Предварительная оценка навигационной безопасности плавания по заданному маршруту

5.2. Методика расчета допустимой и ожидаемой точности плавания для обеспечения навигационной безопасности

Корабельный устав ВМФ обязывает штурманскую службу корабля перед выходом в море произвести расчет ожидаемой точности плавания на различных участках маршрута и определить основные и резервные способы определения места корабля.

Ожидаемая точность плавания должна соответствовать допустимой или требуемой, то есть ожидаемые средние квадратические погрешности счислимых и обсервованных мест всегда должны быть не больше допустимых, рассчитанных для заданной вероятности безопасного плавания.

При предварительных навигационных расчетах в качестве исходных данных используется или заданная вероятность безопасного плавания, или допустимая точность плавания. Поскольку допустимые погрешности соотнесены к определенной вероятности, то задание допустимых погрешностей одновременно означает и задание вероятности безопасного плавания. Учитывая, что допустимые погрешности в месте корабля зависят от условий плавания и от поставленных кораблю задач, штурману корабля для предварительных расчетов чаще всего задается вероятность безопасного плавания.

Опираясь на заданную вероятность, рассчитываются допустимые средние квадратические погрешности по маршруту плавания и анализируются ожидаемые погрешности при использовании различных доступных в данных условиях средств и методов морской навигации. В результате выбираются те средства и методы, которые обеспечивают требуемую точность плавания, то есть при которых ожидаемые погрешности будут меньше или равны допустимым.

Рассмотрим методику расчетов для обеспечения заданной вероятности навигационной безопасности плавания по заданному маршруту движения.

Расчет навигационной безопасности в этом случае производится в следующем порядке:

1. На каждой линии пути или на каждом ограниченном участке маршрута определяется ближайшая ненаблюдаемая навигационная опасность и измеряется кратчайшее расстояние до нее.

2. На основе заданной вероятности безопасного плавания (Р > 0,95) и в зависимости от условий плавания вычисляется допустимая средняя квадратическая погрешность места на данном участке маршрута движения:

– при плавании среди навигационных опасностей – по формуле (3.2.1);

– при плавании по фарватеру, в полосе двустороннего движения или по морскому каналу – по формуле (3.2.5);

– при плавании по оси фарватера – по формуле (3.2.7);

– при плавании вдоль опасной изобаты – по формуле (3.2.9).

3. Определяются средства и методы обсерваций, доступные в данном районе плавания, и рассчитывается ожидаемая точность определения места при использовании каждого из этих средств (методов). Ориентировочная оценка точности обсерваций (без учета конкретных условий выполнения обсерваций) производится с помощью табл. 5.2.1.

Уточнение данных этой таблицы с учетом конкретного расположения ориентиров на данном участке маршрута производится по формуле

(5.2.1) где – среднее арифметическое значение СКП линий положения планируемой обсервации; qср – средний арифметический угол, вычисленный по острым углам пересечения линий положения; n – количество линий положения, используемых для данной планируемой обсервации.

Средние квадратические погрешности навигационных параметров для расчета ожидаемой точности оцениваются или по опыту плавания, или приближенно определяются по таблице приложения 2.

Подобным образом рассчитываются ожидаемые СКП как основных обсерваций, так и резервных. Деление обсерваций на основные и резервные производится по критериям их точности и вероятности получения надежной обсервации. Ожидаемая точность обсервации должна быть не ниже допустимой, то есть ожидаемая радиальная СКП должна быть не больше допустимой.

Т а б л и ц а 5.2.1

Вероятность получения надежной обсервации вычисляется по формуле (2.1.4) с использованием данных, приведенных в табл. 2.1.1 … 2.1.4.

Вероятность получения хотя бы одной обсервации (или основной, или резервной, или той и другой) рассчитывается по формуле (2.1.3) с использованием данных, полученных по формуле (2.1.4).

Если возникает проблема выбора пары обсерваций (основной и резервной), то расчет по указанным формулам производится отдельно для каждой пары, и выбирается та пара, которая соответствует большей вероятности.

Пример.

На данном участке маршрута движения (на данном частном курсе) в широте 65о в ночных условиях возможны обсервации следующих видов: с помощью РНС «Лоран-С» (поверхностные радиосигналы), по высотам четырех звезд (ожидаемая облачность 4 … 5 баллов) и с помощью РНС «Декка».

Выбрать основной и резервный способы обсерваций, если допустимая радиальная СКП места Мд = 1,0 мили.

Р е ш е н и е:

по формуле (2.1.4) с использованием таблиц 2.1.1 … 2.1.4 вычисляется вероятность получения надежной обсервации каждым способом, а с помощью табл. 5.2.1 оцениваются их радиальные СКП:

РНС «Лоран-С» – Р1 = 0,98 × 0,90 = 0,882 (М1  = 0,15 мили),

высоты звезд     – Р2 = 0,80 × 0,80 = 0,640 (М2 = 0,7 мили),

РНС «Декка»      – Р3 = 0,98 × 0,75 = 0,735 (М3 = 0,8 мили).

Видно, что по точности  все эти обсервации удовлетворяют требованиям безопасности плавания, так как их СКП меньше допустимой для данного участка маршрута перехода.

Чтобы выбрать из этих обсерваций основную и резервную, производится расчет по формуле (2.1..3) для всех возможных комбинаций пар обсерваций:

Р1−2 = 0,882 × 0,640 + 0,882 (1 – 0,640) + 0,640 (1 – 0,882) = 0,957;

Р1−3 = 0,882 × 0,735 + 0,882 (1 – 0,735) + 0,735 (1 – 0,882) = 0,969;

Р2−3 = 0,640 × 0,735 + 0,640 (1 – 0,735) + 0,735 (1 – 0,640) =  0,905.

