НАВИГАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПЛАВАНИЯ
Навигационная безопасность плавания (НБП) понятие, характеризующее степень исключения навигационных происшествий с кораблем при нахождении его в море. • Навигационным происшествием является событие, связанное с посадкой корабля на мель, касанием грунта, столкновением с искусственным или естественным препятствием или с выходом корабля в результате навигационных ошибок за пределы установленной зоны или границы акватории.
• Следствием навигационного происшествия является, как правило, повреждение корабля или его технических устройств, снижение маневренных качеств корабля или эффективности выполнения поставленной кораблю задачи. Поэтому навигационная безопасность плавания является одним из элементов, характеризующих боеспособность корабля и его готовность к выполнению поставленной задачи. • Cтолкновения с наблюдаемыми и ненаблюдаемыми с корабля опасностями происходят по принципиально различным причинам. Поэтому принято разделять навигационные происшествия, связанные со столкновением с наблюдаемым препятствием и со столкновением с ненаблюдаемой и не огражденной буями и вехами навигационной опасностью.
Cтолкновения К наблюдаемым с корабля (визуально или с помощью корабельных технических средств наблюдения) навигационным опасностям относятся береговая черта, небольшие острова, морские буровые вышки, корабли и суда, находящиеся в непосредственной близости от данного корабля. К ненаблюдаемым с корабля навигационным опасностям относятся банки, подводные рифы и скалы, отмели, не огражденные кромки фарватеров и морских каналов. В военное время к ненаблюдаемым опасностям относятся также нанесенные на карту минные поля и минные банки.
• При исправной работе технических средств кораблевождения и при учете их систематических погрешностей в виде поправок вероятность навигационной безопасности плавания зависит от двух главных факторов - от величины случайных погрешностей в последнем обсервованном месте и в элементах движения корабля на интервале от последней обсервации до данного момента времени, а также от кратчайшего расстояния до ближайшей навигационной опасности. • Представление места корабля не только точкой, но и областью, в которой может находиться его действительное место, позволяет производить анализ навигационной безопасности корабля: его предвычисленное положение безопасно, если все близлежащие навигационные препятствия расположены на карте вне площади области возможных погрешностей.
• Случайные погрешности в месте корабля и вероятность навигационной безопасности плавания находятся в функциональной взаимосвязи, различные виды которой будут раскрыты в последующих разделах. Поэтому для анализа навигационной безопасности плавания необходимо уметь оценивать точность места, т. е. вычислять параметры его погрешности, характеризующей область вероятного местонахождения корабля. • Но, помимо этого, степень навигационной безопасности плавания зависит от комплекса факторов, определяющих условия плавания, степень и полноту его навигационногидрографического и гидрометеорологического обеспечения.
Этими факторами являются: - особенности района плавания (узкость, фарватер, прибрежный район, открытое море, шхерный район и т. п. ); - степень насыщенности района плавания средствами навигационного оборудования и плавучими средствами ограждения навигационных опасностей; - степень океанографической и гидрографической изученности района плавания (надежность, подробность и точность промера глубин, величина и степень изменчивости вектора скорости течения, изменчивость уровня моря и т. п. ); - качество корабельных средств морской навигации и наличие средств для автоматизированного решения навигационных задач; - уровень профессиональной квалификации и психофизическая устойчивость офицерского состава, участвующего в решении навигационных задач; - гидрометеорологические условия и качество прогнозирования погоды в районе плавания; - маневренные качества корабля; - степень интенсивности судоходства в районе плавания; - уровень организации штурманской службы корабля; - надежность и полнота навигационно-гидрографического обеспечения.
• Прогнозирование количественных вероятностных оценок навигационной безопасности плавания производится на основе учета точности плавания и прямого или косвенного учета всех перечисленных факторов. • Исходным же пунктом оценки навигационной безопасности плавания является расчет возможных навигационных погрешностей и определение области вероятного местонахождения корабля.
Оценкой навигационной безопасности плавания, ее показателем является вероятность безопасного прохода кораблем заданного участка маршрута. Поэтому важно представлять вероятностную математическую модель навигационной безопасности, на основе которой решаются следующие практические задачи: - оценка навигационной безопасности плавания конкретного корабля на заданном участке маршрута движения в ожидаемых (прогнозируемых) гидрометеоусловиях; - количественная оценка допустимых параметров навигационной безопасности плавания, обеспечивающих безопасность корабля с заданной вероятностью; - разработка обоснованных расчетом рекомендаций по навигационногидрографическому обеспечению безопасности плавания и по выбору оптимального (наивыгоднейшего) пути движения корабля, при котором достигается максимальная степень исключения навигационных происшествий и высокая эффективность решения боевых и тактических задач.
• Рассмотрим математическую модель априорной оценки навигационной безопасности плавания. • Вероятность навигационной безопасности на участке маршрута зависит от вероятности плавания, безопасного от посадки корабля на мель или от его выхода за пределы установленной (разрешенной или безопасной) полосы или зоны, и от вероятности плавания, безопасного от столкновения с другими судами (кораблями).
