船舶通導(dǎo)設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)用介紹-杜

1、船舶通訊導(dǎo)航設(shè)備天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)用介紹李靜（長(zhǎng)江船舶設(shè)計(jì)院 武漢430062）摘要：為了確保航行船舶具有高效率的通信效果，合理安裝通導(dǎo)設(shè)備及其天線，盡可能地減小天線間的相互干擾。關(guān)鍵詞：通導(dǎo)設(shè)備，天線，安裝要求Abstract: To ensure that ships with high efficiency of communication effectiveness, and reasonable installation of navigation equipment and antennas, as much as possible to reduce interference bet

2、ween antennas.Keywords: Communications and navigation equipment, antenna, Installation Requirements為了確保航行船舶具有高效率的通信效果，必須盡可能地減小天線間的相互干擾。由于船舶羅經(jīng)甲板空間距離受限，就需要設(shè)計(jì)人員對(duì)各種通導(dǎo)設(shè)備天線的安裝和布置要求有所了解，熟悉通導(dǎo)設(shè)備天線間的相互關(guān)聯(lián)問(wèn)題，現(xiàn)將多年來(lái)對(duì)船舶通訊導(dǎo)航設(shè)備天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以實(shí)用性進(jìn)行分析、全面介紹，做到精心設(shè)計(jì)、合理布置，使通導(dǎo)設(shè)備在航運(yùn)中獲取最佳工作績(jī)效。一、通導(dǎo)天線的總布置1.中高頻無(wú)線電臺(tái)(MF/HF)天線天線部分附帶

3、高壓電的部位，其高度要確保在2.5M以上，以防非工作人員遭高壓觸及。如果設(shè)有安全護(hù)欄外，還應(yīng)設(shè)置有“高壓危險(xiǎn)”警告牌。2.國(guó)際海事（INMARSATF）衛(wèi)星B站、F站天線，在工作時(shí)具有高輻射等級(jí)，安裝時(shí)必須注意：安裝在羅經(jīng)甲板上的衛(wèi)星B站、F站天線附近，應(yīng)張貼有“高微波輻射，人員不得靠近4米以?xún)?nèi)”的危險(xiǎn)告示牌。3.中高頻無(wú)線電臺(tái)(MF/HF)和甚高頻無(wú)線電話(VHF)天線代號(hào)含義：RT-為MF/HF或VHF的發(fā)射天線代號(hào)；WR-為MF/HF或VHF的接收天線代號(hào)。圖1 通訊導(dǎo)航設(shè)備天線總布置圖二、通導(dǎo)天線的安裝要求1.國(guó)際海事（INMARSATF）衛(wèi)星C站通信天線衛(wèi)星C站通信是作為全球海上遇險(xiǎn)

4、安全系統(tǒng)(GMDSS)設(shè)備，國(guó)際海事衛(wèi)星C站設(shè)備的安裝有以下幾項(xiàng)要求：1）一臺(tái)國(guó)際海事衛(wèi)星C站天線安裝位置要求： 一般衛(wèi)星C站天線布置在主桅桿上頂端居中，縱向(由船首船尾方向，距水平線 -5°范圍內(nèi)不得有障礙物。橫向(由左舷右舷方向，距水平線 -15°范圍內(nèi)不得有障礙物。圖2 衛(wèi)星C站天線布置2）兩臺(tái)國(guó)際海事衛(wèi)星C站天線安裝位置要求：可安裝在羅經(jīng)甲板主桅桿最上一組的橫擔(dān)上，分左、右布置，注意上下間距和左右距離，不得產(chǎn)生相互干擾。圖3 兩臺(tái)衛(wèi)星C站天線布置2.國(guó)際海事衛(wèi)星C站與F站、B站天線布置的關(guān)系：衛(wèi)星F站、B站的天線與衛(wèi)星C站天線相互間的距離要設(shè)在3.5M以上，衛(wèi)星F站

5、和B站的波束如果朝向C站天線，則無(wú)法確保C站同步接收，為防止衛(wèi)星F站、B站天線不能進(jìn)入衛(wèi)星C站天線發(fā)射區(qū)域的 -15°范圍以?xún)?nèi)，故一般可將衛(wèi)星F站、B站的天線安裝在羅經(jīng)甲板上適當(dāng)位置（參見(jiàn)圖1通訊導(dǎo)航設(shè)備天線的總布置圖）。圖4 衛(wèi)星C站天線與衛(wèi)星F站、B站天線的布置3.國(guó)際海事衛(wèi)星F站、B站天線的安裝：衛(wèi)星B站、F站天線安裝的周?chē)?0M以?xún)?nèi)，不得有超過(guò) 6°（目視角度）的障礙物(如雷達(dá)桅桿等)。10M距離 6°的障礙物的外徑約為1M大小的物體。 10米以外 1米 B站、F站天線 障礙物 圖5 衛(wèi)星B站、F站天線周?chē)?4.國(guó)際海事衛(wèi)星F站、B站與衛(wèi)星定位儀（GPS）

