Leicht erkennbar dank Radarreflektor

Auf dem Schirm

Wie bei vielen traditionsreichen Ausrüstungskomponenten wird auch die Notwendigkeit eines Radarreflektors heute gern unter Verweis auf aktuelle Technik hinterfragt. Wer bereits einen AIS-Transceiver (wird auch als AIS-Transponder bezeichnet) an Bord betreibt – also AIS-Daten aussendet – wird schließlich auch im automatischen Schiffsidentifizierungssystem (AIS) registriert, das bei großen Schiffen zur Pflichtausstattung gehört. Dann sollte das eigene Boot doch eigentlich nicht mehr zu übersehen sein – oder?

Die Antwort lautet wie so häufig: es kommt ganz darauf an. So hängt es zum Beispiel vom Betriebsverfahren des installierten AIS-Transceivers ab, wie oft die eigenen Positionsreports aktualisiert werden. Im ungünstigen Fall könnten andere Schiffe die eigene Yacht im AIS an einer Position verorten, die nicht mehr aktuell ist. Zum anderen werden die Positions- und Fahrdaten vom bordseitigen Satellitennavigationssystem bereitgestellt, das gewisse Fehlertoleranzen aufweisen kann. Und dann gibt es im AIS auch eine gewisse Rangfolge im Verkehr, wodurch die Aussendungen von Sportbooten unter Umständen ins Hintertreffen geraten können.

Der Betrieb eines AIS-Transceiver an Bord ist dennoch jedem Yachteigner zu empfehlen. Denn jedes seegehende Boot sollte grundsätzlich alle verfügbaren technischen Mittel nutzen, um im Verkehr auf sich aufmerksam zu machen und somit zu einer Verbesserung der allgemeinen Verkehrssicherheit beizutragen. Das schließt aber auch das Radar mit ein.

Die einen stehen im Dunkeln, die anderen im Licht

Ein Radarecho lässt hinsichtlich Position und Aktualität keine Zweifel. Hier gibt es auch keine Hierarchie in der Erfassung und keiner muss sich auf fremde Daten verlassen. Voraussetzung ist, dass die eigene Yacht überhaupt ein unverkennbares Echo auf dem Radarbildschirm erzeugt.

Dafür muss, vereinfacht erläutert, vom Boot hinreichend Energie zurück zur Radarantenne reflektiert werden. Die vom Radar ausgesendete Energie schwächt sich mit zunehmender Entfernung immer weiter ab, was unter anderem in einer zunehmenden Streuung und im Ausbreitungsmedium (Luftpartikel, Wetterbedingungen usw.) begründet liegt. Radarziele mit schlechten Reflexionseigenschaften werfen zudem nur einen geringen Teil der auftreffenden Energie wieder zurück zur Antenne. Sie reicht mitunter nicht mehr aus, um überhaupt erfasst zu werden und eine deutliche Echoortung hervorzurufen.

Die Reflexionseigenschaften eines Radarziels hängen von verschiedenen Faktoren ab, wie unter anderem dem Material der Rückstrahlfläche, deren Form und Ausrichtung sowie der Größe und Höhe des Radarziels. So reflektieren leitfähigen Materialien, wie zum Beispiel Metall, auftreffende Radarsignale besser als Holz- oder Kunststoffoberflächen. Schrägen und Rundungen lenken die auftreffenden Radarstrahlen ab, so dass höchstens ein geringer Teil wieder zurück zur Radarantenne reflektiert wird.

Vereinfacht ließe sich das Ganze mit dem Lichtreflexionsvermögen von Gegenständen vergleichen: Während ich mit einem genau ausgerichteten Spiegel jemanden in weiter Entfernung noch blenden kann, sind schlecht reflektierende Dinge aus einiger Entfernung nur mehr schwer zu erkennen – zum Beispiel eine Person in mattschwarzer Kleidung. Deshalb setzen im Straßenverkehr manche Radfahrer und Fußgänger auf reflektierende Jacken und Mützen.

Darüber hinaus hängt die Reichweite beim Radar von der Höhe von Sendeantenne und Ziel ab. Hohe Radarziele können über größere Entfernungen im Radar erfasst werden als niedrige Ziele.

