be zero or an integer number of wavelengths. Given this condition, the value of R 2 should be selected from the expression:
where λ 0 is the average wavelength of the working range of the radar;
n 2 is an integer greater than three,
and the width of the radiolucent medium ΔR from the expression
where n 1 is an integer greater than one.
При выполнении указанного условия все составляющие суммарного поля будут приходить к антенне облучающей РЛС в фазе и ЭПР отражателя будет максимальной, стремящейся к
Приведенные выражения позволяют определить оптимальные размеры отражателя с учетом заданного волнового диапазона.When this condition is met, all components of the total field will come to the antenna of the irradiating radar in phase and the EPR of the reflector will be maximum, tending to
The above expressions allow us to determine the optimal dimensions of the reflector, taking into account the given wave range.
В предлагаемом отражателе за счет использования эффекта рассеянного теневого поля значительно по сравнению с прототипом повышается сектор отражения в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Величина сектора определяется на основании зависимостей геометрической оптики. In the proposed reflector due to the use of the effect of the scattered shadow field, the reflection sector in the horizontal and vertical planes is significantly increased in comparison with the prototype. The size of the sector is determined based on the dependences of geometric optics.
С учетом конструкции отражателя она соответствует
В зависимости от соотношения 
Depending on the ratio
Работоспособность отражателя и эффект, получаемый от его использования были подтверждены результатами моделирования и испытаний. The performance of the reflector and the effect obtained from its use were confirmed by the results of modeling and testing.
Опытные образцы отражателя (по первому и второму вариантам) были изготовлены на предприятии-заявителе и испытаны в лабораторных и натурных (полигонных) условиях. Результаты испытаний отражателей в комплекте с навигационными знаками показали следующей технический результат:
- широкий сектор отражений в горизонтальной и вертикальной плоскостях (70 - 80o)
- высокую ЭПР (в 2 - 4 раза превосходящую ЭПР равновеликого уголкового отражателя с треугольными гранями. При этом под равновеликим ТУО понимается уголковый отражатель, вписанный в полусферу радиуса R1 и имеющий размер грани 
К дополнительным преимуществам предлагаемого отражателя, особенно это касается второго варианта, следует отнести его малую массу (m ≈ 100 г при 
- a wide sector of reflections in the horizontal and vertical planes (70 - 80 o )
- high ESR (2 to 4 times higher than the ESR of an equal-sized angular reflector with triangular faces. In this case, an identical TUO is an angular reflector inscribed in a hemisphere of radius R 1 and having a face size
Additional advantages of the proposed reflector, especially the second option, include its low mass (m ≈ 100 g at
Указанные достоинства выгодно отличают предлагаемый ПРЛО от применяемых в навигации аналогов и позволяют его широко использовать в этой области. В частности на базе ПРЛО, выполненном в виде сферического отражателя, предлагается создать плавучий навигационный знак с повышенной радиозаметностью и устойчивостью к крену и качке. These advantages distinguish the proposed PRLO from the analogues used in navigation and allow it to be widely used in this area. In particular, on the basis of PRLO, made in the form of a spherical reflector, it is proposed to create a floating navigation sign with increased radio visibility and resistance to roll and pitching.
На дату подачи заявки известны плавучие навигационные знаки в виде поплавков, выполненных из пенопласта [5] в виде полых корпусов цилиндрической, конической и сферической формы [6]. At the filing date, floating navigation signs in the form of floats made of polystyrene foam [5] in the form of hollow bodies of cylindrical, conical and spherical shape [6] are known.
Известны также навигационные знаки, обладающие по сравнению с указанными выше аналогами, большей вероятностью обнаружения, за счет использования в них светосигнального оборудования [7] и пассивных [8] и активных [9] радиолокационных устройств всенаправленного действия. Navigation signs are also known, which, compared with the above counterparts, are more likely to be detected due to the use of light-signaling equipment [7] and passive [8] and active [9] omnidirectional radars.
