 |
|
Способы и средства контроля навигационной безопасности плавания в открытом море и при подходе к побережью
Открытое море – это морское пространство, находящееся за пределами радиотехнической дальности видимости побережья, прибрежных островов и архипелагов. Принято считать, что открытая часть моря начинается при удалении от береговой черты и прибрежных островов на расстояние, превышающее 25 … 40 миль. С навигационной точки зрения, к особенностям открытого моря относятся следующие: большие глубины моря и малое количество ненаблюдаемых навигационных опасностей; слабые, практически неощущаемые приливные течения, а морские течения других видов характеризуются случайно изменяющимися по месту и времени скоростью и направлением; невозможность определения места по наблюдаемым береговым ориентирам; плавание в открытом море совершается, как правило, длительными по времени и большими по протяженности курсами. Эти условия практически исключают вероятность посадки корабля на мель, но не исключают степень риска столкновения с морскими объектами, особенно на рекомендованных океанских путях. Требования к точности плавания в открытом море с большими глубинами диктуются, главным образом, задачами обеспечения высокой эффективности выполнения тактических и боевых задач. Основным способом кораблевождения в открытом море является счисление пути с периодической его коррекцией по обсервациям. Поскольку точность плавания по счислению зависит от точности учитываемых элементов течения, а морские течения обладают случайной изменчивостью, то одной из важнейших навигационных задач в открытом море является задача определения элементов сноса корабля течением. Информация о течениях, содержащаяся в навигационных пособиях, имеет весьма приближенный и вероятностный характер. Тем не менее, при отсутствии других источников информации о течении сведения о них, приведенные в навигационных пособиях,
должны быть использованы для повышения точности плавания. Исследования показали, что при правильном использовании Атласов течений в большинстве случаев (75 … 80%) достигается повышение точности счисления. Наиболее надежно элементы морского течения определяются в моменты периодического включения гидроакустического абсолютного лага путем сравнения векторов абсолютной и относительной скоростей. Если абсолютный лаг работает непрерывно, то проблемы определения вектора скорости течения не существует, так как абсолютный лаг вырабатывает пройденное кораблем расстояние относительно поверхности Земли, и если при этом система курсоуказания работает исправно и без систематических погрешностей, то в каждый данный момент будет вырабатываться практически безошибочный вектор путевой скорости корабля. При отсутствии абсолютного лага вектор скорости течения определяется по серии невязок нескольких последовательно выполненных (через интервалы 10 … 20 мин) обсерваций. Используются невязки С¢, измеренные по карте относительно нескорректированных предыдущими обсервациями счислимых точек, находящихся на линии истинного курса. При этом для каждой невязки фиксируется интервал счисления t от момента первой (исходной) до данной обсервации. Расчет направления КТ и скорости vT течения при равноточных обсервациях производится по формулам:
(9)
где i – порядковый номер невязки; ai – направление i-й невязки относительно меридиана.
Для определения вектора скорости течения по обсервациям используются невязки, превышающие предельные погрешности начальной и данной обсерваций, то есть только те невязки, которые проявились на фоне погрешностей обсерваций и поэтому являются результатом воздействия на корабль течения.
Пример.
С интервалами 12 минут выполнены три равноточных обсервации (не считая исходной) и получены невязки относительно соответствующих счислимых мест на линии истинного курса, проложенной от исходной обсервации:
a1 = 123°, С¢1 = 0,8 мили, t1 = 0,2 ч;
a2 = 80°, С¢2 = 1,4 мили, t2 = 0.4 ч;
a3 = 200°, С¢3 = 1,0 мили, t3 = 0,6 ч.
Определить вероятнейшие элементы течения.
Р е ш е н и е:
1. Для подсчета сумм составляют таблицу 3 слагаемых, стоящих под знаками сумм в формуле (9).
| t,ч | C¢,мили | a, градусы | (C¢)2 | (C¢)2a | C¢t | t2 |
| 0,2 0,4 0,6 | 0,8 1,4 1,0 | 0,64 1,96 1,00 | 78,72 156,80 200,00 | 0,16 0,56 0,60 | 0,04 0,16 0,36 | |
| Суммы | 3,60 | 435,52 | 1,32 | 0,56 |
2. Рассчитанные суммы подставляют в формуле (9) и получают искомый ответ: КТ = 120,97 » 121°; vT = 2,36 уз.
Выявленные элементы течения учитываются в навигационной прокладке в течение срока относительного постоянства течения (0,5 …2,5 ч).
Если обсервации для определения течения производились на одном курсе и при относительном постоянстве ветра, то по формулам (9) определяется суммарный вектор сноса (за счет сноса течением и ветрового дрейфа).
Равноточные обсервации, выполненные для определения течения (сноса), после вычисления течения используются для определения вероятнейшего места. Для этого они
приводятся к моменту последней обсервации и осредняются.
