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»