Среди известных аналогов наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и назначению является плавучий навигационный знак, разработанный английской фирмой Firdell Multiflector [10]. Устройство состоит из пассивного радиолокационного отражателя (ПРЛО) всенаправленного отражения в горизонтальной плоскости, закрепленного вертикально в буе на высоте ≈ 4,0 м над уровнем моря, и топовой фигуры сферической, конической или цилиндрической формы, размещенной в верхней точке вертикальной штанги на высоте ≈ 6,0 м. Конструктивно ПРЛО выполнен в виде многоярусной кольцевой решетки, составленной из расположенных один над другим с поворотом на 30o отдельных двухгранных уголковых отражателей. ПРЛО обеспечивает всенаправленное отражение в горизонтальной плоскости и ограниченное (± 15o) - в вертикальной. Топовая фигура по форме и цвету соответствует требованиям "Системы ограждения МАМС (международной ассоциации маячных служб)" и выполнена с водостойким покрытием.Among the known analogues, the closest to the claimed object in technical essence and purpose is a floating navigation sign developed by the English company Firdell Multiflector [10]. The device consists of a passive radar reflector (PRLO) of omnidirectional reflection in the horizontal plane, mounted vertically in a buoy at a height of ≈ 4.0 m above sea level, and a top figure of a spherical, conical or cylindrical shape located at the top of a vertical rod at a height of ≈ 6 , 0 m. Structurally, the PRLO is made in the form of a multi-tiered ring lattice composed of individual dihedral corner reflectors located one above the other with a rotation of 30 o . PRLO provides omnidirectional reflection in the horizontal plane and limited (± 15 o ) - in the vertical. The top figure in shape and color meets the requirements of the "IALA (International Association of Lighthouse Services) Fencing System" and is made with a waterproof coating.
Результаты испытаний плавучих навигационных знаков с уголковыми отражателями показали их относительно высокую радиолокационную заметность. Но при этом было отмечено, что на характеристики этих отражателей в сильной степени влияют погодные условия. Кроме того, большое воздействие оказывает сама морская поверхность, создающая отражение электромагнитных волн и вносящая искажения в применяемый РЛС сигнал. The test results of floating navigation signs with corner reflectors showed their relatively high radar visibility. But it was noted that the characteristics of these reflectors are strongly influenced by weather conditions. In addition, the sea surface itself has a great effect, creating a reflection of electromagnetic waves and introducing distortions into the radar signal used.
Особенно это сказывается при качке и крене навигационного знака, когда на вид отраженного сигнала влияет не только собственная диаграмма ЭПР отражателя, но и его перемещение по высоте. This is especially true for the roll and roll of the navigation mark, when the type of the reflected signal is affected not only by the EPR diagram of the reflector itself, but also by its height movement.
Для уменьшения помех от моря и для увеличения радиозаметности навигационных знаков известные фирмы-изготовители прибегают к традиционному способу - увеличению высоты установки отражателей и их размеров. Однако такое решение при имеющейся конструкции навигационного знака неизбежно привело бы к его неустойчивости, особенно при ветре и волнении, и, следовательно, к искажению или потере отраженного сигнала из-за узкой диаграммы ЭПР уголковых отражателей в вертикальной плоскости. To reduce interference from the sea and to increase the radio visibility of navigation signs, well-known manufacturers resort to the traditional method - increasing the height of the reflectors and their size. However, such a solution with the existing design of the navigation sign would inevitably lead to its instability, especially during wind and wave, and, consequently, to distortion or loss of the reflected signal due to the narrow EPR diagram of the corner reflectors in the vertical plane.
Разработка предлагаемого устройства была вызвана необходимостью создания плавучих навигационных знаков, обладающих дальностью обнаружения не менее 3,5 миль при ветре и волнении до 4 баллов. The development of the proposed device was caused by the need to create floating navigation signs with a detection range of at least 3.5 miles with wind and waves up to 4 points.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является увеличение по сравнению с прототипом дальности обнаружения навигационного знака за счет возможности увеличения высоты установки радиолокационного отражателя при обеспечении устойчивости знака без изменения конструкции и массы его подводной части и путем увеличения ЭПР и расширения сектора отражения ПРЛО в вертикальной и горизонтальной плоскостях. The problem to which the present invention is directed, is to increase the detection range of the navigation mark compared to the prototype due to the possibility of increasing the installation height of the radar reflector while ensuring the stability of the mark without changing the design and mass of its underwater part and by increasing the EPR and expanding the reflection area of the PRLO in the vertical and horizontal planes.
