СПОСОБ ДАЛЬНЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОРСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ С ПОМОЩЬЮ СВЧ-РАДИОЛОКАТОРА Российский патент 2013 года по МПК G01S13/88 

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к способу радиолокационного мониторинга морской поверхности в акваториях, вблизи фарватеров следования нефтеналивных судов, размещения нефтедобывающих платформ и может быть использовано для решения задач экологического контроля и раннего предупреждения о развитии чрезвычайных ситуаций, связанных с разливами нефти. В том числе для оперативного обнаружения аварийных разливов нефти на акватории океана и оперативного контроля над местами сброса нефтепродуктов танкерами при причаливании к платформам.

Известно, что основными критериями оценки загрязненности морской поверхности с помощью радиолокационной техники является радиолокационный контраст, определяемый как отношение мощностей радиолокационных сигналов, принятых от облученных участков загрязненной и чистой морской поверхности, а также различие в спектральных характеристиках, отраженных от этих участков поверхности сигналов, и наличие доплеровского сдвига частот [1].

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ прямого радиолокационного обнаружения загрязнения морской поверхности при ее волнении с помощью судового или берегового радиолокатора [1 стр.133-134].

Недостатком известного способа является невозможность осуществления непрерывного контроля морской поверхности при отсутствии волнения и небольшая дальность обнаружения загрязнения до нескольких километров, что обусловлено незначительной отражательной способностью морской поверхности при весьма малых углах скольжения, при которых работает судовой или береговой радиолокатор.

Техническим результатом изобретения является увеличение на порядок дальности обнаружения загрязнения морской поверхности (нефтяных пятен) по сравнению с существующим способом.

Указанная цель достигается тем, что отраженный от нефтяных пятен зондирующий сигнал радиолокатора формируется в пределах первых зон Френеля на значительном расстоянии от объектов нефтяного загрязнения, попадает на эти объекты и, отражаясь от них, попадает в антенну радиолокатора, интерферирует с прямым отраженным от объектов сигналом, образуя суммарный сигнал, уровень и спектральные характеристики которого сравниваются с уровнем и спектральными характеристиками суммарного сигнала при отсутствии перед объектами нефтяных пятен, которые могут отличаться на порядок. По результатам измерений разности сигналов при наличии нефтяных разливов определяется сам факт наличия загрязнения, а также определяются границы нефтяного пятна путем последовательного сканирования СВЧ-радиолокатором объекта загрязнения.

Максимальная дальность обнаружения объекта нефтяного загрязнения (R_м), расстояние от радиолокатора до центра первой зоны Френеля (R_ф), продольные (2а) и поперечные (2b) размеры первой зоны Френеля определяются по формулам

R_м≤4,12×[(h_a+26×(λ²)^1/3)^1/2+(h_оз+26·(λ²)^1/3)^1/2] - 42×λ^1/3, (км),

где h_a - высота подъема антенны радиолокатора над уровнем моря, м;

h_оз - высота объектов нефтяного загрязнения над уровнем моря, м;

λ - длина волны, м.

R_ф=R_м×[h_a(h_a+h_оз)+λ/2(d_о+λ/4)]/[λ(d_о+λ/4)+(h_а+h_оз)²],

где d_o - длина отраженного луча (м), d_o=R_м; все значения параметров указываются в метрах

,

где все значения параметров указываются в метрах.

где все значения параметров указываются в метрах.

Таким образом, предложенный способ определения нефтяного загрязнения морской поверхности на фоне объектов - потенциальных источников загрязнения - с помощью СВЧ-радиолокатора берегового и морского базирования позволяет в значительной степени повысить дальности обнаружения нефтяных пятен по сравнению с существующим способом прямого зондирования загрязненной морской поверхности. Дальности обнаружения нефтяных пятен находятся в прямой зависимости от высоты размещения антенны радиолокатора, высоты объекта загрязнения над уровнем моря и площади пятна в пределах первой зоны Френеля.

Источник информации

1. Распространение радиоволн. М.П.Долуханов - 2-е изд. Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио. Москва, 1960, 391 с. Стр.133-134.

Способ дальнего определения нефтяного загрязнения морской поверхности с помощью сверхвысокочастотного (СВЧ)-радиолокатора берегового и морского базирования относится к радиолокации и может быть использован для решения задач экологического контроля и раннего предупреждения о развитии чрезвычайных ситуаций, связанных с разливами нефти. Достигаемый технический результат заключается в возможности увеличения на порядок дальности обнаружения загрязнений морской поверхности (нефтяных пятен) за счет отражения зондирующего сигнала, формируемого в пределах первых зон Френеля.

Способ дальнего определения нефтяного загрязнения морской поверхности с помощью СВЧ-радиолокатора берегового и морского базирования с построением поперечной конфигурации загрязнения в пределах первых зон Френеля, отличающийся тем, что радиолокационный сигнал облучает морскую поверхность на фоне объектов нефтедобычи и транспортировки нефти (далее объекты) - потенциальных источников загрязнения и сами объекты, создает отраженный сигнал от нефтяной пленки пятна в пределах первых зон Френеля, которые формируют отраженный непрямой сигнал, который попадает на объекты, отражается от них, попадает в антенну радиолокатора, интерферирует с прямым отраженным от объектов сигналом, образуя суммарный сигнал, уровень и спектральные характеристики которого сравниваются с уровнем и спектральными характеристиками суммарного сигнала, получаемого при отсутствии перед объектами нефтяных пятен, эти сигналы сравниваются при аналогичных условиях размещения СВЧ-радиолокатора, с построением поперечной конфигурации пятна в пределах первых зон Френеля.