6、天線的關(guān)系：衛(wèi)星定位儀（GPS）天線要距離衛(wèi)星F站、B站 5M以上。當(dāng)安裝在 5M以?xún)?nèi)時(shí)，則要距離衛(wèi)星F站、B站電波束 2M以外。否則，衛(wèi)星F站、B站的波束朝向衛(wèi)星定位儀（GPS）天線，則衛(wèi)星定位儀（GPS）天線的接收能力會(huì)下降。圖6 衛(wèi)星F站、B站天線與GPS天線的布置5.國(guó)際海事衛(wèi)星C站與衛(wèi)星定位儀（GPS）天線的關(guān)系：衛(wèi)星定位儀（GPS）天線與衛(wèi)星C站天線的距離要在3M以上，如在3M以?xún)?nèi)，則衛(wèi)星定位儀（GPS）天線應(yīng)距離衛(wèi)星C站電波束1M以外。圖7 衛(wèi)星C站天線與GPS天線的布置6.國(guó)際海事衛(wèi)星B站、F站、C站天線及衛(wèi)星定位儀（GPS）天線與 S波段雷達(dá)天線的關(guān)系：國(guó)際海事衛(wèi)星B站、F站

7、、C站天線及衛(wèi)星定位儀（GPS）天線要遠(yuǎn)離雷達(dá)發(fā)射波束，避免處在距離雷達(dá)天線5M以?xún)?nèi)。圖8 衛(wèi)星C站、F站、B站、GPS天線與S波段雷達(dá)天線的布置7.國(guó)際海事衛(wèi)星B站、F站、C站天線及衛(wèi)星定位儀（GPS）天線與 X波段雷達(dá)天線的關(guān)系：1）國(guó)際海事衛(wèi)星B站、F站、C站天線及衛(wèi)星定位儀（GPS）天線應(yīng)要遠(yuǎn)離雷達(dá)發(fā)射波束，避免處在距離雷達(dá)天線5M以?xún)?nèi)。若需安裝在5M以?xún)?nèi)，則需調(diào)整相互高度，以避免進(jìn)入約±15°以?xún)?nèi)的雷達(dá)發(fā)射波束范圍內(nèi)。2）若安裝在5M以上時(shí)，應(yīng)調(diào)整相互高度，以避免進(jìn)入約±10°以?xún)?nèi)的雷達(dá)發(fā)射波束范圍內(nèi)。8.衛(wèi)星B站、F站、C站天線與甚高頻（VH

8、F含AIS)天線與中高頻無(wú)線電(MF/HF)天線的關(guān)系： 5米 B站、F站、C站天線中高頻無(wú)線電(MF/HF RT)天線 2米 B站、F站、C站天線甚高頻無(wú)線電(VHF/AIS)天線 圖9 衛(wèi)星B站、F站、C站天線與VHF、AIS、MF/HF RT天線的關(guān)系9.甚高頻（VHF）天線含自動(dòng)識(shí)別（AIS)天線與中高頻(MF/HF)天線的關(guān)系：圖10 甚高頻VHF(含自動(dòng)識(shí)別AIS)天線與中高頻MF/HF RT天線的關(guān)系10.多臺(tái)甚高頻無(wú)線電話(VHF)天線之間的關(guān)系：即使甚高頻無(wú)線電話（VHF)天線之間的天線距離已有510M，也會(huì)有無(wú)法避免相互干擾的頻段，須加注意。 1#VHF RT-WR之間應(yīng)

9、5米 2#VHF 1#VHF(上） 桅桿 天線 RT-RT之間應(yīng) 5米 天線 5米 WR-WR之間應(yīng)1米 3米 2#VHF（下） 圖11 1#VHF天線與2#VHF天線之間的關(guān)系 11.甚高頻無(wú)線電話（VHF）天線與自動(dòng)識(shí)別儀（AIS)天線之間的關(guān)系：如果甚高頻無(wú)線電話(VHF)天線干擾到自動(dòng)識(shí)別儀(AIS)天線，則自動(dòng)識(shí)別儀(AIS)接收目標(biāo)會(huì)消失，消失條件因船速和NAV-STATUS而不同。以FA-150型為例，如果是以14節(jié)以下船速的目標(biāo)，在50秒內(nèi)無(wú)法從目標(biāo)接收信號(hào)，則為“消失目標(biāo)”。 VHF RT VHF WR AIS VHF 10米 VHF RT 上5米 5米 AIS VHF 下圖

