NV Cap. 14 — Navegação Radar

1. Visão geral — o radar na navegação

Para o prático, o radar é o olho que enxerga no escuro e na cerração: é com ele que se mede distância à margem de um canal, se confirma a posição num porto sem amers visíveis e se decide a manobra de evasão de um alvo em rumo de colisão. Este capítulo organiza esse instrumento de ponta a ponta — do princípio físico do eco até a plotagem do movimento relativo na rosa de manobra.

O radar funciona por eco: a antena emite um pulso de rádio em micro-ondas, mede o tempo que ele leva para ir ao alvo e voltar (que dá a distância) e a direção em que a antena apontava (que dá a marcação). A imagem nasce na tela com o próprio navio no centro. A partir daí, três usos se encadeiam: ver e interpretar a imagem, navegar por ela (posição, aterragem, navegação paralela indexada, fundeio de precisão) e usá-la para evitar colisão pelo método do movimento relativo e pelo ARPA.

A sequência segue o programa do edital (Anexo 2-A, itens 25 e 30): equipamento radar e suas características; interpretação da imagem (fatores, alvos terrestres e no mar, fenômenos meteorológicos, auxílios à navegação radar); navegação radar (precisão, posicionamento, aterragem, distância como linha de posição de segurança, fundeio de precisão e navegação paralela indexada); uso do radar para evitar colisão no mar; e a apresentação em movimento verdadeiro.

Fonte: MIGUENS, A. P. Navegação: a ciência e a arte. v. 1. 2. ed. rev. atual. Rio de Janeiro: DHN, 2023. Cap. 14 — Navegação Radar.

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

2. Equipamento radar — princípio, componentes e características (§14.1.1–14.1.2)

2.1 Desenvolvimento e classificação (§14.1.1)

A palavra Radar vem do inglês Radio Detection And Ranging. Sua base matemática está nas Equações de Maxwell (1871), confirmadas experimentalmente por Hertz em 1888; em 1922 Marconi já descrevia a radiodetecção pela reflexão de ondas eletromagnéticas. O grande salto prático veio em 1940, quando a Universidade de Birmingham desenvolveu a magnetron — válvula capaz de gerar pulsos de elevada potência em comprimento de onda de 9 cm, o que permitiu construir radares pequenos o bastante para instalar a bordo de navios e aeronaves. Após a 2ª Guerra, o radar deixou de ser exclusivamente militar e passou a ser fabricado comercialmente.

Os navios de guerra costumam ter vários radares com finalidades distintas. Os principais tipos:

Navios mercantes e demais embarcações dispõem, em geral, apenas do Radar de Navegação, voltado à navegação e ao acompanhamento de outros navios para evitar abalroamento. Em navios de guerra menores, um único Radar de Busca de Superfície pode acumular a função de navegação. Este capítulo trata justamente das características e técnicas do Radar de Navegação.

2.2 Princípio de funcionamento (§14.1.2.a)

Quanto à modulação, há radares de pulsos, de onda contínua e Doppler; o de navegação marítima é o Radar de Pulsos. Seu princípio: emite pulsos de RF de duração extremamente curta e mede o tempo entre a transmissão do pulso e a recepção do eco refletido pelo alvo. Como o percurso é de ida e volta (round-trip), a distância é a metade do intervalo de tempo multiplicada pela velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas. A marcação do alvo vem da orientação da antena no instante em que o eco é recebido — a antena parabólica gira no sentido horário varrendo 360°, formando um feixe estreito no plano horizontal e mais largo no plano vertical.

O espectro eletromagnético chega a frequências de até $10^{24}$ Hz e é dividido em bandas. Coexistem hoje dois sistemas de designação: o do IEEE, herdado da 2ª Guerra (distribuição não sistemática das letras), e o da OTAN, com limites quase logarítmicos e voltado à guerra eletrônica. Ambos são comparados na figura a seguir.

Os Radares de Navegação, pela classificação do IEEE, usam:

2.3 Componentes de um sistema radar básico (§14.1.2.b)

O sistema radar básico tem 6 componentes principais, encadeados no diagrama em bloco abaixo.

2.4 Características de um sistema radar (§14.1.2.c)

Cinco constantes descrevem qualquer radar: frequência da portadora, FRI, largura de pulso, velocidade de rotação da antena e largura do feixe.

Frequência da portadora

A frequência da portadora é aquela em que a energia de RF é gerada; ela governa as dimensões físicas da antena. A relação fundamental é:

com $\lambda$ = comprimento de onda, $c$ = velocidade de propagação e $f$ = frequência. Assim, quanto maior a frequência, menor o comprimento de onda e menor a antena necessária; mas, para a mesma potência, uma frequência mais baixa alcança distâncias maiores (logo exige antena maior). Como é difícil amplificar diretamente RF de frequência tão alta, o radar não usa amplificador de RF: o eco é heterodinado com um oscilador local num misturador de cristal, gerando a frequência intermediária, baixa o bastante para ser amplificada no receptor. Componentes especiais — a klystron e a magnetron — geram essa energia de micro-ondas.

Por essas particularidades, os navios atuais costumam ter 2 radares de navegação — um na banda S e um na banda X. Em casos especiais (radar fluvial, radares de aviação com antena pequena) usam-se comprimentos de onda ainda menores, de 1,25 cm e 0,9 cm.

Frequência de Repetição de Impulsos (FRI)

A FRI (em inglês pulse repetition rate, PRR) é o número de pulsos transmitidos por segundo. Como o eco de um alvo no alcance máximo precisa retornar antes do próximo pulso, o alcance máximo depende da FRI. Exemplo: FRI de 1.000 PPS com largura de pulso de 1 µs → em cada 1.000 µs o radar transmite por 1 µs e fica em silêncio por 999 µs; é nesse silêncio que os ecos chegam. Esse intervalo define o alcance máximo teórico:

com $c = 0{,}161829$ mn/µs (velocidade de propagação: 299.708.000 m/s, ou 161.829 mn/s) e $t$ = intervalo entre pulsos. Para $t = 999\ \mu s$, $A_{máx} \approx 80{,}8$ mn. A divisão por 2 reflete o percurso de ida e volta. Na prática o alcance também depende da potência: reduzir a FRI aumenta o intervalo (e o alcance), mas a FRI tem de ser alta o bastante para que pulsos suficientes atinjam o alvo e retornem. Com a antena a 15 RPM e FRI de 1.000 PPS, são cerca de 11 pulsos por grau de rotação.

Largura de pulso

A largura de pulso é a duração de cada pulso de RF, em microssegundos; expressa em distância, chama-se comprimento de pulso. Ela fixa o alcance mínimo: se o alvo está tão perto que o eco volta antes de a transmissão terminar, fica mascarado pelo próprio pulso. Como a velocidade é 0,161829 mn/µs (324 jardas/µs), um pulso de 1 µs dá alcance mínimo de 162 jardas (metade do comprimento de pulso). Para alcances mínimos menores usa-se pulso curto (cerca de 0,1 µs).

A discriminação em distância é a menor separação entre dois alvos na mesma marcação para que apareçam como ecos distintos; vale a metade do comprimento de pulso. Mais perto que isso, os dois ecos se fundem numa única imagem alongada.

Velocidade de rotação da antena

O alvo precisa ser varrido por pulsos suficientes para formar imagem nítida; por isso a detecção melhora quando a antena gira mais devagar (mais pulsos atingem o alvo). Exemplo: FRI 1.000 PPS, feixe horizontal de 2°, antena a 6 RPM. A varredura angular é:

Para cobrir os 2° do feixe a antena gasta $2/36 = 0{,}0555$ s; com FRI de 1.000 PPS, isso são cerca de 55 pulsos. Dobrando a rotação para 12 RPM, o número de pulsos por varredura cai à metade. Uma FRI alta permite girar rápido sem perder pulsos — e a tela se renova mais (a 20 RPM, a cada 3 s), dispensando alta persistência. Nos radares de navegação a rotação é, em geral, inferior a 60 RPM. As antenas convencionais giram mecanicamente; as mais modernas (phased arrays) são estacionárias e giram o feixe eletronicamente.

Largura do feixe

A largura do feixe é estreita no plano horizontal e larga no vertical. O diagrama polar horizontal exibe um lóbulo principal e lóbulos secundários (feixes adicionais de baixa energia, inevitáveis pelas limitações da antena).