Поставленная задача решается за счет уменьшения массы надводной части плавучего навигационного знака и улучшения отражающих характеристик объекта в результате того, что в знаке, (содержащем, так же как и прототип, объемную топовую фигуру, размещенную на вершине закрепленной в буе вертикальной штанги и кольцевую решетку из отдельных пассивных радиолокационных отражателей (ПРЛО), расположенных вокруг вертикальной оси с возможностью всенаправленного отражения радиосигнала в горизонтальной плоскости) в отличие от прототипа, топовая фигура (ТФ) выполнена из радиопрозрачного материала в виде разъемной полой конструкции, а ПРЛО расположены внутри топовой фигуры, при этом каждый отдельный пассивный радиолокационный отражатель выполнен в виде полусферы, внешняя и внутренняя поверхности которой, с радиусами R1 и R2 соответственно, электропроводны и электроизолированы одна от другой, а область между поверхностями радиопрозрачна, в свою очередь
где ΔR - ширина радиопрозрачной области;
n1 - целое число, большее 1;
n2 - целое число, большее 3;
λ0 - средняя длина волны рабочего диапазона облучающей РЛС.The problem is solved by reducing the mass of the surface of the floating navigation sign and improving the reflecting characteristics of the object as a result of the fact that in the sign (containing, like the prototype, a volume top figure placed on top of a vertical rod fixed in the buoy and an annular lattice made of individual passive radar reflectors (PRLO) located around the vertical axis with the possibility of omnidirectional reflection of the radio signal in the horizontal plane), unlike the prototype, the top fig and (FF) is made of a radiotransparent material in the form of a split hollow structure and PRLO disposed within topmark, each separate passive radar reflector is in the form of a hemisphere, the outer and inner surfaces of which, with the radii R 1 and R 2, respectively, are electrically conductive and electrically insulated from one another, and the area between the surfaces is radio-transparent, in turn
where ΔR is the width of the radiolucent region;
n 1 is an integer greater than 1;
n 2 is an integer greater than 3;
λ 0 - the average wavelength of the operating range of the irradiating radar.
Заявляемое устройство совмещает в одном объеме 2 конструкции: ТФ, выполняющую функции опознавательного знака и радиопрозрачного кожуха, и набор ПРЛО, обладающих улучшенными отражающими характеристиками при относительно малых весе и габаритах, что позволяет разместить их в ТФ любой штатной формы (цилиндрической, сферической и конической) и получить по сравнению с прототипом выигрыш в массе надводной части навигационного знака и в радиолокационных характеристиках. Это, в свою очередь, создает условия для увеличения высоты установки ПРЛО при сохранении устойчивости знака и, соответственно, для увеличения дальности и надежности его обнаружения. Дополнительное преимущество предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключается в возможности приема отраженного радиосигнала облучающей РЛС при крене и качке навигационного знака, что обеспечивается широким сектором отражения ПРЛО в вертикальной плоскости. The inventive device combines 2 structures in one volume: a TF, which performs the functions of an identification mark and a radio-transparent casing, and a set of PRLOs with improved reflective characteristics at relatively low weight and dimensions, which allows them to be placed in a TF of any standard shape (cylindrical, spherical and conical) and get compared with the prototype gain in the mass of the surface of the navigation mark and in the radar characteristics. This, in turn, creates the conditions for increasing the height of the PRLO installation while maintaining the stability of the sign and, accordingly, for increasing the range and reliability of its detection. An additional advantage of the proposed device in comparison with the prototype is the ability to receive the reflected radio signal of the irradiating radar during the roll and roll of the navigation mark, which is provided by the wide reflection sector of the PRLO in the vertical plane.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 3 представлена конструкция навигационного знака с топовой фигурой в виде шара, на фиг. 4 - конструкция ПРЛО (вид в плане), на фиг. 5, 6, 7, 8 - диаграммы отражения уголковых и сферических отражателей в горизонтальной (вертикальной) плоскости. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 3 shows the design of a navigation mark with a top figure in the form of a ball; FIG. 4 - design PRLO (plan view), in FIG. 5, 6, 7, 8 - reflection diagrams of angular and spherical reflectors in the horizontal (vertical) plane.
Плавучий навигационный знак состоит из топовой фигуры 7 в виде цилиндра, конуса или шара (на фиг. 3 изображено выполнение ТФ в виде шара) и пассивного радиолокационного отражателя 8, выполненного в виде 4-х отдельных отражателей, расположенных под углом 90o друг относительно друга и обеспечивающих всенаправленное в горизонтальной плоскости отражение радиосигнала. Каждый отдельный отражатель выполнен в виде полусферы (фиг. 4), внешняя (R1) и внутренняя (R2) поверхности которой электропроводны и электроизолированы одна от другой, а область между поверхностями радиопрозрачна. На фиг. 4 изображен один из вариантов выполнения отражателя в виде полусферы из радиопрозрачного материала (например, пенополиуритана или пенопласта) толщиной ΔR= R1-R2. Поверхности R1 и R2 металлизированы с использованием, например, алюминиевой фольги толщиной ≈0,1 мм, наклеенной на изделие.A floating navigation sign consists of a top figure 7 in the form of a cylinder, cone or ball (Fig. 3 shows the TF in the form of a ball) and a
Отражатель может быть также изготовлен из жестких металлических полусфер (с радиусами R1 и R2), соосно размещенных одна в другой без электрического контакта между ними.The reflector can also be made of rigid metal hemispheres (with radii R 1 and R 2 ), coaxially placed one into the other without electrical contact between them.
