• Просмотров: 28029

Содержание

3.1. Параметры навигационной безопасности плавания

Навигационная безопасность поддерживается комплексом организационных и специальных мер, предпринимаемых на корабле и в системе навигационно-гидрографического обеспечения (НГО) кораблевождения.

На корабле навигационная безопасность обеспечивается высокой организацией штурманской службы и поддержанием регулируемых (управляемых) факторов, влияющих на безопасность плавания, в пределах, гарантирующих исключение навигационных аварийных случаев (происшествий) с заданной вероятностью.

Управляемые или регулируемые в процессе кораблевождения величины, численное значение которых оказывает влияние на степень навигационной безопасности плавания, называются параметрами навигационной безопасности плавания (ПНБ).

К ним относятся:

– точностные характеристики судовождения, показателями которых являются средние квадратические погрешности обсерваций, счисления и элементов движения судна;

– курс и скорость судна;

– глубина моря и глубина погружения подводной лодки;

– временные интервалы между обсервациями;

– временные интервалы между определениями вектора скорости течения;

– кратчайшее расстояние до ближайшей навигационной опасности или до встречного корабля;

– отклонение корабля от оси фарватера (полосы движения, морского канала);

– углы сноса корабля ветром и течением.

Измеренные или рассчитанные численные значения параметров безопасности плавания изменяются в широких пределах.

Значения параметров навигационной безопасности, при которых обеспечивается заданная вероятность безопасного плавания, называются допустимыми параметрами навигационной безопасности плавания.

В качестве исходной величины  при оценке допустимых параметров безопасности чаще всего используется заданная вероятность безопасного положения корабля (относительно навигационных препятствий) на том или ином участке маршрута.

Заданная вероятность назначается с учетом степени риска от столкновения с опасностью.

Так, например, при плавании по фарватеру в районе с остаточной минной опасностью, необходимо исключить любую даже самую малую вероятность выхода корабля на минное поле. В этом случае должна назначаться высокая вероятность невыхода корабля за пределы границ фарватера (до 0,9999). При плавании в полосе рекомендованного пути, расположенном в открытом море, незначительное отклонение корабля от этого пути лишь в редких ситуациях ведет к навигационному происшествию. Поэтому в таких случаях назначается умеренная вероятность невыхода корабля за пределы ширины полосы (0,95 … 0,99).

При назначении вероятности безопасного положения корабля следует иметь в виду, что с повышением ее заданного значения (особенно при Р > 0,95) резко возрастают требования к навигационно-гидрографическому обеспечению плавания кораблей. Это обстоятельство приводит к перенапряжению сил и возможностей системы НГО. С другой стороны, и занижение вероятности должно быть обосновано условиями плавания и степенью оправданности увеличения риска.

Численное значение вероятности безопасного положения корабля относительно навигационных препятствий в различных условиях плавания определяет командир корабля.

Расчет допустимых ПНБ опирается на вероятностные и точностные характеристики, изложенные в предыдущих главах.

Знание допустимых параметров безопасности плавания и их непрерывный контроль является основой всех мероприятий, направленных на исключение навигационных происшествий (аварийных случаев).

Допустимые параметры безопасности плавания привносят в понятие «контроль навигационной безопасности плавания» конкретное содержание. Сущность контроля навигационной безопасности плавания сводится к непрерывному поддержанию параметров навигационной безопасности на уровне, соответствующем их допустимым значениям.

Только при таком подходе контроль навигационной безопасности плавания становится не абстрактным и декларативным, а действенным, эффективным и целенаправленным. Но чтобы контролировать значения параметров безопасности плавания, необходимо на каждом участке маршрута движения знать их допустимые значения. Для этого вахтенный штурман и командир корабля должны уметь рассчитывать их.

К учитываемым в кораблевождении, но неуправляемым (нерегулируемым) с корабля величинам, влияющим на безопасность плавания, относятся: состав и тактико-технические характеристики имеющихся на корабле технических средств навигации, а также средств навигационного оборудования морского театра; ширина фарватера или полосы установленного движения; глубина моря; осадка, основные габариты корабля и его маневренные и гидродинамические качества; степень извилистости рекомендованного пути (количество поворотов, приходящихся на одну милю плавания); плотность навигационных опасностей, находящихся в непосредственной близости от линии рекомендованного (установленного) пути корабля (количество навигационных опасностей, приходящихся на одну милю данного участка маршрута); наличие средств ограждения навигационных опасностей; наличие и степень достоверности информации о морских течениях и о метеорологической обстановке; степень обеспеченности корабля автоматизированными системами обработки навигационной информации и анализа навигационной обстановки.

Часть перечисленных факторов, оказывающих влияние на навигационную безопасность плавания, поддается регулированию с помощью действующей системы навигационно-гидрографического обеспечения кораблевождения.

От системы НГО зависит состав и оптимальная расстановка средств навигационного оборудования (СНО), контроль и исправность их функционирования; оборудование фарватеров и систем разделения движения; контроль глубины на фарватерах, в морских каналах и на мелководных путях установленного движения;  наличие и организация использования береговой системы радиолокационного ориентирования при подходах к пунктам базирования и в прибрежной зоне; обеспечение корабля гидрометеорологической информацией и информацией об изменении навигационной обстановки на морском театре; гидрографическое и океанографическое изучение морского театра и элементов морского течения; изучение физических полей морской среды, элементы которых используются в морской навигации.

Деятельность штурманской службы корабля по контролю и поддержанию параметров безопасности плавания на допустимом уровне и эффективное функционирование системы навигационно-гидрографического обеспечения являются двумя основными составляющими, от которых зависит навигационная безопасность плавания.

Недоработка любой из этих составляющих или сбой в их функционировании может повлечь за собой навигационное происшествие.


3.2. Допустимые погрешности в месте корабля

   При плавании корабля выбираются такие средства и способы определения места, предельная погрешность которых не превышала бы расстояния до ближайших ненаблюдаемых навигационных опасностей.

