Методика использования САРП при плавании в условиях ограниченной видимости для обеспечения безопасности мореплавания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Судовая РЛС является важнейшим навигационным прибором, позволяющим решать одновременно две основные задачи судовождения: контроль за движением собственного судна и предупреждение столкновений с судами и другими надводными объектами. Важное ограничение РЛС - относительная сложность и длительность обработки радиолокационной информации путем ручной радиолокационной прокладки на специальном маневренном планшете или путевой навигационной карте.

Внедрение средств автоматической радиолокационной прокладки (САРП) позволяет освободить судоводителя от рутинных операций - съема и обработки радиолокационной информации и сосредоточить его внимание на выполнении наиболее ответственных функций: непрерывном квалифицированном наблюдении, отборе целей на автосопровождение, оценке ситуации, выборе и выполнении оптимального маневра для расхождения.

Однако САРП - это не только более сложная техническая система по сравнению с обычной судовой РЛС, но и система принципиально нового для судоводителей типа „РЛС - компьютер - человек", что создает определенные проблемы при работе с ней и требует высокого уровня квалификации судоводителя. В соответствии с требованиями ИМО каждый судоводитель, использующий САРП, должен пройти предварительно специальный курс обучения, включая тренажерную подготовку.

САРП, как и судовая РЛС, выступает лишь как источник информации (хотя и очень важный). Оценка ситуации и принятие решении по-прежнему остаются за судоводителем. Поэтому эффективность использования САРП определяется не только степенью освоения самого прибора (клавиш), но прежде всего квалификацией и опытностью судоводителя, умением применять САРП для обеспечения навигационной безопасности в самой различной обстановке на основе правил плавания и принципов хорошей морской практики.

Раздел 1. Общие сведения о САРП

1.1 Задачи решаемые САРП

Средства автоматической радиолокационной прокладки САРП - это радиолокационно-вычислительные системы, обеспечивающие автоматическое сопровождение эхосигналов заданных целей, первичную и вторичную обработку радиолокационной информации, выдачу судоводителю всех данных, необходимых для непрерывной, точной и быстрой оценки навигационной ситуации и решения задач обеспечения навигационной безопасности.

Как и обычная судовая РЛС, САРП является системой двойного назначения - позволяет решать задачи предупреждения столкновений судов и проводки судна по линии заданного пути (навигации).

САРП решает следующие основные задачи:

отображение на экране всей радиолокационной обстановки в соответствии с выбранными шкалами дальности, режимами ориентации и стабилизации радиолокационного изображения;

автоматическое обнаружение эхо-сигналов надводных целей в пределах контролируемой зоны на экране САРП, границы которой задаются охранными кольцами (“GUARD RINGS”), секторами захвата и барьерными линиями, осекающими группы береговых объектов;

автоматический или ручной захват обнаруженных целей и их автосопровождение, т.е. непрерывное ведение “строба” заданных размеров за эхо-сигналом цели;

одновременное автоматическое сопровождение, обработка, отображение и непрерывное обновление данных не менее чем по 20 целям (если сопровождаются не все цели, наблюдаемые на экране, то сопровождаемые цели должны быть четко обозначены специальными маркерами);

непрерывное автоматическое определение полярных координат (пеленга и дистанции) всех сопровождаемых целей, возможность быстрого определения пеленга и дистанции любого объекта, появляющегося на экране РЛС и САРП;

непрерывное автоматическое определение элементов движения (курса и скорости) и элементов сближения (дистанции кратчайшего сближения и времени плавания до точки кратчайшего сближения) для всех сопровождаемых целей;

непрерывное представление на экране САРП обработанной вторичной радиолокационной информации, характеризующей элементы движения сопровождаемых целей и элементы сближения, в векторной или другой графической форме, четко указывающей экстраполированное перемещение целей;

немедленная выдача на индикацию и непрерывное обновление буквенно-цифровой информации для любой сопровождаемой цели по желанию судоводителя;

экстраполяция ситуации, т.е. “проигрывание” развития ситуации во времени при условии неизменности элементов движения как целей, так и собственного судна (например, изменением длины вектора на экране САРП);

имитация (проигрывание) маневра для безопасного расхождения со всеми целями при условии, что элементы движения целей останутся неизменными (причем в течение всего времени имитации маневра обработка и отображение информации по всем сопровождаемым целям не должны прерываться;

обнаружение маневра цели и соответствующая корректировка выдаваемой информации (определение тенденции относительного движения цели в течение 1 мин после завершения маневра, экстра полированное перемещение цели с заданной точностью - в течение 3 мин после завершения маневра);

Цель, вызвавшая предупредительный сигнал, должна отчетливо обозначаться на экране САРП.

При этом особо оговаривается следующее:

судоводитель должен иметь возможность выбора шкал дальности, режима ориентации и стабилизации радиолокационного изображения, режима представления векторов (при этом должна быть обеспечена четкая индикация выбранного режима);

после изменения режима работы САРП (переключения шкалы дальности, ориентации, стабилизации, вида векторов) время восстановления всей информации о целях на экране САРП не должно превышать времени четырех оборотов антенны;

должна быть предусмотрена независимая регулировка яркости радиолокационного изображения и вторичной информации вплоть до полного исключения последней;

информация САРП не должна маскировать радиолокационное изображение в такой степени, чтобы затруднялось обнаружение целей;

индикация данных САРП должна находиться под контролем судоводителя, должна быть предусмотрена возможность сброса ненужной информации в любой требуемый момент;

должна быть предусмотрена возможность включения и выключения предупредительной сигнализации судоводителем;

САРП не должна ухудшать характеристики сопрягаемых с ним датчиков навигационной информации (РЛС, гирокомпаса, лага), а сопряжение с другой аппаратурой не должно ухудшать характеристики самого САРП;

в САРП должны быть предусмотрены тестовые программы для периодической автоматической проверки работы САРП и сигнализация о неисправностях, позволяющая судоводителю контролировать правильность работы САРП.