Топовая фигура 7 из радиопрозрачного материала (например, полистирола или полиуритана) и расположенный внутри нее ПРЛО 8 крепятся на вертикальной штанге 9 на высоте ≈ 6,5 м над уровнем моря. В свою очередь, штанга жестко закрепляется в буе. The top figure 7 is made of radiolucent material (for example, polystyrene or polyurethane) and the
Надводная часть навигационного знака монтируется следующим образом. Отражатели 8 закрепляются на "звездочке" 11 с помощью эпоксидного клея и шурупов. Затем "звездочка" 11 нанизывается на трубу 10 и крепится на ней (например, с помощью эпоксидной шпатлевки). Сверху и снизу на трубу 10 надеваются составные части топовой фигуры 7, которые соединяются между собой клеем и болтами, затем фиксируются на трубе и одновременно герметизируются с помощью клея или шпатлевки. Далее труба 10 крепится на штанге 9. The surface of the navigation mark is mounted as follows.
Работа и технический результат, полученный от использования предлагаемого устройства, иллюстрируются диаграммами отражения ПРЛО, применяемых в навигационных знаках. Так, на фиг. 5 представлены круговые диаграммы отражения отражателя сферического типа (12), имеющего размеры R1=10,8 см, R2=7,0 см, и трехгранного уголкового отражателя (13) с длиной грани 18 см. Из диаграмм, снятых на стенде электродинамического моделирования на частоте f=9,4 ГГц, видно, что ЭПР отражателя сферического типа примерно равна ЭПР уголкового отражателя (4,4 м2), а сектор отражения его в вертикальной и горизонтальной плоскости в 2 раза шире (≈80o), при этом масса одного сферического отражателя составляет ≈100 г. Для сравнения в таблице 1 приведены массогабаритные параметры штатных ТФ с трехгранными уголковыми отражателями, используемыми в отечественных навигационных знаках, и параметры предлагаемого устройства.The work and the technical result obtained from the use of the proposed device are illustrated by reflection charts PRLO used in navigation signs. So in FIG. 5 shows circular reflection diagrams of a spherical-type reflector (12) having dimensions R 1 = 10.8 cm, R 2 = 7.0 cm, and a trihedral angular reflector (13) with a face length of 18 cm. From the diagrams taken on the electrodynamic bench simulation at a frequency f = 9.4 GHz, it is seen that the EPR of a spherical reflector is approximately equal to the EPR of a corner reflector (4.4 m 2 ), and its reflection sector in the vertical and horizontal plane is 2 times wider (≈80 o ), the mass of one spherical reflector is ≈100 g. For comparison, the mass gab is given in table 1 hydration band parameters from TF regular trihedral corner reflectors used in domestic navaids, and parameters of the device.
Примечание: масса штатного H3 включает массу ТФ плюс массу ПРЛО. Note: full-time H3 mass includes TF mass plus PRLO mass.
Очевидно, что использование предлагаемого устройства дает по сравнению с известными аналогами выигрыш в массе в 3 - 4 раза. It is obvious that the use of the proposed device gives, in comparison with known analogues, a gain in mass of 3-4 times.
На фиг. 6 изображены круговые диаграммы ПРЛО в азимутальной (горизонтальной) плоскости (позицией 14 обозначена диаграмма ПРЛО, содержащего 4 сферических отражателя, позицией 15 - диаграмма отдельного уголкового отражателя); на фиг. 7 - диаграммы отражения в угломестной (вертикальной) плоскости предлагаемого (16) и известного ПРЛО (17) (при ослаблении сигнала на 5,0 дБ), на фиг. 8 - диаграммы отражения в азимутальной плоскости штатного ПРЛО (18) и отдельного ТУО (19). In FIG. 6 shows pie diagrams of the PRLO in the azimuthal (horizontal) plane (
Приведенные диаграммы доказывают возможность получения указанного выше технического результата: расширение сектора отражения и увеличение ЭПР. The above diagrams prove the possibility of obtaining the above technical result: expanding the reflection sector and increasing the EPR.