Средние квадратические погрешности места корабля, при которых с заданной вероятностью гарантируется его безопасное нахождение относительно ближайшей навигационной опасности называются допустимыми.

Определим выражения для допустимых погрешностей места корабля.

Плавание в узкости.

При плавании корабля в узкости, то есть вблизи нескольких навигационных опасностей, часть из которых является ненаблюдаемыми, допустимая радиальная средняя квадратическая погрешность определяется путем решения формулы (2.3.1) относительно величины М.

Логарифмируя (2.3.1), принимая s = 0 и учитывая, что ln e = 1, получим

                               (3.2.1)

где D – кратчайшее расстояние до ближайшей опасности; Р – заданная вероятность безопасного положения корабля относительно навигационного препятствия (вероятность того, что действительное расстояние D до ненаблюдаемой опасности больше случайной погрешности в месте корабля).

По этой формуле составлена табл. 4.24 НМТ и таблица приложения 7.

Если расстояние D до ближайшей опасности невелико (в пределах до 4 … 6 каб), то в формулу подставляется расстояние D, уменьшенное на величину s, учитывающую ширину полосы маневра, необходимого для смещения корабля на заданную линию пути (после выявления отклонения от нее), а также погрешности расстояния, обусловленные неточностью его измерения и неточностью координат навигационного препятствия.

Пример.

Линия пути корабля проложена среди ненаблюдаемых навигационных опасностей. Кратчайшее расстояние до ближайшей из них D = 3,2 каб.

Определить допустимую радиальную СКП места, обеспечивающую безопасное положение корабля относительно навигационной опасности с вероятностью Р = 0,99. Для маневра при изменении курса необходима полоса поверхности шириной s = 1,0 каб.

Р е ш е н и е:

– вычисляется расстояние до опасности с учетом величины s: 3,2 – 1,0 = =2,2 каб;

– по формуле (3.2.1) или с помощью таблицы приложения 7 (или табл. 4.24 НМТ) находится искомая допустимая СКП Мд = 1,02 каб.

Если расчет допустимой радиальной СКП производить для заранее заданной достаточно большой вероятности Р = 0,997, то формула (3.2.1) существенно упрощается и приобретает вид

Мд £ 0,41D.                                    (3.2.2)

Подход к началу фарватера со стороны моря.

Для обеспечения требуемой точности подхода корабля (со стороны моря) к началу неогражденной части фарватера обычно производится обсервация. Радиальная СКП определения места Мд  должна быть такой, чтобы через время t, когда корабль подойдет к фарватеру, погрешность счислимого места была бы не больше той, при которой корабль с заданной вероятностью попадает в пределы фарватера (рис. 3.2.1).

Решая формулу (1.6.1) относительно Мо, которая в данном случае является искомой величиной Мд, учитывая СКП счисления на интервале t и коэффициент kP (напомним, что в МТ-75 он обозначен буквой R) для перехода от предельной радиальной погрешности к средней квадратической, получим допустимую радиальную СКП последней обсервации (перед входом на фарватер):

                   (3.2.3)

где l – величина, определяемая по формуле (2.2.1). При отсутствии сноса корабля l = 0,5В (В – ширина корабля); kP – коэффициент для перехода от радиальной СКП к радиальной погрешности заданной вероятности (см. приложение 4, табл. 4.14 НМТ или табл. 1-в МТ-75); Кс – коэффициент точности счисления.

Если обсервация производится в момент подхода к началу фарватера (t = 0), то допустимая ее погрешность равна первому слагаемому, стоящему под знаком корня.

Пример.

При подходе к фарватеру намечается выполнение заблаговременной обсервации (за 0,5 ч до входа на фарватер). Коэффициент точности счисления Кс = 0,8. Ширина фарватера F = 2,4 мили. Заданная вероятность входа на фарватер 0,992.

Определить допустимую среднюю квадратическую погрешность обсервации, если ширина корабля пренебрежимо мала по сравнению с шириной фарватера (l » 0).

Р е ш е н и е:

– по заданной вероятности 0,992 с помощью таблицы приложения 4 или табл. 4.14 НМТ определяется коэффициент kP = 2,2 (или R = 2,2 по табл. 1-в МТ-75);

– по формуле (3.2.3) вычисляется искомая радиальная СКП Мд = 0,466 мили.

Если расчет допустимой радиальной СКП обсервации при подходе к фарватеру производить для заранее заданной достаточно большой вероятности Р = 0,997, то kP = 2,41 и вместо формулы (3.2.3) можно использовать ее приближенный аналог:

                      (3.2.4)

Плавание по фарватеру.

При плавании по фарватеру допустимая линейная СКП места корабля по направлению, перпендикулярному оси фарватера, вычисляется исходя из формулы (2.2.3). При этом учитываются следующие обстоятельства.

При правильном проектировании фарватера его полуширина должна быть больше трех средних квадратических погрешностей места, определяемого с помощью средств навигационного оборудования, обеспечивающих плавание по фарватеру. Следовательно, учитывая, что расстояние до ближней кромки фарватера d < 0,5F, реально допустить, что при малых l соблюдается (F – d – l) > 3m. Это значит, что первая функция Лапласа, стоящая в формуле (2.2.3), составляет величину, близкую к единице. Поэтому эта формула с некоторым приближением, допустимым в практических расчетах, принимает вид

Решая эту формулу относительно m, получим

                        (3.2.5)

где l – действующая полуширина судна; Ф–1(2Р – 1) = z (2P–1) – функция, обратная функции Лапласа; определяется обратным входом по величине (2Р – 1) из таблицы приложения 1 (а также из таблиц 1-б МТ-75 или 4.7 НМТ); Р – заданная вероятность безопасного положения корабля на фарватере.

Допустимые линейные СКП mд  можно определить также с помощью таблицы приложения 8.

Если границы фарватера известны со случайной погрешностью, то из вычисленной допустимой СКП места квадратически вычитается СКП положения кромок фарватера.