10、12 甚高頻無(wú)線電話(VHF)天線與自動(dòng)識(shí)別AIS天線間的關(guān)系12.甚高頻無(wú)線電話(VHF)天線和中高頻無(wú)線電(MF/HF)天線與S、X波段雷達(dá)天線的關(guān)系：甚高頻無(wú)線電話(VHF)天線和中高頻無(wú)線電(MF/HF)天線與 S、X波段雷達(dá)天線相互間如果在5M以?xún)?nèi)，則要遠(yuǎn)離雷達(dá)波束。詳見(jiàn)圖12。13.雷達(dá)天線的布置S波段雷達(dá)天線與X波段雷達(dá)天線相互間的發(fā)射波束不能相對(duì)，否則相互之間都受到干擾，無(wú)法顯示目標(biāo)。圖13a S波段雷達(dá)天線與X波段雷達(dá)天線相互干擾圖13b S波段雷達(dá)天線與X波段雷達(dá)天線的關(guān)系三、無(wú)線電設(shè)備天線布置需注意的事項(xiàng)：1.中高頻無(wú)線電(MF/HF)天線/天調(diào)位置的關(guān)系：1）天線耦合器

11、建議加防護(hù)箱2）為提高電波輻射效率，天線饋線角需45°。3）中高頻發(fā)信天線與雷達(dá)桅桿的距離應(yīng)大于5M以上。圖14中高頻(MF/HF)天線與天調(diào)位置的關(guān)系2.甚高頻（VHF）天線其天線安裝高度應(yīng)稍高于護(hù)欄桿3.兩臺(tái)衛(wèi)星定位儀（GPS）天線之間的位置關(guān)系衛(wèi)星定位儀（GPS）的船位信號(hào)是很重要的信號(hào)，常需切換使用，兼于安全考慮，如兩臺(tái)衛(wèi)星定位儀（GPS）天線間距較遠(yuǎn)，在信號(hào)切換時(shí)，致使雷達(dá)、自動(dòng)識(shí)別儀（AIS）、電子海圖儀等儀器上會(huì)有較大的偏差，存在不安全因素，故建議將兩臺(tái)衛(wèi)星定位儀（GPS）天線臨近安裝。四、導(dǎo)航設(shè)備的布置要求1.雷達(dá)桅不可太靠近煙囪1）煙囪的熱源易毀傷衛(wèi)星C站天線。2）

12、雷達(dá)波束寬度為25°，易產(chǎn)生多次回波點(diǎn)。3）要避免雷達(dá)、大桅、燈具等安裝在一條水平線上。如在同一水平線構(gòu)成三點(diǎn)，也能形成多次反射，導(dǎo)致在次水平線上很多虛假回波。2.雷達(dá)天線和安全圍欄雷達(dá)天線和安全圍欄距離不可太近，否則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的虛假回波。IMO規(guī)定，雷達(dá)天線與安全圍欄相距應(yīng)0.5M。3.雷達(dá)天線的維修保養(yǎng)：雷達(dá)天線的磁控管一般使用壽命為8000小時(shí)的發(fā)射工作壽命，每年需要進(jìn)行維修保養(yǎng)，要有良好的雷達(dá)維修平臺(tái)。4.聲波設(shè)備的安裝(計(jì)程儀和測(cè)深儀)聲波設(shè)備的換能器安裝最佳位置1）聲波設(shè)備的換能器應(yīng)安裝在氣泡最少的地方。一般選擇在船舶的首部球鼻艏的附近。如有艏側(cè)推，則應(yīng)距離艏側(cè)推1M的前

13、方。也可設(shè)于其它位置，但定要注意氣泡少的位置安裝換能器。2）注意遠(yuǎn)離螺旋槳和側(cè)推器，因計(jì)程儀和測(cè)深儀是聲納設(shè)備，能受到噪聲影響和干擾。3）要優(yōu)先決定計(jì)程儀換能器的位置，將計(jì)程儀換能器放在測(cè)深儀前方約2M間隔的地方。且應(yīng)選定盡可能靠近縱向中心線的附近。4）如果是雙探頭測(cè)深儀，一只換能器設(shè)于艏部，另一只換能器應(yīng)設(shè)于尾部機(jī)艙前壁底部。5）選型注意：氣泡對(duì)測(cè)深儀換能器的影響，因測(cè)深儀換能器的發(fā)射頻率越低，受到的影響越大(50Hz比200Hz更易受到氣泡影響)。建議盡量選用200Hz規(guī)格的測(cè)深儀。6）換能器電纜的安裝保護(hù)管，建議引到計(jì)程儀或測(cè)深儀的換能器艙為止，如安裝保護(hù)管接到換能器上，則更換維修換能器

