MMPH · Cap.14 Navegação Radar — Navegação: A Ciência e a Arte

O que éO radar é o olho que enxerga no escuro e na cerração: mede distância à margem, confirma posição em porto sem amers e decide a evasão de alvo em rumo de colisão.

Funciona por eco: o tempo de ida-e-volta dá a distância; a direção da antena dá a marcação. A imagem nasce com o próprio navio no centro.

Ver/interpretar a imagem › navegar por ela (posição, aterragem, paralela indexada, fundeio) › evitar colisão (movimento relativo + ARPA)

EditalAnexo 2-A item 25 (Navegação radar 25.1–25.3) + item 30.1 (Navegação radar ARPA) · Anexo 2-B Cap. 14 (Miguens v.1) + IMO MSC.192(79).

Origem e classificação (§14.1.1)

SiglaRadar = Radio Detection And Ranging. Base: Equações de Maxwell (1871), confirmadas por Hertz (1888); Marconi (1922) descreveu a radiodetecção.

Salto práticoEm 1940 a Univ. de Birmingham criou a magnetron — gera pulsos de alta potência em 9 cm, permitindo radar pequeno a bordo.

Navios mercantes têm em geral apenas o Radar de Navegação (LDP + acompanhar navios p/ evitar abalroamento). É dele que trata o capítulo.

Princípio de funcionamento (§14.1.2a)

O de navegação é o Radar de Pulsos (há tb. onda contínua e Doppler).
Emite pulsos de RF muito curtos e mede o tempo até o eco. Distância = metade do intervalo × velocidade (percurso round-trip).
Antena parabólica gira no sentido horário, 360°; feixe estreito no horizontal, largo no vertical.

**Fig. 14-1** — Bandas de frequencia para uso em radar

Bandas do Radar de Navegação (IEEE)

Banda	λ	Emprego
Banda S	10 cm	Navegação costeira e oceânica
Banda X	3 cm	Aterragem e águas restritas (canais, portos, baías)

**Fig. 14-2** — Diagrama em bloco de um sistema radar basico

6 componentes do sistema (§14.1.2b)

Componente	Função
Fonte	Fornece as voltagens AC/DC.
Modulador	Dispara o transmissor; define a FRI (pulsos/segundo).
Transmissor	Gera RF em pulsos; a chave T/R (duplexer) alterna transmissão/recepção.
Antena	Irradia feixe direcional e recebe ecos.
Receptor	Amplifica os ecos → pulsos de vídeo.
Indicador (PPI)	Produz a indicação visual dos alvos.

**Fig. 14-3** — Diagrama polar horizontal de irradiacao

5 constantes descrevem qualquer radar: frequência da portadora · FRI · largura de pulso · rotação da antena · largura do feixe.

Frequência da portadora

λ = c / f › maior frequência → menor λ → menor antena › frequência mais baixa alcança mais longe (exige antena maior)

—	Banda S (10 cm)	Banda X (3 cm)
Imagem	menos detalhada	mais detalhada
Alcance	maior	menor
Chuva/neve	menos afetada	mais afetada

Navios atuais têm 2 radares (um S, um X). Casos especiais (fluvial/aviação): 1,25 cm e 0,9 cm.

FRI (Frequência de Repetição de Impulsos)

DefineNº de pulsos/segundo (PRR). Governa o alcance máximo — o eco tem de voltar antes do próximo pulso.

A_máx = c·t / 2 › c = 0,161829 mn/µs › t = 999 µs → A_máx ≈ 80,8 mn

Antena a 15 RPM + FRI 1.000 PPS → cerca de 11 pulsos por grau.

Largura de pulso

Fixa o alcance mínimo: pulso de 1 µs → alcance mínimo 162 jardas (metade do comprimento de pulso; 324 jd/µs). Pulso curto ≈ 0,1 µs.
Pulso longo = mais energia/alcance; pulso curto = mais precisão e melhor discriminação em distância.

Discriminação em distância (menor separação radial de 2 alvos na mesma marcação) = metade do comprimento de pulso.

Rotação da antena

Girar mais devagar → mais pulsos atingem o alvo → imagem melhor. Ex.: 1.000 PPS, feixe 2°, 6 RPM (36°/s) → ~55 pulsos. Radares de navegação: em geral < 60 RPM.

Largura do feixe

Horizontal: 1° a 2° nos radares marítimos. Vertical: 15° a 30°.
Define a discriminação em marcação, cujo valor = a própria largura do feixe.
Linear (tangencial): d_t = 35,3427·a·L (jd). Ex.: a=1,5°, L=10 mn → 530 jd; a 5 mn → 265 jd.
Medida entre os pontos de meia potência = 71% do máximo.