судовой радиолокационный индикация

Раздел 2. Эксплуатационные требованиям к средствам автоматической радиолокационной прокладки (САРП)

В целях повышения стандарта предупреждения столкновении судов в море средства автоматической радиолокационной прокладки (САРП) должны:

уменьшать рабочую нагрузку наблюдателей, позволяя им получать автоматически информацию о сопровождаемых целях, с тем, чтобы они могли решать навигационные задачи с несколькими отдельными целями так же эффективно, как и при прокладке вручную в отношении одной цели;

обеспечивать непрерывную, точную и быструю оценку ситуации.

Возможности радиолокатора, обеспечиваемые дисплеем САРП, должны отвечать эксплуатационным требованиям к радиолокационному оборудованию (резолюция А.477(ХІІ)) согласно используемым режимам.

В дополнение к общим требованиям, содержащимся в резолюции А.694(17), САРП должны отвечать следующим минимальным эксплуатационным требованиям.

Определения терминов, используемых в настоящих эксплуатационных требованиях, приводятся в добавлении 1.

Раздел 3. Эксплуатационные требования

3.1 Обнаружение

Если обнаружение целей, помимо судоводителя, работающего с радиолокатором, производится отдельным устройством, то оно должно иметь эксплуатационные характеристики не хуже тех, которые могут быть получены при использовании дисплея радиолокатора.

3.2 Захват

Захват цели может быть ручным или автоматическим при относительных скоростях до 100 узлов. Однако в любом случае должна быть предусмотрена возможность ручного захвата и сброса цели: в САРП с автоматическим захватом должна быть предусмотрена возможность запрета захвата в определенных секторах. На любой шкале дальности, на которой захват в определенных секторах запрещен, сектор захвата должен быть определен и указан на дисплее.

Автоматический или ручной захваты должны иметь характеристики не хуже тех, которые могут быть получены пользователем на дисплее радиолокатора.

3.3 Сопровождение

3.3.1 САРП должно быть способно автоматически сопровождать, обрабатывать, одновременно отображать и непрерывно обновлять информацию по меньшей мере в отношении 20 целей, независимо от того, осуществляется захват автоматически или вручную.

3.3.2 Если предусмотрен автоматический захват, пользователю САРП должно быть предоставлено описание критериев выбора целей для сопровождения. Если САРП сопровождает не все цели, наблюдаемые на дисплее, то сопровождаемые цели должны быть четко обозначены на дисплее соответствующим символом*. Надежность сопровождения должна быть не хуже той, которая может быть получена при регистрации последовательных положений цели на дисплее радиолокатора вручную.

3.3.3 САРП должна продолжать сопровождение захваченной цели, четко различимой на дисплее, в течение 5 из 10 последовательных оборотов антенны, при условии, что при этом не допускается переброс сопровождения.

3.3.4 Конструкция САРП должна быть такой, чтобы вероятность погрешностей сопровождения, включая переброс сопровождения, была сведена к минимуму. Пользователю САРП должно быть предоставлено качественное описание влияния источников погрешностей на автоматическое сопровождение и соответствующих погрешностей, включая влияние малых отношений сигнал/шум и сигнал/помехи, вызванных засветкой от моря, дождем, снегом, низкой облачностью и несинхронными излучениями.

3.3.5 САРП, по требованию, должна быть способна отображать на дисплее, соответствующими символами, по меньшей мере, четыре равноразнесенных во времени предыдущих положения любой сопровождаемой цели за период, соответствующий используемой шкале дальности. Должна быть указана временная шкала прокладки предыдущих положений цели. Наставление по эксплуатации должно содержать объяснение того, что представляют собой предыдущие положения цели.

3.4 Дисплей

3.4.1 Дисплей может быть автономным или входить в состав судового радиолокатора. Однако дисплей САРП должен включать все данные, которые должны обеспечиваться дисплеем радиолокатора в соответствии с эксплуатационными требованиями к навигационному радиолокационному оборудованию.

3.4.2 Конструкция должна быть такой, чтобы любая неисправность компонентов САРП, вырабатывающих данные в дополнение к информации, обеспечиваемой радиолокатором в соответствии с эксплуатационными требованиями к навигационному оборудованию, не нарушала целостности радиолокационного изображения.

3.4.3 Должно быть возможным осуществлять автоматическую радиолокационную прокладку, по меньшей мере, на шкалах дальности 3, 6 и 12 морских миль; должно быть отчетливо указано, какая шкала дальности используется.

3.4.4 Автоматическая радиолокационная прокладка может также обеспечиваться на других шкалах дальности, допускаемых резолюцией А.477(ХІІ), и в таком случае она должна отвечать настоящим требованиям.

3.4.5 САРП должна быть способна работать в режиме относительного движения при ориентации изображения "Север" и "Курс" со стабилизацией по азимуту.

Кроме того, в САРП может также предусматриваться режим истинного движения. В этом случае оператор должен иметь возможность выбрать для отображения режим истинного или относительного движения.

Должно быть отчетливо указано, какой режим отображения и ориентации используется.

3.4.6 Вырабатываемая САРПом информация о курсе и скорости захваченных целей должна быть представлена в векторной или графической форме, четко указывающей соответствующими символами* предвычисленное движение цели. В этом отношении:

1) САРП, отображающее предвычисленную информацию только в векторной форме, должно допускать возможность выбора как истинного, так и относительного векторов. Должна быть индикация о выбранном режиме векторов, и, если выбран режим истинного вектора, на дисплее должно также быть указано, какая используется стабилизация - относительно воды или грунта;

2) САРП, способная отображать информацию о курсе и скорости цели в графической форме, должна также отображать по запросу истинный и/или относительный вектор цели;

3) длина отображаемых векторов должна регулироваться путем выбора времени предвычисления;

4) должна быть отчетливо указана шкала времени используемого вектора;

5) если для стабилизации изображения относительно грунта используются неподвижные цели, они должны быть обозначены соответствующим символом*. В этом режиме относительные векторы, включая векторы целей, используемых для стабилизации относительно грунта, должны отображаться по запросу.