Так как вероятность Р1−3 определения места или первым способом, или третьим способом (или тем и другим) самая высокая, то за основной способ обсервации принимается обсервация по РНС «Лоран-С» (высокая точность), а за резервный – обсервация по РНС «Декка» (несмотря на то, что точность определения места этим способом несколько ниже точности определения  места по высотам светил).

4. Рассчитывается дискретность обсерваций с таким расчетом, чтобы средняя квадратическая погрешность счислимого места никогда не превышала допустимую СКП. Расчет интервалов между двумя последовательными обсервациями производится по методике, изложенной в п.3.7, с использованием формул (3.7.1) или (3.7.2).

5. При плавании на мелководье, непродолжительными по времени курсами или в районе с интенсивным судоходством вычисляется допустимая скорость корабля. Для этого используются формулы (3.4.2) … (3.4.5).

6. По осадке корабля с помощью формулы (3.5.1) контролируется допустимая глубина на всем протяжении маршрута предстоящего движения.

7. По результатам расчетов строятся графики допустимой и ожидаемой точности плавания:

– проводятся координатные оси (рис. 5.2.1): ось ординат – средние квадратические погрешности места судна, ось абсцисс – моменты и интервалы времени;

– по рассчитанным допустимым СКП на каждом из участков маршрута движения строится график изменения допустимых СКП по времени;

– для исходной точки предварительной навигационной прокладки, соответствующей времени То, и по ожидаемой СКП места в этой точке на график наносится точка Ао;

– от точки То по оси абсцисс откладывается отрезок, равный рассчитанному на этом участке допустимому интервалу tд1 между обсервациями, и, тем самым, определяется точка Т1 – момент выполнения очередной обсервации;

– на ординате точки Т1 откладывается отрезок Т1А1, соответствующий радиальной СКП обсервации, планируемой на этот момент, а также отрезок Т1с1, равный радиальной СКП счислимого места в момент Т1. Линия Аос1 представляет собой приближенный (линеаризованный) график нарастания погрешности счислимого места на интервале ТоТ1 = tд1;

– от точки Т1 по оси абсцисс откладывается отрезок, равный рассчитанному на этом участке допустимому интервалу tд2 между обсервациями, и, тем самым, определяется точка Т2 – момент выполнения очередной обсервации.

После этого относительно точки Т2 производятся операции, аналогичные вышеизложенным. В результате получается пилообразный график ожидаемых средних квадратических погрешностей места судна, соответствующих любому моменту времени.

Если интервал между двумя последовательными обсервациями рассчитывается по формулам (3.7.1), то точки сi будут находиться на графике допустимых СКП. Если использовались промежутки времени между обсервациям, меньшие рассчитанных, то точки сi располагаются под графиком допустимых СКП, то есть так, как показано на рисунке.

По графику видно, что СКП обсервации А4, соответствующей моменту Т4, больше допустимой (по причине, например, невозможности получения на данном участке маршрута более точной обсервации). Следовательно, на интервале Т4Т5 требуемая точность места не обеспечивается (на рисунке превышение ожидаемой погрешности места над допустимой обозначено штриховкой).

Если по условиям предварительной прокладки в момент, определяемый концом отрезка tд, получить обсервацию невозможно, то в промежуток времени Т7Т8 ожидаемая погрешность места также будет больше допустимой.

Во всех случаях, когда ожидаемая погрешность места больше допустимой, разрабатываются предложения по дополнительному навигационно-гидрографическому обеспечению безопасности плавания. При невозможности такого обеспечения вычисляется вероятность безопасного плавания исходя не из допустимых СКП, а из их ожидаемых значений. Естественно, что рассчитанная таким образом вероятность будет всегда меньше вероятности, рассчитанной по допустимым СКП. Сравнение этих вероятностей определит степень риска плавания.

При подготовке к плаванию целесообразно составить таблицу параметров навигационной безопасности плавания для каждого участка маршрута или для каждой линии пути.

Один из вариантов такой таблицы при проработке заданного маршрута движения представлен в виде табл. 5.2.2.

Т а б л и ц а 5.2.2

Таблица составляется для основного и резервного способов обсерваций. Участки маршрута, кроме обозначения их номерами, могут дополнительно конкретизироваться указанием или координат средней точки на линии пути этого участка, или интервалом времени (судового или оперативного) нахождения корабля на данном участке.

Под заданным интервалом между обсервациями понимается директивный интервал, задаваемый командиром корабля или флагманским штурманом соединения кораблей. Параметры точности перечисленных в таблице обсерваций являются осредненными для данного участка маршрута плавания.

При расчете точности плавания подводной лодки в подводном положении оценка интервалов между обсервациями не производится, так как обсервации выполняются в моменты подвсплытия подводной лодки на сеансы связи, а также при прохождении через полигоны с элементами геофизических полей. На моменты подвсплытия вычисляются СКП основного и резервного способов определения места, а также СКП осредненного места, вычисленного по всем навигационным параметрам, измеряемым в момент подвсплытия.

На график ожидаемой точности плавания наносится кривая изменения точности счисления с учетом определения элементов течения по показаниям абсолютного и относительного лагов.

Смотрите также

Глава 12: Обеспечение санитарного состояния кораблей и сохранение здоровья военнослужащих

Подводная лодка типа "Касатка"

Баб-Эль-Мандебский пролив