Параллельное индексирование

Метод “Параллельного индексирования” (“Parallel Indexing Technique” = “РI”) является эффективным ускоренным (“лоцманским”) методом контроля за местоположением и движением судна с помощью судовой РЛС.

“Параллельное индексирование” позволяет судоводителям оперативно и непрерывно, без отрыва от наблюдения за обстановкой, без каких-либо графических построений и расчетов, контролировать, что судно действительно следует по линии заданного пути (ЛЗП) или в безопасном “маршрутном коридоре”, а в случае необходимости – принимать своевременные корректирующие действия.

Метод “PI” основан на использовании закономерностей радиолокационного изображения и закономерностей движения эхо-сигналов радиолокационных ориентиров на экране судовой РЛС:

• Если судовая РЛС работает в режиме (“Истинное движение” – “Север”), то эхо-сигналы неподвижных ориентиров на экране также неподвижны, а наше судно (центр радиолокационной развертки) будет перемещаться по экрану РЛС со своим вектором скорости Ṽ_Н, т.е. по направлению путевого угла (ПУ_Н) и со скоростью (V_Н) в масштабе используемой шкалы дальности радиолокационного изображения (рис. 1-а);
• Если судовая РЛС работает в режиме (“Относительное движение” – “Север”), то наше судно (центр радиолокационной развертки) будет на экране неподвижно, а эхо-сигналы неподвижных ориентиров будут “плыть” по экрану РЛС в направлении, обратном движению нашего судна (-Ṽ_Н), со скоростью (-V_Н) в масштабе шкалы дальности радиолокационного изображения (рис. 1-b).

Для «РI» могут использоваться различные типы визиров, применяемых в судовых РЛС (механические, центральные электронные, выносные электронные визиры), а также “электронные линии” и (в временных РЛС) – специальные режимы «РI».

“Классический” механический визир с “системой параллельных линий” показан на рис.2. Вся “система” разворачивается вокруг центра экрана РЛС (ручка “Пеленг”) и может быть выставлена на любое желаемое направление “τ”. Количество “параллельных линий” соответствует количеству “неподвижных колец дальности” (“НКД”), а расстояние между линиями (l) соответствует “шагу” НКД (т.е. зависит от установленной судоводителем шкалы дальности).

Рассмотрим сущность метода “Параллельного индексирования” применительно к режиму “Относительное движение – Север” (рис. 1-b) с использованием механического визира с системой параллельных линий (рис. 2).

Пусть наше судно должно следовать в соответствии с предварительной прокладкой, представленной на рис. 3-а. В качестве ориентира используется северная оконечность островка “А”.

На карте прокладываются:

• Линия заданного пути (Ген К 082°);
• Левая граница “безопасного маршрутного коридора” на некотором удалении от “осевой линии” фарватера;
• Правая граница “безопасного маршрутного коридора” на некотором удалении от навигационных опасностей τ (“навигационный запас” – “Margin of Safety”);
• “Базовая линия” через ориентир (“А”), проведенная параллельно ЛЗП («РI»=082°);
• От “базовой линии” рисуются, измеряются и надписываются так называемые”кроссиндексы”:
• От “базовой линии” до ЛЗП, т.е. “ведущее расстояние” (4.0 м. мили);
• От “базовой линии” до правой границы “безопасного маршрутного коридора” (2.0 м. мили), т.е. ограждающая дистанция справа;
• От “базовой линии” до левой границы “безопасного маршрутного коридора” (5.4 м. мили), т.е. ограждающая дистанция слева.

При повороте на данное “колено” фарватера:

• Рассчитывается (с учетом вероятных элементов сноса) и задается рулевому новый гирокомпасный курс (например, ГКК=78°);
• Центральная нить механического визира выставляется на отсчет

τ =ПУ_зад – ΔГК=82°-(+Г)=81°,

после чего визир НЕ ТРОГАТЬ;

• Устанавливается выбранная шкала дальности судовой РЛС (8 миль);
• Для выбранной шкалы дальности намечаются три главных линейки (соответственно “кроссиндексам”):
  • “ведущая линейка” (4.0 мили от центра развертки);
  • “ограждающая линейка справа” (2.0 мили от центра);
  • “ограждающая линейка слева” (5.4 мили от центра).

Эти линейки определяют ЛЗП и границы “безопасного маршрутного коридора” на экране судовой РЛС.

Если эхо-сигнал “опорного” ориентира “А” перемещается по “ведущей” линейке, то это означает, что судно движется по намеченной линии заданного пути, в соответствии с предварительной прокладкой.

Если эхо-сигнал ориентира “уходит” от “ведущей” линейки в ту или иную сторону, это означает, что судно смещается в сторону с ЛЗП и необходима коррекция курса.

Так, если эхо-сигнал ориентира смещается с линейки ближе к центру развертки, то это означает, что судно уходит с ЛЗП в сторону ориентира, т.е. вправо на рис. 3. В таком случае следует “подворачивать” влево, добиваясь, чтобы эхо-сигнал ориентира опять пошел по “ведущей линейке” (при этом “отметка курса” займет какое-то положение “ОК”).

