FANBEAM & LAZER SİSTEMLER ÇALIŞMA PRENSİBİ
- BÖLÜM 9
6. FANBEAM & LAZER SİSTEMLER
6.1 Lazer Sistemler
Lazer Tanımı:
Bu bölümde, lazer referans konumlandırma sistemi ne işe yarar? Çalışma prensibi nasıldır? DP sistemi ile beraber senkronize nasıl çalışır? Ayrıca Lazer sistemlerin çeşitleri olan MDL Fanbeam MK IV Lazer Radar ve Cyscan Lazer Sistemler hakkında bilgilerimi aktarmaya çalışacağım.
Lazer, tutarlı ışık radyasyonu yayan elektronik optik bir cihazdır. “Lazer” terimi, uyarılmış radyasyon emisyonu ile ışık amplifikasyonu için bir kısaltmadır. Tipik bir lazer, iyi tanımlanmış bir dalga boyuna sahip dar ve düşük farklılık gösteren monokromatik (lazer görünür spektrumda çalışıyorsa tek renkli) bir ışınla ışık yayar.
Konumlandırma sistemi için lazer:
- Tutarlı, monokromatik ışık radyasyonu doğru ışık darbeleri oluşturulmasını sağlar; uçuş süresini gözlemleyerek mesafeyi ölçmek için kullanılabilir.
- Dar, düşük uzaklaşma lazer ışını gelen sinyalin açısının hassas ölçümünü sağlar.
Deniz ortamında dar lazer ışını sadece yatay düzlemde (yüksek kerteriz doğruluğu) avantajlıdır. Dikey düzlemde dar ışın, pitching, rolling vb. durumlarda Lazeri işe yaramaz hale getirir. (ışın reflektöre vurmak için dar olabilir).
Geminin hareketini karşılama iki şekilde elde edilir:
- Optik kullanarak geniş bir dikey ıraksak ışın (fan ışını) elde edilir.
- Sensörün baş kısmını dinamik olarak sabitleyerek elde edilir.
6.2 Lazer sistemi konumlandırma prensibi
Lazer sistemleri mesafe ve kerteriz sistemleridir.
Aralık ölçümü:
Lazer kaynağından bir hedefe ve dedektöre geri dönen lazer ışığı titreşimiyle alınan süreyi ölçerek mesafe bulunur.
Kerteriz ölçümü:
Dönen tarama ünitesi, cevap alındığında, ünitenin göreli gemi pruvasının açısal pozisyonunun ölçüsünü veren elektro optik kodlayıcılarla kerteriz ölçümü yapılır.
Tek hedef konumlandırma:
- Mesafe ve göreceli kerteriz ölçümü sağlar.
- Gyro ile elde edilen gemi pruvasına yönlendirilen kerteriz sayesinde gyro doğruluğuna bağlı nihai kerteriz doğruluğu sağlar.
- Bir hedef reflektördür.
Çoklu hedef konumlandırma:
- İki veya daha fazla hedef reflektörler vardır.
- Hedefler arasında mesafe ve açı ölçümü sağlar.
- Gyro hatasız konumlandırma hassasiyeti.
- Geminin platforma olan göreli pruvası tahmin edilebilir.
6.3 MDL Fanbeam Mk IV Laser Radar
Lazer dalga boyu:
905 nm – kızılötesi
Görülebilir ışık:
400 – 700 nm
UV (Ultraviolet) < 400 nm
IR (Infrared) > 700 nm
Atım tekrarlama oranı:
7500 Hz
Dönüş hızı:
30 derece / saniyeye kadar
Sistem ilk olarak tek hedef operasyon için tasarlanmıştır. Tarayıcı yalnızca alma modunda 360 derece döner. Lazer izleme sırasında sadece hedef etrafında sektörü tarar. Çoklu hedef yazılımı isteğe bağlıdır.
Tarayıcı ünitesi:
İki lens:
İlki lazer ışınını iletir, ikincisi cevapları alır.
Lazer ışını sapması:
Dikey: 18 °
yatay: 2,5 mil radyan (0,14 derece)
Tarama hızı hedefe olan uzaklığa bağlıdır:
Tarayıcı 5 derece period içinde +/- 15 derece eğilebilir.
