Che cos’è un RADAR
La parola radar e’ un acronimo coniato dalla marina americana all’inizio della seconda guerra mondiale con il significato di “Radio Detection And Ranging”. La sua applicazione a fini militari si e’ diffusa nel tempo trovando diffusione anche in campo civile nell’aviazione e nella nautica.
Questo strumento fornisce due informazioni, la distanza e l’angolo relativo alla nostra posizione di ogni oggetto o superficie solida nel range della nostra antenna. Il principio di funzionamento non e’ concettualmente diverso dal meccanismo che consente ai pipistrelli di volare ed andare a caccia al buio. Il pipistrello emette degli ultrasuoni e percepisce le proprie onde sonore riflesse da ciò che lo circonda. Riesce così a ricostruirsi mentalmente la mappa della caverna in cui sta volando e la posizione degli insetti che sta cacciando.
L’apparecchio, invece di emettere ultrasuoni emette onde radio tramite un’antenna rotante. Oltre ad emettere, riceve le onde riflesse degli oggetti circostanti. Conoscendo l’angolo relativo alla barca dell’antenna rotante al momento della trasmissione si possono conoscere distanza ed angolo. Questo calcolando il tempo che impiega a tornare il riflesso. Un calcolatore poi trasforma queste informazioni in un’immagine visibile e comprensibile all’occhio umano che viene presentate sul display.
A cosa serve
E’ un prezioso ausilio alla navigazione specie in situazioni di visibilità ridotta. Può essere utilizzato per conoscere la posizione e distanza di altre imbarcazioni, di altre ostruzioni come scogli e boe e della costa. Per esempio, in caso di nebbia, il radar può essere usato per evitare collisioni. Non solo, anche per ritrovare l’imboccatura di un porto o la sagoma di un frangiflutti. Su ogni apparecchio possono essere attivati degli allarmi sonori che ci avvertano della presenza di navi od ostacoli in avvicinamento relativo alla nostra posizione.
E’ molto efficacie per monitorare lo spostamento di un’altra nave e valutare in sicurezza se ci troviamo a rischio di collisione. Ad occhio nudo, anche in pieno giorno e con buona visibilità’, può essere difficile valutare la distanza reale di un peschereccio. Riuscire a capire in che direzione si sta spostando e se serve manovrare per evitarlo. Il radar può rendere queste situazioni meno stressanti. Di notte e in caso di nebbia può diventare uno strumento essenziale a garantire la navigazione in sicurezza.
Le apparecchiature ad uso civile
Lo strumento ad uso civile, semplificando all’estremo è composto da un trasmettitore, da un’antenna rotante, da un ricevitore, da un processore e da un display. L’antenna rotante e’ spesso una sola ed e’ utilizzata sia per la trasmissione degli impulsi sia per la ricezione dei riflessi. Tutti gli apparecchi hanno un’antenna rotante. Nei radar a cupola tipici dei piccoli pescherecci e dei natanti l’antenna rotante e’ nascosta sotto il coperchio di plastica della cupola.
Ogni onda trasmessa dal radar che viene riflessa da un oggetto lontano ritorna debolissima, alcune superfici e materiali riflettono meglio di altri. Le superfici di metallo di un traghetto riflettono bene ma la vetroresina di una barca non riflette per nulla.
Oltre alle proprietà dei vari materiali bisogna considerare più semplicemente la potenza del nostro strumento, un fattore cruciale che ne determina la portata. Potenza significa pero’ anche consumo elettrico ed inevitabilmente gli apparecchi che si trovano installati sulle barche a vela non sono molto potenti. Hanno una portata nominale tipica di massimo 16 miglia ma funzionano al meglio nel range fra 3 e 6 miglia. Può non sembrare molto ma e’ perfettamente adeguato al fine di assistere nella navigazione in condizioni di visibilità ridotta.
Elevazione e portata del radar
Il radar utilizza onde corte che viaggiano in linea retta, pertanto può rilevare solo ciò che e’ entro la sua portata e fino all’orizzonte. Più l’antenna e’ installata in alto o più alto e’ sul livello dell’acqua il target tanto maggiore e’ la distanza alla quale saranno visibili.
