1. Основные понятия и определения. Классификация отметок.

Радиолокационные станции, используемые для целей су­довождения, представляют собой импульсные радионавигаци­онные средства, работа которых основана на измерении на­правления и расстояния до ориентира, который отразил излу­чаемые РЛС импульсы. По своей сути навигационные РЛС яв­ляются дальномерно-азимутальными средствами.

Существующий принцип работы РЛС определяет влияние состояния среды и отражающей способности объектов на дальность их обнаружения. РЛС позволяет решать следующие задачи:

• определять место судна по ориентирам, путем измерения пеленгов и расстояний;

• опознавать береговую черту и глазомерно ориентироваться в стесненных условиях;

• обнаруживать надводные навигационные опасности и ори­ентиры, лед, районы ливневых и снежных зарядов;

• обнаруживать встречные суда, наблюдать за их перемеще­нием, определять элементы их движения и безопасно рас­ходиться с ними.

Дополнительно система автоматизированной радиолокационной прокладки (САРП) позволяет:

• рассчитывать элементы движения встречных судов, пара­метры кратчайшего сближений и отображать линии относи­тельного движения;

• облегчать наблюдение за окружающими судами путем вы­ставления охранных зон, звукового и светового предупре­ждения об опасности;

• осуществлять обсервационную прокладку при плавании в стесненных условиях и прибрежном плавании;

• проигрывать выбранный маневр и оценивать его последст­вия;

• существенно сократить время обработки информации! о движении встречных судов и принятие решений по расхождению.

В современ­ных РЛС применяется следующая ориентация изображения:

• относительно диаметральной плоскости (ДП) судна (режим "Курс");

• относительно компасного меридиана (режим "Север");

• относительно ДП судна со стабилизацией изображения для уменьшения смазывания изображения при небольших отворотах и рыскании (режим "Курс стабилизи­рованный").

Стабилизация изображения на экране РЛС производится в режиме относительного (ОД) либо истинного (ИД) движения.

При ориентации по "Курсу" судоводитель наблюдает такую же картину взаимного расположения объектов относительно ДП, что и при визуальном наблюдении. При этом курсовая черта всегда направлена вертикально вверх и проходит через нуль азимутального круга, всегда оставаясь в неизменном по­ложении, а при повороте изображение перемещается в на­правлении, противоположном направлению вращения.

Достоинством способа является совпадение визуального и радиолокационного изображения относительно ДП, что зна­чительно облегчает ориентировку судоводителя, особенно при плавании в стесненных условиях.

Недостатками режима "Курс" являются:

• смазывание изображения при повороте и рыскании;

• невозможность непосредственного измерения пеленга, что вызывает необходимость его расчета;

• более низкая точность определения курсового угла и рас­чета пеленга, чем при непосредственном измерении;

• невозможность его использования в режиме истинного движения;

• расхождение изображения, наблюдаемого на морской кар­те и экране радиолокатора.

Достоинствами режима "Север" являются:

• стабильность изображения при рыскании и повороте судна; возможность непосредственного измерения пеленга ориентира;

• одинаковое взаимное расположение объектов на морской карте и экране РЛС, что существенно облегчает ее исполь­зование в совокупности с картой для выполнения штур­манской работы по определению места судна, ориентиров­ке в обстановке и опознанию объектов.

Основным недостатком режима "Север" является несов­падение изображения на экране РЛС с визуально наблюдае­мой картиной, которое особенно проявляется при плавании курсами южных направлений. Это затрудняет ориентировку в стесненных водах, при выведенной яркости курсовой черты и может повлечь за собой промах при определении стороны поворота судна (Пример: Посадка на скалы т/х «Балтика» при маневри­ровании на южных курсах в Норвежских шхерах).

Неудобство наблюдений за экраном при курсах южных направлений режима "Север", а также смазывание поворота в режиме "Курс" устраняется применением режима "Курс стаби­лизированный", в котором изображение стабилизировано, как и в режиме "Курс", но остается неподвижным при рыскании и небольших отворотах, а отметка курса перемещается, изменяя свое положение относительно нуля азимутальной шкалы. До­полнительным неудобством является необходимость вводить специальную поправку ΔКЧ (курсовой черты), при расчете ИП, за отклонение курсовой черты от нуля шкалы.

