Іі. назначение и классификация сарп
Лекция 10
I. БЕРЕГОВЫЕ РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ СТАНЦИИ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ
СУДОВ
Комплексное осуществление мероприятий по организации, регулированию и контролю за движением судов на базе соответствующих технических средств привело к созданию систем управления движением судов (СУДС), призванных обеспечить навигационную безопасность при максимально допустимой интенсивности движения, снизить аварийность и предупредить загрязнение водной среды, а также повысить технико-эксплуатационную эффективность работы флота и портов.
Каждый час простоя судна в условиях ограниченной видимости или в ожидании лоцмана из-за плохой или несвоевременной информации приносит значительные убытки, как судовладельцу, так и целому ряду береговых организаций, вовлеченных в процесс обработки судна в порту. Сократить до минимума подобные простои, следовательно, и убытки могут и должны системы управления движения судов.
По своему назначению, организации и техническому оснащению СУДС могут быть самыми различными:
начиная от пассивныхпервичных мероприятий по упорядочению движения судов
и кончая активными системами, базирующимися на комплексе современных технических средств, включающих новейшие электронные средства наблюдения, связи и обработки информации.
В состав СУДС может входить одна или несколько базовых радиолокационных станций.
СУДС, как правило, состоит из
- центра управления движением (ЦУД) судов,
- одного или несколько постов управления движением (ПУД),
- каналов связи, по которым осуществляются управление техническими средствами постов, а также передача в ЦУД видеоинформации БРЛС и аудиоинформации радиостанций.
В настоящее время на базе современных навигационных и радиосвязных систем создаются новые перспективные СУДС, дополнительно включающие в себя дифференциальные станции спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS и автоматические индификационные системы (АИС).
С их использованием обеспечивается метровая точность определения места судна в зоне действия (до 100 км от диффстанции).
Благодаря этому может достигаться высокоточная проводка судов по узким фарватерам. Благодаря высокоточному навигационному обеспечению может быть существенно повышена эффективность дноуглубительных и гидротехнических работ.
В соответствии с технико-эксплуатационными требованиями все СУДС подразделяются на 4 категории:
Высшая категория - региональные СУДС, обслуживающие обширные акватории, включающие в себя несколько портов с подходами, системами разделения движения судов, каналами, фарватерами.
1 категория - сложные высокоавтоматизированные СУДС, оборудованные специальными высокоточными техническими средствами наблюдения (с компьютерной обработкой информации) и связи, несколькими радиолокационными станциями, обслуживающие подходы и акватории крупных портов и каналы.
2 категория – СУДС, оборудованные специализированными БРЛС, близкими по характеристикам к судовым радиолокаторам с обработкой информации на уровне САРП.
3 категория - упрощенные СУДС, оборудованные средствами наблюдения и связи.
Разработка, установка и эксплуатация СУДС в каждой стране строго регламентирована и проводится в соответствии с требованиями резолюций IМО, рекомендациями и руководствами Международной Ассоциации маячных служб (МАМС), национальными нормативно-правовыми документами.
Порядок проводки судов и выполнение капитанами судов обязательных требований или рекомендаций операторов СУДС доводится до мореплавателей через Извещения мореплавателям, Обязательные постановления по морским портам, руководства и пособия для плавания.
Учитывая мировой опыт использования СУДС на 20 сессии IMO, была принята Резолюция А.857(20) «Руководство для служб движения судов». Для координации действий в вопросах строительства и эксплуатации СУДС в 1980 году был создан Комитет служб движения судов при МАМС.
Каждая СУДС (включая оборудование, положения и инструкции, квалификацию штата) проходит сертификацию Морской Администрации. Проектирование СУДС выполняется морскими научными организациями, а ввод систем в эксплуатацию производится после проведения государственных испытаний и освидетельствования СУДС специально созданными комиссиями.