No plano horizontal a largura é de 1° a 2° nos radares marítimos. É ela que define a discriminação em marcação — a diferença mínima em marcação para que dois alvos à mesma distância apareçam distintos. O valor angular dessa discriminação é igual à própria largura do feixe no plano horizontal. Em medida linear (discriminação tangencial):

com $d_t$ em jardas, $a$ = largura do feixe em graus e $L$ = distância em milhas náuticas. Exemplo: $a = 1{,}5^\circ$ e $L = 10$ mn → $d_t = 530$ jardas; a 5 mn, o mesmo radar cai para 265 jardas (a discriminação melhora quanto mais perto o alvo).

Por convenção, a largura do feixe é medida entre os pontos onde a intensidade de campo é 71% do máximo — os pontos de meia potência —, pois o campo é mais forte no eixo e decai para os bordos e com a distância.

No plano vertical a largura é grande, tipicamente de 15° a 30°. A largura do feixe depende da frequência (comprimento de onda) e das dimensões da antena: para uma antena de dado tamanho, feixes mais estreitos vêm de comprimentos de onda menores; para um dado comprimento de onda, feixes mais estreitos vêm de antenas maiores.

3. Propagação radar, apresentação da imagem e controles operacionais (§14.1.3–14.1.5)

Esta seção encadeia três blocos: como a onda radar se propaga na atmosfera e sobre o mar (§14.1.3), como o eco recebido vira imagem na tela (§14.1.4) e quais controles o operador ajusta para tirar dela o melhor (§14.1.5). O fio condutor é prático: entender a propagação explica por que o radar às vezes "enxerga" longe demais ou perde alvos próximos, e os controles existem justamente para domar esses efeitos.

3.1 Refração e o horizonte radar (§14.1.3a)

Se as ondas radar caminhassem em linha reta, o alcance até o horizonte dependeria só da altura da antena e coincidiria com o horizonte geográfico, dado por:

com $D$ em milhas náuticas e $H$ a altitude da antena em metros. Mas a onda radar, como a luz, sofre refração ao atravessar camadas de ar de densidades diferentes — e é mais afetada que o raio luminoso, por causa das frequências usadas. Em atmosfera padrão, a refração normal encurva a trajetória para baixo, acompanhando a curvatura da Terra e estendendo o alcance. Surge daí o horizonte radar, que excede o geográfico em cerca de 14%:

O horizonte radar não é, por si, o limite de detecção: havendo potência suficiente, alvos além dele são detectados desde que sua superfície refletora se eleve acima do horizonte — analogamente à visão de objetos altos além do horizonte geográfico. Para estimar a distância de detecção de um alvo de altitude conhecida, calcula-se o alcance geográfico (somando antena e alvo) e acrescenta-se 14%. A fórmula foi calculada para comprimento de onda de 3 cm, mas serve para os demais usados em radares de navegação.

No exemplo do livro: antena a 50 m e alvo a 100 m dão alcance geográfico de 32,95 MN; somado o acréscimo de 14%, a distância de detecção radar fica em 37,6 MN. Condições atmosféricas muito distintas da padrão produzem refrações anormais — a super-refração e a sub-refração.

3.1.1 Super-refração e sub-refração

A super-refração ocorre em tempo calmo quando ar quente e seco se sobrepõe a uma camada de superfície de ar frio e úmido: a curvatura para baixo da trajetória aumenta, ampliando o alcance de detecção. É comum nos trópicos, com brisa terrestre (terral) quente e seca soprando sobre correntes oceânicas mais frias.

A sub-refração é o oposto: ar frio e úmido sobre uma camada estreita de ar mais quente e seco encurva a trajetória para cima, reduzindo o alcance máximo. Ela também afeta o alcance mínimo e pode impedir a detecção de alvos baixos a curta distância. Surge em regiões polares, quando massas de ar frio se movem sobre correntes oceânicas mais quentes.

3.1.2 Propagação em dutos

Em casos extremos de super-refração, energia irradiada em ângulo quase horizontal (1° ou menos) fica presa numa camada chamada duto de superfície, originando a propagação em duto. Para a navegação interessam os dutos de superfície — formados entre o mar e uma camada baixa — e não os dutos elevados (de altitude). Dentro do duto a onda é refratada para baixo, reflete no mar para cima, refrata de novo, e assim sucessivamente, como num guia de ondas.

Embora dutos possam surgir em qualquer lugar, o clima torna alguns locais mais propensos. O livro destaca: a costa atlântica dos EUA (duto comum no verão no nordeste, mas com máximo no inverno na Flórida); a Europa Ocidental (máximo de verão em torno das Ilhas Britânicas e Mar do Norte); o Mediterrâneo (dutos quase como regra no verão, padrão no inverno); o Mar Arábico, onde os dutos são a regra na estação seca — com alcances de até 1.500 milhas em alvos fixos — e o Estreito de Ormuz, onde o embate da monção com o shamal forma um duto extenso de grande importância operacional; a Baía de Bengala (tendências iguais às do Mar Arábico); e o Pacífico (dutos frequentes e muito baixos sobre o mar aberto pelos ventos alísios).

3.2 Efeito da superfície do mar (§14.1.3b)

Sobre o mar — ou qualquer superfície extensa — ocorrem reflexões múltiplas. A frente de onda que atinge um alvo é, na verdade, a soma de uma onda direta e de uma onda refletida no mar.

Dois fatores acentuam as zonas de desvanecimento: a altura da antena e a frequência. Quanto mais baixa a antena, mais largas as zonas; para uma altura dada, quanto mais alta a frequência, mais tangente ao mar fica o lóbulo inferior. Radares de baixa frequência têm zonas mais pronunciadas porque são menos diretivos, fazendo a parte inferior do feixe incidir mais forte na superfície do mar. Nos radares militares, esse diagrama de cobertura vertical tem grande peso operativo: uma aeronave em altitude constante atravessa uma série de lóbulos e nulos, e o contato aparece e desaparece à medida que se aproxima.

3.3 Difração, atenuação e características do eco (§14.1.3c–e)

A difração é o encurvamento da trajetória da onda ao incidir num obstáculo, iluminando um pouco a região atrás dele. Seus efeitos são maiores nas frequências baixas; como o radar usa frequências altas (comprimentos de onda muito curtos), só uma pequena parte da energia é difratada e os alcances quase não se alteram. Ainda assim, radares de frequência mais baixa iluminam mais a sombra atrás de uma obstrução do que os de frequência mais alta.

A atenuação é o efeito combinado da dispersão e da absorção da energia ao longo da atmosfera; reduz a intensidade do sinal e do eco e é maior nas frequências altas (menores comprimentos de onda). Quanto ao eco, embora muito mais fraco que o pulso transmitido, suas características de retorno são semelhantes às da propagação do sinal: sua intensidade depende da energia que atinge o alvo e das dimensões e propriedades refletivas do alvo.

3.4 Apresentação da imagem radar (§14.1.4)

Os radares de navegação usam uma válvula de raios catódicos (VRC) ou uma tela digital, montada num console chamado "repetidora do radar", com apresentação em tela do tipo PPI (Plan Position Indicator).

Com o navio fixo no centro da varredura, as demais embarcações dentro do alcance descrevem seu movimento relativo ao navio; a imagem de terra e dos alvos fixos também se desloca com esse movimento relativo.

3.4.1 Apresentação estabilizada e não-estabilizada

O PPI pode ser estabilizado ou não-estabilizado.

3.4.2 Varredura, cursores e anéis de distância

Conforme a antena gira, o feixe é representado por uma linha de varredura — fina linha luminosa que varre a tela no sentido horário, como o raio de uma roda de bicicleta — e ilumina as imagens dos alvos, comumente chamadas de "pip". Para medir, o radar oferece o cursor de marcação (bearing cursor): linha radial que vai do centro à periferia e gira por todo o PPI; e o estrobo de distância (range strobe ou VRM, variable range marker): ponto luminoso que o operador desloca ao longo do cursor — nos radares antigos, move-se sobre a varredura formando um círculo variável de distância.