Ungewollte Tarnkappentechnologie

Für eine möglichst verlustfreie Reflexion hapert es bei den meisten Yachten bereits an einem geeigneten Rumpfmaterial. Denn Kunststoffoberflächen geben denkbar schlechte Radarziele ab. Stahl- und Aluminiumyachten sind hier etwas besser aufgestellt, weisen aber wiederum nur eine vergleichsweise niedrige Freibord- und damit Zielhöhe auf. Die betreffende Fläche liegt zudem sehr nahe an der Wasseroberfläche, so dass sie leicht vom Seegang überdeckt werden kann. Die ebenfalls meist eher flachen Aufbauten tragen auch nicht viel zur Reflexionsfläche bei. Hinzu kommen vielen Schrägen und Rundungen, die die Radarsignale ablenken.

Bei GFK-Yachten bleibt oft lediglich das Aluminiumrigg als zumindest halbwegs geeignete Rückstrahlfläche übrig. Aber auch das Mastprofil ist im Allgemeinen abgerundet – zumindest an der Vorderseite. Hinten wird es vom Großsegel abgedeckt. Eine effektive Reflexion zu den Seiten ist nur gewährleistet, wenn das Profil genau senkrecht steht. Doch selbst bei Fahrten unter Motor und auf raumen Kursen pendelt es oft hin und her.

Überspitzt könnte man sagen, dass moderne Yachten allen Regeln einer effizienten Tarnkappentechnologie folgen. Dies birgt die Gefahr, gerade von großen Schiffen übersehen zu werden. So muss von der Brücke eines Containerschiffes in Vorausrichtung erst in einer Entfernung von zwei Schifflängen (maximal 500 Meter) und nur in einem Sektor von 20 Grad (10 Grad zu jeder Seite) die Wasseroberfläche zu sehen sein – in andere Richtungen lediglich die Kimm. Nicht ohne Grund verlangen die internationalen Kollisionsverhütungsregeln (KVR) in Regel 7 b eine betriebsbereite Radaranlage bei allen Sichtverhältnissen gehörig zu gebrauchen.

Solche Schiffe sind auch bei besten Sichtverhältnissen auf das Radar angewiesen – umso wichtiger ist es, dort als deutliches Echo aufzutauchen. Bei schlechtem Wetter kommt noch der Einsatz entsprechender Filter hinzu, die schwache Echos im Radar dann ganz verschwinden lassen.

Die Idee mit dem Spiegel

Passive Radarreflektoren übertragen das zuvor beschriebene Beispiel vom Spiegel in die Radartechnologie. Um jemandem auf größere Entfernung zu blenden, brauche ich eine sehr gut reflektierende Oberfläche, die direkt auf das Ziel ausgerichtet ist. Die meisten Radarreflektoren weisen Rückstrahlflächen aus nacktem Aluminium auf, um eine möglichst verlustarme Reflektion zu gewährleisten.

Schwieriger ist die Vorgabe zu erfüllen, die Spiegelfläche exakt auf das Ziel auszurichten – dafür müsste sie genau senkrecht zur Senderichtung der Radarantenne stehen. Hier setzen die meisten Radarreflektoren auf das Prinzip der Mehrfachreflexion. Stellt man zwei Spiegelflächen senkrecht (rechtwinklig) aufeinander, wird ein auftreffendes Signal immer direkt in die Ausgangsrichtung zurückgeworfen, wenn es zweifach, also von beiden Spiegelflächen, reflektiert wurde.

Wird das Signal hingegen nur von einer Spiegelfläche reflektiert, besteht wieder die Gefahr einer Ablenkung in eine andere Richtung. Es kommt also trotzdem auf die richtige Ausrichtung der Spiegelflächen an – allerdings muss der Spiegel eben nicht mehr ganz exakt in die Zielrichtung zeigen.

Überträgt man das Ganze in eine dreidimensionale Perspektive, um auch seitlich einfallende Radarsignale zu berücksichtigen, landet man bei einem sogenannten Tripel-Spiegel. Dieser besteht aus drei senkrecht (rechtwinklig) zueinanderstehenden Spiegelflächen. Die drei Spiegelflächen bilden eine Art geschlossenen Trichter. Typisch sind sogenannte Oktaeder-Reflektoren, die acht solcher Trichter beziehungsweise Tripel-Spiegel aufweisen – doch zu den einzelnen Typen später noch mehr.

