Дублирование методов контроля за местоположением и движением судна

Одним из важнейших элементов “Системы дублирования” является контроль местоположения судна и его движения, т. к. от этого прямо и непосредственно зависит обеспечение навигационной безопасности.

В качестве основных приемов такого дублирования рекомендуется:

1. Оптимальное сочетание “штурманских” и “лоцманских” методов;
2. Использование не одной, а нескольких навигационных систем (желательно – работающих на различных физических принципах);
3. Определение места судна одним и тем же прибором (визуальным пеленгатором или РЛС), но – различными методами и/или по различным комбинациям ориентиров;
4. Взятие “избыточных” линий положения;

Детальный анализ достоинств и ограничений “штурманских” и “лоцманских” методов приведен в статье Команда мостика“Управление командой мостика”. Основные итоги формулируются следующим образом:

1. “Штурманские методы” обеспечивают решение навигационных задач с наибольшей полнотой, наглядностью и надежностью, упрощается контроль на промахи, благодаря четкой алгоритмизации задач облегчается автоматизация их решения.
2. Однако “штурманские методы” имеют и ряд серьезных ограничений:
   —Отвлечение судоводителя от наблюдения и управления судном на время получения обсервации;
   —Длительность процесса определения места судна;
   —Возможность оценки тенденции движения судна – только после получения серии обсерваций;
   —Как результат, существенное запаздывание навигационной обсервации, что особенно неприемлемо при плавании в стесненных водах;
3. Важнейшим достоинством лоцманских методов контроля за местоположением и движением судна является их высокая оперативность, возможность решения задач навигации и управления судном без отрыва судоводителя от наблюдения за навигационной обстановкой, возможность мгновенной оценки не только положения, но и тенденции движения судна;
4. Однако важнейшим ограничением “лоцманских” методов является их недостаточная надежность: вся текущая информация сосредотачивается, хранится, перерабатывается в голове человека, управляющего судном (капитана, лоцмана), поэтому любая его ошибка, связанная с каким-то отвлечением, физической усталостью, пропуском важной информации, и т. п., немедленно провоцирует ошибочные действия по управлению судном. “Лоцманские” методы требуют более глубокой, тщательной и полной проработки перехода и предварительной прокладки. Кроме того, “лоцманские” методы (в отличие от “штурманских”) решают задачу частично, не позволяя получать всех параметров, характеризующих текущее местоположение и движение судна, и практически не поддаются алгоритмизации и автоматизации.

В сложных условиях плавания, в режиме “команды мостика”, когда главным требованием становится оперативность контроля, капитан судна использует только “лоцманские” методы. Однако вахтенный помощник капитана обязан при этом активно применять обычные штурманские методы. Такое дублирование контроля за местоположением и движением судна имеет целью, во-первых, своевременное обеспечение капитана необходимой навигационной информацией, а во-вторых (и это не менее важно!), – своевременное обнаружение ошибок в управлении судном. В случае появления сомнений в обстановке или обнаружении обстоятельств, существенных для обеспечения безопасности плавания судна, вахтенный помощник обязан немедленно докладывать капитану.

Оптимальное сочетание “штурманских” и “лоцманских” методов позволяет, таким образом, объединить их достоинства и в определенной степени компенсировать их недостатки и ограничения. Именно поэтому такое дублирование методов контроля является обязательным требованием для “команды мостика”, в особенности – при плавании в стесненных водах.

Выбор и планирование оптимальных способов определения места судна в различных условиях плавания детально рассматривается в статье Обязанности судоводителей“Расстановка судоводителей и распределение обязанностей”. При этом “хорошая морская практика” требует от судоводителей никогда не полагаться полностью только на одну навигационную систему, так как абсолютно надежной системы в принципе не существует.

Предлагается к прочтению: Дублирование функций при организации ходовой вахты мостика на судне

В сложных условиях плавания, в режиме “команды мостика”, для контроля за местоположением и движением судна следует использовать преимущества всех навигационных средств, которыми оборудовано судно, принимая во внимание следующие соображения:

1. Определения места судна должны периодически дублироваться альтернативными методами, в том числе – электронными навигационными системами, устраняя тем самым риск посадки на мель или касания грунта из-за “человеческого фактора” или механической ошибки;
2. Для контроля следует использовать навигационные средства, основывающиеся на разных принципах и данных;
3. Место, полученное с помощью электронных навигационных систем, должно систематически проверяться, где это практически целесообразно, визуальными методами;
4. Следует в полной мере использовать эхолот как ценное навигационное средство;

Наиболее обширной сферой применения методов дублирования являются определения места судна. Прежде всего необходимо помнить, что как определения служат для контроля счисления, так и каждое определение должно проверяться счислением — анализ невязки поможет обнаружить промах в определении. Отрезки пути между обсервациями должны соответствовать счислимым с разумными и соответствующими условиям плавания допусками на снос от ветра и течения. Производство дополнительных определений места судна является также одним из способов дублирования.