3.4.7 Информация САРП не должна затенять радиолокационное изображение цели. Отображение данных САРП должно находиться под контролем наблюдателя.

Должна быть предусмотрена возможность сброса ненужной информации САРП в течение 3с.

3.4.8 Должны быть предусмотрены средства, обеспечивающие независимую регулировку яркости отображения данных САРП и радиолокационных данных вплоть до полного исчезновения изображения данных САРП.

3.4.9 Метод представления данных САРП должен быть таким, чтобы в условиях освещения, обычно имеющих место на мостике судна днем и ночью, они могли быть видны в целом более чем одному наблюдателю. Может быть предусмотрена защита изображения от солнечных лучей с помощью экрана, но так, чтобы он не ухудшал возможности для наблюдателя вести надлежащее наблюдение. Должны быть предусмотрены средства для регулировки яркости.

Должна быть предусмотрена возможность быстрого получения дальности и пеленга любого объекта, который появляется на дисплее САРП.

Когда цель появляется на дисплее радиолокатора и, в случае автоматического захвата, входит в выбранную наблюдателем зону захвата или, в случае ручного захвата, захвачена наблюдателем, САРП не более чем через 1 мин должна отобразить тенденцию ее перемещения и через 3 мин - предвычисленный вектор перемещения цели в соответствии с пунктами3.4.6, 3.6, 3.8.2 и 3.8.3 .

После переключения шкал дальности, на которых работает САРП, или после изменения режима отображения вся информация по прокладке должна визуально отображаться в течение периода времени, не превышающего 1 оборота антенны.

3.5 Эксплуатационные предупреждения

3.5.1 САРП должна быть способна предупреждать наблюдателя с помощью светового и звукового сигналов о любой различимой цели, которая сближается на определенное расстояние или пересекает зону, выбранную наблюдателем. Цель, в связи с которой дано предупреждение, должна быть четко указана на дисплее соответствующими символами*. САРП должна быть способна предупреждать наблюдателя с помощью светового и звукового сигналов о любой сопровождаемой цели, которая согласно предвычислениям должна сблизиться на минимальное расстояние в течение минимального периода времени, избираемые наблюдателем. Цель, в связи с которой дано предупреждение, должна быть четко указана на дисплее соответствующими символами*. САРП должна четко указывать о сбросе цели с сопровождения, кроме случая, когда цель выходит за шкалу дальности, при этом последнее сопровождаемое положение цели должно быть четко указано на дисплее. Наблюдатель должен иметь возможность включать или выключать звуковой предупредительный сигнал.

3.6 Требования к информации

3.6.1 Наблюдатель должен иметь возможность выбирать любую сопровождаемую цель для получения информации.

Выбранные цели должны быть отмечены соответствующим символом* на дисплее радиолокатора.

Если требуется информация более чем по одной цели одновременно, каждый символ должен быть помечен отдельно, например, у каждого символа ставится номер.

3.6.2 Следующая информация для каждой отобранной цели должна быть четко и недвусмысленно идентифицирована, а также немедленно и одновременно отображена в буквенно-цифровой форме за пределами рабочего диаметра дисплея:

1. текущая дальность цели;

2. текущий пеленг цели;

3. предвычисленная дистанция кратчайшего сближения (Дкр,);

4. предвычисленное время кратчайшего сближения (Ткр);

5. вычисленный истинный курс цели;

6. вычисленная истинная скорость цели.

3.6.3 Отображение информации, указанной в пунктах 3.6.2.5 и 3.6.2.6, должно включать также указание на то, на основе какой стабилизации представлена информация - относительно воды или грунта.

3.6.4 Если отображается информация о нескольких целях, одновременно для каждой выбранной цели должно отображаться не менее двух элементов информации из перечисленных в 3.6.2. Если элементы информации отображаются парами для каждой цели, они должны группироваться следующим образом: элементы 3.6.2.1 и 3.6.2.2; элементы 3.6.2.3 и 3.6.2.4; элементы 3.6.2.5 и 3.6.2.6.

3.7 Имитация маневра

3.7.1 САРП должно быть способно имитировать маневр своего судна на расхождение со всеми сопровождаемыми целями с упреждением по времени относительно момента имитации или без него. При этом сопровождение целей и отображение буквенно-цифровой информации по ним не должны прерываться. Имитация должна быть указана на дисплее соответствующим символом.

3.7.2 В наставлении по эксплуатации должно содержаться объяснение принципов, лежащих в основе техники имитации маневра, включая, если это предусмотрено, имитацию маневренных характеристик своего судна.

3.7.3 Должна быть предусмотрена возможность в любое время прервать имитацию маневра.

В частности, средние квадратические погрешности измерений посредством РЛС не должны превышать ±50 м при нормальном распределении по дальности, ±0,5° - по пеленгу. Остаточная постоянная погрешность и среднее квадратическое значение случайной погрешности (при нормальном распределении) не должны превышать соответственно 0,5° и ±0,12° для гирокомпаса, 0,5 уз и ±0,07 уз для лага. При этом не учитываются погрешности датчиков, вызванные качкой и маневрированием судна.

Таким образом, ценность САРП как навигационного прибора зависит от погрешностей сопряженных с ним датчиков - РЛС, гирокомпаса и лага.



Эксперименты с различными типами САРП позволили установить, что при изменении элементов движения (главным образом курса) собственного судна САРП показывает южное маневрирование сопровождаемых целей, т. е. отклонение истинных векторов целей от их первоначального положения, хотя фактически цель следует с постоянными курсом и скоростью.

Причинами эффекта ложного маневра цели являются:

запаздывание вектора перемещения собственного судна относительно вектора истинного курса в процессе поворота из-за наличия угла дрейфа на циркуляции (до 15°, у судов с хорошей поворотливостью до 25°);

дополнительные погрешности гирокомпаса и лага на циркуляции (инерционная погрешность гирокомпаса может достигать 3°);

запаздывание данных САРП вследствие их сглаживания, так как сопровождение целей ведется в относительном движении, а период сглаживания часто превышает время маневра курсом.