Das Grundprinzip ähnelt sogenannten „Katzenaugen“ am Fahrrad oder Auto: Leuchtet man dort mit einer Taschenlampe hinein, wird man nur in die Ausgangsrichtung eine Lichtreflexion wahrnehmen – nicht zu den Seiten. Und auch bei einem Radarreflektor nach dem Prinzip des Tripel-Spiegels werden aus jeder Richtung auftreffende Radarsignals direkt in die Ausgangsrichtung zurückgeworfen, sofern sie von allen drei Spiegelflächen reflektiert wurden.

Eine Frage der Größe

Somit hätten wir schon einmal die Anforderungen in Sachen Material und Ausrichtung gelöst. Was bleibt sind Größe und Höhe des Radarziels. Wenn wir vom ungünstigsten Fall ausgehen, dass lediglich der Radarreflektor eine halbwegs effiziente Rückstrahlfläche bietet und somit auch nur dieser ein Echo erzeugt, dann müssen wir hier auch eine entsprechende Fläche bereitstellen. Dieser Fall ist gerade bei schlechten Wetterbedingungen und in größerer Entfernung keineswegs unrealistisch. Wir wollen schließlich ein Echo erzeugen, dass zweifelsfrei auf ein anderes Schiff in der ungefähren Größe unserer Yacht hindeutet – und nicht nur einen winzigen Punkt, der womöglich als Störecho interpretiert werden könnte.

Hier hilft wieder das Prinzip des Tripel-Spiegels, das ein in Relation zur tatsächlichen Oberfläche deutlich vergrößertes Echo zu erzeugen vermag. Die entscheidende Größe ist dabei die Innenkantenlänge des Tripel-Spiegels. Sie geht mit der vierten Potenz in die effektive Rückstrahlfläche ein. Bei einer Innenkantenlänge von 15 Zentimetern (cm) ergibt sich rechnerisch eine Rückstrahlfläche von 2,355 Quadratmetern (qm), bei einer Innenkantenlänge von 30 cm eine Rückstrahlfläche von 37,68 qm (jeweils bezogen auf das X-Band-Radar mit einer Wellenlänge von 3 cm).

Kurzum: Eine Verdoppelung der Innenkantenlänge führt zu mehr als der zehnfachen Rückstrahlfläche – eine Halbierung hätte eine Reduzierung im selben Ausmaß zur Folge. Rund 38 qm sind für eine seegehende Yacht nicht übermäßig viel – 2,4 qm wären deutlich zu wenig.

Der klassische Oktaeder

Offizielle Vorgaben und Empfehlungen sehen bei klassischen Oktaederreflektoren ebenfalls eine Spiegelinnenkantenlänge von mindestens 30 cm vor – so zum Beispiel die Anforderungen an BSH-zugelassene Radarreflektoren (BSH = Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie). Die World Sailing Offshore Special Regulations empfehlen unter Abschnitt 4.10. einen achtflächigen Kreisreflektor mit einem Mindestdurchmesser von 30 cm oder einen achtflächigen Rechteckreflektor mit einer Mindestdiagonale von 40 cm, was sich in etwa mit den BSH-Anforderungen deckt.

Von allen Radarreflektoren für den Einsatz auf Yachten, die nach den vorgenannten Prinzipien funktionieren, vermögen die Oktaederreflektoren die größten Rückstrahlflächen zu realisieren. Es gibt sie in achteckiger und auch runder Form sowie in fester oder zusammensteckbarer Ausführung. Sie sind zudem sehr preisgünstig (ab 30 Euro) und einfach zusammenzubauen. Wobei allerdings darauf zu achten ist, dass die Spiegelflächen tatsächlich genau senkrecht aufeinander stehen.

Etwas kniffliger gestaltet sich die Montage an Bord. Manche verwahren den Reflektor daher zerlegt in der Backskiste und ziehen ihn nur bei unsichtigem Wetter an einem Fall hoch. Das hat nicht nur den Nachteil, dass man für große Schiffe bei regulärer Sicht im Radar kaum zu erkennen ist, sondern macht auch die zuvor beschriebenen Vorzüge des Tripel-Spiegels zunichte. Denn mit den Spitzen nach oben und unten aufgehängt (sogenannte „Viererstellung“) reflektieren in aller Regel nur die senkrechten Flächen ohne Mehrfachreflexion.