10.2. БЕРЕГОВЫЕ РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ СТАНЦИИ
Несмотря на достаточно высокую эффективность судовых навигационных РЛС, они не во всех случаях обеспечивают безопасность плавания судов, особенно при большой интенсивности движения в узкостях, в условиях плохой видимости и других, сложных в навигационном отношении, условиях.
Основными их недостаткамиявляется:
наличие мертвой зоны,
ограниченные возможности для улучшения разрешающей способности по дальности и направлению.
В связи с этим, для обеспечения безопасного плавания судов в районах с интенсивным движением (при подходах к портам, при плавании по рекомендованным курсам и фарватерам) в составе СУДС могут использоваться береговые радиолокационные станции (БРЛС).
БРЛС производят обзор заданной акватории порта и подходов к нему и обеспечивают информацией мореплавателей об их местонахождении и о расположенных в опасной близости от них надводных объектах.
Увеличение разрешающей способности по направлению достигается уменьшением угла диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости до 0,3 – 0,7°.
¸ 
,
где: g – ширина диаграммы направленности антенны;
l – длина волны;
D – размеры антенны,
Для получения такой диаграммы необходимо, как это следует из формулы применение антенн с большим размером горизонтального раскрыва (до 5 – 8 м), что в береговых условиях не представляет большой сложности.
Повышение разрешающей способности по дальности до нескольких метров достигается применением очень коротких импульсов (длительностью 0.05 – 0,1 мкс).
Высокая разрешающая способность БРЛС обеспечивает:
- Получение четкого изображения, более сходного с действительными очертаниями берегов, чем изображение на экране судовой РЛС.
- Воспроизведение электронным способом изображения существующих в данном районе визуальных створов, рекомендованных курсов, фарватеров.
- Возможность более точно установить положение судна относительно линии створа или оси фарватера и передать эту информацию на борт судна.
В состав БРЛС входит один индикатор кругового обзора (ИКО) для наблюдения за всей акваторией в целом и до шести индикаторов секторного обзора (ИСО) для наблюдения за отдельными участками фарватера. Применение ИСО дает возможность обзора удаленных участков в крупном масштабе (1:1000 ¸ 1:15 000).
БРЛС применяются для обеспечения:
радиолокационной проводки судов по каналам и фарватерам в условиях ограниченной видимости;
оказания помощи при подходе к причалам, к месту якорной стоянки и съёмки с якоря;
регулирования плотности движения всех плавсредств по акватории порта и подходах к нему, а также для обеспечения безопасного расхождения встречных судов;
контроля за соответствием точек установки средств плавучего ограждения их штатным местам и выдачи информации о смещении знаков и состоянии навигационной обстановки в зоне станции;
оказания помощи при аварийных и спасательных работах;
предупреждения судов, курсы которых ведут к опасности.
БРЛС используются одиночно либо в группе, образующей целую береговую систему.
Это дает возможность осуществить централизованное управление судов в зоне действия БРЛС.
В разных портах главные функции БРЛС различаются. В одних портах они заключаются в проводке судов при плохой видимости, в других – в регулировании движением судов.
Технические требования к БРЛС определяются главным образом судоходными условиями в обслуживаемом районе и основным назначением БРЛС в порту.
При групповом использовании БРЛС проводимое судно как бы передаётся от одной БРЛС к другой, находясь под постоянным наблюдением и получая необходимую информацию с берега.
БРЛС установлены более чем в 250 портах мира.
В портах, где БРЛС нет, для проводки малотоннажных судов может быть использована РЛС судна, стоящего на якоре.
Важной задачей при проводке судна с помощью БРЛС является его опознавание на экране РЛС среди эхо-сигналов других судов и навигационных знаков. Для этого применяются различные способы.
1. По координатам, которые судно сообщает оператору БРЛС. Знание координат судна помогает оператору опознать эхо-сигнал судна на ИКО. Однако этот способ не всегда надёжен.