Большая вероятность ложных срабатываний сигнализации об обнаружении маневра цели из-за флюктуации центра отражения при изменении ракурса, рыскании цели и т. д.

Для своевременного обнаружения маневра цели рекомендуется использовать режим "прошлых положений цели" (TRACK HISTORY). Векторной и цифровой информации, индицируемой САРП, можно доверять только через 5-6 мин после окончания маневра цели. Для сокращения этой задержки рекомендуется либо устанавливать большие значения коэффициента обнаружения поворота (например, значения 3 - 4 в режиме "TURN DETECTION"), либо сразу после обнаружения маневра цели сбросить ее с автосопровождения, а затем снова быстро принять на АС.

Тщательно контролируйте постоянство ЭДЦ, особенно при плавании б стесненных водах и на малых дистанциях. САРИ позволяет уверенно просчитывать условия расхождения только при постоянных курсах и скоростях. Обнаружение изменении ЭДЦ происходит со значительной (до 3 мин) задержкой (особенно разгон, торможение, небольшие изменения курса. Если маневры цели следуют один за другим, показания САРП будут не только запаздывать, но и характеризоваться нарастающими погрешностями.

Использовать полученные пеленги и дистанции для навигационных целей можно только через 2-3 мин после захвата, когда строб уже устойчиво закрепится на характерной точке. Одновременное АС двух навигационных ориентиров обеспечит надежный контроль за работой системы АС.

Раздел 4. Выбор режима индикации САРП

Установить режим индикации - это значит выбрать и установить:

шкалу дальности Дшк- на которой ведется наблюдение;

ориентацию изображения ("Север". "Курс стабилизированный". "Курс");

стабилизацию изображения ("Истинное движение" - ИД, "Относительное движение" - ОД):

режим представления векторов целей (относительные или истинные векторы) и их длину;

необходимость отображения "прошлых положений" целей;

режим ввода вектора скорости собственного судна;

режим представления "электронных линий".

4.1 Ориентация изображения

В качестве основного режима использования РЛС и САРП рекомендуется режим "Север" ("NORTH UP"). Режим "Курс стабилизированный" ("COURSE UP") имеет преимущества только при плавании курсами южных направлении в стесненных районах, для которых характерны лоцманские методы судовождения. Режим "Курс" играет роль резервного, в том числе на случай выхода из строя гирокомпаса или устройства сопряжения САРП с гирокомпасом.



4.2 Стабилизация изображения

Линии относительного движения (ЛОД) дают наиболее наглядное представление о степени опасности сопровождаемых целей, так как позволяет судить о взаимном перемещении объектов и собственного судна, характере сближения (пересечения курса судна по носу или по корме) и о параметрах сближения Дкр и tкр).



В режиме ОД затрудняется и значительно осложняется расшифровка радиолокационной информации при плавании в условиях ограниченной видимости в стесненных условиях при большой плотности движения судов. Затрудняется соотнесение движения цели с навигационной обстановкой, а следовательно, и прогнозирование маневров цели. При этом эхо-сигналы неподвижных объектов перемещаются навстречу со скоростью собственного судна (в масштабе шкалы дальности), изображение их смазывается, четкость радиолокационного изображения резко снижается, что затрудняет плавание в стесненных водах.

При маневрировании судна обработка данных РЛС в режиме ОД значительно осложняется - вплоть до полной потерн контроля над ситуацией во время циркуляции. Еще большая неопределенность возникает при взаимном маневрировании судов-целей и собственного судна. Эта неопределенность может иметь место и при использовании САРП. что вызывается искажением векторного изображения при начале маневра собственного судна.

В режиме "истинного движения", когда окружающая обстановка наблюдается как бы с высоты птичьего полета, линии истинного движения (ЛИД) позволяют быстро оценить элементы движения целей, т. е. дают представление о ракурсах и скоростях истинного движения объектов. Такое представление взаимного перемещения объектов и собственного судна, определяемое по следам послесвечения, "прошлым положениям" целей и истинным векторам целей, придает развивающейся ситуации определенную динамичность и наглядность, особенно при плавании в условиях судопотока.

Однако в режиме ИД на экране РЛС и САРП не видно, как разойдутся суда, кто у кого пройдет по носу (если не использовать режим прогнозирования), невозможно судить о параметрах сближения (Дкр и tкр) без вывода соответствующей цифровой информации, т. е. оценка опасности столкновения применительно к условиям открытого моря затрудняется.

В режиме ИД легко отличаются подвижные объекты от неподвижных. При этом яркость эхо-сигналов неподвижных объектов повышается, улучшается четкость изображения, так как отметки от них попадают в одно и то же место экрана.

В режиме ИД быстрее, чем в ОД, и независимо ни от ситуации сближения, ни от соотношения скоростей обнаруживается маневр цели. При этом характер маневра определяется однозначно, поскольку при любом изменении ЭДЦ индикация перемещения эхо-сигналов на экране будет соответствовать истинным значениям курса и скорости цели (при любых маневрах собственного судна, т. е. сохраняется контроль за целями и в процессе его маневрирования).

В режиме ИД положение цели и ее вектор истинного движения легко соотносятся с навигационной обстановкой, что очень важно для анализа ситуации при расхождении в стесненных районах, на установленных путях и фарватерах (особенно в условиях плотного судопотока). Bo многих типах САРП использование "электронных карт" и режима проигрывания маневра возможно только при стабилизации ИД. При этом необходимо иметь в виду, что и сам режим ИД в силу необходимости контроля и коррекции вводимого вектора скорости собственного судна может эффективно использоваться только при плавании в зоне видимости побережья и при наличии автоматического (без какого-либо участия судоводителя) режима ввода в САРП вектора vн.

Режим ИД имеет специфические ограничения. Так, следы послесвечения встречных судов в ИД гораздо короче, чем в ОД, что затрудняет распознавание объектов и глазомерную оценку ситуации на шкалах дальности 12-24 мили. Точность определения ЭДЦ зависит от погрешностей гирокомпаса и лага, сопряженных с РЛС и САРП.