6.4 MDL Fanbeam Reflektörler
6.5 MDL Fanbeam Özeti
Sistem Hassasiyeti:
Kerteriz Doğruluğu: +/- 0.02 derece (tek hedef modunda Gyro doğruluğu toplam sistem performansını sınırlar).
Kerteriz hassasiyeti hedef ölçüye bağlı değildir.
Her tarama sırasında, kerterizi hedef merkeze vermek için çoklu hedef ekoların ortalaması alınır.
Mesafe Doğruluğu: +/- 20 cm (arka arkaya en az 5 cevap için)
+/- 10 cm (arka arkaya 9 cevap için)
Operasyon aralığı zayıf görüşte insan gözünden %30 ila %50 daha iyidir.
Mk 4’ün çalışma frekansı, zayıf görünürlükteki performansı artırmak için 5000 Hz’den 7500Hz’e yükseltildi.
Sistem Avantajları
• Yüksek tekrarlanabilir doğruluk.
• Açık denizde kolay ve hızlı kurulum.
• Açık deniz platformunda veya sondaj kulesinde neredeyse her yere kurulabilen pasif hedefler.
• Hedefler, kurulum için herhangi bir destek hizmeti gerektirmez.
• Diğer referans sistemlere kıyasla düşük maliyetlidir.
• Çoğu DP sistemine uyacak şekilde veri çıkışı.
• Kullanımı kolaydır.
• Geçiş parametreleri çevrimiçi olarak değiştirilebilir.
• Yakın mesafeli operasyonlara yardımcı olmak için 15 ° eğimli lazer tarama başlığı vardır.
Sistem Dezavantajları:
• Sis, kar ve şiddetli yağmurda daha az çalışma menzili.
• Çalışma performansı güneş doğrudan merceğe parladığında düşer veya çalışmaz.
• Hedef yerleri seçerken dikkatli olunmalıdır. Mekanlar can yelekleri, cankurtaran botları, cankurtaranlar vb. yansıtıcı bantlar ayrıca ışıklar ve güvenlik uyarıları gibi diğer yansıtıcı yüzeylerden uzak tutulmalıdır.
Geçiş yazılımının doğru kullanımı çoğu sorunun üstesinden gelebilir, ancak seçilen bir hedef konuma yakın daha iyi bir yansıtıcı yüzeyin bastırılması zor olabilir.
6.6 CyScan Lazer Sistemi (üretici GCS Ltd.)
Lazer dalga boyu: 904 nm – kızılötesi
Atım tekrarlama oranı: 30 kHz
Dönme hızı: sabit 360 derece / sn
Tarayıcı baş kısmı 360 derece / sn hızla sürekli dönerken, lazer 30 kHz’de titreşir, böylece her 1° dönüş için 80 ölçüm potansiyeli sağlar.
CyScan sensörü, gemi rolling ve pitching sırasında hedef izlemenin stabilitesini artıran, kendiliğinden yayılan bir platform üzerine yerleştirilmiştir.
6.7 Tarayıcı ünitesi:
Lazer ışını sapması:
dikey: 16 °
yatay: 0,25 derece
Eğim ayarı:
+/- 20 derece
Toplam eğim kapasitesi:
56 derece
Dengeleyici kendiliğinden yayılan platform:
3 katı halli gyrodan gelen girdilere dayanarak bulunur.
Dalga karşılama:
15 saniye boyunca +/- 5 derece dalga periyodu
5 saniye boyunca +/- 2.5 derece dalga periyodu
6.8 CyScan Lazer Sistemi – çoklu hedef modu
- Hedefler, aralarında eşit olmayan aralıklarla konumlandırılmalıdır. Bu sayede sistemin belirli hedefleri ayırt etmesine yardımcı olur.
- Örneğin; üç hedef kullanan 40-80m’lik tipik bir bağlama mesafesi ile, hedefler arasındaki uygun boşluklar 10m ve 20m olacaktır. Bu da toplam 30m yayılım sağlar.
- Hedefler birbirine 5 metreden daha yakın olmamalıdır. İdeal olarak 10m veya daha fazla aralıklı yerleştirilmelidir.