Para obter marcação e distância de um alvo, gira-se o cursor até cobrir o "pip" e desloca-se o estrobo até tangenciar a borda interna do "pip": a marcação é lida no aro graduado e a distância num mostrador do console — nos radares modernos, ambas aparecem em indicação digital na própria tela.

3.5 Controles operacionais do radar (§14.1.5)

Cada equipamento tem seu manual, mas alguns controles principais aparecem em quase todos os radares de navegação. O ajuste correto deles é decisivo para o bom desempenho da instalação.

3.5.1 Brilho e ganho

O controle de brilho (brilliance ou video) define o brilho geral da tela. Brilho excessivo desfoca e borra a imagem, pois mantém ecos da varredura anterior sobre os da seguinte; ajuste-o de modo que o traço da varredura fique apenas visível, sem brilhar demais.

O controle de ganho (gain) deve deixar a tela levemente salpicada, com uma leve nódoa de fundo visível: assim o receptor fica na sua condição mais sensível e detecta nas maiores distâncias.

3.5.2 STC (anti-clutter sea) e FTC (anti-clutter rain)

O controle STC (Sensitivity Time Control, ou Anti-Clutter Sea) é antimancha do mar: suprime os ecos do retorno do mar perto do navio, que formam em torno do centro do PPI uma imagem confusa capaz de mascarar alvos próximos. É um ganho auxiliar que reduz os ecos mais próximos sem mexer nos distantes, efetivo até 4 a 5 milhas e praticamente inútil além de 8 milhas.

O controle FTC (Fast Time Control, ou Anti-Clutter Rain) reduz os ecos de chuva, granizo e neve, que obscurecem alvos.

3.5.3 Largura de pulso, sintonia e linha-de-fé

A chave de largura de pulso (pulse length) escolhe o comprimento do pulso: para longas distâncias, pulso longo; em curtos e médios alcances, quando se quer imagem mais definida, mais detalhe e melhor discriminação em distância, pulso curto.

O controle de sintonia mantém o receptor casado com o transmissor. Quase todos os radares têm AFC (Automatic Frequency Control); sem ele, há um botão que ajusta a sintonia da válvula Klystron. A sintonia deve ser refeita logo após ligar e até cerca de 30 minutos depois, quando o aparelho se considera sintonizado — mas verificada constantemente, sobretudo se não aparecerem ecos, pois pode haver alvos não exibidos por estar fora de sintonia. Sem ecos de costa ou navios, sintoniza-se pelo clutter do mar: desliga-se o STC (ou põe-se no mínimo), escolhe-se escala pequena para o clutter chegar à borda e gira-se o botão até obter o máximo de clutter.

A linha-de-fé luminosa (Heading Marker) traça a proa na tela, permitindo identificar rapidamente o bordo em que estão alvos aparentemente pela proa, e facilita muito a navegação de praticagem com o radar. Sua intensidade deve ficar apenas visível.

4. Interpretação da imagem radar — fatores, alvos terrestres e no mar (§14.2.1–14.2.3)

Ler a tela do radar nem sempre é simples: leituras corretas exigem experiência do operador, ainda mais sob tempo ruim ou com o equipamento degradado. Mesmo no melhor cenário — bom tempo, radar perfeitamente sintonizado — vários fatores tendem a induzir erro: poder de discriminação em marcação, poder de discriminação em distância, setores de sombra, ecos múltiplos, ecos falsos e ecos laterais.

4.1 Fatores que afetam a interpretação (§14.2.1)

a. Discriminação em marcação e em distância

O poder de discriminação em marcação é a menor diferença angular para que dois alvos à mesma distância apareçam como ecos distintos; seu valor é igual à largura do feixe transmitido. Como o feixe tem abertura angular, os alvos surgem na tela mais largos do que são, e dois alvos próximos à mesma distância podem fundir seus "pips" num só. Esse erro é comum em áreas costeiras, onde pedras, recifes, pilares e embarcações próximas geram uma falsa linha de costa.

O poder de discriminação em distância é a menor separação radial para que dois alvos na mesma marcação sejam discernidos; depende da largura do pulso e da frequência de emissão, ajustáveis em alguns equipamentos para melhorar a resolução em distâncias longas e curtas. Quando dois objetos na mesma marcação estão separados por menos que esse limite — cujo valor é metade do comprimento do pulso — eles se fundem: na figura, o rebocador e o navio rebocado formam uma só imagem.

b. Áreas e setores de sombra radar

Ocorrem quando um alvo grande oculta um menor situado atrás dele, ou quando um alvo além do horizonte radar é encoberto pela curvatura da Terra — a região atrás de uma alta massa de terra fica em sombra e não aparece no PPI. Obstáculos do próprio navio (mastros, chaminés, guindastes) que barram a varredura do feixe produzem arcos cegos, que o operador precisa conhecer bem. Qualquer superfície metálica na trajetória da energia reduz a intensidade do campo e, com isso, a distância de detecção naquela marcação.

Os diagramas de cobertura horizontal mostram a distância de detecção em cada marcação relativa. Na cobertura uniforme (A), a antena tem visada desimpedida; já em (B), há um setor cego na popa, sinal de obstruções nessa direção.

c. Ecos múltiplos, ecos falsos e ecos laterais

O eco múltiplo nasce de reflexões repetidas do pulso entre o navio e um alvo próximo (em geral outro navio pelo través). É um "pip" falso que aparece na mesma marcação do alvo real, mas a uma distância múltipla da correta.

Um único eco falso no dobro da distância real é o eco duplo; um segundo "pip" no triplo é o eco triplo. Normalmente formam-se só um ou dois. Embora indesejáveis, servem para checar a calibragem: num radar bem calibrado, a distância ao eco duplo é exatamente o dobro da do alvo real; medindo a distância entre o primeiro eco e o segundo (que equivale à distância correta) e comparando com a do navio ao alvo, detecta-se qualquer erro de calibragem.

O eco indireto surge quando a energia refletida pelo alvo bate antes numa parte da estrutura do navio e só então volta à antena: aparece sempre na mesma distância do eco verdadeiro, porém na marcação dessa superfície refletora intermediária.

Outro eco falso vem da reflexão de um navio para outro antes de retornar à antena. No exemplo, o radar do contratorpedeiro (CT) A irradia para o navio-aeródromo (NAe) B; parte da energia volta direto (eco real a 1.000 jardas) e parte segue até o cruzador ligeiro (CL) C, refletindo pela trajetória CBA — produz na marcação do NAe um eco falso mais fraco a 2.000 jardas.

Antena montada logo a ante-a-vante do mastro também gera ecos falsos: navegando em coluna, com a antena conteirada para ré, a reflexão no mastro pode devolver ecos falsos do navio de vante.

Os ecos laterais são ecos falsos dos lóbulos secundários do feixe. Como o campo desses lóbulos é fraco, só afetam alvos próximos; aparecem como um arco de círculo em torno do eco principal e, se o alvo está muito perto, podem virar semicírculo ou círculo completo de raio igual à distância do alvo. Cada traço fino é um eco lateral; o traço mais forte é o eco verdadeiro.

4.2 Alvos terrestres (§14.2.2)

O PPI mostra a costa de forma plana, mas não reproduz fielmente o litoral. A largura do feixe e o comprimento dos pulsos (que governam, respectivamente, a discriminação em marcação e em distância) distorcem os acidentes terrestres, gerando falsas linhas de costa. Por isso a imagem não coincide com a carta náutica da mesma área; topografia e condições de reflexão dificultam ainda mais a semelhança.

Regra geral: quanto mais vertical a superfície refletora, mais forte o eco. Uma face em ângulo reto com o feixe — penhasco, montanha, alta colina — devolve eco forte; superfícies oblíquas, eco fraco; o mar só retorna eco quando há vagas. Superfície côncava focaliza o feixe de volta à antena; superfície convexa espalha a energia para outras direções. Reconhecer a massa de terra é fácil; o difícil é identificar acidentes específicos (cabos, pontas, reentrâncias) para fixar a posição.

4.3 Alvos no mar (§14.2.3)

Os navios em geral dão bons ecos: o aço é ótimo refletor e as anteparas em ângulo reto com os conveses favorecem o retorno. O eco é mais forte com o alvo de través (ângulo do alvo 090° ou 270°). Embarcações de madeira ou fibra de vidro respondem mal e devem portar refletor radar. Determinar o movimento do alvo costuma resolver a dúvida sobre tratar-se ou não de um navio.