4.3 Режим индикации

В целом в режиме «"Север" - ОД - ИВ» послесвечение показывает относительное перемещение и степень опасности цели, а истинный вектор - истинное движение и ракурс цели.

В режиме «"Север" - ИД - ОВ». напротив, послесвечение показывает истинное движение пелен (судопоток) п их ракурсы, а относительные векторы - степень опасности целен.

При плавании в открытом море, т. е, в условиях нестесненного (в навигационном отношении) пространства и слабого судопотока, в качестве основного режима индикации рекомендуется комбинация «"Север" - ОД - относительный вектор».

В прибрежном плавании в условиях судопотока более предпочтительна комбинация «"Север" - ОД - истинный вектор» (с эпизодическим переходом на оценку ситуации по относительным векторам).

При плавании в стесненных водах (в СРД, проливах, шхерах, узкостях, на фарватерах, при входе в порт и выходе из порта и т. д.) в качестве основного режима индикации рекомендуется комбинация «"Север" - ИД - истинный вектор» (с эпизодическим переходом на оценку ситуации по относительным векторам).



Сравнение характеристик 3-х и 10-сантиметровых диапазонов радиоволн дает следующие результаты:

мощность отраженного сигнала (для одинаковой цели) больше в 10-сантиметровом диапазоне;

разрешающая способность по пеленгу (для данной ширины антенны) лучше в 3-сантпметровом диапазоне, при переходе на 10-сантиметровый диапазон угол горизонтальной направленности антенны увеличивается в 3.3 раза;

угол вертикальной диаграммы направленности антенны больше в 10-сантпметровом диапазоне;

дальность радиолокационного горизонта незначительно больше в 10-сантпметровом диапазоне;

интенсивность помех от волн (при той же степени волнения) существенно меньше в 10-сантиметровом диапазоне, что снижает вероятность пропуска или потери цели в помехах;

интенсивность помех от дождя, снега, облачности существенно меньше в 10-сантпметровом диапазоне, что повышает вероятность обнаружения цели, лежащей в пределах области осадков или облачности;

ослабление сигнала в осадках (при тех же атмосферных условиях) существенно меньше в 10-сантиметровом диапазоне.

Сравнение характеристик коротких и длинных зондирующих импульсов дает следующие результаты:

обнаружение целей на больших дистанциях плохое - при коротких импульсах и существенно лучше при длинных;

при длинных импульсах обнаружение на минимальных дальностях существенно хуже;

разрешающая способность по дальности хорошая при коротких импульсах и существенно хуже при длинных;

размазывание изображения в радиальном направлении существенно больше при длинных импульсах, особенно на малых шкалах дальности;

изображение четкое при коротких импульсах, размытое - при длинных, однако на больших шкалах дальности четкость изображения становится приемлемой;

при длинных импульсах вероятность маскировки и пропуска цели в помехах от волн возрастает;

при длинных импульсах вероятность маскировки и пропуска цели в помехах от дождя, снега, облачности возрастает, однако использование длинных импульсов помогает бороться с ослаблением сигнала в помехах и повышает вероятность обнаружения целей, находящихся за областью помех (осадков);

короткие импульсы используют на малых шкалах дальности, длинные - на больших.

4.4 Ввод вектора скорости собственного судна

САРП любого типа требует непрерывного ввода вектора скорости собственного судна для решения следующих задач:

расчета элементов движения (курса и скорости) пели и стабилизации истинных векторов целей;

обеспечения режима ИД, при котором неподвижные объекты и берег должны быть неподвижны на экране РЛС (САРП). а все подвижные объекты (включая и собственное судно) - перемещаться по экрану с истинным курсом и скоростями относительно грунта;

обеспечения режима стабилизации "электронных линий', "электронного фарватера", "электронной карты" на экране САРП относительно грунта.

Если вектор скорости судна вводится относительно воды vн.отн, то рассчитываемый САРП курс цели (истинный или относительный также будет выдаваться относительно воды. При этом ракурс встречного судна практически не искажается и наблюдаемое на экране САРП перемещение целей в большей степени соответствует визуальному восприятию обстановки, т. е. позволяет трактовать ситуацию в полном соответствии с МППСС-72. Однако при этом истинный вектор скорости цели не будет совпадать с фактическим перемещением цели (т. е. будет направлен, например, под углом к оси фарватера, по которому следует цель); неподвижные объекты и "электронные карты" в режиме ИД будут дрейфовать со скоростью, равной скорости суммарного сноса собственного судна в масштабе экрана; неподвижные относительно грунта объекты получат вектор скорости, равный по значению вектору суммарного сноса и обратный ему по направлению; затруднится контроль за движением собственного судна по заданной траектории, планирование поворотов на новый курс, прогнозирование движения целей в стесненных водах.

Если вектор скорости собственного судна вводится относительно грунта vн.абс то рассчитываемый САРП курс цели (истинный пли относительный) также будет выдаваться относительно грунта. При этом облегчается опенка ситуации и прогнозирование движения целей при плавании по фарватерам и СРД обеспечивается стабилизация изображения и "электронных карт" в режиме ИД, неподвижные объекты будут отображаться неподвижными и иметь вектор скорости, облегчается решение всех навигационных задач и управление движением судна по заданной траектории.

Однако при этом экстраполированные векторы сопровождаемых целей также будут рассчитываться относительно грунта, что может привести к значительном искажению ракурсов целей (особенно при движении судов по фарватеру навстречу друг другу в условиях сильного поперечного сноса. Это создает определенные расхождения между визуальным и радиолокационным восприятием обстановки и может повлечь ошибочную классификацию ситуации по МППСС-72 (встречные или пересекающиеся курсы?).

4.5 Ввод и индикация "электронных линий"

Эффективность решения задач навигации и предупреждения столкновения судов с использованием САРП существенно повышается в том случае, если в общем комплексе математического обеспечения САРП специально запрограммированы навигационные элементы - "электронные линии", "электронный фарватер" и стилизованная "электронная карта".