Задача значительно облегчается при использовании элек­тронного визира с цифровым табло, который всегда указывает пеленг цели.

При стабилизации изображения в режиме ОД место сво­его судна представляется условно неподвижным и находящим­ся в начале развертки. Эхо-сигналы объектов при этом пере­мещаются по линиям относительного движения (ЛОД) с отно­сительной скоростью V_о, равной геометрической разности ско­ростей собственного V_н и встречного V_ц судов.

При стабилизации изображения в режиме ИД собствен­ное судно и эхо-сигналы объектов перемещаются относитель­но земной поверхности по линиям истинного движения (ЛИД), соответствующим их истинным курсам и скоростям. Эффект истинного движения достигается тем, что к наблюдаемым от­носительным скоростям V_о геометрически прибавляется ско­рость собственного судна V_н на основании данных о его курсе и скорости, вводимых в вычислительное устройство РЛС от ги­рокомпаса и лага.

Начало развертки при включении ИД автоматически смещается в исходную точку, отстоящую на 2/3 радиуса экра­на от его геометрического центра в направлении, противопо­ложном курсу. Если в результате маневрирования впереди судна остается дистанция менее 2/3 радиуса, то начало раз­вертки обычно перебрасывается в исходную точку.

Режим ОД может применяться в сочетании с ориентацией "Север", "Курс" и "Курс стабилизированный". Режим ИД при­меняется, как правило, только в сочетании с ориентацией "Север". Наиболее часто используемым в практике морепла­вания режимом индикации и стабилизации является сочетание ОД - "Север"

При использовании РЛС для оценки ситуации сближения, решения задачи и выбора маневра для расхождения, инфор­мацию о движении эхо-сигналов на экране РЛС получают при определенных допущениях. Основным является допущение, что параметры движения собственного и других судов остают­ся неизменными на период набора информации и решения за­дачи. За момент начала решения задачи принимается время снятия первого отсчета, которое принято называть "нулевой точкой", которое является моментом начала расхождения. За момент окончания расхождения принимают время возвраще­ния к первоначальным параметрам движения собственного судна.

Для ручного решения задачи определения параметров расхождения используют маневренный, ситуационный и зер­кальный планшеты.

Маневренный планшет представляет собой сетку поляр­ных координат с оцифровкой направлений и расстояний, ко­торые предназначены для ускоренного нанесения положений отметок судов, и таблицы обработки радиолокационной ин­формации, которая предназначена вместе с построением на планшете, для документирования процесса расхождения.

На маневренных планшетах обычно помещают логариф­мическую шкалу "Время", "Дистанция" и "Скорость", которая позволяет по известным значениям двух величин графически найти третью. При этом следует помнить, что "верхняя ножка циркуля", устанавливаемая на большие отсчёты, всегда пока­зывает время, а "нижняя", устанавливаемая на меньшие от­счёты, всегда показывает скорость или пройденное расстоя­ние.

Ситуационный планшет представляет собой лист бумаги или свободный участок карты, на котором нанесена ситуация движения и расхождения. Масштабом для него служат векторы относительного перемещения эхо-сигналов за 6 минут. Позво­ляет учитывать навигационные ограничения при решении за­дачи расхождения.

Основными данными для решения задачи расхождения при использовании маневренного и ситуационного планшетов являются отсчеты пеленга П_0А, П₀в ... , П₀к ; П_6А, П_6В, ... , П_6К и расстояния D_0А, D_0В, …, D_0K ; D_6A , D_6B , ... , D_6K снятые с интер­валом 6 минут.

Шестиминутный (6') интервал при ручном решении задачи на планшете выбран исходя из следующего:

- легко делать устные вычисления, т.к. 6' составляет1/10 часа, то при вычислениях и построениях на планшете достаточно умножать либо делить на 10. Например: скорость в 18 узлов будет изображаться отрезком длиной 18/10 = 1,8, а если вектор скорости, измеренный на планшете равен 1,4, то фактическая скорость будет 1,4 х 10 = 14 узлов.

- при расчетах за время менее 6' величина погрешности может достигать Д_зад.

- обстановка на экране РЛС, заметным для судоводителя образом, изменяется только за время более 6’.

Выбранный интервал времени также определяет точность расчета пара­метров сближения, на чем остановимся далее.