• Boias: ecos fracos, pior ainda se abauladas ou cônicas sem refletor; as pequenas somem sob o menor retorno do mar. A ondulação faz a intensidade variar de varredura em varredura. Detecção: 0,5 a 1 milha (pequenas) e 2 a 4 milhas (maiores); 6 a 8 milhas com refletor radar. Reforço também com RACON e reforçador de alvo radar.
• Arrebentações: uma linha de arrebentação simula a linha de costa; identifica-se pelo desvanecimento característico do sinal.

5. Fenômenos meteorológicos e auxílios à navegação radar (§14.2.4–14.2.5)

Esta seção fecha o estudo da imagem radar com duas frentes: como o tempo (nuvens, precipitação, nevoeiro, vento, gelo) degrada a tela, e quais equipamentos foram criados para reforçar ou identificar alvos. Há um fio condutor que vale memorizar de saída: em quase tudo o que prejudica a imagem, o radar de 10 cm (banda S) sofre menos do que o de 3 cm (banda X), porque os menores comprimentos de onda são mais atenuados pelas partículas em suspensão.

5.1 Fenômenos meteorológicos (§14.2.4)

Nuvens. Algumas nuvens produzem ecos: grandes, de forma irregular e limites mal definidos, deslocando-se na direção do vento. A apresentação depende do tipo — cumulonimbus e formações carregadas de chuva dão ecos fortes, às vezes com contorno tão definido que parecem uma ilha (comum ao navegar em regiões tropicais). Nuvem sem chuva dificilmente é detectada. Se uma nuvem prejudica um alvo a acompanhar, reduz-se o ganho: os ecos fracos da nuvem somem e o eco mais forte do alvo persiste.

Chuva. Aparece como uma mancha sem contorno, aumentando a luminosidade da tela; quanto mais intensa, mais forte o eco. A chuva obscurece os alvos dentro dela, e um aguaceiro tropical pode impedir completamente a detecção de alvos situados nele ou além dele. Para tentar enxergar um alvo dentro da chuva: reduzir levemente o ganho (os ecos de chuva são mais fracos que os de um navio) e aplicar o FTC — neste caso o ganho deve ser levemente aumentado. Com o navio dentro da chuva, parte da energia é absorvida pelas gotas e o alcance diminui, tanto mais quanto maior a área coberta; o operador deve atuar continuamente em ganho e FTC.

Granizo. Precipitação de pedaços de gelo, em geral esféricos, de milímetros até cerca de 10 cm, mais comum nas médias latitudes e de curta duração. Se a taxa de precipitação iguala a da chuva, a tela fica igual — mas isso só ocorre com pedras grandes, o que é raro. Em regra, a atenuação e o clutter do granizo são menores que os da chuva, e o operador deve atuar nos controles como se chovesse.

Neve. Cristais de gelo em flocos. A neve, salvo nas nevascas mais fortes, quase não aparece na tela como alvo, mas atenua as ondas radar e reduz o alcance. Às vezes é detectada com o radar de 3 cm, mas não com o de 10 cm. O efeito mais traiçoeiro é que a neve cobre e deforma os alvos, mascarando os ecos: a onda penetra na neve mas sofre forte absorção, e os ecos voltam fracos, dando apresentação indefinida. Quem se aproxima da costa após nevasca deve redobrar cuidados, recorrer a outros auxílios e usar o radar com precaução.

Nevoeiro, neblina, cerração e smog

A diferença entre nevoeiro e neblina é só de visibilidade: ambos são partículas d'água ou gelo em suspensão junto à superfície, mas chama-se nevoeiro quando a visibilidade cai para 1 km (0,54 milha náutica) ou menos; acima de 1 km, o nome correto é neblina. A bordo, usa-se cerração para os dois (leve, moderada ou fechada).

O nevoeiro em si não se faz presente na tela, salvo em casos especiais — com radar de 3 cm chegam a aparecer bancos de nevoeiro pesados, de grande densidade. Smog (de smoke + fog) é a cortina de ar poluído sobre grandes cidades, de origem industrial e automotiva.

Em resumo, pode-se afirmar que, em qualquer tipo de precipitação, seja chuva, granizo ou neve, e mesmo no caso de nuvens, nevoeiro, neblina ou smog, um radar de 10 cm (banda S) será menos afetado que um de 3 cm (banda X).

Vento. A influência do vento é praticamente indireta: ele atua pelo estado do mar que produz, pois as vagas geram os ecos de retorno do mar (clutter). Quanto mais altas e abruptas as vagas, mais forte o retorno. Como a potência do eco depende do ângulo de incidência do feixe, o clutter do mar é mais pronunciado a barlavento do que a sotavento.

Gelo. Os icebergs de água doce costumam ser detectados a tempo de manobra evasiva, com alcance dependente do tamanho: os do Ártico têm superfícies recortadas e facetadas (bons ecos); os tabulares antárticos, de tope plano e paredes verticais que ultrapassam 30 m, também são bons alvos. Grandes icebergs aparecem a 15 a 20 milhas com mar calmo, ainda que seu eco seja só 1/60 do de um alvo de aço equivalente; os menores, a 6 a 12 milhas. Já os bergy bits (4 a 5 m de altura) não passam de 3 milhas.

Tempestades tropicais, furacões, tufões e ciclones. Em qualquer de suas modalidades mais severas, produzem ecos bem definidos no radar. O uso do radar nas manobras frente a esses fenômenos é tratado no Volume III do Manual de Navegação.

5.2 Auxílios à navegação radar (§14.2.5)

Auxílios (ou instalações auxiliares) à navegação radar foram criados para ajudar a identificar um alvo ou para aumentar a intensidade dos ecos de objetos que, de outra forma, seriam de difícil detecção. Classificam-se pela maneira como atuam:

Refletor-radar (passivo)

O refletor-radar é um auxílio passivo que aumenta a capacidade de resposta de um alvo para que seja detectado a maior distância: reflete a energia incidente de volta na direção da fonte emissora, dentro de limites amplos de ângulos de incidência. O método usual emprega duas ou mais superfícies planas em ângulo reto entre si, de modo que a energia retorne à fonte após múltiplas reflexões — daí o diedro refletor e o triedro trirretângulo refletor, normalmente formado por 3 triângulos isósceles em ângulos retos.

Por vezes instala-se um grupo de refletores-radar, convenientemente dispostos para facilitar muito a detecção. Em sua maioria ficam em boias, mas também em sinais fixos (faróis, faroletes e balizas); embarcações de madeira e fibra de vidro devem portá-los para melhorar a resposta radar.

A IMO recomenda que todas as embarcações com menos de 100 toneladas de arqueação bruta sejam equipadas com refletor-radar.

O ganho de refletividade, medido pelo alcance radar em milhas, é expressivo — o refletor chega a mais que dobrar o alcance:

RACON (ativo)

RACON vem de Radar Beacon (ou Radar Transponder Beacon). É um auxílio ativo, instalado em farol, farolete, boia ou barca-farol, que — quando excitado por um radar de navegação — retorna automaticamente um sinal distinto na tela, dando identificação positiva do alvo e leitura precisa de marcação e distância. Em geral têm agilidade de frequência e dualidade de banda (dual band racon), respondendo tanto a 3 cm (banda X) quanto a 10 cm (banda S).

O pulso do radar de bordo é recebido pelo RACON, amplificado e dispara seu transmissor, que emite sinal onidirecional. A bordo, com a antena conteirada para o RACON, o sinal aparece geralmente em Código Morse, originando-se na posição do equipamento e estendendo-se radialmente para fora, em direção à periferia do PPI.

Entre as aplicações do RACON: reforçar um sinal de aterragem (o primeiro visto vindo do mar aberto); identificar um acidente ou ponto local na navegação a curta distância; facilitar um alinhamento no radar (dois RACON, ou um RACON e um refletor, nos sinais anterior e posterior, permitem usar o alinhamento mesmo com má visibilidade); marcar o vão central de pontes; sinalizar novos perigos (um casco soçobrado, respondendo com a letra "D" em Morse, — · ·); indicar linha de costa inconspícua; e marcar estruturas ao largo, como plataformas de petróleo.