"Электронная линия" - прямая пли несколько сопрягающихся прямых на экране САРП, построенных заданным образом относительно начала развертки и радиолокационного изображения и стабилизированных относительно начала развертки (текущего места судна).

"Электронный фарватер" - система параллельных электронных линий, построенных по заданному направлению и обозначающих границы полосы движения (фарватера), стабилизированных либо относительно начала развертки (режим ОД), либо относительно грунта (режим ИД).

"Электронная карта" - это система "электронных линии" и символов, отображающих на экране САРП основные элементы навигационной обстановки в районе плавания, накладываемая на радиолокационное изображение и стабилизируемая относительно грунта. Электронные символы указывают расположение основных навигационных ориентиров и характерных точек района, а "электронные линии" - линии фарватеров, системы разделения движения, районы якорных стоянок, запретные и ограниченные для плавания районы и т. д.

Таким образом, построенные на экране САРП "электронная линия", "электронный фарватер", "электронная карта" существенно упрощают судовождение и повышают его точность и надежность, особенно при плавании в стесненных условиях, с переменными курсами и скоростями.

Построенная на экране САРП "электронная карта" или "электронный фарватер" оказывают существенную помощь судоводителю не только для навигации, но и для предупреждения столкновении судов, так как позволяют визуально оценивать положение и движение цели относительно оси фарватера (линии или зоны разделения) и прогнозировать возможные маневры наблюдаемых целей.

4.6 Выбор шкалы дальности САРП

Суда с плохо отражающей способностью обнаруживаются лишь на небольших расстояниях, поэтому далее кратковременное отвлечение от экрана РЛС может привести к тому, что такие суда не будут своевременно обнаружены.

С учетом сказанного при плавании в открытом море радиолокационное наблюдение следует вести на шкалах среднего масштаба (12-16 миль) с периодическим просмотром обстановки на меньших шкалах дальности (для обнаружения слабых эхо-сигналов небольших судов, особенно на волнении) и на шкалах дальнего обзора (для возможно раннего обнаружения сильных эхо-сигналов и навигационных определении).

В стесненных водах наблюдение ведется на меньших шкалах дальности (4-8 миль, исходя из обстоятельств плавания) с периодическим просмотром обстановки на больших шкалах дальности (8-16 миль).

При выборе шкалы дальности следует также принимать во внимание следующее:

один и тот же эхо-сигнал обычно лучше обнаруживается на шкалах мелкого масштаба (большей дальности), чем на шкалах крупного масштаба (меньшей дальности), так как эхо-сигнал занимает меньшую площадь на экране и яркость его больше;

смазывание изображения в режиме ОД вследствие движения собственного судна практически неощутимо на шкалах дальности 16 миль и более, однако сильно снижает четкость изображения на малых шкалах дальности: аналогичным образом при обзоре на малых шкалах эхо-сигналы подвижных объектов за каждый оборот антенны "прыгают" на большее линейное расстояние на экране РЛС и САРП.

4.7 Вероятная дальность обнаружения целей

Вероятная дальность обнаружения объектов зависит от многих факторов, поэтому надежный расчет дальности обнаружения для заданной конкретной ситуации в судовых условиях невозможен. Вероятные дальности обнаружения различных объектов для средних условий плавания (т. е. при отсутствии сильного волнения, сильных осадков, помех от мощных кучевых облаков и гидрометеоров) приведены в приложении.

Однако рекомендуется при всяком удобном случае получать фактические данные о дальности обнаружения реальных объектов для своего судна, своей РЛС, своего САРП в различных условиях плавания.

Помехи от морских волн - одна го главных причин, снижающих дальность обнаружения объектов. При сильном волнении сплошная засветка от волн может быть на расстояниях до 6 миль от начала развертки. Эхо-сигналы судов в зоне засветки обычно не обнаруживаются.

Эхо-сигналы от полос ливня, сильного снегопада, грозовых туч, мощных кучевых облаков также засвечивают экран, и среди этих пятен могут быть не обнаружены или потеряны эхо-сигналы судов.

Плотный туман уменьшает дальность радиолокационного обнаружения вследствие рассеивания и ослабления сигналов: от 10% при визуальной видимости 100 м до 30% при видимости 25 - 30 м. Песчаная буря сокращает дальность радиолокационного обнаружения несколько больше, чем туман, при одной и той же дальности визуальной видимости.

Субрефракция (пониженная рефракция) возникает, когда холодный влажный воздух распространяется над относительно более теплой водой (в средних шпротах - осенью в пасмурную тихую погоду, в высоких широтах - в районах теплых течений и т. п.). При разности температур воздуха и воды более 20°С дальность обнаружения малых судов сокращается на 20 - 30% (в отдельных случаях до 40 %). При сверхрефракции (теплый сухой воздух над относительно более холодной водой) дальность радиолокационного горизонта выше нормальной, однако могут появляться мощные эхо-сигналы последующего хода развертки. Сильный ветер способствует перемешиванию слоев воздуха и создает условия, близкие к нормальным.

Ложные сигналы от берега, экранирующие объекты, многократные отражения от близкого большого судна (в виде отметок на кратных пеленгах или по одному пеленгу, но на кратных расстояниях) могут маскировать слабые эхо-сигналы небольших судов и затруднить их обнаружение.

Влияние плохих метеоусловий на дальность радиолокационного обнаружения меньше при использовании волны 10 см. поэтому в случае сильных помех лучше переходить на диапазон 10 см. Так при сильном ливне дальность радиолокационного обнаружения может снижаться в 2 - 4 раза при X = 3 см и лишь на 5 - 10% при X = 10 см.

Влияние помех от волн можно до некоторой степени уменьшить посредством схемы ВАРУ ("Помехи от волн"), которая постепенно увеличивает усиление от самого низкого уровня для ближних целей до установленного значения - для удаленных целей. Однако пользоваться этим регулятором следует с осторожностью и помнить, что уменьшается усиление не только помех, но и эхо-сигналов реальных объектов. Усиление рекомендуется регулировать таким образом, чтобы сохранять небольшую засветку вблизи центра экрана (не допуская появления "слепого" темного кольца, в пределах которого вообще не видно ни эхо-сигналов, ни мерцания экрана).