В любом случае судно маневрирует курсом, но выставленную на заданный отсчет линейку визира трогать НЕ СЛЕДУЕТ.

Таким образом обеспечивается непрерывный контроль за местоположением и движением судна при плавании по линии заданного пути.

До тех пор, пока эхо-сигнал ориентира перемещается в интервале между “правой” и “левой” ограждающими линейками, это означает, что судно на местности следует в “безопасном маршрутном коридоре”.

Следовательно, если для расхождения с другим судном (либо по какой- то другой причине) наше судно вынуждено отклониться от ЛЗП, то можно безопасно уходить в сторону до тех пор, пока на экране РЛС эхо-сигнал ориентира не дойдет до намеченной “ОПАСНОЙ ЛИНЕЙКИ”.

Таким  образом, обеспечивается непрерывный контроль за местоположением и движением судна при вынужденном маневрировании.

Даже один ориентир может обеспечить навигационный контроль при плавании по нескольким курсам.

Например на рис. 3, при повороте на следующее “колено” фарватера (Ген К=120°) по аналогичной методике используется новая “базовая линия” («РI»=120°) и “тройка” новых “кросс-индексов” (4.0 мили, 5.4 мили, 8.0 мили).

При “параллельном индексировании” СКО ведущей линии положения (ш_Вщ_ЛП) определяется формулами:

• При движении эхо-сигнала по линейке визира

m_ВЩЛП=(0.5÷1.0) мм ·С=0.5мм·Д_ШК/Ø(мили)

• При “симметричном” движении эхо-сигнала, т.е. посередине между двумя линейками

m_ВЩЛП=0.1·l (мили)

• При “несимметричном” движении эхо-сигнала между двумя линейками

m_ВЩЛП=(0.21÷0.3 ·l (мили)

• где – диаметр экрана ИКО РЛС, мм;
• Д_ШК – установленная шкала дальности РЛС, мили;
• С – знаменатель масштаба радиолокационного изображения, м. мили/мм;
• l – расстояние между соседними линейками (между “НКД”) при данной шкале дальности, мили.

Пусть, например, Ø =600 мм, Д_ШК-8 миль, l=2 мили. Если при этом “ведущее расстояние” равно 4.0 милям (как на рис. 3), то эхо-сигнал ориентира должен двигаться по ведущей линейке. Тогда замечаемое смещение судна с ЛЗП будет

$m_{ВЩЛП}=1.0·(2·{Д}_{ШК})/\varnothing =1.0·\frac{2·8}{600}=0.027 \left(мили\right)=\pm 50м$

Если “ведущее расстояние” равно 5.0 милям, то эхо-сигнал ориентира должен будет двигаться посередине между линейками, а судоводитель будет оценивать “симметричность” на глаз. Тогда замечаемое смещение судна с ЛЗП существенно увеличивается:

m_ВЩЛП= 0.1 · l =0.1 · 2. Мили = 0.2 мили = ±370м.

Если же “ведущее расстояние” будет, например, 5.4 мили (как на последнем курсе рис. 3), то судоводитель будет оценивать местоположение эхо-сигнала ориентира на экране РЛС, глазомерно деля интервал между соседними линейками в соотношении 1:2. При таком “несимметричном” движении эхо-сигнала точность ведущей линии положения будет наихудшей:

m_ВЩЛП= 25 · l = 0.25 · 2.0мили = 0.5 мили = ±925м.

Таким образом, если есть возможность, то следует прокладывать линии заданного пути на “круглых” расстояниях от выбранного опорного ориентира с тем, чтобы упростить “РГ” (эхо сигнал пойдет по линейке) и повысить точность проводки.

При наличии на экране РЛС накладного оптического планшета можно выставить подвижный круг дальности (“ПКД”) на любую желаемую “ведущую” дистанцию и с помощью специального карандаша- стеклографа провести “ведущую” линейку с заданным направлением (т) по касательной к “ПКД”.

Точность проводки судна по ЛЗП будет в критической степени зависеть от точности проведения такой “ведущей линейки” на экране РЛС.

Следует иметь в виду, что “ведущие линейки” для “параллельного индексирования”, проведенные карандашом на накладном оптическом планшете, применимы ТОЛЬКО К ОДНОЙ шкале дальности РЛС. Другим шкалам дальности будут соответствовать ДРУГИЕ “ведущие линейки” при одном и том же значении “кросс-индекса”. Следовательно, применяя методы “РГ”, необходимо обращать особое внимание на используемую шкалу дальности и соблюдать особые предосторожности при переключении шкал.

Аналогичным образом, «РI» может быть использовано и в режиме “Истинное Движение – Север” (стабилизация по грунту). В таком случае выбранный “опорный” ориентир “А” остается неподвижным на экране РЛС, и по мере движения судна (движения начала развертки по экрану РЛС) выставленный на требуемую дистанцию “ПКД” должен “катиться” по “базовой линии”, касающейся ориентира.