Пример.

Корабль следует в расстоянии 3 каб от ближайшей кромки фарватера. Величина l = 0,3 каб.

Определить допустимую линейную СКП места, при которой корабль с вероятностью 0,999 будет находиться в пределах фарватера.

Р е ш е н и е.

Из таблицы приложения 1 по аргументу 2Р – 1 = 0,998 находится величина Ф–1(2Р – 1) = z (2Р-1) = 3,11 и по формуле (3.2.5) находится искомая допустимая погрешность mд = 0,87 каб.

Формула (3.2.5) существенно упрощается, если вычисления производить для вполне определенной большой заданной вероятности, равной 0,997. Тогда z (2P-1) = 2,755, и формула принимает вид

£ 0,36 (d – l).                                 (3.2.6)

Если корабль следует по оси фарватера или полосы одностороннего движения, то для вывода формулы допустимой погрешности места используется выражение (2.2.4). Решая его относительно m, получим

                          (3.2.7)

где Р – заданная вероятность нахождения корабля в пределах границ фарватера.

Так же, как и в предыдущем случае, величина zP  [или Ф–1(Р)] определяется по таблице приложения 1 (обратным входом) по заданной вероятности Р невыхода корабля за границы фарватера.

Для заранее заданной вероятности невыхода корабля за пределы фарватера, равной 0,997, коэффициент zP = 3, и формула (3.2.7) принимает вид

                                   (3.2.8)

Так же, как и в предыдущем случае, из вычисленной допустимой СКП квадратически вычитается СКП положения границ фарватера (полосы).

Плавание вдоль опасной изобаты.

Если намеченный путь корабля проходит в прибрежном районе вдоль опасной изобаты или вблизи навигационных опасностей, расположенных по одну сторону линии пути, то его безопасное положение обеспечивается при любой погрешности места, направленной в сторону моря и при погрешности места в сторону опасностей, не превышающей расстояния до них.

Допустимая радиальная СКП места определяется путем решения формулы (2.3.3) относительно m = 0,7M. При этом дополнительно учитывается возможная предельная погрешность d положения изобаты:

                (3.2.9)

где D – кратчайшее расстояние до ближайшей опасности.

Остальные элементы формулы (3.2.9) раскрыты при пояснении формулы (3.2.5).

Пример.

Корабль следует вдоль опасной изобаты в расстоянии от нее 10 каб, l = 0,2 каб, d = 2 каб. Определить допустимую радиальную СКП места корабля, при которой он с вероятностью 0,999 не сблизится вплотную с опасной глубиной.

Р е ш е н и е:

– вычисляется величина 2Р – 1 = 0,998 и по ней из таблицы приложения 1 (обратным входом) находится величина z = 3,145;

– по формуле (3.2.9) вычисляется искомая допустимая радиальная СКП места Мд = 3,50 каб.

Для заданной вероятности Р = 0,997 формула (3.2.9) принимает вид

Мд £ 0,51(D – l – d).                              (3.2.10)


3.3. Допустимое сближение с навигационной опасностью

   При плавании в районе с ненаблюдаемыми навигационными опасностями, обозначенными на навигационной карте в виде банок, отмелей, затонувших судов, минных банок и т. п., для обеспечения навигационной безопасности необходимо контролировать расстояние до этих подводных объектов с учетом возможных случайных погрешностей в месте корабля.

Основным принципом контроля является следующий: расстояние до ненаблюдаемой навигационной опасности всегда должно быть больше предельной погрешности места корабля в данных условиях.

За предельную погрешность в общем случае принимается утроенная средняя квадратическая погрешность. В частных конкретных условиях обстановки безопасное расстояние до навигационного препятствия вычисляется, исходя из заданной вероятности безопасного положения корабля. При этом в зависимости от расположения навигационных опасностей допустимое расстояние сближения с ней может определяться или на основе нормального закона распределения (эллиптическое распределение погрешностей на плоскости), или на основе кругового закона распределения.

При расположении линии пути корабля вблизи одной навигационной опасности используется эллиптическая характеристика распределения погрешностей. Если же опасностей несколько, то для определения допустимого сближения с ними целесообразно использовать круговой закон распределения.

Известно, что нормированная случайная погрешность z представляет собой отношение заданной погрешности к средней квадратической. Принимая за заданную погрешность расстояние до навигационной опасности D, будем иметь z = D / m. Решая это равенство относительно расстояния D и учитывая, что численное значение средней квадратической погрешности m вычисляется как радиус- вектор подеры среднего квадратического эллипса погрешностей, получим

                   (3.3.1)

где zP – коэффициент, выбираемый (обратным входом) из таблицы приложения 1 по заданной вероятности безопасного положения корабля; a и b – главные полуоси среднего квадратического эллипса погрешностей места корабля; y – угол между направлением большой оси эллипса погрешностей и направлением на навигационную опасность.

Для повышения гарантии безопасности рассчитанную величину Dд целесообразно уменьшить на величину s, равную предполагаемой систематической ошибке в месте корабля, сложенной с расстоянием между антенной радиолокатора и носовой частью корабля.

При приближенных расчетах в перестраховочном варианте линейную СКП по направлению на опасность можно заменить ее приближенным значением m » 0,7M. Тогда

                                (3.3.2)

Если кратчайшее расстояние до навигационной опасности меньше допустимого, то заданная вероятность безопасного положения корабля не обеспечивается. В этом случае необходимо изменить курс корабля с расчетом увеличения кратчайшего расстояния до опасности до величины, не меньшей допустимой.

При расчете допустимого расстояния до опасности следует учитывать ту среднюю квадратическую эллиптическую погрешность, которая характеризует точность места корабля на момент времени, в который оценивается допустимое расстояние.

Пример.

Радиальная СКП места корабля М = 0,8 мили. Ожидаемая систематическая погрешность в месте корабля s = 2 каб. Линия пути проходит в кратчайшем расстоянии от ненаблюдаемой навигационной опасности, равном 1,4 мили.