Раздел 5. Организации наблюдения

5.1 Общие принципы

Руководящие документы не ограничивают судоводителя в праве использовать РЛС в любое время, однако анализ этих документов позволяет указать ситуации, в которых использование РЛС является обязательным:

при плавании в условиях ограниченной видимости;

при ухудшении видимости (даже предполагаемом), при подходе судна к области тумана, интенсивных осадков (ливень, шквал, сильные разряды) и тому подобных условий (пыльные бури), ограничивающих визуальную видимость;

при следовании или нахождении у кромки или в виду зоны ограниченной видимости для обнаружения судов, которые могут быть в этой зоне;

в любых условиях видимости при входе в порт или выходе из порта, плавании в стесненных водах или приближении к ним, в районах интенсивного движения или большого скопления судов.

Кроме того, использование судовой РЛС является целесообразным ночью даже в условиях хорошей видимости, при плавании в прибрежных водах и при следовании районами, где возможна встреча с малыми рыболовными судами, яхтами, буровыми платформами или другими сооружениями и объектами, которые не всегда освещены надлежащим образом, и в любое время, если капитан или вахтенный помощник капитана считает, что использование РЛС содействует повышению безопасности мореплавания.

Всестороннее использование РЛС - важного средства заблаговременного обнаружения других судов (объектов) и определения степени опасности столкновения - является одной из тех мер предосторожности, пренебрежение которыми может быть поставлено в вину на основании правила 2 МППСС-72. Организация радиолокационного наблюдения, в том числе в условиях хорошей видимости, соответствует требованию правила 5 МППСС-72 об использовании для наблюдения всех имеющихся средств, с тем чтобы полностью оценить ситуацию и опасность столкновения, В Резолюции ИМО А,482(12) подчеркивается, что правильное использование САРП способствует адекватному пониманию радиолокационной информации, что в свою очередь дает возможность уменьшить риск столкновений и загрязнения моря. Неправильное использование или неиспользование РЛС и САРП для предупреждения столкновений является фактором, усугубляющим вину в случае столкновения судов.

Попадая в условия ограниченной видимости, судоводитель лишается привычной информации для расхождения с судами, которую он имеет визуально. Поэтому основным источником информации становятся РЛС и САРП, с помощью которых должны выполняться непрерывное систематическое наблюдение, оценка ситуации, выбор оптимального маневра, выполнение и контроль эффективности маневра, контроль за постоянством элементов движения пли характером маневрирования целей и т. д. Одновременно усложняются и задачи навигации, особенно при плавании вблизи побережья и навигационных опасностей. Именно в таких положениях вероятность появления ошибок в оценке ситуации и маневрировании резко увеличивается.

Надежность работы судоводителя при плавании в сложных условиях ограниченной видимости в основном зависит от умения выбрать рациональный объем качественной информации, используя радиолокатор и САРП, а это зависит в свою очередь от опыта правильной организации наблюдения, верного толкования и выполнения МППСС-72.

Судоводитель должен ориентироваться на правила 5, 7 и 19 МППСС-72. Правило 7 отчасти раскрывает содержание правила 5. "Равноценным систематическим наблюдением за обнаруженными объектами" можно считать только то наблюдение, которое обеспечивает получение полноценной информации, подобной той. что получают посредством радиолокационной прокладки.

Хотя в МППСС-72 и не определяется термин "радиолокационная прокладка или равноценное систематическое наблюдение за обнаруженными объектами", но в соответствии с духом и буквой Правил САРП можно рассматривать как устройство, способное легко и быстро обеспечивать ту информацию, которая могла бы быть получена с помощью обычной судовой РЛС только путем длительной и монотонной ручной обработки данных.

Радиолокационное наблюдение (в том числе с использованием САРП) организуется совместно с другими видами наблюдения - зрительным и слуховым, не заменяя, а дополняя их. Даже наиболее совершенное радиолокационное оборудование и САРП не могут заменить визуальное наблюдение.

В условиях радиолокационных помех, волнения моря, метеорологических аномалий, малой отражающей поверхности могут быть не обнаружены отдельные цели. При маневрировании цели и (или) собственного судна информация, выдаваемая САРП, имеет большие погрешности. Маневр, выполненный другим судном, обнаруживается зрительно гораздо быстрее, чем с использованием РЛС и САРП.

Так, при сближении судов очень важно знать ракурс встречного судна. Изменение ракурса - первое и наиболее ясное предупреждение об изменении курса, но ни РЛС, ни САРП не могут это показать без большой временной задержки, В ситуации, близкой к чрезмерному сближению, периодическая быстрая оценка дистанций с помощью РЛС и САРП может и быть желательной, но на последней стадии сближения в ясную погоду действует правило "только глаза!".

Обработка и (или) анализ радиолокационной или навигационной информации ни в коем случае не должны приводить к ослаблению слухового, визуального и радиолокационного наблюдения. Так, если по условиям плавания определение места судна становится безотлагательной задачей при нахождении поблизости других судов, то требуется присутствие на мостике капитана или еще одного судоводителя, с тем чтобы ни в коем случае не страдало наблюдение. Если по какой-либо причине вахтенный помощник чувствует, что не в состоянии осуществлять надлежащее наблюдение и выполнять другие навигационные функции, он должен немедленно сообщить капитан, что ему требуется помощь.

При организации радиолокационного наблюдения и выборе безопасной скорости важно учитывать квалификацию и опыт наблюдателя у РЛС и САРП. Смену наблюдателей следует производить в моменты, когда экран РЛС чист или когда окружающая обстановка относительно проста.