Horizonte radar (§14.1.3a)

Horizonte geográfico D = 1,93√H › a refração normal encurva a onda p/ baixo › horizonte radar excede o geográfico em 14%: D_r ≈ 2,21√H

**Fig. 14-5** — Horizonte radar, super-refracao e sub-refracao

Ex.: antena 50 m + alvo 100 m → alcance geográfico 32,95 MN; +14% → detecção radar 37,6 MN.

**Fig. 14-6** — Propagacao em duto de superficie

Condição	Camadas	Curvatura	Alcance
Normal	atmosfera padrão	p/ baixo	+14%
Super-refração	quente/seco sobre frio/úmido	mais p/ baixo	aumenta (trópicos)
Sub-refração	frio/úmido sobre quente/seco	p/ cima	diminui máx e mín (polos)

**Fig. 14-8** — Diagrama de cobertura vertical

**Fig. 14-10** — Apresentacao estabilizada

Não troque as camadas: super = quente/seco sobre frio/úmido (↑ alcance); sub = frio/úmido sobre quente/seco (↓ alcance).

Propagação em dutos (§14.1.3a)

Energia em ângulo ≤ 1° presa num duto de superfície. Perdas mínimas → alvos detectados a 1.400 milhas (Mar Arábico: até 1.500 milhas), muito além do horizonte radar.

**Fig. 14-11** — Apresentacao nao-estabilizada

Superfície do mar, difração e atenuação (§14.1.3b–e)

Mar: onda direta + refletida; em fase reforçam, defasadas se anulam → zonas de desvanecimento (lóbulos e nulos).
Difração (encurva no obstáculo): maior nas frequências baixas; radar usa freq. alta → pouca difração.
Atenuação (dispersão + absorção): maior nas frequências altas (menores λ).

**Fig. 14-14** — Controle do ganho e discriminacao em distancia

PPI (§14.1.4)

PPIPlan Position Indicator: navio no centro; distância cresce do centro à borda; marcações 000° a 360° no sentido horário na periferia. Sempre movimento relativo.

Ao guinar…	Estabilizada (giro)	Não-estabilizada
Referência p/ cima	norte verdadeiro (000°)	proa (000°)
Fica parado	a imagem	a linha-de-fé
Se move	a linha-de-fé	a imagem

Estabilizada (norte p/ cima): imagem parada, linha-de-fé gira. Não-estabilizada (proa p/ cima): linha-de-fé parada, imagem gira.

Ferramentas: cursor de marcação (bearing cursor) + estrobo de distância (VRM / range strobe); imagens = "pip". Escalas fixas: 0,25; 0,5; 0,75; 1,5; 3,0; 6,0; 12; 24; 48 MN. Regra: escala mais curta possível.

Controles operacionais (§14.1.5)

Ganho: deixar a tela levemente salpicada (leve nódoa de fundo) = receptor mais sensível.
Ganho excessivo funde 2 alvos num só "pip"; reduzir separa — melhora a discriminação em distância.

Controle	Combate	Atua em	Cuidado
STC (Anti-Clutter Sea)	retorno do mar	ecos próximos (até 4–5 MN; nulo > 8 MN)	nunca apagar todo o clutter nem deixar fixo
FTC (Anti-Clutter Rain)	chuva/granizo/neve	todo o PPI	reduz a sensibilidade geral

Sintonia: refazer até ~30 min após ligar (válvula Klystron; quase todos têm AFC). A linha-de-fé pode mascarar ecos pela proa → reduzi-la ao mínimo periodicamente.

Fatores de erro (§14.2.1)

DiscriminaçãoEm marcação = largura do feixe (alvos surgem mais largos → falsa linha de costa). Em distância = metade do comprimento de pulso (reboque vira 1 imagem só).

Setores de sombra: alvo grande oculta menor atrás; obstáculos do navio (mastros/chaminés) geram arcos cegos.

**Fig. 14-16** — Falsa linha de costa por falta de discriminacao em marcacao

Eco falso	Marcação	Distância
Múltiplo (duplo/triplo)	a mesma do alvo real	múltipla da correta (2×, 3×)
Indireto	da superfície refletora do navio	mesma do eco verdadeiro
Entre 2 navios	do alvo verdadeiro	maior que a real (mais fraco)
Lateral (lóbulos 2ários)	em arco ao redor	raio = distância ao alvo

**Fig. 14-17** — Rebocador e rebocado formam uma so imagem no radar

Alvos terrestres (§14.2.2)

Regra geral: quanto mais vertical a superfície, mais forte o eco. Côncava focaliza de volta; convexa espalha. Penhasco/ponte = eco forte; praia baixa/restinga = eco fraco.

Cidades (paredes em ângulo reto = triedro) aparecem fortes e cedo — a 25 milhas ou mais, muitas vezes antes da própria linha de costa.