Опытный образец предлагаемого навигационного знака с топовой фигурой в виде цилиндра и массой 3,5 кг прошел натурные испытания, которые показали, что дальность обнаружения знака на 30 - 40% больше дальности обнаружения штатного РЛО и превышает 3,5 морских миль при выполнении на море 4 баллов и высоте установки антенны РЛС H=8,0 м. The prototype of the proposed navigational mark with a top figure in the form of a cylinder and weighing 3.5 kg passed field tests, which showed that the detection range of the mark is 30 - 40% longer than the detection range of a standard radar and exceeds 3.5 nautical miles when performing at
При необходимости в габариты топовых фигур в виде шара, цилиндра или конуса стандартных размеров могут быть размещены кольцевые решетки из 4-х сферических отражателей, имеющих большие размеры, чем приведенные выше, например, R1=12,8 см, R2=9,6 см. ЭПР таких отражателей в 2,5 раза больше ЭПР отражателей с размерами R1=10,8 см, R2=7,0 см.If necessary, the dimensions of the top figures in the form of a ball, cylinder or cone of standard sizes can be placed ring lattices of 4 spherical reflectors having larger dimensions than the above, for example, R 1 = 12.8 cm, R 2 = 9, 6 cm. The EPR of such reflectors is 2.5 times larger than the EPR of reflectors with dimensions R 1 = 10.8 cm, R 2 = 7.0 cm.
Предлагаемый навигационный знак разработан для использования в качестве морской вехи и может быть применен для оснащения малых судов, яхт, лодок, с целью повышения их радиолокационной заметности. The proposed navigation mark is designed for use as a milestone and can be used to equip small vessels, yachts, boats, in order to increase their radar visibility.
Источники информации
1. Пат. СССР N 1806431, H 01 Q 15/18 "Радиолокационный отражатель".Sources of information
1. Pat. USSR N 1806431, H 01 Q 15/18 "Radar reflector".
2. Пат. СССР N 4724436, H 01 Q 15/18 "Радиолокационный уголковый отражатель". 2. Pat. USSR N 4724436, H 01 Q 15/18 "Radar corner reflector".
3. Судостроение за рубежом, N 9, 1991 г. с. 46 - 48
4. Кобак В.О. "Радиолокационные отражатели", М; Сов.радио, с. 211 - 212 - прототип
5. З-ка Великобритании N 2261407, B 63 C 9/26, "Спасательная система".3. Shipbuilding abroad, N 9, 1991 with. 46 - 48
4. Kobak V.O. "Radar reflectors", M; Sov.radio, s. 211 - 212 - prototype
5. UK Station N 2261407, B 63 C 9/26, "Rescue System".
6. Пат. США N 5188551, B 63 B 22/20. "Указательный буй". 6. Pat. U.S. N 5188551, B 63 B 22/20. Point Buoy.
7. Пат. РФ N 2009948, B 63 B 22/22, "Сигнальный буй". 7. Pat. RF N 2009948, B 63 B 22/22, "Signal buoy."
8. Пат. США N 4102296, B 63 B 45/00 "Морское сигнальное устройство". 8. Pat. US N 4102296, B 63 B 45/00 "Marine signaling device."
9. Пат. США N 3191202, кл. 9 - 8 "Буй". 9. Pat. U.S. N 3191202, CL 9 - 8 "Buoy".
10. Safety at Sea, 1991 г, П, N 263,6 - прототип. 10. Safety at Sea, 1991, P, N 263.6 - prototype.
Claims (3)
причем
где n1 - целое число, больше 1;
n2 - целое число, больше 3;
λ0 - средняя длина волны рабочего диапазона облучающей РЛС.1. A passive radar reflector made in the form of a hemisphere of radius R 1 with electrically conductive surfaces, characterized in that an additional hemisphere of radius R 2 <R 1 with electrically conductive surfaces is fixed concentrically and electrically isolated from it, while a translucent medium is formed between the hemispheres with a width
moreover
where n 1 is an integer greater than 1;
n 2 is an integer greater than 3;
λ 0 - the average wavelength of the operating range of the irradiating radar.