Серия обсерваций для определения элементов течения может быть получена по сигналам РНС дальней и средней навигации ("Чайка", "Лоран-С", МАРС-75, "Омега"), а также по КНС.
При маневрировании корабля в ограниченном районе открытого моря элементы течения, выбираемые из навигационного пособия, учитываются после завершения маневрирования. Для этого счислимое место корабля сносится на величину суммарного вектора скорости течения, умноженного на время плавания без учета течения.
Для повышения точности плавания в открытом море целесообразно использовать метод корректируемого счисления. Сущность этого метода состоит в сравнении невязок с предельными погрешностями обсервованного и счислимого мест, в оценке статистической существенности изменения элементов сноса и в последовательном их уточнении.
После каждой обсервации рассматриваются две невязки (рис. 13): С', измеренная относительно точки А, расположенной на линии истинного курса и соответствующая моменту обсервации, и обычная невязка С, измеренная относительно счислимого места корабля В, расположенного на линии пути.
Рис. 13 Невязки
Невязка С¢ сравнивается с предельной суммарной радиальной погрешностью предыдущей (Мо) и данной (М) обсерваций, то есть с величиной R1 = 2 
, а невязка С сравнивается с предельной суммарной радиальной погрешностью (Мсч) счислимого и обсервованного (М) мест, то есть с величиной R2 = 2 
. По знаку сравнения делается суждение о существенности или несущественности изменения учитываемого течения.
Различные комбинации сравнения невязок и соответствующие им выводы относительно изменчивости течения представлены в табл.4.
Смысл рекомендации "Осреднить элементы течения", указанной в таблице, состоит в том, что течение, определенное по последней невязке, осредняется с ранее учитываемым течением. Для этого из точки А (см. рис. 13) проводится невязка Со, делящая невязку С на две равные части. Направление осредненного течения КТ = aо, скорость vT = Со / t, где t – интервал счисления от предыдущей обсервации до данной.
Навигационная прокладка при плавании в открытом море ведется на навигационных картах масштаба 1:200 000 … 1:500 000. В океане при отсутствии путевых карт такого масштаба используются карты-сетки. Оцифровка их меридианов производится при составлении предварительной прокладки и проверяется в море при переходе на карту-сетку.
Таблица 4. Различные комбинации сравнения невязок и соответствующие им выводы относительно изменчивости течения
| С¢ > R1 | С¢ £ R1 | ||||
| Невязка | Вывод | Действия | Невязка | Вывод | Действия |
| С £ R2 C > R2 | Течение изменилось несущественно Течение изменилось существенно | Осреднить элементы течения Определить новые элементы течения по последней невязке | С £ R2 C > R2 | Течение изменилось несущественно Отсутствие сноса течением | Учитывать прежнее течение Прекратить учитывать течение |
При счислении пути на картах-сетках счислимые координаты корабля каждые четыре часа переносятся на генеральную карту с предварительной прокладкой и проверяется соблюдение графика движения корабля по месту и времени. Особое внимание обращается на отсутствие промахов, возможных при оцифровке меридианов карты-сетки и при переходе с одной карты-сетки (карты) на другую. В некоторых случаях на карту-сетку наносятся по географическим координатам отдельные элементы навигационной обстановки (наиболее близкие к линии пути отличительные глубины, изобаты и т.п.).
При плавании по счислению счислимые координаты регистрируются через каждый час, а также при каждом переходе с одной карты (карты-сетки) на другую. При этом счислимые координаты одной автономной системы счисления должны совпадать (с точностью до предельных суммарных СКП) с координатами, выработанными другой системой.
Счисление контролируется обсервациями. Основными средствами для определения обсервованного или вероятнейшего места корабля в открытом море являются космические навигационные системы (ГЛОНАСС, "Навстар"), радионавигационные системы дальней ("Чайка", "Лоран-С") и сверхдальней (РСДН-20, "Омега") навигации, астронавигационные системы и обычные навигационные секстаны.
При длительных по времени курсах обсервации производятся не реже чем через рассчитанные допустимые интервалы времени. При этом за допустимую погрешность места принимается радиальная СКП, заданная командиром корабля или вычисленная в процессе составления предварительной прокладки.
Астрономические обсервации в океане производятся на каждой четырехчасовой вахте (не менее одной обсервации).
Для выявления промахов в обсервациях следует стремиться определять место через короткие интервалы времени с помощью различных навигационных систем. Если при этом предельные радиальные погрешности обсерваций (окружности с радиусами R = 3М) после их приведения к одному моменту имеют общую область пересечения, то все обсервации должны быть признаны качественными, а их разброс обусловлен случайными погрешностями. Осреднять графоаналитическим способом эти обсервации можно только в том случае, если их эллиптические погрешности имеют форму, близкую к кругу . При несоблюдении этого требования расчет вероятнейшего места производится с помощью ЭВМ путем совместной автоматизированной обработки (методом наименьших квадратов) всех линий положения, по которым были получены обсервации.