Траектории, по которым перемещаются суда относитель­но земной поверхности называются линиями истинного дви­жения (ЛИД_Н, ЛИД_А, ЛИД_В, ..., ЛИД_К). Сближение судов на пересекающихся курсах является признаком появления опас­ности столкновения. Если пеленг заметно не изменяется, а дистанция уменьшается, то это означает, что их курс ведет к столкновению. Если пеленг на другое судно изменяется в сто­рону носа собственного, то это означает, что оно пересечет наш курс, в противном случае мы пересечем его курс.

При выполнении маневра для расхождения возникает необходимость учитывать маневренные характеристики собст­венного и других судов. Характеристик опасных судов мы обычно не знаем, а строгий учет характеристик собственного судна при графическом решении задачи затруднителен. По этой причине обычно применяют приближенные способы. Одним из них является метод условной упрежденной точки. Он позво­ляет приближенно учесть маневренные характеристики с за­пасом в безопасную сторону. При этом полагают, что в ней маневр расхождения закончен и собственное судно следует с новыми назначенными параметрами движения.

Упрежденная точка - это точка на ЛОД-ах других судов, в которых они будут находиться в момент, когда собственное закончило маневрирование для расхождения и следует с но­выми назначенными параметрами движения. С учетом времени набора информации - 6 мин, решения задачи - 3 мин и выполнения эффективного маневра (его окончание) - 3 мин, упрежденную точку ре­комендуется назначать на 12-ой минуте.

При решении задачи маневрирования используют сле­дующие параметры для оценки ситуации сближения и расхож­дения:

- расстояние кратчайшего сближения – Д_кр - расстояние между судами в момент кратчайшего сближения; - время кратчайшего сближения – Т_кр - время движения судна от нулевой точки до кратчайшего сближения; - путь до кратчайшего сближения – S_кр - расстояние от нулевой точки (момента начала решения задачи) до кратчайшего сближения

- дистанция пересечения Д_пер - расстояние от нулевой точки до момента пересечения курса собственным или встречным судном;

- время пересечения Т_пер - время от момента начала наблюде­ния до пересечения курса собственным или встречным суд­ном;

- заданная безопасная дистанция Д_зад расхождения, пред­ставляющая собой минимальное допустимое расстояние в момент кратчайшего сближения, назначаемая судоводите­лем с учетом геометрических размеров судна, навигацион­ной обстановки и условий видимости;

- заданное безопасное время расхождения Т_зад, представляет собой время от момента начала наблюдения до кратчайшего сближения, за которое судоводитель успевает набрать ин­формацию о ситуации сближения, обработать ее, выбрать эффективный маневр для расхождения и закончить выпол­нение определенного маневра:

- дистанция отхода от линии первоначального курса Д_отх - представляет собой расстояние, на которое смещается соб­ственное судно относительно линии первоначального курса в результате выполнения маневра для расхождения.

Для определенности, все отметки судов на экране РЛС разделим на две группы: окружающие суда; опасные суда. Все наблюдаемые на экране РЛС суда будут окружающими. Из числа окружающих судов, суда, линия относительного движения (ЛОД) которых проходит в дистанции кратчай­шего сближения меньше допустимой, т.е. столкновение с которыми возможно, будем называть опасными.

Первичную оценку опасности столкновения можно про­изводить: по характеру изменения наблюдаемых полярных координат; по взаимному расположению собственного и опас­ного судов; по вычисляемым дистанции D_кр и времени Т_кр крат­чайшего сближения.

Время набора информации при ручном решении задачи составляет 6 минут, при автоматическом - время набора ин­формации и выполнение вычислений составляет 3 минуты.

Ручное решение задачи расхождения на маневренном планшете с тремя судами составляет у судоводителя средней квалификации (без выполнения вспомогательных построений) около 3-х минут.

Время маневрирования, при выполнении эффективного маневра, занимает около 3-х минут. Таким образом, все суда опасны по временному критерию, если время кратчайшего сближения с ними менее 12 мин при ручном решении задачи, и менее 6 мин при автоматическом. В последнем случае от­счет времени начинается после захвата цели на автоматиче­ское сопровождение или окончания ее маневра. Указанные составляющие Т_зад определяют рекомендацию о назначении упрежденной точки на 12-ой минуте и назначении критерия временной опасности в САРП от 6 до 10 мин.