Con antenna installata a due metri dal livello dell’acqua, possiamo trovare la posizione di una boa ad una distanza massima di circa 3 miglia. Questo per via della curvatura della superficie della terra. Se invece si trattasse di un traghetto che si eleva sull’acqua di 25 metri questo sara’ rilevabile già a circa 10 miglia. Una scogliera a 100 metri di elevazione sarebbe già rilevabile a 20 miglia. Ma in questo caso saremo limitati dalla potenza del nostro radar che solitamente non ha una portata cosi’ elevata.
Controlli principali
I radar sono strumenti piuttosto complessi ma ai fini pratici dell’utilizzo su una barca a vela i controlli che si utilizzano sono pochi.
RANGE
Il RANGE determina la distanza massima che stiamo visualizzando sul display. La maggior parte dei radar installati sulle barche a vela ha un RANGE che può essere impostato a partire da un quarto di miglio fino a 16 miglia. Questo range massimo è determinato dalla potenza tipica di un piccolo apparecchio adatto ad una barca a vela. Bisogna rendersi conto che se impostiamo il nostro radar sul range massimo non sarà visibile tutto ciò che è nel RANGE scelto.
Tratteremo più avanti gli aspetti fondamentali relativi alla visibilità di altre navi quali elevazione e capacita’ di riflettere le onde radio. Un natante in rotta di collisione con noi potrebbe tranquillamente arrivare fino a 1-2 miglia prima di essere visibile sul radar. Quando sara’ cosi’ vicina pero’ sara’ difficile identificarla se il nostro radar e’ impostato su range molto ampio. In questo caso sarebbe meglio usare un range più ridotto, per esempio 2 or 3 miglia.
Per contro, occorre considerate la situazione opposta. Immaginiamo una grossa nave commerciale. Se la visibilità e’ molto ridotta e stiamo facendo affidamento esclusivamente al display per evitare guai dovremo scegliere un range più elevato. Questo per essere certi di avvistare per tempo le navi che navigano a grande velocità.
Facciamo due calcoli
Se viaggiamo a 6 nodi ed un traghetto ci sta venendo incontro a 24 nodi con display su 3 miglia avremmo soli 6 minuti per reagire. Questo da quando compare un echo di questa nave sul display. Immaginate una notte in Adriatico con nebbia e poco vento un traghetto a 3 miglia che naviga a 24 nodi ci travolgerebbe in 8 minuti. Dopo averlo avvistato sul radar sarebbe davvero difficile riuscire in cosi’ poco tempo ad accendere il motore e capire in che direzione scappare. Oppure riuscire a chiamare il traghetto via radio, riuscire a dare indicazioni precise rispetto alla nostra posizione ed evitare il rischio di collisione. Anche chiedendo al traghetto di modificare la propria rotta, che però ha i suoi tempi di reazione.
Specie in caso di nebbia, dovremo monitorare il rischio collisioni con navi già ad un range elevato, 12-16 miglia. Contemporaneamente dobbiamo verificare periodicamente che non ci sia nulla vicino a noi saltando ad un range più basso come 2 o 3 miglia. Potremmo non aver notato una boa a pelo d’acqua, un peschereccio o un’altra barca a vela nelle vicinanze. In caso di nebbia fitta questo strumento e’ il metodo più efficacie per evitare guai ma occorre usarlo in maniera corretta.
GAIN
Un’altro controllo fondamentale di ogni radar e’ il GAIN che controlla la sensibilità dell’antenna di ricezione. Aumentando il GAIN il display mostrerà progressivamente sempre di più dei segnali ricevuti, anche quelli piu’ deboli. Questo teoricamente garantirebbe di non perdersi nulla di ciò che ci circonda. Ma con un GAIN troppo elevato il rischio e’ di non capirci più nulla e confondere i riflessi delle onde con altre navi. Il GAIN va pertanto abbassato solo quel tanto da avere un’immagine chiara di ciò che ci sta attorno.
Quando il mare s’ingrossa l’antenna riceverà sempre più riflessi dalle creste delle onde. In questa situazione saremo costretti a diminuire ulteriormente il GAIN per eliminare questi riflessi. Specie se vogliamo mantenere attivo un allarme anti-collisione. Con mare brutto altrimenti inizia a suonare in continuazione per via dei riflessi delle onde. Attenzione pero,’ abbassando il GAIN si finirà per perdere anche il riflesso di piccole barche.