причем
где R1 - радиус внешней поверхности полусферы;
R2 - радиус ее внутренней поверхности;
n1 - целое число, больше 1;
n2 - целое число, больше 3;
λ0 - средняя длина волны рабочего диапазона облучающей РЛС.2. A passive radar reflector made in the form of a hemisphere of radius R 1 with electrically conductive surfaces, characterized in that the hemisphere is made of a radiolucent material with a thickness
moreover
where R 1 is the radius of the outer surface of the hemisphere;
R 2 is the radius of its inner surface;
n 1 is an integer greater than 1;
n 2 is an integer greater than 3;
λ 0 - the average wavelength of the operating range of the irradiating radar.
где ΔR - ширина радиопрозрачной области;
n1 - целое число, больше 1;
n2 - целое число, больше 3;
λ0 - средняя длина волны рабочего диапазона облучающей РЛС.3. A floating navigational mark containing a three-dimensional top figure placed on a vertex fixed in a buoy of a vertical rod, and an annular array of separate passive radar reflectors (PRLO) located around the vertical axis with the possibility of omnidirectional reflection of the radio signal in the horizontal plane, characterized in that the top figure is made of radiolucent material in the form of a detachable hollow structure, and the PRLO are located inside the top figure, with each individual PRLO being made in the form of a floor spheres, the outer and inner surfaces of which with radii R 1 and R 2 are respectively electrically conductive and electrically insulated from one another, and the region between the surfaces is radio-transparent, in turn,
where ΔR is the width of the radiolucent region;
n 1 is an integer greater than 1;
n 2 is an integer greater than 3;
λ 0 - the average wavelength of the operating range of the irradiating radar.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96116501/09A RU2140690C1 (en) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | Passive radar reflector (design versions) and floating navigation marker |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96116501/09A RU2140690C1 (en) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | Passive radar reflector (design versions) and floating navigation marker |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU96116501A RU96116501A (en) | 1998-11-27 |
| RU2140690C1 true RU2140690C1 (en) | 1999-10-27 |
Family
ID=20184474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96116501/09A RU2140690C1 (en) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | Passive radar reflector (design versions) and floating navigation marker |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2140690C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2688959C1 (en) * | 2018-09-17 | 2019-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Navigation radio-optical group reflector with aluminum foil-coated edges |
| RU2709419C1 (en) * | 2018-07-27 | 2019-12-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Navigation radio-optical angle reflector of directed action with triangular faces coated with aluminium foil |
-
1996
- 1996-08-12 RU RU96116501/09A patent/RU2140690C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Кобак В.О. Радиолокационные отражатели.-М.: Советское радио, 1975, с. 211 - 212. Safety at Sea, 1991, П, N 263,6. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2709419C1 (en) * | 2018-07-27 | 2019-12-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Navigation radio-optical angle reflector of directed action with triangular faces coated with aluminium foil |
| RU2688959C1 (en) * | 2018-09-17 | 2019-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Navigation radio-optical group reflector with aluminum foil-coated edges |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9778357B2 (en) | Cylindrical polarimetric phased array radar | |
| Lipsky | Microwave passive direction finding | |
| US4104634A (en) | Ground plane corner reflectors for navigation and remote indication | |
| US4387377A (en) | Apparatus for converting the polarization of electromagnetic waves | |
| US7133001B2 (en) | Inflatable-collapsible transreflector antenna | |
| US4148033A (en) | Radar reflector for buoys and other floating objects | |
| CA1238400A (en) | Trihedral radar reflector | |
| CN111981438A (en) | Super-surface lens corner reflector | |
| CN112350074A (en) | Luneberg lens reflector and passive radar reflecting ball comprising same | |
| US20030021028A1 (en) | Arrangement of corner reflectors for a nearly omnidirectional return | |
| Von Hoerner | The design of correcting secondary reflectors | |
| US4990918A (en) | Radar reflector to enhance radar detection | |
| US2921305A (en) | Microwave reflector | |
| CA1323087C (en) | Marine navigation and positioning system | |
| RU2140690C1 (en) | Passive radar reflector (design versions) and floating navigation marker | |
| EP0255284B1 (en) | Radar reflector | |
| US3599747A (en) | Spherical reflector | |
| CN207037067U (en) | Sea surface small target reflector | |
| US4176355A (en) | Radiation reflecting target surface | |
| Voloshchenko | Seadrome: Increasing the safety of takeoff and landing operations in the seaplane basin | |
| Megaw | Some effects of obstacles on the propagation of very short radio waves | |
| US4928130A (en) | Staggered arrangement for improving radar reflection | |
| CN113839211A (en) | Cassegrain monopulse antenna based on planar array structure | |
| RU2326477C2 (en) | Marine radar buoy | |
| RU2260885C1 (en) | Radar angle reflector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040813 |