Besser ist die sogenannte „Regenfangstellung“, bei der einer der acht Trichter genau nach oben zeigt. Hier erzielt man in alle Richtungen in etwa die gleiche Rückstrahlwirkung, da sechs der acht Trichter auf horizontal einfallende Radarsignale ausgerichtet sind (wird deshalb auch „Sechserstellung“ genannt).

Auf Segelyachten mit Aluminiumrigg empfiehlt sich die sogenannte „Yachtstellung“. Hier zeigt jeweils ein Trichter genau nach vorn beziehungsweise nach achtern. Somit wird in diese Richtungen eine maximale Rückstrahlleistung erzielt, während zu den Seiten das Mastprofil aushilft.

Mehr ist weniger

Deutlich häufiger trifft man auf Segelyachten sogenannte Röhrenreflektoren an, die mit ihrer schlanken, unaufdringlichen Form weniger ins Auge fallen. Meist werden sie einfach mit einem Stropp oder mit Kabelbindern am Achterstag oder am Want fixiert. Sie sind nicht viel teurer als einfache Aluminium-Oktaeder und obendrein vergleichsweise leicht.

Dieser Reflektortyp weist erheblich mehr, aber dafür sehr viel kleinere Spiegel auf, die in einer transparenten Kunststoffröhre untergebracht sind. Typisch sind Röhrendurchmesser zwischen 5 und 10 cm bei einer Länge von 35 bis 60 cm. Auf Segelyachten werden erfahrungsgemäß eher die dünnen, langen Versionen eingesetzt.

Bei einem Röhrendurchmesser von 5 cm dürfte jedoch die Innenkantenlänge jedes Spiegels kaum mehr als 2 cm betragen, was einer Rückstrahlfläche um die 0,5 qm entsprechen würde. Tatsächlich wirbt der Fachhandel jedoch oft mit Rückstrahlflächen von mehreren Quadratmetern, wobei offenbar die Flächen der vielen kleinen Spiegel addiert werden.

Dies kommt jedoch einer sehr theoretischen Betrachtungsweise gleich. Zum einen müssten dafür die in unterschiedlichen Winkeln angeordneten Spiegel gemeinsam in dieselbe Richtung reflektieren. Wie soll das funktionieren? Zum anderen kann ein kleiner Spiegel eben auch immer nur vergleichsweise wenig Energie reflektieren. Reflektieren 20 Spiegel jeweils wenig Energie, wird es in der Summe nicht besser – denn das Problem des hohen Energieverlustes bei der Reflexion durch kleine Rückstrahlflächen lässt sich dadurch eben nicht kompensieren.

Zur Veranschaulichung eine Analogie: Singt ein Chor aus 20 Personen sehr leise, hört man dies nicht weit – ein einzelner lauter Sänger wird sehr viel weiter wahrgenommen. Bei den Röhrenreflektoren verhält es sich ähnlich, wie zahlreiche Praxistests belegen.

Kompromisslösung in Zylinderform

Eine mögliche Kompromisslösung bieten passive Radarreflektoren in Gestalt runder Kunststoffzylinder, die gern auch als „Blipper-Reflektoren“ bezeichnet werden. Dabei handelt es sich um einen Markennamen – es gibt diesen Reflektortyp auch von anderen Herstellern, wie zum Beispiel Echomax. Auch hier wird im Vergleich zum klassischen Oktaederreflektor auf mehr, aber dafür kleinere Tripel-Spiegel gesetzt.

Bei einem Zylinderdurchmesser von 20 bis 30 cm lässt sich allerdings eine deutlich größere Innenkantenlänge pro Spiegel erzielen als bei einem Röhrenreflektor. Geht man von einer Innenkantenlänge zwischen 20 und 25 cm aus, wäre eine effektive Rückstrahlfläche von 8 bis 10 qm pro Tripel-Spiegel realisierbar.

Dieser Refelektortyp ist allerdings auch deutlich teurer und schwerer als seine Verwandtschaft in Röhrenform. Etwa 200 bis 300 Euro zuzüglich Halterung muss man für die durchschnittlich 1,5 bis 3 Kilogramm schweren Zylinder veranschlagen. Die Länge beträgt je nach Ausführung zwischen 45 und 75 cm.

Zylinderreflektoren werden gern vorn am Mastprofil fest montiert. Manche bringen sie auch seitlich am Mast auf Höhe der Saling an. Letzteres hat den Vorteil, dass nach achteraus keine Abschattung durch das Mastprofil erfolgt – eine gute Lösung bei einem Aluminiumrigg, das zumindest zu den Seiten einigermaßen reflektiert. Neben der festen Ausführung gibt es obendrein aufblasbare Varianten.