Trovare il giusto equilibrio con mare brutto richiede esperienza. La maggior parte degli strumenti ha delle impostazioni predefinite consigliate. Queste sono studiate in relazione allo stato del mare, calmo, moderato o mosso che corrispondono ad un GAIN progressivamente inferiore. Ricordatevi di verificare sempre l’impostazione del GAIN. Il radar normalmente memorizza i settaggi. Se l’ultima volta abbiamo usato il radar con mare grosso ed oggi stiamo navigando con calma piatta e nebbia fitta dovremo reimpostare il GAIN. Altrimenti potremmo rischiare per esempio di non vedere un piccolo peschereccio sulla nostra rotta.
RAIN
Esistono altri due controlli che hanno un effetto simile. Il RAIN, pioggia in inglese, che serve per ridurre la visualizzazione del riflesso prodotto dalla pioggia. Agisce come filtro eliminando i riflessi più deboli immaginando che siano questi quelli prodotti dalle gocce d’acqua. Fate attenzione a riportare l’impostazione del filtro RAIN al minimo quando smette di piovere. Trattandosi di un filtro l’utilizzo di questa funzione aumenta il rischio di non vedere una piccolo natante quindi va utilizzato al livello minimo fruibile.
SEA
Lo stesso vale per la funzione SEA, dall’inglese “stato del mare”. La funzione utilizzata per ridurre il riflesso delle onde vicine alla barca, anche per questa impostazione trovate l’impostazione minima fruibile.
Per riassumere, scegliete il GAIN massimo fruibile e fate affidamento alle impostazioni consigliate per le condizioni di mare in cui vi trovate. Per i filtri RAIN e SEA utilizzate il livello minimo di filtraggio fruibile. Leggete dunque attentamente le istruzioni del vostro apparecchio per ritrovare le corrispondenti funzioni ed impostazioni. L’utilizzo incorretto del GAIN, RAIN o SEA possono renderlo uno strumento totalmente inutile. Questo è peggio ancora, vi darà un falso senso di sicurezza mostrandovi acque libere davanti a voi quando siete magari circondati da una decina di natanti.
Evitare le collisioni
Una volta identificato un target sul display possiamo utilizzare i dati relativi a distanza e rilevamento per determinare se ci troviamo in rotta di collisione. Va ricordato che il display mostra sempre la posizione degli altri target relativamente alla nostra barca. Quando siamo fermi interpretare la traccia di un’altra imbarcazione sul display del radar e’ semplice ed intuitivo. Quando anche noi siamo in movimento occorre uno sforzo in più per capire quello che sta succedendo e non c’e’ sostituto per l’esperienza.
Ricordatevi che una boa, che e’ fissa sul fondo, si muove sul display quando siamo in movimento. Si può pero’ far riferimento allo stesso concetto che utilizziamo per determinare se siamo in collisione con una nave che vediamo ad occhio nudo. Se il rilevamento bussola dell’altra nave rimane costante e si sta avvicinando siamo in rotta di collisione. Utilizzando il cursore del radar e’ possibile misurare queste due informazioni.
Range e VRM
La distanza da un target, detta RANGE in inglese può essere misurata con un cerchio, solitamente chiamato VRM sul display dall’inglese Variable Range Marker. Tracciando un cerchio che tocchi il limite più vicino di un target ed osservandolo per qualche minuto potremo determinare se è in avvicinamento. Una volta appurato che il target e’ in avvicinamento, dovremo preoccuparci di capire se siamo in rotta di collisione.
EBL
Per fare questo ci serve determinare se il rilevamento del target rimane costante nel tempo. Sulla maggior parte degli strumenti esiste una funzione chiamata EBL che sta per Electronic Bearing Line. Una linea di rilevamento che ci indica l’angolo relativo rispetto alla nostra barca. Puntando questa linea verso il target e sara’ possibile determinare se rimane su un rilevamento costante o meno. Attenzione pero’: il rilevamento cambia completamente al cambiare della nostra rotta.
Quindi per determinare se il rilevamento rimane costante dovremo chiedere al timoniere di andare il piu’ dritto possibile. Questo per e darci il tempo di verificare se il rilevamento cambia nel tempo o meno. Questo a volte può risultare più facile a dirsi che a farsi con mare molto brutto. Il pilota automatico timona più dritto di un timoniere poco esperto quindi non esitate ad attivare il pilota automatico. Sotto coperta potrete verificare il rischio di collisione sul display del radar.