Определить требуется ли корректура курса для того, чтобы обеспечить вероятность безопасного положения корабля, равную 0,99.

Р е ш е н и е:

– с помощью таблицы приложения 1 определяется величина zP = 2,575;

– по формуле (3.3.2) рассчитывается допустимое расстояние до навигационной опасности Dд = 1,64 мили;

– так как допустимое расстояние больше измеренного по карте, то следует скорректировать курс корабля так, чтобы линия пути проходила на расстоянии от опасности, не меньшем чем 1,64 мили.

Для заданной вероятности безопасного положения корабля, равной 0,997, формула (3.3.2) приобретает следующий вид:

³ (2,1М + s).                                   (3.3.3)

Если линия пути корабля проходит между несколькими навигационными опасностями, то следует убедиться, что кратчайшее расстояние до ближайшей из них не меньше допустимого, рассчитанного для заданной вероятности безопасного положения корабля.

Для этого используется круговой закон распределения, выраженный формулой (2.3.1). Решение этой формулы относительно D, дает искомое выражение для допустимого расстояния относительно навигационных опасностей:

               (3.3.4)

где М – радиальная СКП места корабля на данном участке маршрута движения.

Коэффициент kP может быть определен с помощью таблицы приложения 4.

Пример.

Линия пути корабля должна быть проложена среди ненаблюдаемых навигационных опасностей. На каком кратчайшем расстоянии она может проходить от ближайшей из них, чтобы безопасное положение корабля относительно нее было обеспечено с вероятностью 0,995? Радиальная СКП места корабля М = 0,6 мили, s= =0,1 мили.

Р е ш е н и е: по формуле (3.3.4) вычисляется искомое допустимое расстояние Dд = 1,48 мили.

Если задаться заведомо большой вероятностью Р = 0,997, то формула (3.3.4) приобретает более простой вид

                                  (3.3.5)

При плавании вдоль опасной изобаты, расположенной по одну сторону от линии пути корабля, выражение для минимального расстояния до опасности определяется путем решения формулы (3.2.9) относительно D:

                        (3.3.6)

Все аргументы этой формулы соответствуют величинам, указанным при пояснении формулы (3.2.9).

Допустимое расстояние до опасной изобаты может быть определено с помощью таблицы приложения 9.

Пример.

Место корабля известно с радиальной СКП М = 0,9 мили, l + d = 0,5 мили. На каком минимальном расстоянии от опасной изобаты должна проходить линия пути корабля, чтобы с вероятностью 0,95 обеспечивалось его безопасное положение?

Р е ш е н и е:

– по таблице приложения 1 (или по табл. 1-б МТ-75) для 2Р – 1 = 0,9 определяется z (2Р – 1) = 1,645;

– по формуле (3.3.6) получаем искомый результат Dд = 1,54 мили.

Для заданной вероятности 0,997 формула (3.3.6) принимает вид:

                           (3.3.7)

При нахождении корабля на фарватере или в полосе установленного движения и при условии отсутствия погрешностей в его местоположении обеспечивается стопроцентная навигационная безопасность плавания. Однако если последнее условие не соблюдается, то случайные погрешности в месте корабля и в положении границ фарватера придают расчету безопасности вероятностный характер.

Допустимое расстояние до ближней границы фарватера (полосы) одностороннего движения определяется на основе формулы (3.2.5). Учитывая, что предельным удалением от границы фарватера является величина, равная половине ширины фарватера, допустимое расстояние d до кромки должно находиться в следующих пределах:

                          (3.3.8)

где m – суммарная линейная средняя квадратическая погрешность места корабля и положения границ фарватера (по направлению, перпендикулярному оси фарватера).

Формула выведена для условия, при котором полуширина фарватера превышает предельную погрешность 3m. Допустимая величина d может быть определена по таблице приложения 10.

Пример.

Ширина фарватера F = 12 каб. Линейная суммарная СКП места корабля и границ фарватера m = 1,2 каб, действующая полуширина корабля (с учетом сноса)  l = 0,2 каб.

Определить в каких пределах следует удерживать расстояние до кромок фарватера, чтобы обеспечить безопасное нахождение корабля в пределах фарватера с вероятностью 0,999.

Р е ш е н и е:

– вычисляется аргумент для входа в таблицу приложения 1 (или в ранее указанные таблицы МТ) 2Р – 1 = 0,998 и по нему определяется величина z (2P – 1) = 3,145;

– по формуле (3.3.8) вычисляются искомые пределы расстояния до границ фарватера 6,0 каб > d > 3,97 каб.

Для принятой ранее заданной вероятности Р = 0,997 формула (3.3.8) обращается в выражение

                           (3.3.9)

Если фарватер узкий и его полуширина меньше предельной погрешности определения места корабля в данных условиях, то корабль должен следовать строго по оси фарватера, но и при этом не при всех СКП места обеспечивается гарантированное его нахождение в пределах фарватера (см. п.2.2).

Определим допустимое отклонение корабля от оси фарватера одностороннего движения. Для этого в формуле (3.3.8) от расстояний до кромки фарватера d перейдем к отстояниям корабля от оси фарватера f, учитывая при этом, что d = 0,5F – f, а также то, что при d = 0,5F отклонение f = 0. В результате такой замены будем иметь следующую формулу для оценки допустимого отклонения от оси фарватера (полосы движения), обеспечивающего нахождение корабля в границах фарватера с заданной вероятностью Р:

                       (3.3.10)

Важно помнить, что эта формула справедлива при полуширине фарватера, большей предельной суммарной ошибки места корабля и кромок фарватера.

Преобразуем формулу (3.3.10). Для этого примем l = 0 и все ее части разделим на F:

                        (3.3.11)

По этой формуле составлена табл. 4.23 НМТ и таблица приложения 11, аргументами которых являются заданная вероятность и величина m' = m / F.