**Fig. 14-19** — Diagrama de irradiacao horizontal da antena

Alvos no mar (§14.2.3)

Aço = ótimo refletor; eco mais forte de través (ângulo do alvo 090° ou 270°). Madeira/fibra respondem mal → refletor radar.

**Fig. 14-21** — Eco falso (eco indireto)

Embarcação	Detecção normal
Traineiras	6 a 9 milhas
Navio pequeno (até 1.000 t)	6 a 10 milhas
Navio 10.000 t	10 a 16 milhas
Navio 50.000 t	16 a 20 milhas

**Fig. 14-22** — Eco falso por reflexao de energia de um alvo para outro

**Fig. 14-24** — Distorcoes na linha de costa radar pela largura do feixe e do pulso

Boias não servem para posição precisa: podem ter garrado por corrente/ressaca/abalroamento — usar com cautela.

Meteoros (§14.2.4)

Regra de ouro: em qualquer precipitação, nuvem, nevoeiro ou smog, o radar de 10 cm (banda S) é menos afetado que o de 3 cm (banda X) — menores λ são mais atenuados.

Neve: às vezes detectada com 3 cm, mas não com 10 cm; mascara e deforma alvos.
Cegueira radar: chuva + mar agitado → reduzir velocidade e navegar como em cerração.

Termo	Visibilidade	Efeito
Neblina	> 1 km	reduz alcance
Nevoeiro	≤ 1 km (0,54 MN)	não aparece; reduz alcance
Nevoeiro pesado	≤ 100 m	alcance a 60% do normal

Gelo: grandes icebergs a 15–20 milhas (mar calmo); bergy bits ≤ 3 milhas; growlers/ice floes (até 2 m) = alvo péssimo → exigem vigilância visual.

**Fig. 14-27** — Boias luminosas com refletores-radar

Auxílios à navegação radar (§14.2.5)

Passivosó reflete a energia: refletor-radar (diedro / triedro trirretângulo). IMO recomenda p/ embarcações < 100 t.

Ativotransmite um sinal de RF: RACON, RAMARK, RTE.

—	RACON	RAMARK
Sentido	Radar Beacon	Radar Marker
Disparo	excitado pelo pulso do radar	transmite sozinho
No PPI	sinal Morse da posição do equip., radial p/ fora	linha radial a partir do centro
Fornece	marcação + distância	só a marcação

**Fig. 14-28** — Sinal codificado de RACON O

**Fig. 14-29** — Sinal RAMARK pontilhado e tracejado

RACON é excitado e dá marcação e distância (Morse, da posição do equip.); RAMARK transmite sozinho e dá só marcação (linha radial do centro). RTE = amplifica o eco sem codificação.

Hierarquia sagrada: a distância radar é mais precisa que a marcação radar → em águas restritas, posicionar-se por distâncias.

Distância radar (§14.3.1a)

Precisão ~100 jardas até o horizonte radar.
Calibragem satisfatória se a diferença carta × radar for < 1,5% do alcance da escala usada.

**Fig. 14-30** — Medicao de distancia radar

Marcação radar (§14.3.1b)

Erro dominante = largura do feixe: difere da real por ~metade da abertura angular. Precisão só de 2° a 3°. Reduzir o ganho aproxima a marcação da verdadeira.

**Fig. 14-31** — Distorcao na marcacao pela largura do feixe

**Fig. 14-32** — Posicao por distancia a tres objetos isolados

**Fig. 14-33** — Posicao por distancia a tres objetos, dois em direcoes opostas

Métodos de posição — ordem de preferência (§14.3.2)

Ordem	Método	Precisão
1º	distâncias radar + marcações visuais	melhor
2º	cruzamento de distâncias radar	—
3º	distância e marcação do mesmo ponto (LDP a 90°)	—
4º	cruzamento de marcações radar	último recurso

**Fig. 14-34** — Posicao por marcacoes radar

**Fig. 14-35** — Posicao por marcacao e distancia de um mesmo ponto

Usar pelo menos 3 LDP. A interseção de 3+ distâncias normalmente dá a posição mais precisa; pedras/ilhotas isoladas = melhores pontos.

**Fig. 14-36** — Correcoes para as distorcoes da largura do feixe

**Fig. 14-37** — Posicao por marcacoes tangentes com distancia minima

**Fig. 14-39** — Distancias radar como LDP de seguranca

Aterragem e LDP de segurança (§14.3.3–4)

Na aterragem as terras do interior dão os primeiros ecos → distâncias indicadas maiores que a real. Combinar sempre com ecobatímetro.

Na LDP de distância de segurança: NÃO reduzir o ganho — é preciso captar os primeiros ecos da linha de costa, não de terras altas do interior.