Многие посадки судов на мель и касания грунта являются прямым следствием излишнего доверия судоводителей к какой-то одной навигационной системе при полном отсутствии хотя бы периодического дублирования обсерваций по другим навигационным системам.

Ситуация: “Электронная авария” лайнера “Royal Majesty” с невязкой 17 миль

Пассажирский лайнер “Royal Majesty” следовал с Бермудских островов в порт Бостон (США), имея на борту 1509 человек – пассажиров и членов экипажа. Однако 10 июня 1995 года, спустя 32 часа после выхода из порта, находясь примерно в 10 милях к востоку от острова Нантакет (41°16N, 69°58W), судно с полного хода село на мель “Rose-and-Crown Shoals”, отклонившись от заданного курса более чем на 17 миль (имея на борту приемоиндикатор СРНС “NAVSTAR/GPS”, обеспечивающий точность определения текущих координат судна 100 м с вероятностью 95%!).

Лайнер был оборудован тремя РЛС, радиопеленгатором, а также навигационным комплексом “STN Atlas NACOS-25”, способным принимать сигналы как спутниковой РНС “NAVSTAR/GPS”, так и наземной РНС дальнего действия “LORAN-C”, объявленной национальной РНС в прибрежных водах США. Комплекс “NACOS-25” был спроектирован таким образом, что в нормальном навигационном режиме он был способен работать по сигналам либо “NA VSTAR/GPS”, либо “LORAN-C”, но не позволял автоматически получать и сопоставлять текущие координаты судна по обеим системам одновременно. Программа плавания (предварительная прокладка) была введена в память “NACOS-25”, и в навигационном режиме комплекс, связанный с авторулевым, осуществлял автоматическую стабилизацию судна на заданной траектории, компенсируя снос от ветра и течений. Компьютер сопоставлял текущие счислимые координаты с координатами от “GPS” или “LORAN-C” и в случае появления невязки, превышающей 200 метров, включил бы предупредительную сигнализацию. По показаниям судоводителей “Royal Majesty”, комплекс “NACOS-25” непрерывно работал в навигационном режиме с момента выхода из порта и вплоть до посадки на мель, используя в качестве навигационного датчика спутниковую РНС “NA VSTAR/GPS”.

Сопряженный с комплексом “NACOS-25” приемоиндикатор спутниковой РНС “Raystar-920 GPS” был относительно старой моделью, выпущенной фирмой “Raytheon” еще в 80-х годах, когда РНС “NA VSTAR/GPS” не была еще полностью развернута и наблюдались частые перерывы в приеме навигационных сигналов со спутников. По этой причине приемоиндикатор (ПИ) был спроектирован таким образом, чтобы в случае потери навигационных сигналов переходить на режим автоматического счисления координат судна, подав при этом соответствующий предупредительный звуковой сигнал и выведя предупредительную надпись на экран.

В том злополучном рейсе на “Royal Majesty”, через 52 минуты после выхода с Бермудских островов, из-за повреждения кабеля антенны пропали навигационные сигналы спутников на входе ПИ. В соответствии с программой, приемоиндикатор перешел в режим автосчисления. Но поскольку ПИ был установлен над штурманским столом примерно в 4,5 м от консоли навигационного комплекса, то находящиеся в ходовой рубке судоводители не услышали чирикающего звука предупредительной сигнализации и не увидели изменившейся надписи на экране дисплея.

Так как в режиме автосчисления приемоиндикатор спутниковой РНС использовал на входе те же самые данные от гирокомпаса и лага, что и сам навигационный комплекс “NACOS-25”, а алгоритмы автосчисления были совершенно аналогичными, то счислимые координаты, выдаваемые обеими системами, практически совпадали, а значит, не было и предупредительной сигнализации об отклонении судна от курса.

Специалисты Национального управления по безопасности транспорта США не смогли точно установить, когда именно произошло переключение приемоиндикатора ПИ на режим автосчисления, но считают, что это случилось за много часов до посадки судна на мель. В течение всего этого времени судоводители полагались исключительно на показания ПИ спутниковой РНС и не использовали других навигационных средств для эффективного дублирования контроля за местоположением и движением судна. Только после аварии судоводители сняли обсервованные координаты с ПИ РНС “LORAN-C” и установили, что он абсолютно точно показывает место посадки на мель – в 17 милях в стороне от заданного курса. Все судовые РЛС работали на шкале дальности 6 миль, поэтому и на экране радара судоводители не могли увидеть, как опасно судно приблизилось к острову Нантакет и отмелям. В течение почти трех часов перед посадкой на мель судно следовало по мелководью, но имеющаяся в комплексе “NACOS-25” предупредительная сигнализация о выходе судна на малые глубины также не была задействована.