Для получения искомой величины f выбранное из приложения 11 значение f' = f / F множится на ширину фарватера и из полученного результата вычитается действующая полуширина корабля l.

Найдем допустимое отклонение по исходным данным предыдущего примера. Решая для этого формулу (3.3.10), будем иметь f £ 2,07 » 2,02 каб. Этот результат согласуется с ответом предыдущего примера: f = 0,5F – d = 6,0 – 3,97 = 2,03 каб. Такой же результат получим с помощью НМТ или приложения 11.

Для заданной вероятности Р = 0,997 формула (3.3.10) принимает вид:

                       (3.3.12)

Непрерывный контроль расстояния до ближайшей ненаблюдаемой навигационной опасности особенно важен при плавании в узкости.


3.4. Допустимая скорость корабля

Допустимая скорость корабля определяется как наименьшая из трех скоростей, рассчитанных по критериям сохранения нормальной управляемости кораблем на мелководье, безопасности от посадки корабля на мель (при плавании в узкости) и безопасности от столкновения с другим кораблем (судном) в ограниченную видимость.

Мелководными для данного корабля являются районы, в которых глубины соответствуют условию

H < 4T + 3V2 / g,                                    (3.4.1)

где T – осадка корабля, м; V – скорость корабля, м/с; g – ускорение свободного падения, м/с2.

При плавании на мелководье существенно изменяются маневренные характеристики корабля: уменьшается скорость, увеличиваются диаметр циркуляции и тормозной путь.

Допустимая скорость, при которой мелководье не влияет на маневренные качества корабля, вычисляется по приближенной формуле [47]

                                    (3.4.2)

где глубина моря Н выражена в метрах.

Способность корабля нормально управляться изменяется и при плавании в морских каналах. Если поперечная площадь канала s, то допустимая скорость с позиций управляемости корабля оценивается формулой

= 0,226                         (3.4.3)

где Sм – подводная площадь плоскости мидель-шпангоута.

По критериям навигационной безопасности ограничения в скорости хода корабля на свободной ото льда поверхности могут существовать главным образом при плавании в узкости. В районах, стесненных для плавания наличием в них многочисленных навигационных опасностей, плавание производится, как правило, переменными и короткими по продолжительности курсами. При этом скорость корабля должна быть такой, чтобы на каждом курсе можно было бы успеть выполнить минимум две обсервации (в начале и в конце курса) и к тому же еще успеть оценить обстановку и предвычислить очередные поворотные данные.

Это значит, что на каждом курсе протяженностью S корабль должен лежать по времени не менее интервала t, равного 2tо+ Dt (tо – время, необходимое для производства обсервации, Dt – время, необходимое для оценки обстановки после обсервации и для предвычисления очередных поворотных данных). Поэтому максимально допустимая скорость при плавании среди навигационных опасностей должна рассчитываться по формуле

                                  (3.4.4)

Пример.

Длина линии частного курса S = 1,2 мили, время, необходимое для выполнения одной обсервации to = 3 мин (0,05 ч). Для оценки обстановки и анализа обсерваций на данном курсе вахтенному штурману требуется 6 мин (0,1 ч). Определить допустимую скорость на данном частном курсе.

Решение: по формуле (3.4.4) получаем: Vд ≤ 1,2 / (2 × 0,05 + 0,1) = 6,0 уз.

В соответствии с правилами 6 и 19 МППСС-72 в районах, где возможна встреча с другими кораблями или судами (при плавании по рекомендованным путям) в ограниченную видимость корабль должен следовать безопасной от столкновения скоростью, то есть скоростью, при которой можно остановить корабль в пределах заданного расстояния Dкр до встречного корабля.

Если встречный корабль обнаруживается на остром курсовом угле на расстоянии D между кораблями, то при условии невозможности выполнения маневра уклонения путем изменения курса ориентировочная безопасная скорость корабля рассчитывается по формуле

Vд ≤ [D – Dкр – Sт – Vк (tт + tр)],                 (3.4.5)

где Sт – тормозной путь корабля; tт – время торможения; tр – время принятия решения на маневр (включая и время выполнения команды в машины об изменении хода с целью торможения движения); Vк – ожидаемая скорость встречного корабля.

Сущность этой формулы вытекает из следующих рассуждений (рис. 3.4.1).

В момент обнаружения корабля К корабль М находился в позиции М0. За время принятия решения tр корабль искомой безопасной скоростью прошел путь Vtр и после этого начался процесс торможения, в результате которого корабль прошел по инерции путь Sт. В точке М1 корабль остановился, пройдя общий путь SМ. Встречный корабль за это время прошел путь K0K1  = SK  = VK (tр + tт).

При заданном расстоянии Dкр, на котором свой корабль должен остановиться, справедливо уравнение D = Vtр + Sт + Dкр + VK (tр+ + tт). Решая его относительно скорости V, получим формулу (3.4.5).

Учитывая, что встречный корабль следует также безопасной скоростью, можно приближенно принять, что VK = V.

Тормозной путь и время торможения для заданного режима работы движителей определяется по таблице маневренных характеристик данного корабля.

Основой для выбора допустимой (безопасной) скорости является предположение о гарантированной радиолокационной дальности D обнаружения малых судов. Численное значение этой величины зависит от района плавания, степени волнения и состояния атмосферы. Ориентировочные значения величины D (каб) приведены в табл. 3.4.1.

Т а б л и ц а 3.4.1

Условия плавания

Без

осадков

Осадки

Открытое море, волнение до 4 баллов

Прибрежные районы, волнение до 2 баллов

80

20

20

7

В работе [38] приводится иной способ расчета безопасной скорости. Его сущность состоит в том, что безопасная скорость корабля определяется исходя из требования, состоящего в том, что после обнаружения встречной цели корабль должен остановиться, пройдя расстояние, равное одной трети дистанции обнаружения встречного корабля, то есть безопасная скорость находится из условия Vtр + Sт = D / 3. Так как тормозной путь корабля является функцией от скорости, то решение этого уравнения производится с помощью заранее рассчитанного для данного корабля графика.