6.9 CyScan Lazer Sistem Operatörü Arayüzü
Yeni bir yere yaklaşırken, sistem önce tüm mevcut yansıtıcı hedefleri bulmak için Arama modunda kullanılır. Bunlar, operatörün DP manevrasına en uygun olanları seçmesi için ekranda grafik olarak görüntülenir. Seçilip onaylandıktan sonra, ‘gezinme’ moduna geçer. Operatör, tarayıcının ölçüm yapmayacağı 360 ° çevre içerisinde açısal sektörleri seçebilir. Bu körleme bölgesi kavramı, diğer yerleştirme istasyonlarından yansımaları veya yakınlardaki potansiyel girişimleri hariç tutarak hedef izlemeyi geliştirebilir.
Otomatik olarak seyrederken, ekran, seçilen herhangi bir karartma bölgesi ve otomatik seviyeleme platformu ayarları ile birlikte teknenin hedef (ler) e göreli konumunu gösterir. Hedef mesafenin ve kerterizin gerçek zamanlı sayısal değerleri ile uygun olan yerlerde rota gösterilmektedir. Renk kodlu çubuk grafik, genel konum ölçümünün kalitesini gösterir.
6.10 CyScan Reflektörleri
6.11 GCS CyScan Özeti
Sistem Avantajları:
• Çok hedefli bir konfigürasyon kullanmak, operatörün veya DP sisteminin göreceli bir istikameti korumak için kullanabileceği diğer gemilere istikameti sağlar.
• Gyrocompass girişine gerek kalmadan hareketli bir hedefe doğru ilerlemek için çalıştırılabilir.
• Çoklu hedef konfigürasyonu göreceli pruva verileri verir.
• Pasif hedefler kurulduktan sonra güç gereksinimi ve fazla bir bakım ihtiyacı yoktur.
• Sensör DP sistemine menzil, yön ve durum alarm mesajları verir.
• Sinyal işleme, yanlış yansımalara ve çevresel kargaşaya karşı yüksek düzeyde uyum sağlar.
• Optik tasarım, doğrudan güneş ışığı da dahil olmak üzere parlak ışık kaynaklarına yüksek düzeyde uyum kazandırır.
Sistem Dezavantajları:
• Çalışma ortamlarının çoğunda menzil 400m ile sınırlıdır.
• Çalışma menzili sis, kar ve şiddetli yağmurda önemli ölçüde azalsa da, çalışma menzili zayıf görüş açısından insan gözüne göre % 30 ila % 50 daha iyidir.
• Optimum hedef yerlerin seçiminde dikkatli olunmalıdır. Birden fazla hedefin eşit olmayan şekilde ayrılmasını sağlamak için özel dikkat gösterilmeli ve bu görüş hattı operasyon boyunca korunmalıdır. Hedeflerin kalıcı olarak bulunması önerilir.
• Optimum performans için üreticinin kendi hedeflerinin kullanılması gerekir.
6.12 Lazer Sistemleri – Yaygın Görülen Arıza Türleri
• Sinyaller kirli mercekler veya engeller nedeniyle engellenir.
• Yanlış bir hedefin elde edilmesi.
• Düşük güneş.
• Çok hedefli modda, 2 veya daha fazla hedefin gizlenmesi sistem tarafından konumsal farkındalığın kaybedilmesine yol açabilir.
• Mekanik arıza veya mekanik parçaların düşük performansı genel sistem performansını önemli ölçüde düşürebilir; bakım prosedürleri yerine getirilmelidir (hassas mekanik yağlama).
Sonraki konumuz olan RADius’u başka bir bölümde anlatmaya devam edeceğim. Tekrar etmek gerekirse Konumlandırma referans sistemleri sağlıklı bir DP operasyonu için oldukça önemlidir. Ayrıca PRS hakkında sertifika sınavlarında oldukça çok sorular çıkmaktadır. O nedenle dikkatle okumanızı ve anlamanızı tavsiye ederim.
7. RADius
HAZIRLAYAN
ÇAĞLAR ASLAN
UZAKYOL 2. KAPTAN
(9)