Fundeio de precisão (§14.3.5)

Elemento	Definição
Círculo de segurança	raio = filame + comprimento do navio; nenhum perigo dentro.
Círculo de "largar o ferro"	raio = distância horizontal antena–escovém; é o "zero".
Círculos de distância	a cada 100 jd até 1.000 jd; depois 1.200, 1.500 e 2.000 jd.

O ferro é largado com o navio parado, quando a antena está sobre o círculo de "largar o ferro" (ex.: 75 jardas antena–escovém do ponto de fundeio).

Navegação paralela indexada (§14.3.6)

ConceitoRetas paralelas ao rumo no fundo na carta e na tela → mostram em tempo real o afastamento da derrota e a aproximação de perigos.

A reta é traçada paralela ao rumo no fundo — nunca à proa nem à proa esperada.

Símbolo na carta	Representa
Linha contínua	retas paralelas indexadas principais
Linha tracejada	retas de segurança
Linha pontilhada	curvas de guinada

**Fig. 14-41** — Derrota de aproximacao para o fundeio de precisao

**Fig. 14-44** — Tracado da derrota e das retas paralelas indexadas

Radar: pulso curto + faixa estreita; escala < 6 milhas; boa linearidade da repetidora é pré-requisito.
Erro de distância: soma das 2 distâncias radar − distância na carta = dobro do erro.

**Fig. 14-47** — Planejamento da guinada na navegacao paralela indexada

Movimento relativo (§14.4.1)

2 elementosDMR = Direção do Movimento Relativo · VMR = Velocidade do Movimento Relativo. A imagem radar é sempre movimento relativo.

Ex.: R rumo 000° a 15 nós, M rumo 026° a 22 nós → DMR = 063°, VMR = 11 nós.

A plotagem relativa não é o movimento verdadeiro do alvo; rumo/velocidade reais exigem o triângulo de velocidades.

Método do movimento relativo (§14.4.2)

Diagrama das posições relativas: R fixo no centro; M = navio manobrador (M1, M2…). Extrai DMR, distância relativa, VMR e o PMA.
PMA (Ponto de Maior Aproximação) = perpendicular de R à DMR; é o elemento mais importante p/ a segurança.

**Fig. 14-50** — Movimento relativo entre dois navios

Vetor	Representa
t → r	movimento verdadeiro de R (000°, 15)
t → m	movimento verdadeiro de M (026°, 22)
r → m	movimento relativo: direção = DMR, grandeza = VMR

O vetor do movimento relativo é sempre tomado de r para m — atenção p/ não ler a recíproca.

Rosa de Manobra (§14.4.3)

Folha de plotagem da DHN; círculo externo 000° a 360°; 5 escalas (1:1 a 5:1) — usar sempre a maior possível.
Regra dos Três Minutos: velocidade (nós) = distância (jardas) em 3 min ÷ 100.
Regra dos Seis Minutos: velocidade (nós) = distância (milhas) em 6 min × 10.

**Fig. 14-54** — Plotagem relativa na rosa de manobra

Marcação constante + distância diminuindo = rumo de colisão — admitir risco.

Resolução de problemas (§14.4.4)

5 grandezas-chaveDMR · VMR · PMA (marcação, distância e hora) + rumo e velocidade verdadeiros do alvo.

Reduzir/parar máquinas → o movimento relativo dos contatos gira para vante (tende a cruzar a proa com segurança).
Alvo parado (boia/fundeado): movimento relativo com rumo oposto ao do navio e velocidade igual — reconhecível sem completar o diagrama.

Plotagem em tempo real (§14.4.5)

Plota sobre o próprio PPI (plotador de reflexão) em tráfego denso. Depende de apresentação estabilizada pela giro; leitura aproximada, não substitui o cálculo formal.

**Fig. 14-67** — Acompanhamento de contatos

ARPA (§14.4.6)

ARPAAutomatic Radar Plotting Aids (item 30.1 do edital). Contato a 17 milhas → solução em ~2 min; examina ~200 ecos, mostra até 40 vetores; calcula CPA/TCPA com alarme.

O ARPA não dispensa o navegante: sujeito a falhas e indicações falsas; não substitui a vigilância visual.

Movimento verdadeiro (§14.5)

—	Mov. relativo	Mov. verdadeiro
Entradas	só os ecos	ecos + giro + odômetro
Alvo em colisão	fácil (marcação constante)	difícil, salvo proa/popa
Alvo parado	tem mov. aparente (confunde)	aparece sem movimento

**Fig. 14-68** — Acompanhamento de contatos (manobra)

Vantagem do movimento verdadeiro: elimina o movimento aparente de alvos parados → ideal p/ canais estreitos (reconhecer boias/balizas).

Regra de ouro (§14.6)

Em baixa visibilidade, ao detectar por radar outro navio em rumo de colisão, manobrar sempre com ampla antecedência — não há garantia de que o outro navio também o esteja enxergando.