2. По отличительному манёвру (большему по величине, по кратковременному изменению курса либо циркуляции), в течение которого судно опознаётся по характерному перемещению эхо-сигнала на экране. Такой способ получил широкое распространение и применяется для опознавания судов, которые находятся на дальних подступах к порту в районах, свободных от навигационных опасностей и скопления судов. Этот способ требует относительно много времени.
3. С помощью портативных бортовых радиолокационных маяков-ответчиков, которые лоцман приносит с собой на судно. Включённый по требованию оператора маяк-ответчик излучает кодированные импульсы, которые принимаются БРЛС и показываются на ИКО в виде характерных меток, располагающихся за эхо-сигналом опознаваемого судна. Такой ответчик полностью решает задачу опознавания.
4. По радиопеленгу судна, полученному с помощью УКВ и визуального радиопеленгатора во время установления с ним радиотелефонного контакта. Способ прост и удобен. Недостаток этого способа заключается в том, что он дает одну линию положения, на которой могут находиться несколько судов.
Большое значение при проводке судна имеет документирование информации, передаваемой на судно. Для этого применяется магнитофонная или цифровая запись радиотелефонных переговоров и запись изображения с экрана с помощью видеозаписывающих устройств.
В качестве БРЛС могут применяться различные типы РЛС, выпускаемые различными фирмами.
Так, в составе СУДС на Чёрном и Азовском море (Украина) в качестве основной или резервной БРЛС применяются РЛС «Наяда-5» (Россия), сопряженные с САРП «Бриз-Е» или модифицированной САРП «Панорама-СТ» (Украина), а также РЛС фирм «Norcontrol» (Норвегия), «Atlas Electronic» (Германия).
В настоящее время закончена разработка и осуществляется поставка современной береговой радиолокационной станции контроля надводной обстановки «Наяда-5ПВ» (Россия).
БРЛС «Наяда-5ПВ» работает в диапазоне частот 9430 МГц (l = 3,2 см).
Разрешающая способность по углу – 0,5 ± 1° в зависимости от варианта исполнения антенны.
Разрешающая способность по дальности – 10 – 100 метров в зависимости от установленной шкалы дальности.
Точность определения координат довольно высокая и составляет:
- по дальности – 10 метров;
- по углу – 0,3°.
Шкалы дальности: 0,25 – 64 мили.
Радиолокационная информация представляется в цветном изображении с эффективным диаметром радиолокационного изображения – 250 мм.
Тема: Средства автоматической радиолокационной прокладки (САРП).
ІІ. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ САРП
10.3. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И НАЗНАЧЕНИЕ САРП
Принимать все меры для предупреждения столкновения судов, проявлять постоянное чувство ответственности за доверенные ему человеческие жизни и материальные ценности, иметь и поддерживать на надлежащем уровне профессиональные навыки по расхождению судов - долг каждого судоводителя.
В общей задаче обеспечения безопасности мореплавания одно из главнейших мест занимает проблема безопасного расхождения судов.
Ежегодно в море сталкиваются примерно 1500 судов мирового флота вместимостью более 500 р. т. (т.е. примерно одно из каждых 25 судов) и из них от 10 до 30 судов погибают.
В среднем в 15-20 % случаях причиной аварий судов являются столкновения.
Следует подчеркнуть относительную тяжесть последствий столкновений. Технические убытки от них, как правило, велики и за последние годы составляют более 30 % от всех технических убытков вследствие аварийности судов.
Наиболее существенно на вероятность столкновения влияет состояние видимости.
В мировом морском флоте в условиях ограниченной видимости происходит 2/3 всех столкновений.
С учетом относительной частоты туманов, мглы, снегопадов вероятность столкновений в условиях ограниченной видимости в 10-15 раз выше, чем при нормальной видимости.
Вследствие этого ограниченная видимость предъявляет повышенные требования к профессиональной подготовке судоводителей и к бдительности несения ходовой вахты.