Посадка на мель “Royal Majesty” является ярким свидетельством того, как слепое доверие к электронным навигационным средствам, отсутствие разумного дублирования могут привести к печальным последствиям, если игнорируются основы судовождения и хорошей морской практики.

Классическим вариантом дублирования является оптимальное сочетание визуальных и радиолокационных методов, которые во многом удачно дополняют друг друга:

1. Визуальные пеленги обычно являются наиболее точными из практических методов определения места судна по береговым ориентирам;
2. Створы, ведущие линии положения, ограждающие пеленги (визуально) и ограждающие дистанции (по РЛС) могут быть очень полезны и оказать большую помощь в судовождении;
3. Буи и другие ПСНО (за исключением плавучих маяков, положение которых контролируется) не должны использоваться для получения навигационных обсерваций, но могут быть использованы для ориентировки, когда береговые объекты удалены или трудноразличимы; в этом случае положение ПСНО на штатном месте должно быть предварительно проверено другими средствами.

Конечно требование дублирования не следует понимать буквально, когда ПКМ, измерив с помощью РЛС два расстояния до хорошо опознанных ориентиров, тут же бежит на крыло мостика брать визуальные пеленги этих ориентиров. В большинстве случаев это совершенно излишне и приводит к дополнительным затратам времени. Дублирование должно осуществляться не при каждой обсервации, а периодически, с тем, чтобы обеспечивать требуемый уровень надежности, избегая неоправданных затрат времени и отвлечения судоводителя от других важных задач.

Из тех же соображений “хорошая морская практика” требует периодически менять комбинации ориентиров, когда определения места производятся визуальными или радиолокационными методами. “Бросок” обсервованной точки при смене комбинации ориентиров позволяет выявить промах в опознавании ориентира. Уверенное опознавание навигационных ориентиров обеспечивается совместным использованием двух различных факторов, из которых первый — это открытие ориентира в расчетное время и на расчетном пеленге, а второй — соответствие характеристики или внешнего вида их описанию. При возможности необходимо проверить также привязку ориентира к предыдущим определениям (последнее особенно важно для опознания естественных ориентиров, таких, как вершины гор, мысы, островки и т. п.). При опознании точечного объекта на экране радиолокатора необходимо убедиться в его неподвижности и сравнить радиолокационный пеленг с визуальным, если это возможно.

Резко   повышает надежность обсерваций такой метод дублирования, как использование избыточных линий положения, т. е. определение места судна не менее чем по трем линиям положения. Общим правилом можно считать, что при любом способе определений две линии положения недостаточны с точки зрения надежности. При наличии минимум трех линий положения появление треугольника позволит обнаружить промах. Малая величина полученного “треугольника погрешностей” является важным признаком надежной обсервации, в то время как появление большого треугольника служит “сигналом тревоги” и заставляет искать причины несоответствия (промах в опознавании ориентира, промах во взятии отсчета, неизвестная систематическая ошибка, плохое качество пеленгования, ошибки при расчетах и прокладке, и т. д.).

При этом не надо забывать, что в практике часты случаи, когда даже три линии положения, будучи неверными, сходятся в одной точке, особенно у начинающих помощников капитана. Поэтому при определениях по береговым объектам ориентиры и способы определений должны чередоваться (или объединяться в одном определении) — совпадение результатов укажет на надежность полученного места. Необходимо избегать, кроме случаев крайней необходимости, определений по пеленгу (особенно радиолокационному) и дистанции до одного объекта. Подобное определение всегда должно быть продублировано другим, даже приближенным, способом.

Читайте также: Система самоконтроля и взаимного контроля в штурманской практике

Важным моментом в работе штурмана является выход в точку поворота. Для точного поворота на новый курс необходимо рассчитать одновременно поворотный пеленг или дистанцию, время поворота и отсчет лага на момент поворота. Поворот выполняется при совпадении всех трех параметров. Определение места судна производится как перед поворотом, так и сразу после него.

При выполнении поворота на новый курс нужно внимательно выслушать репетование команды рулевым и убедиться, в ту ли сторону начат поворот. При наличии достаточного пространства это можно сделать по репитеру гирокомпаса, а в стесненной обстановке нужно обязательно немедленно проверить перекладку руля по аксиометру. По окончании поворота вновь выслушивается доклад рулевого и производится проверка правильности курса по курсоуказателю. Для контроля необходимо визуально убедиться, что курс судна правильно проходит относительно окружающей обстановки (маяков, мысов, островов и т. д.).

Прием сочетания двух или трех способов наблюдения или контроля каждый штурман должен использовать в своей практике неукоснительно, никогда не полагаться на кажущуюся правильность и точность тех или иных наблюдений или расчетов, если они не подкреплены дублирующими и независимыми от первых способами. Только это может гарантировать надежность знания места судна в любой момент, т. е. безаварийность мореплавания.