Недостатком этого способа, на наш взгляд, является то, что он не гарантирует конкретного кратчайшего расстояния между кораблями в момент остановки движения нашего корабля. При этом на небольших дистанциях обнаружения встречного корабля оно может оказаться слишком малым, а при больших дистанциях, наоборот, чрезмерно большим.

Пример.

Ожидаемая дальность обнаружения встречного корабля D = 30 каб. Предполагаемая скорость встречного корабля Vк = 3 каб/мин. Тормозной путь Sт = 4 каб, время торможения tт = 2 мин, время принятия решения о необходимости торможения tр = 3 мин. Кратчайшее расстояние сближения на момент остановки своего корабля Dкр = 3 каб.

Вычислить безопасную (допустимую) скорость корабля.

Р е ш е н и е: подставляя исходные данные в формулу (3.4.5), получаем Vд = =2,67 каб/мин = 16,02 уз.


3.5. Допустимые глубина моря и глубина погружения подводной лодки

   Для расчета допустимой глубины моря Нк, показанной на карте (при плавании на мелководье), учитывается осадка корабля Т, проседание корпуса корабля на мелководье DТп, величина выступающих за днище корабля забортных устройств (трубки лага, обтекателя гидроакустической станции) DТл, необходимый запас воды под килем DНз  и мгновенное изменение уровня воды при волнении и зыби DНв:

Нк ³ Т + (DТп+ DТл+DНз + DНв).                  (3.5.1)

При следовании на мелководье скоростью, не превышающей допустимую, проседание корпуса зависит от ширины корабля В, от его осадки Т, глубины моря Н и рассчитывается (в метрах) по приближенной формуле

ΔТп ≈ 0,07В (Н / Т – 0,4)-2 (Н – Т).

При использовании этой формулы за глубину моря принимается ее среднее значение на данном участке плавания.

Необходимый запас воды под килем должен быть не меньше суммы следующих слагаемых: неучтенной погрешности проседания корпуса корабля (около 0,5 м), погрешности глубины, показанной на карте (около 0,5 м) и неучтенного возвышения морского дна (около 2 м). Поэтому DНз ³ 3,0 м.

Ветровое волнение, или зыбь, в мелководных районах приводит к мгновенному изменению глубины моря на DНв = 1 … 3 м.

На отечественных картах для неприливных морей за нуль глубин принимается средний многолетний уровень, на картах для морей со средней величиной прилива менее 50 см – наинизший теоретический уровень. На картах большинства иностранных государств за нуль глубин принимается или средний уровень всех малых вод (США, Швеция, Голландия и др.), или наинизший уровень малых сизигийных вод (Франция, Бразилия, Испания и др.). Поэтому глубины, показанные на карте, практически всегда наименьшие.

Максимальная глубина погружения подводной лодки Н по критерию ее безопасности от посадки на грунт рассчитывается по минимальной глубине моря Нк на данном участке маршрута. При этом учитываются следующие величины: отстояние измерительного устройства глубиномера от киля подводной лодки (DТк), необходимый запас глубины под килем, обеспечивающий управляемость подводной лодки (DНз), предельная погрешность глубины, показанной на карте (Dг), предельная погрешность удержания подводной лодки на заданной глубине погружения (Dу):

Н £ Нк – (DТк + DНз + Dг + Dу).                     (3.5.2)

Ясно, что максимальная глубина погружения не может быть больше указанной в Руководствах, или той, которая соответствует допустимому погружению подводной лодки по ее техническим возможностям.

В некоторых случаях максимальная глубина погружения подводной лодки задается командованием исходя из тактических соображений. Это делается, например, тогда, когда в данном районе могут действовать несколько подводных лодок, каждой из которых задается свой эшелон глубины. Но во всех этих случаях перед погружением на заданную глубину необходимо убедиться в ее безопасности по навигационному критерию, то есть заданная глубина погружения всегда должна быть меньше или равна допустимой по условиям плавания.

Пример.

Глубина моря, показанная на карте Нк = 160 м. Отстояние приемного устройства глубиномера от киля подводной лодки DТк = 2 м, подводная лодка свободно управляется под водой при запасе глубины DНз = 30 м, предельная погрешность глубины, показанной на карте, Dг = 4 м, предельная погрешность удержания подводной лодки на заданной глубине погружения Dу = 10 м.

Определить допустимую глубину погружения подводной лодки.

Р е ш е н и е: по формуле (3.5.2) получаем: H = 114 м.

В морях, где рельеф дна изучен с низкой степенью подробности (это можно обнаружить по плотности нанесения глубин на крупномасштабной карте), при расчете допустимой глубины погружения следует учитывать некоторый страховочный запас глубины под килем.


3.6. Допустимые углы сноса при плавании по узким фарватерам

  Во многих случаях фарватеры и морские каналы имеют ширину, соизмеримую с габаритами корабля. Использование таких фарватеров крупнотоннажными кораблями и судами жестко регулируется и плавание по ним организуется в одностороннем направлении (поочередно). Для увеличения вероятности невыхода кораблей за пределы неогражденной части узких фарватеров (каналов) при плавании по ним рекомендуется  придерживаться середины фарватера.

При наличии сноса корабля под влиянием воздействия ветра и течения увеличивается действующая полуширина корабля l. В связи с этим возникает задача оценки допустимых углов сноса, при которых можно рассчитывать на безопасное положение корабля в пределах фарватера с заданной вероятностью.

Так как решение формулы (2.2.1) относительно угла сноса приводит к трансцендентному выражению, то прямое решение этой задачи возможно только способом последовательных приближений (способом итераций). Такой способ реализуется при использовании автоматизированных систем обработки навигационной информации.

