Параллельное индексирование, как метод контроля местоположения судна

Контроль местоположения судна в рейсе критически важно для безопасности морских путей, судов и экипажей. Метод “Параллельного индексирования” (“Parallel Indexing Technique” = “РI”) является эффективным ускоренным (“лоцманским“) методом контроля за местоположением и движением судна с помощью судовой РЛС.

Метод “PI” основан на использовании закономерностей радиолокационного изображения и закономерностей движения эхо-сигналов Звездный глобус: как ориентироваться среди звездрадиолокационных 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 V_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 (–V_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).

Точность параллельного индексирования зависит от ряда факторов, таких как размер индекса, частота обновления данных, алгоритмы индексирования и аппаратное обеспечение.

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

Читайте также: Снятие судна с мели

Пусть наше судно должно следовать в соответствии с Планирование перехода судна в различных условияхпредварительной 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 Электронавигационные приборыгирокомпасный курс (например, ГКК = 78 °);
• Центральная нить механического визира выставляется на отсчет

после чего визир не трогать;

• Устанавливается выбранная шкала дальности судовой РЛС (8 миль);
• Для выбранной шкалы дальности намечаются три главных линейки (соответственно “кросс-индексам“):
  • “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“).

Предлагается к прочтению: Выбор и планирование методов контроля за местоположением и движением судна

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 Радиолокационные станции и средства автоматической радиолокационной прокладкиэхо-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 (m_вщлп) определяется формулами:

• При движении эхо-сигнала по линейке визира

$m_{вщлп} = (0,5 ÷ 1,0) мм · C = 0,5 мм · {Д}_{шк}/\varnothing \left(мили\right) Форм. 1$

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

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

где:

• диаметр экрана ИКО РЛС, мм;
• Д_шк – установленная шкала дальности РЛС, мили;
• C – 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

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:

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:

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 Предупреждение столкновений в стесненных водахстесненных 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 Радиолокация в навигации: от формирования сигнала до отображения информации на индикаторерадиолокационного 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 Судовые документы, обучение и сертификацияквалификации 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.

Применение параллельного индексирования наиболее эффективно при отсутствии существенных “географических ограничений“.

Читайте также: Оформление предварительной прокладки и «Подъема карт»

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

“Параллельное индексирование” в судовых условиях 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 “РI” при плавании по рекам с частыми поворотами, изгибами русла и “перевалами“. Также стоит критически рассматривать использование параллельного индексирования на малых судах.

Стоит, однако, заметить, что “внутренний” предел эффективного применения “PI” зависит не только от Мировой Океан и океанотехника. Характеристики морских льдов, течений и волнхарактеристик района плавания, но и от натренированности судоводителя.

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

1. Поправка гирокомпаса должна быть надежно известна, влияние погрешности гирокомпаса на результаты параллельного индексирования неоспоримо;
2. “Отметка курса” на экране РЛС должна быть согласована с диаметральной плоскостью судна;
3. Исправная работа РЛС должна тщательно контролироваться через частые промежутки времени;
4. Центр развертки (в режиме “ОД“) должен быть тщательно выставлен в центр индикатора РЛС;
5. Точность выставления “НКД” и “ПКД” должна быть тщательно проверена;
6. “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! Ошибки параллельного индексирования могут привести к непоправимым последствиям.

“Параллельное индексирование” – это простой и наиболее эффективный способ непрерывного контроля за местоположением и движением судна, объединяющий в единую систему ведущий и ограждающие параметры. ПИ может быть использовано в любой ситуации, где имеется хотя бы один приметный радиолокационный ориентир, относительно которого можно эффективно Средства улучшения маневренных характеристик суднаконтролировать движение судна. Однако ПИ требует необходимого опыта, предварительной подготовки и соответствующего “подъема” (разметки) навигационной карты, поэтому обучение параллельному индексированию настолько важный этап в подготовке судоводителей.