RAMARK (ativo)

RAMARK abrevia Radar Marker. Ao contrário do RACON, transmite continuamente ou a intervalos, sem precisar ser excitado pelo radar de bordo. A transmissão a intervalos é mais usada que a contínua, para que o PPI possa ser inspecionado periodicamente sem a mancha (clutter) do próprio sinal. Na tela, o RAMARK aparece como uma linha radial que parte do centro e se estende na direção do equipamento — contínua, em traços, em pontos, ou em pontos e traços.

Por isso o RAMARK indica só a marcação, e tem a desvantagem de que seu sinal forte pode gerar ecos falsos na tela, atenuáveis com o controle FTC.

Radar Target Enhancer (RTE) (ativo)

O reforçador de alvo radar, ou RTE (Radar Target Enhancer), é um auxílio ativo que recebe o pulso radar, amplifica e retransmite como eco reforçado — sem nenhuma codificação. Serve para aumentar a seção radar e a capacidade de resposta de alvos importantes (boias e outros auxílios) e também de pequenas embarcações, em especial as de fibra de vidro e madeira.

6. Navegação radar — precisão, posicionamento, aterragem e LDP (§14.3.1–14.3.4)

Na navegação radar há uma hierarquia que governa todo o resto: a distância radar é mais precisa que a marcação radar. Daí a regra geral — em águas costeiras e restritas, preferir sempre que possível posicionar-se por distâncias, tratando as marcações com reserva. As seções a seguir destrincham por que cada uma erra, como reduzir esses erros e quais métodos de posição usar, do mais ao menos confiável.

6.1 Distâncias radar (§14.3.1.a)

A distância radar é a medida mais confiável do equipamento, mas ainda carrega erros de três origens: do próprio equipamento (retardo do receptor, calibragem, distorção da imagem), do operador (má interpretação da linha de costa, escala inadequada, tangência imperfeita do estrobo) e das condições (reflexão de cada alvo e estado da atmosfera). Bem calibrado e corretamente operado, um radar fornece distâncias com precisão de cerca de 100 jardas até o horizonte radar, decaindo além desse ponto.

Para conter esses erros, alguns cuidados são padrão: verificar a calibragem periodicamente — a do estrobo, comparando-a com os círculos de distância fixos; a do radar, medindo a distância de uma posição bem determinada (atracado/fundeado) a um ponto notável e comparando com a carta. A calibragem é satisfatória se a diferença entre distância verdadeira e radar for menor que 1,5% do alcance da escala usada. Convém ainda usar sempre a escala de distâncias mais curta possível (mais resolução, contornos melhor definidos, menor erro pela espessura dos círculos) e evitar medir alvos junto à borda da tela, onde a curvatura do PPI aumenta o tamanho aparente.

Procedimento de medição. Seleciona-se a escala mais curta possível; opera-se o estrobo de distância (marcador variável) até tangenciar a borda interna do eco; lê-se a distância no mostrador.

6.2 Marcações radar (§14.3.1.b)

A marcação radar é menos precisa que a distância e seu erro dominante vem da largura do feixe. Como o alvo começa a refletir o pulso assim que a borda do feixe incide sobre ele, a imagem aparece deformada: a marcação medida no PPI difere da real por cerca de metade da abertura angular do feixe. Reduzir o ganho ajuda — elimina os ecos fracos da periferia do feixe e preserva os fortes, próximos ao eixo, diminuindo a distorção e aproximando a marcação medida da verdadeira.

Somam-se a isso erros de alinhamento da linha-de-fé (marca de proa, SHM — dificuldade de ajustar a antena com precisão melhor que 1°, erro não detectado da giro, folga no motor de conteira), que se transmitem em verdadeira grandeza, e o erro de paralaxe/centragem do cursor mecânico. No conjunto, a marcação radar tem precisão da ordem de 2° a 3° — bem pior que a distância.

6.3 Métodos de posição em águas costeiras e restritas (§14.3.2)

Por sua maior precisão, as distâncias radar têm preferência sobre as marcações na navegação costeira e restrita; alguns navegantes têm como regra só recorrer a marcações radar na ausência de qualquer outra informação. Para uma posição segura devem-se usar pelo menos 3 LDP, evitando erros e ambiguidades, e a identificação dos pontos exige bom estudo da área e coordenação entre plotador e operador. Em visibilidade restrita, a Equipe de Navegação Radar do CIC normalmente conduz a navegação, mas o Encarregado de Navegação mantém plotagem paralela no passadiço e segue responsável perante o Comandante.

Usando apenas o radar, são quatro os métodos para obter a posição: interseção de 3 ou mais distâncias; cruzamento de marcações; distância e marcação de um único objeto; e marcações tangentes com distância mínima.

6.3.1 Interseção de 3 ou mais distâncias radar

Distâncias de três ou mais pontos de terra normalmente dão a posição mais precisa de todos os métodos. O maior risco é plotar a distância de um ponto trocado — diferente do que o operador informou. Como a orla baixa de uma costa próxima não aparece com a precisão da carta (o radar detecta alvos além da costa e é difícil saber onde ocorre a reflexão), pequenos objetos como pedras isoladas e ilhotas fornecem os melhores pontos.

As distâncias são tomadas com o mínimo intervalo entre si, de três pontos previamente escolhidos; traçam-se com o compasso os arcos de distância (na escala de latitude da carta), centrados em cada ponto; a interseção dos arcos é a posição. A melhor sequência de pontos a marcar é: o mais de vante, o mais de ré e o central. A rigidez da posição depende da geometria das LDP — o ângulo de corte dos arcos — tal como no cruzamento de LDP visuais.

Dois pontos em direções opostas. Se dois pontos conspícuos ficam em direções quase opostas, seus arcos de distância saem aproximadamente paralelos. Eles podem ser usados, desde que combinados com um terceiro arco que os corte perto de 90°; a quase tangência dos dois arcos paralelos indica medidas precisas e alta confiabilidade da distância de terra por ambos os bordos.

Nos exemplos das Figuras 14.32 e 14.33 os arcos não se cruzam em um único ponto — reflexo dos erros de equipamento e operação já citados. Quando os arcos excedem a abertura máxima do compasso, usa-se um cintel para plotá-los.

6.3.2 Cruzamento de marcações radar — último recurso

Se, como último recurso, marcações radar precisam servir à plotagem, observem-se apenas objetos relativamente pequenos e distintos para as LDP. Embora não sejam o método usual de posição, as marcações radar são muito úteis para auxiliar na identificação de alvos conspícuos na tela.

6.3.3 Marcação e distância de um mesmo ponto

Um único objeto pequeno e bem definido — ilhote, rochedo ou ponta de terra — é ótimo para identificar no radar. Com transferidor universal ou régua paralela, o plotador traça a marcação informada e plota a posição sobre essa linha, na distância radar ao objeto. É um método rápido e exige um só ponto de terra; como as duas LDP são perpendiculares, o ângulo de cruzamento é ótimo (90°).

6.3.4 Marcações tangentes com distância mínima

Em alvos pequenos o operador marca o meio do "pip"; em alvos de grandes dimensões usam-se as tangentes. A marcação tangente é menos desejável que a central: a linha de costa apresentada pelo radar pode não corresponder à real (costa baixa ou além do horizonte — corrigível por estudo cuidadoso da carta, considerando natureza da costa, altura da terra, altura da antena e distância) ou aparecer aumentada pela distorção da largura do feixe.

Correção das tangentes (regra). Em alvos grandes, somar metade da largura angular do feixe à tangente da esquerda e subtrair o mesmo valor da tangente da direita, obtendo as marcações reais. O critério vale para a varredura normal — antena girando no sentido horário.

As marcações tangentes estão sujeitas a erros e não são método ideal de posição. Sempre que possível, verifique a posição assim obtida com uma distância mínima de terra.

6.4 Aterragem com o radar (§14.3.3)

Na aterragem, lembre que as linhas de costa costumam ser mais baixas que as terras do interior — e são estas que dão os primeiros ecos. Somada à curvatura da Terra, essa geometria faz o feixe refletir terra adentro, gerando distâncias indicadas maiores que a real até o navio aproximar-se o bastante para a linha de costa de fato aparecer.