RADAR, Cartografico ed AIS
Molti dei apparecchi moderni, anche quelli più economici dedicati ai diportisti possono essere integrati con plotter cartografico di bordo. Questo consente di sovrapporre l’immagine prodotta dal radar alla carta nautica relativa alla zona di navigazione. Cosi’ facendo sara’ immediato poter capire se un target identificato dal radar fa riferimento ad una struttura fissa. Ad esempio uno scoglio, un faro, un frangiflutti, una boa oppure ad un target mobile come un peschereccio.
Il cartografico può solitamente essere anche integrato anche con l’AIS, altro sistema anti collisione di cui parleremo in un’altra occasione. Questo ci permette ancora più rapidamente di determinare se la traccia prodotta dal radar sul display fa riferimento per esempio ad un mercantile all’ancora. Vale pero’ un monito, sovrapporre radar, cartografico e AIS ci aiuta se siamo abituati ad interpretare tutte queste informazioni. A volte invece può confonderci le idee invece di aiutarci, quindi sperimentate ed abituatevi ad usare gli strumenti a vostra disposizione.
Vedere ed essere visti
Quando sul display identifichiamo una grossa nave a molte miglia di distanza è facile commettere l’errore di immaginare che anche loro vedano noi. Per esperienza personale, una barca a vela senza riflettore radar non e’ visibile ad una nave commerciale che a 2 miglia di distanza al massimo. Con mare formato e’ possibile non essere visti per nulla. L’immagine che viene riflessa dalla limitatissima superficie del nostro albero e’ talmente piccola da essere confusa con il riflesso delle creste delle onde.
MARPA
Una nave commerciale fa affidamento a sistemi automatici di identificazione di altri navi in possible rotta di collisione. Il sistema anti-collisione commerciale è detto MARPA. Analizza tutti i riflessi ricevuti ed identifica come target solo i riflessi che riesce a rilevare con sufficiente sicurezza. E’ tarato per evitare falsi allarmi dovuti al mare formato. Le barche a vela costruite per lo più in materie plastiche o legno sono praticamente invisibili. Questo ovviamente vale anche per altre barche a vela in relazione al nostro radar di bordo.
Più di una volta con mare brutto mi sono trovato a poche centinaia di metri da un’altra barca a vela. Nonostante stessi tenendo una veglia ed avessi l’allarme sullo strumento attivo. Anche i piccoli pescherecci, se pur costruiti in metallo, non sono visibili che a un miglio o due. Questo perché con mare formato sono spesso nascosti dalle onde e li noteremo solo quando sono molto vicini. Inoltre solo se stiamo prestando molta attenzione allo schermo del radar.
I riflettori passivi
Per aumentare la nostra visibilità agli strumenti altrui occorre aumentare l’immagine che riflettiamo alle onde emesse dai radar delle altre imbarcazioni. Esistono due soluzioni: I riflettori radar passivi e i riflettori radar attivi. La scelta più economica e’ quella di avere a bordo un riflettore radar passivo. questo non e’ altro che una superficie di metallo che ben riflette le onde radio. Sicuramente avrete già visto questo tipo di riflettore a forma di tetraedro composto da due placche di metallo quadrate incastrate una dentro l’altra. Andrebbe issato in caso di cattiva visibilità. Averne uno a bordo stivato sotto coperta ovviamente non serve a nulla. Nonostante sia fra le dotazioni obbligatorie è pressoché inutile ai fini pratici per il semplice fatto che non viene utilizzato.
Esistono riflettori radar passivi da installare permanentemente sull’albero, solitamente a forma cilindrica chiusi all’interno di guscio di plastica. Questi riflettori ci rendono ben visibili già ad un paio di miglia o più e sono adeguati per le barche da crociera. Sulle barche da regata questi riflettori non sono molto indicati non solo per il peso aggiuntivo che si va a mettere sull’albero. Anche per i continui problemi di drizze che si vanno a impigliare in manovra. Attenzione anche ai piccoli riflettori passivi cilindrici che vengono venduti per barche da regata da installare sul sartiame. La loro superficie e’ talmente piccola che contribuiscono poco o nulla all’essere visti.