Главная причина опасности столкновений – усложнение условий судоходства, вызванное техническим прогрессом в развитии мирового флота.
Увеличение водоизмещения морских судов приводит к ухудшению их маневренных качеств, ограничению зоны маневрирования вследствие увеличивающейся осадки.
При этом возникает необходимость в заблаговременном решении задачи по оценке ситуациии выборе маневра для безопасного расхождения со встречными судами с учетом динамических и инерционных свойств судов.
Процесс расхождения судов стал быстротечным, так как их скорость движения возросла.
Это требует ускорения обработки информации и принятия решения судоводителями. В сложившейся ситуации при высокой плотности движении судов штурман физически не в состоянии обработать всю информацию старыми методами и принять обоснованное решение.
Наряду с совершенствованием организации судоходства были предприняты меры по созданию новых судовых технических средств автоматической радиолокационной прокладки (САРП).
САРП – датчик информации, необходимый судоводителю для правильной оценке ситуации встречи с другими судами и принятия обоснованного решения для успешного расхождения с ними.
Другими словами, САРП при сопряжении с РЛС предназначена для повышения безопасности мореплавания за счет обеспечения судоводителя непрерывной информацией о положении и параметров движения объектов.
В настоящее время на судах мирового флота эксплуатируется более 15000 САРП.
Сама по себе установка САРП на судне не обеспечивает предупреждения столкновения. Эту задачу решает судоводитель, хорошо знающий особенности использования САРП.
Поэтому в дополнение к требованиям подготовки судоводителей по использованию радиолокационного оборудования IМО предъявляет требования к обучению практическому использованию САРП. Все судоводители, несущие вахту на судне, оборудованном САРП, должны пройти официально утвержденный курс обучения и иметь соответствующее квалификационное удостоверение.
Англичане говорят: "Хорошего судоводителя САРП делает еще лучше, а плохого - еще хуже".
Мировая практика знает не мало случаев, когда безграмотная эксплуатация САРПможет стать одной из причин навигационной аварии.
Пример, трагедия пассажирского судна «Адмирал Нахимов» при столкновении с т/х «Петр Васев» 31 августа 1986 года в Цемесской бухте Черного моря.
Неумелая работа диспетчера порта, неумелое управление пассажирским судном и балкером (включая безграмотную эксплуатацию САРП, установленного на балкере), привели к гибели 485 человек.
04 марта 1994 г около 30 миль к юго-западу от Хельсинки неумелая эксплуатация САРП на пассажирском пароме "Sally Albatross" финско-шведской компании "Silja Line АВ" (валовая вместимость 25000 р.т, осадка 5,6 м, 1101 пассажиров и 159 членов экипажа) привела к посадке судна на каменную грядуи полному затоплению парома.
В течение двух часов два ледокола и несколько спасательных судов эвакуировали всех пассажиров и экипаж (в прессе эту спасательную операцию характеризовали как "образцовую", которая должна войти в учебники)
В соответствии с требованиями IМО, все средства радиоэлектронного наблюдения на судне подразделяются на:
1. СЭП (EPA) - средства электронной прокладки. Минимальный диаметр экрана 180 мм. Может сопровождать 10 целей. Устанавливается на судах от 300 до 500 р.т.
2. САС (АТА) - средства автоматического сопровождения. Минимальный диаметр экрана 250 мм. Может сопровождать 10 целей. Устанавливается на судах от 500 до 1000 р.т.
3. САРП (ARPA) - Средства автоматической прокладки. Минимальный диаметр экрана 340 мм. Может сопровождать от 20 целей. Устанавливается на судах от 10000 р.т обязательно.