При отсутствии таких систем для определения допустимого угла сноса можно использовать косвенный двухступенчатый способ, основанный на использовании табл. 3.6.1. В таблице, составленной по преобразованной формуле (2.2.1), для различных углов сноса и для различных отношений ширины корабля к его длине приведены отношения l / L.

Т а б л и ц а 3.6.1

сд,

градусы

В / L

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0,025

0,042

0,060

0,077

0,094

0,111

0,128

0,145

0,162

0,178

0,194

0,050

0,067

0,085

0,102

0,119

0,136

0,153

0,169

0,186

0,202

0,218

0,075

0,092

0,110

0,127

0,144

0,161

0,177

0,194

0,210

0,226

0,241

0,100

0,117

0,135

0,152

0,169

0,185

0,202

0,218

0,234

0,250

0,265

0,125

0,142

0,159

0,176

0,193

0,209

0,226

0,242

0,258

0,273

0,288

0,150

0,167

0,184

0,201

0,218

0,234

0,251

0,266

0,282

0,297

0,312

Способ используется в следующей последовательности:

– по заданной вероятности безопасного положения корабля на фарватере с помощью таблицы приложения 1 (или табл. 1-б МТ-75, табл. 4.7 НМТ) определяется коэффициент zP;

– путем решения формулы (2.2.4) относительно l определяется выражение для действующей полуширины корабля:

l = 0,5F – mzP;                                    (3.6.1)

– из табл. 3.6.1 по аргументу В / L (отношение ширины корабля к его длине) и по отношению l / L находится (обратным входом в таблицу) искомое значение допустимого угла сд, выраженного в градусах.

Пример.

Задана вероятность нахождения корабля в пределах фарватера, равная 0,997. Определить допустимый угол сноса для корабля с габаритами L = 100 м, В = =20 м. Предполагается, что корабль будет следовать по оси фарватера, ширина которого F = 400 м. Ожидаемая линейная СКП места m = 60 м.

Р е ш е н и е:

– по заданной вероятности 0,997 из таблицы приложения 1 или по таблице 1-б МТ-75 выбирается коэффициент zP = 3,0;

– по формуле (3.6.1) вычисляется действующая полуширина корабля l = 20 м;

– по отношениям l / L = 0,2 и B / L = 0,2 с помощью табл. 3.6.1 определяется искомый допустимый угол сноса сд £ 12o.


3.7. Допустимые интервалы времени между последовательными обсервациями и между определениями течений

Известно, что погрешности счисления возрастают с течением времени. Поэтому очередная обсервация должна быть произведена через интервал, не превышающий того промежутка времени, при котором погрешность счислимого места не выйдет за допустимые пределы.

При плавании (без использования ИНС) в открытом море и в прибрежных районах этот интервал находится c помощью формулы (1.6.1), в которой СКП счислимого места рассматривается, как допустимая СКП, а СКП счисления раскрывается с помощью формул (1.6.6). С учетом этого допустимый интервал счисления, выраженный в часах, определяется решением формулы (1.6.1) относительно времени t:

                              (3.7.1)

где Мо – радиальная СКП последней обсервации, мили; Кс – коэффициент точности счисления; Мд – допустимая радиальная СКП места, определяемая по правилам, изложенным выше, мили.

Первая формула (3.7.1) используется при плавании в открытом море, вторая – при плавании в прибрежных районах.

Допустимый интервал между определениями места может быть задан директивно вышестоящим командованием в виде конкретной величины tз. Кроме того, следует учитывать, что по правилам хорошей штурманской практики, независимо от заданного или допустимого интервала между обсервациями, на каждом курсе должно быть произведено минимум две обсервации – одна сразу же после поворота на данный курс, а другая перед поворотом на очередной курс. Поэтому могут быть три варианта определения  дискретности обсерваций:

– если длительность плавания данным курсом t больше величины tз, а эта величина в свою очередь больше интервала tд, вычисленного по формуле (3.7.1), то есть tд < tз < t, то за допустимый интервал принимается наименьший из указанных то есть величина tд, рассчитанная по формуле (3.7.1). Этот вариант чаще всего используется в открытом море;

– если длительность плавания данным курсом больше директивного интервала tз, но меньше величины tд, то есть tз < t < tд, то за допустимый интервал принимается директивный tз. Этот вариант характерен для условий прибрежного плавания;

– если длина линии курса S такова, что время плавания этим курсом со скоростью V меньше интервалов tз  и tд, полученного по формуле (3.7.1), то за допустимый интервал принимается величина

,                                (3.7.2)

где to –  время производства обсервации; Dt –  время, необходимое для оценки обстановки и для предвычисления очередных поворотных данных.

Этот вариант чаще всего используется в узкости, когда плавание совершается с частой сменой непродолжительных по времени курсов. Если при расчете интервала по формуле (3.7.2) результат получится отрицательный, то следует либо уменьшить расчетную скорость, либо избрать другой, менее трудоемкий способ определения места.

Пример.

Продолжительность плавания данным курсом t = 1,3 ч, директивный интервал между обсервациями tз = 1,0 ч. Определить дискретность обсераций на этом курсе, если радиальная СКП места в данном районе Мо = 0,8 мили, радиальная допустимая СКП Мд = 1,0 миля, коэффициент точности счисления Кс  = 1,2.

Р е ш е н и е: по формуле (3.7.1) вычисляют tд = 0,7 ч; так как tд << t, то за допустимый интервал между обсервациями на данном курсе принимается величина tд = 0,7 ч = 42 мин.

Рассмотрим допустимые интервалы между определениями элементов морского течения.

Поскольку морские течения обладают случайной изменчивостью, то выявленная составляющая вектора скорости течения с течением времени устаревает. Поэтому элементы течения, полученные в результате обработки обсерваций или по показаниям абсолютного и относительного лагов, могут учитываться ограниченный интервал времени, после которого их учет не повышает, а понижает точность счисления [15].

Для оценки допустимого интервала времени tд, в течение которого целесообразно учитывать выявленное течение, будем исходить из предположения о том, что на небольшом отрезке времени квазипостоянная составляющая скорости морского течения изменяется несущественно.

