Livro ciência e a arte vol3

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1221Navegao eletrnica e em condies especiais

Noes sobre ondas eletromagnticas e acsticas

NOES SOBREGERAO,

TRANSMISSO,PROPAGAO E

RECEPO DAS ONDASELETROMAGNTICAS E

ACSTICAS

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34.1 NAVEGAO ELETRNICA

a. DEFINIO. MTODOS DE DETERMINAO DA POSIO

Em sua definio mais rigorosa, a expresso Navegao Eletrnica refere-se atodos os usos da eletrnica na navegao. Assim, o termo inclui, por exemplo, o empregoda Agulha Giroscpica para o governo do navio e a utilizao do Ecobatmetro na navega-o costeira ou em guas restritas. Entretanto, na prtica, a expresso Navegao Ele-trnica aplica-se quando os dois propsitos bsicos da navegao (determinao da posi-o e controle dos movimentos do navio) so efetuados usando meios eletrnicos. Ento,pode-se definir Navegao Eletrnica como aquela que envolve o emprego de equipa-mentos e sistemas eletrnicos para determinao da posio e controle dos movimentosdo navio.

A expresso Navegao Eletrnica mais abrangente que o termo Radionavegao,que se limita aos equipamentos eletrnicos de navegao que usam ondas de radiofre-qncia. Assim, por exemplo, o sonar doppler e o sistema de navegao inercial so recur-sos de Navegao Eletrnica, mas no so de Radionavegao.

Os instrumentos e equipamentos eletrnicos, apesar de todos os avanos e dos de-senvolvimentos recentes, em termos de confiabilidade, preciso e rea de cobertura, ain-da so tradicionalmente denominados de auxlios eletrnicos navegao, para de-notar que constituem recursos complementares aos mtodos clssicos de navegao. Em-bora sistemas eletrnicos, como o GPS (Global Positioning System), sejam capazes de

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prover cobertura mundial permanente, com grande preciso de posicionamento e confia-bilidade, o navegante no deve esquecer que a sua utilizao depende do perfeito funciona-mento de instrumentos delicadssimos, sobre os quais no exerce qualquer tipo de controle, eque a interpretao das informaes fornecidas requer o conhecimento de conceitos tradicio-nais de navegao e depende da experincia do operador. Em suma, no se pode confiarcegamente na push-button navigation, sob pena de colocar em risco a segurana do navio eda tripulao. Por esta razo, recomenda-se:

1. Somente conduzir a navegao exclusivamente por mtodos eletrnicos naque-las circunstncias em que no seja possvel a sua verificao pelos mtodos convencio-nais, em virtude de m visibilidade, ausncia de astros para observao, inexistncia deauxlios visuais navegao ou pontos notveis, etc.; se essa situao ocorrer, recordarsempre que uma deficincia instrumental, um erro de interpretao, ou, ainda, anomali-as na propagao das ondas eletromagnticas, ou acsticas, podem levar a resultadoserrados e situaes perigosas;

2. aproveitar todas as ocasies para verificar o desempenho dos sistemas eletrni-cos, por comparao com os mtodos clssicos de navegao, a fim de poder formar umjuzo de valor sobre sua confiabilidade, preciso e cobertura; e

3. providenciar para que os equipamentos sejam submetidos s rotinas de manu-teno recomendadas, conhecer completamente os procedimentos para operao dos ins-trumentos e sistemas, suas possibilidades e limitaes, alm de verificar o seu funciona-mento, antes de o navio suspender.

Quando estudamos os mtodos clssicos de navegao, verificamos que a posiodo navio obtida utilizando o conceito de linha de posio (LDP), definida como o lugargeomtrico de todas as posies possveis de serem ocupadas pelo navio, tendo sido efetu-ada uma determinada observao, em um dado instante. A posio, como se sabe, estarna interseo de duas ou mais LDP. Ademais, vimos que as LDP podem ser obtidas pormtodos visuais (reta de marcao, alinhamento, distncia pelo ngulo vertical, segmen-to capaz, etc.) ou astronmicos (reta de posio astronmica).

A Navegao Eletrnica tambm utiliza o conceito de linha de posio para determina-o da posio do navio. As LDP eletrnicas so obtidas por trs mtodos bsicos:

mtodo direcional; mtodo de medio de distncias, ou diferena de distncias; e mtodo composto direcional-distncias.

O mtodo direcional consiste na determinao de uma reta de marcao eletrnica(ngulo entre uma direo de referncia e a linha que une o navio ao objeto/estao).Como exemplos de equipamentos de Navegao Eletrnica que empregam o mtododirecional na determinao da LDP, citam-se o Radiogonimetro e o Consol, alm do Ra-dar, quando usado na obteno de marcaes.