6.5 Distância radar como LDP de segurança (§14.3.4)

A LDP de distância serve como LDP de segurança em águas costeiras e restritas; pela precisão e facilidade de medida, a distância radar é muito conveniente nesse papel. Traçando na carta arcos de distância de segurança com origem em pontos da costa, define-se uma linha de segurança (tangente a esses arcos), por fora da qual a travessia é feita usando distâncias radar para garantir que o navio não entre nas distâncias mínimas de segurança.

O método equivale, na navegação visual, ao uso de ângulos verticais e horizontais de perigo. Em visibilidade normal, as distâncias radar de segurança ainda assinalam perigos ao largo de costas com poucos pontos notáveis para métodos visuais.

7. Fundeio de precisão e navegação paralela indexada (§14.3.5–14.3.6)

7.1 Fundeio de precisão com o radar (§14.3.5)

Em baixa visibilidade, o radar pode ser o único auxílio disponível para um fundeio de precisão. Procedimentos seguros e bem definidos são essenciais, sobretudo quando vários navios de uma Força fundeiam na mesma área ou em portos congestionados. O objetivo é largar o ferro exatamente sobre o ponto determinado, com o máximo de precisão.

Preparação da carta náutica

Como no fundeio visual, a preparação é cuidadosa. Em torno do ponto de fundeio traça-se um círculo de segurança, cujo raio é o filame (comprimento de amarra a largar, função da profundidade e da natureza do fundo) somado ao comprimento do navio. Nenhum perigo pode ficar dentro desse círculo, com atenção especial a outros navios fundeados e a baixas profundidades.

A derrota de aproximação deve apontar a proa para uma referência conspícua — por exemplo, uma ponta no radar — de modo que a distância a ela indique continuamente quanto falta navegar. A aproximação final, sempre que possível, é feita com o navio aproado à corrente (ou ao vento, se este predominar).

Determinam-se ainda as distâncias de referência: uma pela proa (para a referência do rumo final) e outra tão pelo través quanto possível. Como no fundeio visual, o traçado leva em conta os dados táticos do navio (avanço e afastamento) das guinadas planejadas, obtidos das curvas de giro para as velocidades e ângulos de leme pretendidos.

Execução

Durante a execução, a posição radar do navio é determinada seguidamente para confirmar que a derrota planejada está sendo cumprida. À medida que os círculos de distância são atingidos, o Comandante é informado para ajustar a velocidade, de modo que o navio esteja parado ao alcançar o ponto de fundeio. Nesse instante a antena do radar deve estar sobre o círculo de "largar o ferro", a uma distância do ponto de fundeio igual à distância horizontal antena–escovém (75 jardas no exemplo da Fig. 14.41).

O fundeio de precisão com radar também pode empregar os conceitos de navegação paralela indexada, tratados a seguir.

7.2 Navegação paralela indexada — conceito (§14.3.6)

A navegação paralela indexada emprega retas paralelas ao rumo no fundo do navio, traçadas na carta e na tela do radar, para controlar a posição relativa à derrota planejada e indicar áreas de perigo. Sua vantagem sobre a navegação radar elementar é prover, em tempo real, o afastamento da derrota e a aproximação de áreas perigosas.

Na repetidora, as posições sucessivas do navio mostram seu deslocamento sobre a derrota: enquanto a ilha se mantém no través de boreste o navio segue na derrota; quando o eco se distancia da reta, há afastamento. O afastamento exato é medido entre o eco da referência (ex.: a ilha) e o ponto mais próximo da reta paralela indexada, traçada na repetidora com lápis de cera. Para facilitar, constroem-se escalas graduadas para cada escala da repetidora.

7.3 Preparação

Radar

Busca-se a melhor apresentação possível na escala mais curta da repetidora — escalas maiores que 6 milhas raramente são usadas em águas restritas. Opera-se em pulso curto (short pulse) e faixa estreita (narrow bandwidth), que aumentam a discriminação de distância e melhoram a resolução.

• Supressores e ganho: A/C RAIN, A/C SEA, STC, FTC, brilho e ganho eliminam chuva, retorno do mar e ecos falsos — mas com cuidado para não apagar pequenos contatos (boias, balizas, embarcações).
• Ajustes frequentes: distância às superfícies refletoras e condições de propagação variam ao longo da derrota, exigindo reajuste constante de brilho e ganho.
• Centragem: apresentação descentralizada gera erros de marcação; a marca de proa (SHM) é verificada contra uma repetidora da giro sem erro, e a orientação é conferida comparando marcações radar e visual de pontos conspícuos.

A boa linearidade da repetidora é pré-requisito da navegação paralela indexada precisa. Verifica-se com um compasso, comparando fisicamente a distância entre os anéis de distância em cada escala (ou usando as próprias paralelas da repetidora). Se os anéis não forem equidistantes em alguma escala, há falta de linearidade. Numa repetidora não-linear ainda se obtêm distâncias radiais e marcações corretas — os erros surgem nas medidas entre dois pontos no PPI, não nas radiais.

O erro de distância da repetidora é determinado para cada escala antes de suspender; as correções são anotadas a lápis de cera na periferia do PPI e já incorporadas a todas as distâncias informadas. Quando a repetidora não permite descentrar o cursor de distância, constroem-se escalas graduadas em milhas (subdivididas em décimos ou centenas de jardas) para medir distâncias entre pontos com o compasso.

Carta náutica

Aplicam-se as considerações normais de escolha de derrota, com fatores adicionais. A padronização de símbolos é essencial: retas paralelas indexadas principais em linha contínua, retas de segurança tracejadas, curvas de guinada pontilhadas.

• Menos mudanças de rumo: cada uma exige novo traçado de retas na repetidora, em prejuízo da avaliação da situação e do assessoramento ao Comando.
• Escala vs. precisão: escala mais curta dá maior precisão, mas os pontos de terra passam rápido, exigindo retraçado frequente.
• Retas em ambos os bordos: sempre que possível, retas paralelas dos dois lados da derrota — segurança contra erro de identificação e indicador de erro de distância ou falta de linearidade.
• Ponto de troca de paralela: definir onde mudar de uma referência para a próxima, com tempo suficiente para a troca seguinte.

No exemplo, muda-se da Ponta 1 para a Ponta 4 na posição A, com tempo para a troca seguinte (Boia 2 para o Píer 3) na posição B, quando a Boia 2 atinge o limite externo da tela.

Retas de segurança

Conjuntos completos de retas de segurança, com suas distâncias às paralelas indexadas e à derrota, são traçados na carta — indicam o quanto o navio pode se afastar com segurança. No PPI usam-se apenas as de importância imediata enquanto se segue a derrota; havendo afastamento (para evitar outro navio, avaria, homem ao mar etc.), traça-se prontamente um conjunto completo na repetidora.

A figura indica ainda 5 M de distância ao destino quando a ilha A estiver no través, e 4 M quando o píer estiver no través.

Erro de distância

O erro de distância varia com frequência (oscilações de voltagem, temperatura interna do equipamento), por isso deve ser determinado em todas as oportunidades da travessia. Com preparação prévia, a determinação leva cerca de dez segundos, evitando que a verificação seja esquecida.

Mede-se a distância radar, com a maior precisão, entre dois pontos de terra conspícuos representados na carta, no instante em que o navio passa no alinhamento entre eles. A soma das duas distâncias radar, comparada com a distância da carta, indica o dobro do erro (pois foram usadas duas distâncias).

Mudanças de rumo

O ponto de início de guinada é estabelecido e plotado como na navegação visual, levando em conta os dados táticos do navio (avanço e afastamento). A figura mostra o ponto de guinada, as retas paralelas indexadas e as retas de segurança para as duas pernadas da derrota.

7.4 Traçado no PPI, identificação e manobra

Traçado no PPI

O Oficial de Navegação deve manter-se adiantado, traçando o próximo conjunto de retas tão logo as em uso possam ser apagadas. As retas são traçadas o mais leve possível, para não obscurecer os ecos; lápis "Omnichrome" (azul, vermelho, amarelo) rendem melhor que os de cera comuns. Cada reta é identificada abreviadamente, com a escala aplicável, e é traçada paralela ao rumo no fundo — nunca à proa ou à proa esperada.