14、時(shí)，換能器部分無(wú)法拉出來(lái)。同時(shí)安裝保護(hù)管的上端應(yīng)超出水線高度。7）計(jì)程儀處理器，由于該處理器設(shè)備較體積大，不應(yīng)安裝在駕控臺(tái)上，可放置在本層甲板的設(shè)備間或其他位置。圖15a 計(jì)程儀與測(cè)深儀左右布置圖圖15b計(jì)程儀與測(cè)深儀前后布置圖5 航行數(shù)據(jù)記錄儀（VDR）1）航行數(shù)據(jù)記錄儀（VDR）的遠(yuǎn)程報(bào)警面板布置要求：A.航行數(shù)據(jù)記錄儀（VDR）的遠(yuǎn)程報(bào)警面板一般安裝在駕控臺(tái)上，也可以布置在主配電板上B.設(shè)計(jì)布置位置時(shí)，注意在遠(yuǎn)程報(bào)警面板附近要留有空間(約橫向與面板寬一致，縱向約120)，供貼操作說(shuō)明使用。2）錄音麥克風(fēng)的安裝A.航行數(shù)據(jù)記錄儀（VDR）的麥克風(fēng)每船最多可接用6只。B.麥克風(fēng)安裝在2M高時(shí)

15、，可錄制直徑10M范圍的聲音。C.麥克風(fēng)一般安裝在：海圖桌、無(wú)線電桌、駕控臺(tái)(含雷達(dá)、操舵、主機(jī)操縱處)，左、右室外兩翼(有兩翼時(shí))。D.麥克風(fēng)要避開(kāi)空調(diào)出風(fēng)口附近，以免空調(diào)出風(fēng)的噪聲錄入。E.航行數(shù)據(jù)記錄儀（VDR）的麥克風(fēng)在兩翼安裝時(shí)：a.安裝在兩翼臺(tái)內(nèi)(有兩翼臺(tái)時(shí))。b.安裝在兩翼前沿舷墻上(須加防水護(hù)罩)。c.安裝在兩翼駕駛室門(mén)上方。6 航行數(shù)據(jù)記錄儀（VDR）的黑夾子安裝注意事項(xiàng)：1）一般安裝在羅經(jīng)甲板上，且便于在海難時(shí)，可方便黑夾子回收的位置。盡量在周?chē)鸁o(wú)其它雜物。2）遠(yuǎn)離燃料和熱量、火源物及有機(jī)械損傷的位置。3）便于日常檢修、保養(yǎng)作業(yè)。7.電子海圖儀(ECDIS)的布置1）電子海

16、圖儀主機(jī)有光驅(qū)，需用光碟來(lái)更新海圖，安裝時(shí)需水平安裝，便于光蝶調(diào)試、維修用。2）電源：IMO要求，電子海圖電源系統(tǒng)需配置UPS不間斷供電電源，用以保證電子海圖系統(tǒng)工作的連續(xù)性。8.防海盜（SSAS）按鈕的安裝1）防海盜（SSAS）按鈕是船遭遇到恐怖、海盜刼船后，觸發(fā)此按鈕，可使相關(guān)設(shè)備自動(dòng)、無(wú)聲地向陸上機(jī)關(guān)、公司發(fā)送報(bào)告。2）防海盜（SSAS）按鈕，一般需兩個(gè)以上，安裝于隱蔽處或駕控臺(tái)上。9.反射式磁羅經(jīng)的安裝1）反射式磁羅經(jīng)一般安裝在羅經(jīng)甲板上的縱向舯線上，注意反射式磁羅經(jīng)周?chē)霃?米以?xún)?nèi)不得設(shè)有障礙物體干擾。2）反射式磁羅經(jīng)的反射鏡的位置要便于操舵人員觀察，一般在操舵輪的垂直線上方（建議由