Linsen und Verstärker

Eine weitere Variante des passiven Radarreflektors stellt der sogenannte Drei-Linsen-Reflektor dar. Er setzt nicht auf das Prinzip des Tripel-Spiegels, sondern auf sogenannte Lüneburg-Linsen (nach einem gleichnamigen Mathematiker benannt). Bei einer Lüneburg-Linse handelt es sich um eine Kugel aus einem Dielektrikum (schwach oder nichtleitendes Material, wie zum Beispiel Keramik), an deren Rück- beziehungsweise Hinterseite eine reflektierende Metallschicht angebracht ist. Auftreffende Radarstrahlen werden durch den Brechungseffekt der Kugel auf einen Fokuspunkt an der Rück-/Hinterseite abgelenkt. Von dort werden sie reflektiert und erfahren beim Verlassen der Kugel eine umgekehrte Brechung – zurück in die Ausgangsrichtung.

Drei-Linsen-Reflektoren weisen im Inneren drei solcher Lüneburg-Linsen auf, woraus sich die Bezeichnung und die typische knollenartige Form mit drei Ausbuchtungen ergibt. Diese Konstruktion soll gewährleisten, dass aus allen Richtungen auftreffende Radarsignale in die Ausgangsrichtung reflektiert werden. Der bekannteste Vertreter dieser Reflektorart ist das Produkt 3Lenzz. Seine Abmessungen liegen bei 30 x 30 x 15 cm bei einem Gewicht von 2,5 kg. Inklusive Masthalterung sind für einen solchen Reflektor zwischen 350 und 400 Euro anzusetzen.

Lange Zeit waren außerdem sogenannte aktive Radarreflektoren bei Seglern sehr beliebt. Diese in Fachkreisen auch als „Radar Target Enhancer“, kurz RTE, bekannten Geräte funktionieren nach dem Prinzip einer Radarantwortbake. Vereinfacht erläutert senden sie auftreffende Radarsignale verstärkt zurück. Dies sorgt für eine bessere Wahrnehmung, gerade in größerer Entfernung. Darüber hinaus zeigt das Gerät – beziehungsweise dessen Steuereinheit – an, wenn es von einem Radar erfasst wurde. Es gibt solche RTE sowohl als X-Band- als auch als kombinierte X- und S-Band-Reflektoren.

Leider gestaltet sich jedoch das Zusammenspiel mit modernen Halbleiterradaranlagen problematisch. So reicht deren geringe Sendeleistung mitunter nicht aus, um einen RTE zuverlässig zu „triggern“. Daher sollte als Alternative heute besser ein AIS-Transceiver erwogen werden.

Hoch hinaus

Ganz gleich, für welche Variante man sich auch entscheidet – für alle Radarreflektoren ist ein möglichst hoher Standort zu empfehlen. Denn mit der Höhe steht und fällt die Reichweite. Hinzu kommt, dass die Radarantennen großer Schiffe ebenfalls in beträchtlicher Höhe montiert sind, so dass die Höhe ebenso für den richtigen Winkel der Rückstrahlfläche relevant werden kann.

Der beste Ort wäre somit der Masttopp. Hier einen hinreichend großen Oktaeder in der richtigen Stellung unterzubringen, kann allerdings eine Herausforderung darstellen. Zumal dort oben auch UKW-Seefunkantenne, Windmesser, Verklicker und Ankerlicht ihren Platz beanspruchen. Manchmal sieht man Trichterreflektoren, die fest zwischen der Oberkante des Mastprofils und der Toppplatte eingebaut wurden. Dies ist allerdings mit erheblichem Aufwand verbunden, wobei auf jeden Fall ein Rigger und ein kompetenter Fachbetrieb mit eingebunden werden sollten. Die dafür anfallenden Kosten dürften zudem einen vermeintlich teuren Zylinder für die Montage am Rigg schnell übertreffen, so dass dieser unterm Strich als gute Alternative erscheinen könnte. Von der einfachsten Lösung in Gestalt einer schlanken Röhre darf man hingegen in der Praxis nicht viel erwarten – sie nützt primär dem eigenen Gewissen, aber weniger den anderen.