Croquis de partes notáveis da derrota, extraídos da carta, evitam que o Oficial se afaste do PPI para consultá-la; esquemas do traçado do PPI feitos no planejamento ajudam a prevenir erros na travessia. As profundidades mínimas esperadas merecem anotação em destaque.

Identificação de ecos radar

Para identificar um eco, é melhor referenciá-lo pela distância e marcação a outro eco de ponto de terra já identificado do que ao navio, cuja posição pode não estar precisa naquele instante.

Comentários e sugestões para a manobra

O responsável mantém um fluxo contínuo, preciso e completo de informações ao Comando. Silêncios longos ativam a ansiedade no passadiço; informações irrelevantes em sequência são igualmente indesejáveis. As sugestões de mudança de rumo vêm com o motivo (salvo emergência), por exemplo: "dois minutos para o ponto de guinada, boreste 120°, para contornar o quebra-mar".

• Informar regularmente a posição relativa à derrota — se fora, o bordo, o quanto e se está retornando.
• Informar detalhes de auxílios à navegação e pontos notáveis esperados.
• Informar limitações de manobra (ex.: "águas safas até 500 jd a BE e 800 jd a BB na próxima milha e meia").
• Acompanhar alvos que se aproximam — movimento de marcações e "rate" de variação de distâncias.
• Informar os resultados das verificações de erro de distância e de alinhamento radar.

Posições radar

Os "marques" têm intervalo que assegure posições radar suficientes à navegação precisa, o que muitas vezes conflita com outras tarefas do operador. Nas repetidoras com strobe sobre a varredura, usar os anéis de distância é mais rápido mas perde precisão ao interpolar. Método eficiente: marcar a lápis de cera os pontos selecionados no instante do "marque" e ler depois as distâncias com o strobe — evita o erro do movimento do navio e permite rápida confirmação se a plotagem não der boa posição.

Mudanças de rumo

Convém adotar uma rotina para mudar de rumo:

• Verificar se a área está safa para a mudança (reportar).
• Sugerir a guinada.
• Verificar se as ordens ao timoneiro refletem o sugerido.
• Observar o comportamento (rate) da guinada.
• Quando "a caminho", sugerir correções de rumo para posicionar sobre a derrota.
• Informar alvos, boias etc.

7.5 Fundeio de precisão com navegação paralela indexada

O fundeio com paralela indexada é uma extensão da técnica anterior. A aproximação usa o mesmo princípio: escolher pontos radar conspícuos (se possível um em cada bordo da derrota) para traçar as retas paralelas indexadas; prever retas de segurança se necessário; e adotar um rumo final com um ponto conspícuo pela proa, que serve de referência ao fundeio a uma distância determinada.

No exemplo, o rumo final é 290°, com uma ilha conspícua como referência de proa; o ponto de fundeio está a 1 milha da ilha e há um píer por BE útil para traçar a paralela. O procedimento:

Estando o navio na derrota, a reta paralela traçada na repetidora tangencia a imagem radar da cabeça do píer, que se mantém sobre a paralela enquanto o navio segue a derrota. Se o navio desviar, a imagem do píer afasta-se da reta e o rumo é corrigido até a extremidade do píer retornar a ela.

A referência de proa indica a distância ao ponto de fundeio: quando a marca "1" alcança a borda interna do "pip" da ilha, falta 1 milha; com a marca "0,5" tocando o "pip", restam 0,5 milha (1.000 jardas); e assim por diante. O ferro é largado com o navio parado, quando a marca LG toca a borda interna do "pip" da ilha — isto é, com o navio exatamente a 1 milha da ilha.

8. Uso do radar para evitar colisão — movimento relativo e rosa de manobra (§14.4.1–14.4.3)

O radar é recurso fundamental para evitar colisões no mar, sobretudo com visibilidade restrita: permite detectar outros navios cedo, com tempo para avaliar a situação e manobrar com segurança segundo as regras de navegação.

8.1 Movimento relativo (§14.4.1)

A imagem radar (estabilizada ou não) é sempre uma apresentação em movimento relativo: o próprio navio fica fixo no centro do PPI e todos os alvos aparecem com o movimento que têm em relação a esse navio. Por isso é essencial dominar os fundamentos do movimento relativo.

O movimento verdadeiro (ou absoluto) de um navio é dado pelo seu rumo verdadeiro e velocidade tomados em relação a um ponto fixo na Terra. Já o movimento descrito em relação a outro objeto que também se desloca chama-se movimento relativo, definido por dois elementos: a Direção do Movimento Relativo (DMR) e a Velocidade do Movimento Relativo (VMR). Cada forma de movimento — verdadeiro ou relativo — é representada por um vetor com direção e grandeza.

O exemplo do livro fixa o conceito. O navio A navega no rumo verdadeiro 000°, a 15 nós, e observa o navio B no PPI: inicialmente na marcação 180°, distância 4 milhas. À medida que A vai de A1 a A3, B passa por 134°/3,8 mi e depois 104°/5,5 mi. O navio B, por sua vez, navega no rumo 026° a 22 nós e vê A mudar de 000°/4 mi para 314°/3,8 mi e 284°/5,5 mi. Cada um vê o outro mover-se em relação a si — o mesmo encontro, duas leituras distintas.

Plotando no PPI as posições sucessivas do alvo (com o próprio navio fixo no centro), obtém-se a plotagem relativa. Para o operador de A, é como se A estivesse parado e B percorresse o caminho aparente B1→B2→B3, do qual se lê DMR = 063°. Para o operador de B, é como se B estivesse parado e A percorresse A1→A2→A3, com DMR = 243°.

Os dois elementos saem da própria plotagem. A DMR é lida diretamente sobre a plotagem relativa — atenção ao sentido correto, para não tomar a recíproca (no exemplo, 063° para o alvo B). A VMR resulta da distância relativa percorrida pelo intervalo de tempo: se B vai de B1 a B3 cobrindo 11 milhas em 1 hora, a VMR é de 11 nós.

8.2 Método do movimento relativo (§14.4.2)

O método divide-se em duas construções gráficas complementares: o diagrama das posições relativas e o diagrama de velocidades.

a. Diagrama das posições relativas

Nele, o navio de referência fica num ponto fixo no centro, designado pela letra R. O outro navio — o alvo ou contato, chamado de navio manobrador — é a letra M, e suas posições sucessivas recebem índices (M1, M2, M3...). É a contrapartida exata do que o radar de R mostra na tela.

Convém separar as duas leituras possíveis do mesmo encontro: a plotagem geográfica (ou verdadeira) registra os movimentos absolutos de R e de M sobre a carta; a plotagem relativa registra apenas o deslocamento de M em relação a R, com R imóvel no centro.

O diagrama é construído mantendo R fixo e plotando M (M1...M5) pelas marcações verdadeiras e distâncias obtidas em R. Dele se extraem quatro elementos:

O Ponto de Maior Aproximação (PMA) é o elemento mais importante para a segurança: marca o ponto em que R e M estarão mais próximos um do outro caso ambos mantenham rumo e velocidade. Sua marcação e distância saem direto do diagrama; a hora em que ocorre é obtida à parte. A Fig. 14.54 traz a mesma situação plotada já sobre a Rosa de Manobra, com o PMA assinalado.

b. Diagrama de velocidades (triângulo t-r-m)

A DMR e a VMR ligam-se aos rumos e velocidades reais dos dois navios pelo triângulo das velocidades (ou diagrama vetorial). Retomando os dados — R no rumo 000° a 15 nós e M no rumo 026° a 22 nós — a construção parte do ponto de origem t, no centro, e usa três vetores:

O atalho prático: traçam-se tr e tm a partir de t e liga-se r a m. A DMR é a direção da linha rm, sempre tomada no sentido de r para m; a VMR é a grandeza de rm na mesma escala. No exemplo, obtêm-se DMR = 063° e VMR = 11 nós — coincidindo com o lido na plotagem.

8.3 Rosa de Manobra (§14.4.3)

Para facilitar essas construções usa-se uma folha de plotagem especial, a Rosa de Manobra, publicada pela Diretoria de Hidrografia e Navegação (DHN). É um diagrama polar com linhas radiais e círculos concêntricos igualmente espaçados.