17、船東定位）。五、無(wú)線電設(shè)備布置要求1 無(wú)線電臺(tái)的布置1) 如果視野開(kāi)闊，組合電臺(tái)的安裝高度應(yīng)在1.2M內(nèi)，且應(yīng)留有操作說(shuō)明的粘貼處。2) 無(wú)線電電臺(tái)充電器和電源是大功率設(shè)備，較重，建議采用水平安裝，便于維修和保養(yǎng)。3) 遇險(xiǎn)報(bào)警盒(或DMC)的安裝：A. GMDSS遇險(xiǎn)報(bào)警盒是在發(fā)生緊急情況時(shí)發(fā)出求救信號(hào)用的，也是收到它船求救信號(hào)也會(huì)發(fā)出蜂鳴聲，提醒操作人員采取響應(yīng)措施，應(yīng)安裝在無(wú)線電桌正前方壁上。B. DMC-是遇險(xiǎn)控制器，綜合了所有遇險(xiǎn)信息，應(yīng)安裝在無(wú)線電桌正前方壁上。C. C站和中高頻無(wú)線電DSC-一般每個(gè)設(shè)備有兩個(gè)(含本機(jī))一般是一個(gè)安裝在無(wú)線電桌區(qū)，另一個(gè)安裝在駕駛臺(tái)上。所以如將遇險(xiǎn)

18、報(bào)警盒(IC-305)裝電臺(tái)區(qū)，有點(diǎn)重復(fù)。4）來(lái)電指示器的安裝來(lái)電指示器是在有電文、電話進(jìn)來(lái)時(shí)發(fā)出聲、光提示，一般常安裝在駕控臺(tái)上或值班處。六、通訊導(dǎo)航常規(guī)系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)圖紙問(wèn)題1.自動(dòng)識(shí)別儀（AIS）到雷達(dá)系統(tǒng)之間的通訊信號(hào)一般自動(dòng)識(shí)別儀（AIS)收到的目標(biāo)信號(hào)需要發(fā)送到雷達(dá)系統(tǒng)，在雷達(dá)屏幕上顯示出來(lái)。且自動(dòng)識(shí)別儀(AIS)和雷達(dá)又能雙向通訊，故需要敷設(shè)一根4芯通訊電纜就能實(shí)現(xiàn)其功能。2.電子海圖儀(ECDIS)新要求IMO通知規(guī)定：電子海圖儀(ECDIS)設(shè)備中可以接收奈伏泰斯(NAVTEX)設(shè)備的航行警告電文，但需添加一根2芯通訊電纜將電子海圖儀(ECDIS)和奈伏泰斯(NAVTEX)相互

19、連接起來(lái)，這樣可以在電子海圖儀上接收奈伏泰斯(NAVTEX)設(shè)備的航行警告電文。3. 航行數(shù)據(jù)記錄儀（VDR）的應(yīng)急電源DC24V根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求：VDR需由交流（主發(fā)電機(jī)和應(yīng)急發(fā)電機(jī)）供電，在應(yīng)急失電時(shí)，VDR將由內(nèi)置的蓄電池供電2小時(shí)，當(dāng)實(shí)船無(wú)應(yīng)急發(fā)電機(jī)時(shí)，則由DC24V供電，用以保證VDR系統(tǒng)工作的連續(xù)性。4. 雙衛(wèi)星定位儀（GPS)聯(lián)機(jī)系統(tǒng)1）兩臺(tái)雙衛(wèi)星定位儀GPS可以互聯(lián)，使GPS之間可以共享航路點(diǎn)、航行計(jì)劃等。1#GPS裝在海圖處，2#GPS裝在駕控臺(tái)上。在海圖桌處編制航行計(jì)劃，可在駕控臺(tái)上執(zhí)行、觀察和控制。2）雙衛(wèi)星定位儀GPS船位信號(hào)應(yīng)接到測(cè)深儀主機(jī)上，將極大地提高了測(cè)深儀記錄數(shù)據(jù)的質(zhì)量。3）奈伏泰斯航行警告接收機(jī)有自動(dòng)接收功能，可以根據(jù)本船的航行計(jì)劃，自動(dòng)選擇航路點(diǎn)附近的有關(guān)臺(tái)站，接收電文。如果雙衛(wèi)星定位儀GPS船位信號(hào)輸入，使得航行警告接收機(jī)的功能更為完備。4）國(guó)際海事衛(wèi)星F站（INMARSATF/FBB)通訊中，很重要的一點(diǎn)是所謂的點(diǎn)波束數(shù)的選用。在正常通訊中，需要根據(jù)地理位置，INMARSAT網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)情況，按INMARSAT的指令選用不同的點(diǎn)波束。雖然衛(wèi)星F站有內(nèi)置衛(wèi)星定位儀GPS接收電路，但為防止內(nèi)置衛(wèi)星定位儀GPS工作失效或信號(hào)被阻時(shí)不能定位，將外接衛(wèi)星定位儀GPS信號(hào)接入，使衛(wèi)星F站通訊工作更為正常、可