I riflettori attivi
Passiamo dunque ai riflettori radar attivi, che sono senz’altro la soluzione più efficace. Un riflettore attivo, detto Radar Target Enhancer è un apparato che svolge la stessa funzione del riflettore passivo. Ma, invece di riflettere passivamente l’onda ricevuta, trasmette attivamente un’onda radio amplificata. Cosi’ facendo ci rende più visibili, come se fossimo una nave di grandi dimensioni, sul display delle altre imbarcazioni. Gli RTE erano obbligatori in molte regate e se ne avete uno a bordo lasciatelo sempre acceso. Attenzione pero’: se avete anche un radar a bordo dovrete molto probabilmente spegnere il riflettore attivo quando usate il radar. Questo per non danneggiarlo con le forti onde radio provenienti dalla vostra antenna, specie se installati uno vicino all’altro.
I riflettori attivi hanno perso un po’ di importanza con la diffusione dell’AIS. Valutate però la questione in base alla zona di navigazione, solo le grandi navi sono obbligate ad avere un AIS.
Le frequenze radio su cui operano I radar
Prima di concludere alcuni accenni sulle frequenze radio. Gli apparecchi marini operano su due frequenze, la banda S e la banda X. Quelli installati sulle barche a vela e da pesca sono operano solitamente sulla banda X, sulle navi commerciali si trovano solitamente entrambi i radar. La maggior parte dei riflettori radar attivi opera esclusivamente sulla banda X. Questo sembrerebbe a prima vista aver senso visto che sia le barche da diporto sia le barche commerciali usano radar su questa frequenza.
Per esempio tutti i Mini transat erano dotati per regolamento di un riflettore radar attivo che si chiama Active Echo che opera sulla banda X. Ora il requisito è stato sostituito dall’obbligo di un AIS Classe B. Questo presenta pero’ un problema di fondo che puo’ dar vita ad un falso senso di sicurezza. La banda x e’ molto diffusa, bisogna tenere presente che proprio per la sua precisione rileva anche la pioggia.
Le navi commerciali, che hanno l’obbligo di tenere una veglia con allarmi automatici fanno spesso affidamento al radar sulla banda S. Questa invece non rileva la pioggia: proprio in caso di brutto tempo quando la visibilità è bassa e il rischio di non essere visti ancora maggiore. Esistono in commercio riflettori radar a doppia banda e si consiglia di installare questo tipo di riflettore attivo in caso di nuovo acquisto. Dal punto di vista del nostro apparecchio di bordo, che opera sulla banda x dovremmo tenere presente la difficoltà di utilizzo in caso di pioggia.
Individuare groppi e piovaschi
Durante la Global Ocean Race abbiamo usato questa limitazione a nostro vantaggio. Infatti con un radar che opera su banda x e’ possibile vedere i groppi e le nubi. Si vedono anche i rovesci piovosi associati ad un fronte anche a molte miglia di distanza. Durante la navigazione negli alisei e nel pot-au-noir lo strumento diventa dunque un ausilio preziosissimo avvertendoci per tempo dell’arrivo di un colpo di vento. Specie di notte quando non e’ facile vedere le nuvole. Detto questo rimane il fatto che quando incontriamo un rovescio piovoso, proprio quando la visibilità e’ ridotta a nulla, il radar sara’ difficilissimo da interpretare.
Anche una nave mercantile di grande dimensione potrebbe essere nascosta all’interno di una zona di pioggia. Occorre dunque monitorare e studiare l’evoluzione dell’immagine sul display e mai arrivare a conclusioni affrettate dando solo un rapido sguardo all’immagine presente sullo schermo del radar.
Conclusioni
L’avvento e la diffusione del radar sul mercato per diportisti ha sicuramente fornito uno strumento molto potente per aumentare la sicurezza a bordo. Sia che esso sia utilizzato da solo o in combinazione con un AIS. Occorre saper utilizzare bene l’apparecchio per poterne sfruttare a pieno le potenzialità. Consigliamo di leggere le istruzioni del vostro radar ed allenarvi ad utilizzarlo. Bisogna riconciliare ciò che il display vi sta mostrando con il mondo visibile in preparazione alla situazione in cui vi servirà per davvero.
Durante il mio giro del mondo alla Global Ocean Race il nostro apparecchio e’ rimasto acceso per quasi la totalità della regata. Questo per sopperire in parte al fatto che non sempre c’era qualcuno in pozzetto. Questa e’ chiaramente un situazione estrema che il crocerista non deve affrontare. E’ sempre richiesta una veglia attenta in pozzetto ma in caso di visibilità ridotta il radar può davvero diventare il vostro unico paio di occhi.