В сложных условиях плавания на мостике судна может находиться одновременно несколько судоводителей с четким распределением обязанностей между ними. Если по условиям плавания (например, при ограниченной видимости) САРП является главным источником навигационной и радиолокационной информации, то рекомендуется, чтобы у экрана САРП находился человек, непосредственно управляющий судном, - капитан или подменяющий его старший помощник капитана. Одновременно один из помощников (вахтенный или подвахтенный) должен дублировать наблюдение с помощью обычной судовой РЛС, с тем, чтобы при неожиданном отказе САРП или сбросе целей с АС обеспечить дальнейшее непрерывное радиолокационное наблюдение и контроль обстановки (особенно при использовании САРП, обладающих недостаточно высокой надежностью).

Если по условиям плавания (например, в стесненных водах при хорошей видимости) САРП не является главным источником навигационной и радиолокационной информации, то рекомендуется, чтобы у экрана САРП находился один из помощников по указанию капитана. Капитан (пли заменяющий его старшин помощник) осуществляет управление судном на основе всех видов наблюдения и может либо запрашивать данные САРП, либо оценивать обстановку непосредственно на экране САРП периодически.

Наличие теневых секторов впереди траверза вызывает необходимость периодических отворотов с курса для их просмотра.

При организации радиолокационного наблюдения учитываются:

район плавания, включая наличие навигационных опасностей, ограничивающих маневрирование, обычные пути движения судов и организацию движения, характеристики судопотока, возможность появления малых судов и т. п.;

условия видимости;

установленные критерии опасности столкновения, включая допустимые значения дистанции и времени кратчайшего сближения;

линейные и временные элементы возможных маневров судна;

технические и эксплуатационные характеристики и ограничения РЛС и САРП с учетом влияния конкретных условий плавания;

РЛС, с которой сопряжено САРП, должна быть должным образом настроена: ручка "Усиление" должна быть в положении, обеспечивающем мерцающий фон шумов приемника по всей площади экрана;

уменьшение усиления для выделения сильных эхо-сигналов пли просмотра части экрана, замаскированной засветкой от сильных осадков, может практиковаться лишь на непродолжительное время с последующим восстановлением нормального усиления.

Обработка радиолокационной информации начинается с момента обнаружения цели на экране РЛС пли САРП и заканчивается после полного расхождения с ней. Целью обработки информации является получение полных и точных данных для определения необходимости, выбора и выполнения маневра расхождения с наблюдаемым объектом. Оценка ситуации встречи и планирование маневра являются сложными логическими задачами, которые в существующих САРП в значительной мере возлагаются на судоводителя.

Обнаружив в результате наблюдения, в том числе - радиолокационного, другие суда (объекты), судоводитель должен в соответствии с правилом 7 МППСС-72 оценить наличие опасности столкновения, используя для этого все имеющиеся средства. Результатом данного этапа является создание оперативного образа (концептуальной модели) процесса расхождения.

Поскольку РЛС и САРП имеют ряд ограничений, полностью оценить ситуацию можно только с помощью анализа первичной (необработанной) и вторичной (обработанной) информации.

Первичная радиолокационная информация позволяет заблаговременно, зачастую значительно раньше зрительного и слухового наблюдения, не только обнаружить другие суда (объекты), но и предварительно выявить наличие опасности столкновения. Оценивая обстановку, судоводитель выделяет из нее по степени риска и срочности те суда-цели, относительно которых он будет маневрировать и должен принять решение. При позднем обнаружении цели или неожиданном ее маневре глазомерная оценка ситуации может оказаться единственным способом выбора маневра и немедленных ответных действии.

Вторичная радиолокационная информация, т. е. полученные посредством САРП отображения векторов на экране и цифровые данные, характеризующие ситуацию сближения (Дкр, tкр, Кц, vц и т. д.) позволяют полностью оценить степень опасности столкновения, выбрать, обосновать и выполнить маневр для предупреждения опасного сближения. Учет результатов переработки информации, конкретной навигационной и гидрометеорологической обстановки, требований МППСС-72 придает процессу строго избирательный характер.

Среди всех наблюдаемых целей рекомендуется в первую очередь определять опасные и потенциально опасные. Опасной принято называть цель, перемещение эхо-сигнала которой в соответствии с принятыми критериями создает опасность столкновения и вызывает необходимость выполнения маневра для расхождения.

Блок-схема наблюдения и решения задачи расхождения судов при ручной прокладке (РЛС)



Блок-схема наблюдения и решения задачи расхождения судов при автоматической прокладке (РЛС)



При плавании в открытом море в дневное время суток в условиях хорошей видимости и при отсутствии других судов использование РЛС и САРП не является обязательным, так как безопасность плавания в полной мере обеспечивается надлежаще организованным визуальным и слуховым наблюдением. При изменении в худшую сторону любого из этих условий радиолокационное наблюдение становится необходимым (правило 5 МППСС-72).

В правиле 3(l) МППСС-72 "ограниченная видимость" количественно не определена, а перечислены только причины, ее вызывающие (туман, мгла, снегопад, сильный ливень, песчаная буря или какие-либо другие подобные причины). В общем случае ограниченной следует считать метеорологическую видимость, меньшую номинальной дальности видимости судовых навигационных огней, т.е. 3 мили и менее, и начинать с этого предела соблюдение правил, касающихся организации наблюдения, ограничения скорости, подачи звуковых сигналов и маневрирования.

Вместе с тем начать радиолокационное наблюдение и держать двигатель в готовности к реверсам при уменьшении метеорологической видимости до 5 миль вполне благоразумно и будет соответствовать принципам хорошей морской практики.

В случае переменной видимости следует учитывать ее минимальное значение и исходить из целесообразности заблаговременного соблюдения Правил плавания и маневрирования при ограниченной видимости.

Радиолокационное наблюдение организуется на судне во всех случаях, когда оно может дополнить визуальное и слуховое или оказаться более эффективным.

При плавании в открытом море главное преимущество РЛС и САРП - сравнительно большая дальность обнаружения целей - должно использоваться в первую очередь для заблаговременного выбора маневра и соответствующего маневрирования, а не для непосредственного уклонения от близкой опасности.