O círculo externo é graduado de grau em grau, de 000° a 360°, no mesmo sentido das rosas das agulhas (com graduação interna recíproca), servindo ao traçado de rumos e marcações; as radiais aparecem a cada 10°. As circunferências concêntricas, graduadas de 1 a 10, permitem plotar distâncias e velocidades. À direita há 5 escalas (1:1, 2:1, 3:1, 4:1 e 5:1) — sempre se usa a maior escala possível para mais precisão (a 1:1 é 5 vezes maior que a 5:1). Um ábaco de três linhas (velocidade, distância, tempo) e uma escala logarítmica resolvem rapidamente o terceiro elemento a partir de dois conhecidos.

A notação é padronizada: o centro é t; a extremidade do vetor de velocidade de R é r; a do navio manobrador é m; as posições relativas do alvo são M1, M2, M3... Vetores sempre marcados com seta, e o vetor do movimento relativo do alvo é tomado sempre de r para m. A posição de R é sempre o centro, e os vetores de velocidades verdadeiras nascem todos do centro.

Para a plotagem pode-se usar qualquer intervalo entre posições de M, mas dois valores facilitam os cálculos: a Regra dos Três Minutos (velocidade em nós = distância em jardas percorrida em 3 min ÷ 100) e a Regra dos Seis Minutos (velocidade em nós = distância em milhas em 6 min × 10).

Na prática, os erros de medida raramente deixam uma reta passar por todas as posições plotadas. A DMR é então obtida "filtrando" os pontos: traça-se a reta de modo que fiquem bem distribuídos, o mais próximo possível dela, para ambos os lados.

9. Resolução de problemas, plotagem em tempo real, ARPA e movimento verdadeiro (§14.4.4–14.6)

Com a plotagem na Rosa de Manobra dominada, o radar deixa de ser só um sensor de posição e vira ferramenta tática para evitar colisões. As próximas subseções fecham o capítulo: como o método do movimento relativo resolve problemas concretos de cruzamento, como plotar direto na tela quando o tempo é curto, como o ARPA automatiza tudo isso, e o que muda quando a apresentação é em movimento verdadeiro.

9.1 Resolução de problemas de movimento relativo (§14.4.4)

O método tem aplicações táticas amplas (especialmente em navios de guerra em grupo ou em combate), mas aqui interessa o uso para evitar colisões no mar. O procedimento é sempre o mesmo: plotar as posições sucessivas do contato na Rosa de Manobra, montar o diagrama das posições relativas e o diagrama de velocidades, e extrair os elementos da situação.

De cada problema obtêm-se cinco grandezas-chave: a DMR (direção do movimento relativo), a VMR (velocidade relativa), o PMA (ponto de maior aproximação — marcação, distância e hora), além do rumo e da velocidade verdadeiros do alvo. Esses números bastam para decidir se há risco e qual manobra adotar.

A decisão de manobra apoia-se nesses elementos: havendo risco, o navio pode guinar para boreste ou bombordo, ou reduzir (ou parar) as máquinas, escolhendo a opção que mais aumenta a distância de passagem. Quando o navio reduz a velocidade ou para, o movimento relativo de qualquer contato no PPI gira para vante (para a proa), tendendo a fazer o alvo cruzar a proa com segurança. A análise deve respeitar o RIPEAM: identifica-se qual navio tem preferência e qual deve manobrar.

O livro traz 11 problemas resolvidos, cobrindo os tipos de pergunta típicos da prova prática:

9.2 Plotagem radar em tempo real (§14.4.5)

Em áreas de tráfego denso, a tela mostra muitos contatos ao mesmo tempo e exige avaliação rápida — situação que se agrava à noite ou sob visibilidade restrita. Nesses casos, resolver os problemas de movimento relativo diretamente sobre a tela, num plotador de reflexão instalado sobre a repetidora, é muito mais ágil. Esse método rápido chama-se plotagem radar em tempo real: marca-se a posição de cada contato sobre o próprio PPI e traça-se ali o seu movimento relativo.

A primeira preocupação é checar as marcações dos alvos que se aproximam, pois marcação constante com distância diminuindo indica risco de colisão. Para a avaliação ser confiável, a apresentação deve estar estabilizada pela agulha giroscópica; com apresentação não-estabilizada a leitura fica muito difícil. Havendo necessidade de manobrar, decide-se qual das quatro manobras básicas — guinar BE, guinar BB, aumentar a velocidade, ou reduzir/parar as máquinas — ou qual combinação afasta melhor o navio dos contatos.

O livro ilustra o método com duas situações de 5 e 3 contatos plotados sobre o PPI, cada um com seu movimento relativo, permitindo decidir a manobra sem precisar calcular os rumos verdadeiros de todos na Rosa de Manobra.

9.3 Sistemas automáticos de radar anticolisão — ARPA (§14.4.6)

Os navios modernos empregam sistemas radar com acompanhamento e processamento automático de contatos, que resolvem a cinemática de interesse para a segurança e fornecem ao Oficial de Quarto as indicações para manobrar. Nos sistemas integrados mais avançados, podem até comandar o giropiloto e/ou as máquinas. Genericamente chamam-se ARPA (Automatic Radar Plotting Aids) — auxílios automáticos de plotagem radar. ✎ Item 30.1 do edital (Anexo 2-A).

O ARPA reduz o tempo da plotagem manual (na repetidora ou na Rosa de Manobra) e diminui o risco de erro humano, causa de inúmeros acidentes. Fornece automaticamente o rumo verdadeiro, a velocidade e os elementos do PMA (distância e hora) dos alvos, com alarme áudio e visual para contatos em rumo de colisão. O cálculo começa assim que o alvo é detectado, independentemente da escala ajustada no PPI: um contato adquirido a 17 milhas tem solução completa computada em cerca de 2 minutos, de modo que ao entrar na escala de trabalho seus elementos já estão prontos.

Os elementos calculados pelo ARPA traduzem para a tela exatamente as grandezas que a plotagem manual obtinha na Rosa de Manobra — DMR, VMR e PMA —, agora atualizadas a cada varredura. É a automação do mesmo raciocínio cinemático.

9.4 Apresentação em movimento verdadeiro (§14.5)

Com a difusão de equipamentos que operam em movimento verdadeiro, a tela passa a mostrar o deslocamento real de cada alvo, e não o movimento aparente relativo ao próprio navio. Para isso, o equipamento precisa receber o rumo e a velocidade do próprio navio — entradas da agulha giroscópica (giro) e do odômetro — e os combina com os ecos para reconstituir o movimento verdadeiro dos contatos.

A vantagem principal do movimento verdadeiro é eliminar o movimento aparente de alvos parados, o que facilita reconhecer boias e navios fundeados. Por isso é adequado a canais estreitos e longos de tráfego não-intenso, onde o essencial é reconhecer boias ou balizas nas margens.

9.5 Sumário do capítulo (§14.6)

O radar é ferramenta fundamental na navegação costeira e em águas restritas: é o único instrumento geralmente disponível capaz de fornecer LDP precisas mesmo sob visibilidade restrita ou no escuro. Suas principais vantagens: pode ser usado de noite ou com pouca visibilidade, quando os métodos visuais falham; obtém posições com rapidez e precisão; permite até uma posição com um único ponto de apoio (marcação + distância radar, embora não recomendado); alcança maiores distâncias da costa que a maioria dos métodos; e detecta, localiza e acompanha outros navios e perturbações atmosféricas (furacões, tufões, ciclones).

As limitações também são reconhecidas: é instrumento eletrônico complexo, dependente de energia e sujeito a falhas; tem menor precisão que certos métodos (as marcações visuais costumam ser mais precisas); sua imagem é às vezes difícil de interpretar; o alcance mínimo é limitado pela reverberação do retorno do mar perto do navio; e é suscetível a interferências naturais ou deliberadas (bloqueio).

Em síntese: o radar não é panaceia, mas seu uso inteligente — na navegação costeira, em águas restritas e como meio de evitar colisões — auxilia muito o navegante a conduzir o navio com segurança.

O Apêndice ao Capítulo 14 traz 3 exercícios de plotagem radar em tempo real, cada um com uma tela esquematizada de contatos (5, 5 e 7 alvos) e questões de múltipla escolha para treinar a identificação de rumo de colisão, efeito de guinadas e reconhecimento de alvos parados.