САРП выполняют следующие функции:
автоматическое обнаружение объектов в заданной зоне обзора;
автоматический или ручной захват обнаруженных целей на их автосопровождение;
непрерывное определение координат целей (Dц, Пц ), параметров их движения (Кц , vц ) и элементов сближения (Dкр , Ткр );
отображение на экране первичной и вторичной (вычисленной) радиолокационной информации в графической и буквенно-цифровой форме;
экстраполяция ситуации (проигрывание маневра) для безопасного расхождения;
выдача звуковой и световой сигнализации при наступлении опасных событий (появление или потеря опасной цели в заданной зоне, выход из строя системы и др.).
Исходя из выполнения этих функций современные САРП решают как задачи расхождения с судами, так и навигационные задания.
Типовыми заданиями, связанными с обеспечением безопасности расхождения судов, являются:
ручной захват целей на сопровождение;
автоматическое обнаружение и автоматический захват целей в заданной области (в охранном кольце, во всей зоне радиолокационного обзора, в заданном секторе либо в другой заданной области);
выполнение автосопровождения и определение элементов движения целей;
определение маневров целей, находящихся на сопровождении;
оценка безопасности ситуации по введенному в САРП критерию;
выработка маневра на расхождение;
проигрывание заданных или рекомендованных маневров на расхождение;
представление на экране ситуаций в графическом виде цифровых данных, характеризующих элементы движения цели.
Из навигационных задачв САРП чаще всего решаются следующие:
счисление пути судна;
определение места своего судна по радиолокационным пеленгам и дистанциям до неподвижных ориентиров;
определение полярных (для своего судна) и географических координат для любой точки экрана;
определение полярных координат любой точки экрана относительно принятой любой опорной точки;
вычисление путевого угла, скорости своего судна, а также вычисление относительных навигационных параметров, полученных в результате радиолокационных измерений по недвижным объектам;
графическое изображение фарватеров с заданной шириной на экране дисплея для облегчения проводки своего судна.
10.4. КЛАССИФИАЦИЯ САРП
Существующие в настоящее время САРП можно классифицировать по ряду признаков.
По методу накопления информации:
1. системы, создающие на экране индикатора траектории прошлого движения цели путем запоминания и отражения предыдущей информации. В качестве накопителя информации может использоваться:
- бесконечная петля магнитной ленты (РЛС Marconi Predictor фирмы «Marconi»;
- экран, покрытый люминофором с длительным послесвечением (устройство фирмы «Kelvir Hughes»);
- ЦВМ (система «SCAN-100» фирмы «F8M Systems»);
2. системы с предоставлением прогнозируемой к определенному моменту времени информации о положении целей. Отработка и оценка радиолокационной информации выполняются:
- специализированными процессорами (система «Digiplot» фирмы «Lotron Corp.», «Океан-С» и др.),
- универсальными ЦВМ (система «Compact» фирмы GEC-AE и др.).
Более широкое распространение получили системы с прогнозированием информации.
По методу отображения первичной и вторичной информации:
1. системы с совмещенным на экране ИКО отображением первичной и вторичной информации («Бриз-Е», «Датабридж-7» и др.);
2. системы с раздельным представлением первичной и вторичной информации (САРП фирмы «Норконтрол»).
Первые получили наибольшее распространение, так как они позволяют одновременно на одном экране наблюдать и первичную, и выработанную ЦВМ вторичную информацию. Однако при этом возникают технические трудности точного совмещения первичной и вторичной информации.
При использовании систем с раздельным изображением первичной и вторичной информации теряется непрерывность наблюдения, так как штурман вынужден переходить от одного экрана к другому, а также возникают трудности в идентификации цели и ее вторичной информации.
По принципу применения и использования:
1. САРП как составная часть более сложной системы комплексной автоматизации судовождения («Бриз-1», «Compact», «Бирюса» и др.);
2. автономные.
Последние изготовляются в двух вариантах:
- в качестве отдельного автоматизированного радиолокационного индикатора (например, «Бриз-Е»), который может сопрягаться с обычными судовыми РЛС.
- как автоматизированная радиолокационная станция («Океан-С», РЛС Bridge Master фирмы Decca, РЛС FURUNO и др.).