O mtodo de medio de distncias, ou diferena de distncias, consiste na deter-minao de uma circunferncia de igual distncia, ou de uma hiprbole de posio (lugargeomtrico de pontos que tm a mesma diferena de distncias a dois pontos fixos). Noprimeiro caso (mtodo de medio de distncias), citam-se o Sistema GPS e o Radar, quan-do usado na obteno de distncias. O mtodo de medio de diferena de distncias utilizado pelos sistemas de navegao hiperblica (Loran-C, Decca e Omega). Mesmo osequipamentos GPS, Loran-C e Omega que incorporam computadores, os quais j fornecem

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diretamente as coordenadas da posio (Latitude e Longitude), utilizam para os seus clculosLDP eletrnicas determinadas pelos mtodos citados.

O mtodo composto direcional-distncias empregado pelo Radar, quando deter-minam-se posies por marcaes e distncias radar, conforme estudado no Volume I,Captulo 14.

Os equipamentos de navegao inercial utilizam um mtodo prprio, baseado nosprincpios da Navegao Estimada, determinando a posio do navio atravs dos rumos edistncias navegadas, medidos com grande preciso, a partir de uma posio inicial co-nhecida.

comum, tambm, denominar de Sistema de Navegao Eletrnica o conjuntode instrumentos, equipamentos e dispositivos, em terra e a bordo, que possibilitam aobteno de uma LDP eletrnica, ou de um ponto completo (Latitude e Longitude). Oradar e os equipamentos de navegao inercial e doppler constituem, por si s, um siste-ma, pois so self contained, isto , com eles podemos determinar a posio do navio semauxlio de dispositivos baseados em terra, ou no espao.

b. PRECISO, PREVISIBILIDADE E REPETITIBILIDADE

Uma das primeiras perguntas formuladas acerca dos sistemas de Navegao Ele-trnica refere-se preciso (acurcia)1 com que determinam as posies do navio. Deinteresse primordial para o navegante a preciso ou acurcia absoluta, isto , a exati-do da posio obtida, com respeito Terra e seu sistema de coordenadas (Latitude eLongitude). Outros conceitos relacionados preciso so os de previsibilidade,repetitibilidade e preciso relacional, adiante explicados.

Quando comentarmos a preciso dos sistemas de Navegao Eletrnica estudadosnos captulos que se seguem, estaremos nos referindo acurcia absoluta dos mesmos,exceto quando especificamente indicado de outro modo.

Esta preciso pode ser medida de uma srie de maneiras. O erro mdio quadrtico(RMS root mean square) a medida estatstica da variabilidade de uma nica LDP;este valor unidimensional tem pouca utilidade no caso de posies que resultam de vriasLDP. Mais conveniente o conceito de erro circular provvel (CEP circular errorprobable), que o raio de um crculo no interior do qual existe 50% de probabilidade dasposies determinadas estarem localizadas.

No entanto, quando a interseo das LDP resulta em uma elipse, em vez de umcrculo, utiliza-se o termo erro radial (dRMS distance root mean square) para definira preciso da posio. O erro radial (dRMS) significa que uma posio determinada tercerca de 67% de probabilidade de ter um erro igual ou menor que o seu valor. Quando seusa 2 dRMS (ou seja, duas vezes o desvio padro anterior), esta probabilidade cresce para95% a 98%.

A previsibilidade de um sistema de Navegao Eletrnica consiste no conheci-mento das caractersticas de propagao do sinal sob determinadas condies atmosfri-cas. A previsibilidade influenciada, principalmente, pela refrao atmosfrica e pelacondutividade da superfcie de propagao. Sabe-se, por exemplo, que o sinal de

1 Embora o termo tcnico-cientfico mais correto para definir o grau de exatido de uma medida seja acurcia, esteManual utilizar a palavra preciso com o mesmo significado, em virtude desta ser de uso mais comum, j consagra-do na navegao.

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radiogoniometria perde alcance e pode induzir erros na marcao radiogoniomtrica quandose propaga sobre terra ou sobre gua doce. Alm disso, tambm afetado pelas condiesionosfricas durante a noite (efeito noturno). O sinal Omega, por outro lado, afetado pelacalota polar, quando se propaga em Latitudes elevadas. Ademais, as hiprboles de posiotraadas nas Cartas Omega correspondem a condies padro de propagao. Quando ascondies reais diferem consideravelmente dos padres, as leituras do receptor Omega neces-sitam ser corrigidas, antes do traado das LDP na carta.

O segundo conceito, denominado repetitibilidade refere-se capacidade de umsistema de indicar as mesmas medidas, sempre que se estiver na mesma posio, ou seja,est relacionado capacidade de retornar exatamente a uma determinada posio, emuma ocasio posterior, orientado pelas coordenadas lidas anteriormente no sistema, quandona mesma posio. Isto importante, por exemplo, para embarcaes de pesca ou de pes-quisa cientfica.

Alm desses, relevante o conceito de preciso relacional, que consiste na exatidode uma posio, com respeito a outra posio determinada pelo mesmo sistema.

34.2 ONDAS ELETROMAGNTICAS EACSTICAS

Os sensores e sistemas de Navegao Eletrnica tm que operar em diferentesmeios, entre os quais esto o espao, a atmosfera e as guas dos mares, oceanos e rios. Naexecuo da Navegao Eletrnica e em outras atividades relacionadas navegao,como a recepo de inf