Главное достоинство  “параллельного индексирования” заключается в том, что данный метод обеспечивает непрерывный и достаточно точный контроль за местоположением и движением судна в прибрежном плавании, СРД и в стесненных водах без отрыва от наблюдения за окружающей обстановкой, используя только один приметный (и надежно опознанный) радиолокационный ориентир.

Недостатки и ограничения “параллельного индексирования” могут быть поделены на:

• Технические;
• “Человеческие”;
• Методологические;
• Географические.

Под “техническими”  ограничениями понимается необходимость для судоводителя оценить возможность и эффективность “параллельного индексирования” применительно к особенностям визирных устройств и “электронных линий” установленной на его судне конкретной РЛС, применить (адаптировать) к этой РЛС общую методологию “PI” для различных режимов индикации радиолокационного изображения.

Под “человеческими” ограничениями понимается необходимость высокой профессиональной квалификации судоводителя и практической отработки методов “параллельного индексирования”:

• Изучение теории “параллельного индексирования”;
• Освоение практики “РI” на радиолокационном или навигационном тренажере;
• Адаптация методики “PI” к “своей” РЛС;
• Отработка методов “PI” на судне в простейших условиях плавания, а затем – на более сложных участках (при хорошей видимости и под контролем капитана судна либо СПКМ);
• Применение метода «PI» под контролем КМ или СПКМ;
• Самостоятельное применение методов «PI».

Метод “параллельного индексирования” в критической степени зависит от квалификации судоводителя, и применение «PI» без должной практической подготовки ОПАСНО!

С “методологической” точки зрения “параллельное индексирование” – это один из вариантов ускоренных (“лоцманских”) методов контроля за местоположением и движением судна, поэтому на “PI” в полной мере распространяются все недостатки и ограничения ускоренных методов. В частности, подчеркивается недостаточная надежность метода, т.к. весь контроль сосредоточен в голове одного человека, управляющего судном (“Conning Officer”).

Дублирование контроля требует, чтобы вахтенный ПКМ систематически, с указанной частотой, определял место судна и наносил обсервованные точки на карту.

Под “географическими” ограничениями понимается предел эффективного использования методов “параллельного индексирования”.

“Внешнее” ограничение очевидно: для применения “PI” необходим хотя бы один приметный радиолокационный ориентир.

“Параллельное индексирование” наиболее эффективно в зоне “прибрежного плавания”, т.е. там, где имеется достаточное навигационное пространство, где достаточно протяженные прямолинейные курсы и где радиолокационные методы играют ведущую роль.

Эффективность “параллельного индексирования” стремительно падает в стесненных водах – там, где ведущую роль играет визуальная ориентировка, где прямолинейные курсы становятся короткими, где характерны “затянутые” повороты с большими радиусами кривизны. Если в таких условиях и применяются радиолокационные методы, то более упрощенные – “ведущая линейка”, ведущее/ограждающее кольцо дальности, методы “глазомерной радиолокационной проводки”. Чем чаще и сложнее маневрирование, тем менее надежно и эффективно “параллельное индексирование”. Например, абсурдно требовать “РГ” при плавании по рекам с частыми поворотами, изгибами русла и “перевалами”.

Стоит, однако, заметить, что “внутренний” предел эффективного применения «PI» зависит не только от характеристик района плавания, но и от натренированности судоводителя.

В любом случае при использовании “параллельного индексирования” необходимо соблюдать следующие предосторожности:

• Поправка гирокомпаса должна быть надежно известна;
• “Отметка курса” на экране РЛС должна быть согласована с диаметральной плоскостью судна;
• Исправная работа РЛС должна тщательно контролироваться через частые промежутки времени;
• Центр развертки (в режиме “ОД”) должен быть тщательно выставлен в центр индикатора РЛС;
• Точность выставления “НКД” и “ПКД” должна быть тщательно проверена;
• “Опорный” радиолокационный ориентир, относительно которого планируется параллельное индексирование”,  должен быть БЕЗОШИБОЧНО ОПОЗНАН.

Использовать методы “PI” без выполнения указанных выше проводок и без систематического контроля местоположения и движения судна с помощью обсерваций – ОПАСНО! “Параллельное индексирование” – это простой и наиболее эффективный способ непрерывного контроля за местоположением и движением судна, объединяющий в единую систему ведущий и ограждающие параметры. “Параллельное индексирование” может быть использовано в любой ситуации, где имеется хотя бы один приметный радиолокационный ориентир, относительно которого можно эффективно контролировать движение судна. Однако “параллельное индексирование” требует необходимого  опыта, предварительной подготовки и соответствующего “подъема” (разметки) навигационной карты.

Предлагается к прочтению:
Выбор и планирование методов контроля за местоположением и движением судна
Оформление предварительной прокладки и «Подъема карт»