Графическое осреднение не только допустимо, но и необходимо в тех случаях, когда имеется серия однородных равноточных обсерваций, полученных на коротком интервале времени с помощью одной и той же навигационной системы.
Надежность счисления контролируется путем сопоставления невязки с ее допустимым (предельным) значением. Если невязка превышает допустимую, то необходимо проверить навигационную прокладку от предыдущей обсервации до данной, и если при этом ошибок не
окажется, то после повторения обсервации необходимо принять меры к уточнению элементов
течения. Все случаи получения невязок, больших предельной, докладываются командиру корабля.
Для контроля отсутствия промахов в навигационной прокладке при плавании в открытом море, помимо обсерваций, используются следующие приемы:
– измерение глубин эхолотом и сравнение их исправленных значений со счислимыми. Систематическое их расхождение свидетельствует о смещении фактической линии пути относительно проложенной на карте;
– пройденное расстояние, рассчитанное по лагу, периодически сравнивается с расстоянием, вычисленным по частоте оборотов движителей. Расхождение этих расстояний не должно превышать 1,5 … 2,0% пройденного расстояния при использовании суммарного счетчика частоты вращения движителей и 3 … 3,8% при вычислении скорости по показаниям тахометра;
– курс по основному курсоуказателю сравнивается с курсами других курсоуказателей, их исправленные поправками значения должны совпадать с точностью до предельной суммарной случайной погрешности, которая определяется по точностным характеристикам используемых курсоуказателей;
– при сильном волнении моря и рыскании корабля направление линии истинного курса, проложенной на карте, должно совпадать с направлением осредненного и исправленного поправкой компаса курса, определенного по курсографу;
– если на различных курсах корабля невязки располагаются вдоль линии курсов, то с большой вероятностью можно предположить о том, что имеется неучтенная систематическая погрешность в поправке лага. Преобладание на различных курсах невязок, перпендикулярных линии курса корабля, свидетельствует о возможной систематической погрешности в системе курсоуказания;
– в моменты видимого восхода и захода Солнца определяется поправка компаса и сравнивается с учитываемой. Расхождение поправок (при отсутствии инерционных погрешностей) не должно превышать их предельной суммарной погрешности.
Подход к берегу (вход в прибрежные воды) должен рассматриваться как сближение с прибрежными банками и отмелями. Поэтому рекомендуется повысить боевую готовность аварийным группам и запасным постам управления рулем и постам технического наблюдения (РЛС, ГАС и эхолот). Навигационная безопасность может считаться в высокой степени гарантированной при возможности производства надежных обсерваций. Если по каким-то причинам в районе плавания такая возможность отсутствует и корабль сближается с побережьем в мало изученном районе по счислению, то в прибрежные воды более безопасно подходить на том участке, на котором малые глубины – банки и отмели – удалены от береговой черты на расстояние Dоп, не превышающее радиолокационной дальности Dб обнаружения берега (рис.14 ). При этом предельная СКП счислимого места (на рисунке она изображена кругом) должна быть меньше расстояния до ближайших опасных глубин (для больших кораблей опасными считаются 20-метровые изобаты, для малых – 10-метровые). В этом случае вход в прибрежные воды обеспечивается надежными обсервациями по береговой черте до подхода к опасным глубинам.
Рис. 14 Удаление судна от опасностей на величину Dоп.
Если же побережье не опознано, то сразу же после обнаружения на экране радиолокатора
(или визуально) береговой черты производится ее опознавание. Для этого используются любой из многочисленных способов, изложенных в курсе морской навигации. После надежного опознавания побережья выполняется серия последовательных обсерваций.
Вероятность того, что корабль после определения места находится в безопасном расстоянии от опасной изобаты, ограничивающей недопустимые для судна глубины, вычисляется по формуле
(10)
где d – расстояние от корабля до опасной изобаты; m – СКП обсервации по направлению на опасную изобату.
Если требуется знать вероятность того, что корабль будет находиться в безопасном расстоянии от вышеуказанной изобаты и при этом не выйдет за пределы дальности наблюдения за береговой чертой, то используется формула
(11)
где D – расстояние от линии пути корабля до береговой черты.
Анализируя данную формулу, можно заключить, что для входа в прибрежные воды наиболее безопасными являются те участки, в которых наблюдается максимальное расстояние между границей дальности обнаружения береговой черты и внешней кромкой навигационных опасностей.
На подводной лодке в подводном положении при подходе к берегу рекомендуется рассчитывать безопасные рубежи по глубинам, подходя к которым следует уменьшать глубину погружения.