Дисперсия выявленного течения определяется формулами (1.6.11). Течение целесообразно учитывать до тех пор, пока эта дисперсия будет меньше суммарной дисперсии скорости течения, обусловленной его природной изменчивостью. Поэтому, принимая дисперсии скорости течения по координатным осям одинаковыми, можно написать:

                         (3.7.3)

Напомним, что здесь sпр – среднее квадратическое значение быстроизменяющейся (переменной) составляющей скорости течения, sп – среднее квадратическое значение квазипостоянной составляющей скорости течения.

Раскрывая нормированную автокорреляционную функцию, соответствующую первой автокорреляционной функции (1.6.9), и решая полученное неравенство относительно t = tд, получим выражение для искомого временного интервала, определяющего дискретность определения элементов морского течения:

                          (3.7.4)

Для численного значения параметров, указанных в табл. 1.6.1 и отражающих осредненные данные для Мирового океана, получены интервалы tд (ч), приведенные в табл. 3.7.1.

Т а б л и ц а 3.7.1

V, уз

5

10

15

20

25

30

tд, ч

2,20

1,46

1,14

0,95

0,83

0,74

Видно, что интервалы между определениями элементов морского течения для реального диапазона скоростей корабля находятся в пределах двух часов.

Учитывая, что течение сохраняет свои инерционные качества в течение времени, при котором нормированная автокорреляционная функция изменяет численное значение от единицы до 0,5, указанные в таблице значения в реальных условиях должны быть еще меньше.

При пренебрежимо малой квазипостоянной составляющей и при указанном изменении нормированной автокорреляционной функции интервал между определениями элементов течения может быть определен по более простой приближенной формуле

                          (3.7.5)

где

Интервалы tд, рассчитанные по этой формуле, в два с лишним раза меньше указанных в табл. 3.7.1.

При выводе двух последних формул предполагалось, что погрешности определения элементов течения пренебрежимо малы.

Пример.

При плавании корабля в океане со скоростью 12 уз определили вектор скорости течения. Определить продолжительность его учета, если по многолетним гидрологическим наблюдениям в данном районе плавания выявлены следующие параметры случайной функции скорости морского течения: s2п = 0,1 уз2, s2пр = 0,25 уз2, aпр = 0,1 + (V / 10)2/3.

Р е ш е н и е: по формуле (3.7.4) вычисляется искомый интервал tд = 0,98 ч »1ч.


3.8. Сводная таблица допустимых параметров навигационной безопасности плавания

Для контроля навигационной безопасности плавания в составе штурманских справочных таблиц целесообразно иметь сводную обобщенную таблицу формул для оценки допустимых параметров навигационной безопасности плавания.

Полезно также по этим формулам составить программы для автоматизированного вычисления допустимых параметров, доступные для всех должностных лиц, участвующих в процессе кораблевождения: командира корабля, вахтенного штурмана, вахтенного офицера и вахтенного офицера боевого информационного поста (центра).

Формулы допустимых параметров навигационной безопасности плавания представлены в табл. 3.8.1.

Т а б л и ц а 3.8.1

Название допустимого параметра

Общая формула

Формула для заданной

вероятности Р = 0,997

1

2

3

РСКП при плавании среди навигационных опасностей

Мд £ 0,41 D

РСКП обсервации при подходе к началу фарватера

СКП при плавании по фарватеру (морскому каналу или в полосе)

£ 0,36 (d – l)

СКП при плавании по оси фарватера или полосы

РСКП при плавании вдоль опасной изобаты

Мд  £ 0,5 (D – l – d)

Расстояние до ненаблюдаемой навигационной опасности

³ (2,1М + s)

Продолжение табл. 3.8.1

1

2

3

Кратчайшее расстояние до ближней навигационной опасности (плавание среди опасностей)

Расстояние до опасной изобаты

Расстояние до ближней границы фарватера или полосы одностороннего движения

Отклонение от оси фарватера или полосы одностороннего движения

Скорость корабля на мелководье

Скорость корабля в морском канале

= 0,226

Окончание табл. 3.8.1

1

2

3

Скорость корабля при плавании в узкости

Безопасная скорость (от столкновения с судами)

Глубина моря

Нк ³ Т + (DТп+ DТл +

+DНз + DНв)

Глубина погружения подводной лодки

Н £ Нк – (DТк +DНз +Dг + Dу)

Интервал времени между обсервациями

Интервал времени между обсервациями при плавании в узкости

Интервал времени между определением элементов течения

Поделиться

Комментарии  

 
Александр.рнд
0 # Александр.рнд 16.08.2017 22:12
Добрый день!
Интересует вопрос - какова минимальнодопус тимая глубина акватории, при погружении АПЛ типа "Курск"?
Спасибо!
Цитировать | Сообщить модератору
 

Добавить комментарий

Ваши комментарии не должны содержать призывов к насилию, разжиганию межнациональной розни и экстремизму, оскорблений, нецензурной лексики, а также сообщений рекламного характера. Все комментарии, не отвечающие этим требованиям, будут модернизироваться или удаляться.
Войдите через социальные сети:
             
или заполните:
Обновить
Защитный код

Самое читаемое

  • Состав изолирующего дыхательного аппарата ИДА-59М

    Изолирующий дыхательный аппарат ИДА-59М

    Устройство ИДА-59М Изолирующий дыхательный аппарат ИДА-59М (рис. 9) предс­тавляет собой автономный дыхательный аппарат регенеративного типа с замкнутым циклом дыхания. Аппарат изолирует органы…

  • Изображение по умолчанию

    Глава 1: Основы корабельной организации

    Общие положения Командные пункты и боевые посты Боевой номер Корабельные расписания Объявление тревог на корабле ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 8. Основным боевым назначением корабля является поражение сил и…

Новости

RSS поток Podlodka.info

В этот день

Сегодня нет мероприятий!
Rambler's Top100