• Первая из этих вероятностей зависит от точности и надежности навигации (от навигационногидрографического обеспечения и от деятельности штурманской службы корабля), поэтому ее будем обозначать символом РН , а вероятность плавания, безопасного от столкновения с кораблями и судами, зависящую, главным образом от качества управления кораблем, будем обозначать символом РУ. • Учитывая, что в подавляющем числе случаев события, связанные с посадкой корабля (касанием грунта) и со столкновением кораблей, являются независимыми, можно в самом общем виде написать основу математической модели навигационной безопасности плавания: РНБП = РН РУ
Вероятность плавания РН , безопасного от посадки на мель или от касания грунта на данном участке маршрута движения, зависит от точности и надежности навигации и определяется следующими факторами: 1. условиями плавания на данном участке маршрута 2. степенью опасностями насыщенности района плавания навигационными 3. составом и видом средств навигационного оборудования (СНО), имеемых в районе плавания 4. составом и видом морских средств навигации, имеемых на корабле, и степенью их готовности к функционированию по прямому назначению 5. точностью решения навигационных задач вахтенным штурманом 6. правильностью и своевременностью расчета безопасных курса и скорости 7. надежностью работы движительно-рулевого комплекса корабля
• Принимая во внимание тот факт, что задача обеспечения навигационной безопасности плавания может решаться при использовании информации от различных навигационных систем счисления и систем обсерваций и учитывая несовместность одновременного появления некоторых вариантов работы морских средств навигации, за обобщенную интегрированную вероятностную модель РН точности и надежности навигации принимается следующая РН =f(Ро, , Рсч, Pi, Рр, РТ) В этой формуле: Ро - вероятность выполнения качественной обсервации; Рсч – вероятность получения координат корабля с помощью автономных систем счисления; Рi - условные вероятности невыхода корабля за пределы безопасной зоны при использовании i – го варианта работы морских средств навигации. В дальнейшем ее будем обозначать символом Р без индекса и называть вероятностью безопасного положения корабля относительно неподвижного навигационного препятствия. . Рр - вероятность правильной оценки обстановки вахтенным штурманом и своевременного расчета данных по корректуре элементов движения корабля; РТ - вероятность безотказной работы движительно-рулевого комплекса. Общий принцип оценки вероятности Р безопасного положения корабля.
• • • За допустимую погрешность принимается детерминированная величина, равная кратчайшему расстоянию D между кораблем и навигационной опасностью. Кратчайшее расстояние до навигационной опасности является зоной, безопасной от столкновения с этой опасностью. Поэтому расстояние D определяет предел допустимой безопасной зоны. В качестве количественной оценки неизвестной случайной погрешности места корабля используется, как правило, средняя квадратическая погрешность по направлению на опасность - величина m. Поэтому вероятность Р безопасного положения корабля на данном участке маршрута движения в общем случае является функцией от этих величин, т. е. Р = f (D, m) При отсутствии погрешностей в месте корабля вероятностная оценка навигационной безопасности плавания теряет смысл: корабль достоверно находится вне опасности до тех пор, пока между ним и навигационной опасностью сохраняется расстояние любой величины, не равной нулю.
• При наличии же случайной погрешности в месте корабля не всякое расстояние до ненаблюдаемого препятствия является безопасным. Если положение корабля таково, что расстояние до опасности меньше предельной погрешности места, то существует вероятность события, при котором корабль окажется в прямом соприкосновении с навигационной опасностью. При данном расстоянии между местом корабля и навигационной опасностью вероятность этого события зависит от СКП места. Чем больше m , тем больше вероятность навигационного происшествия. • Основным источником погрешностей в месте корабля являются ошибки измерения навигационных параметров или ошибки учитываемых элементов счисления. Известно, что ошибки измерений, как случайные величины, могут быть представлены суммой весьма большого количества сравнительно малых слагаемых - элементарных взаимно независимых погрешностей. Поэтому на основании центральной предельной теоремы теории вероятностей можно априори принять, что итоговые случайные погрешности измерения навигационных величин подчиняются нормальному закону распределения. Это положение подкреплено результатами многочисленных научных исследований, выполненных учеными штурманской специальности.
• Эллиптическая погрешность, характеризующая вероятностную величину погрешностей места корабля по различным направлениям, является следствием совместного распределения нормально распределенных погрешностей измерения навигационных величин. Эллипс погрешностей позволяет реализовать переход от погрешностей измерения навигационных величин к погрешностям места корабля по направлению на навигационную опасность. • Нормальный закон является основным законом распределения погрешностей, с помощью которого в общем случае решается задача оценки вероятности навигационной безопасности плавания. Но в отдельных случаях оценка вероятностей событий, связанных с навигационной безопасностью, может решаться с использованием и других законов распределения погрешностей (например, с помощью закона распределения экстремальных погрешностей).
Общая схема расчета вероятности безопасного положения корабля на заданном ограниченном участке плавания состоит в следующем: - оцениваются СКП - вычисляется СКП измерения места по навигационных направлению на величин и по ним навигационную определяются опасность параметры среднего квадратического эллипса погрешностей, измеряется расстояние от точки, в которой находится вероятнейшее место корабля, до навигационной опасности с помощью закона распределения погрешностей рассчитывается вероятность невыхода действительной погрешности места корабля за пределы безопасной зоны (допустимого расстояния). Эта вероятность и будет количественной оценкой вероятности безопасного положения корабля на том или ином участке маршрута
Вероятность правильной оценки навигационной обстановки и принятия безопасного и своевременного решения по корректуре элементов движения корабля Рр. При ведении ручной прокладки и при отсутствии автоматизированных систем обработки и анализа навигационной информации вероятность правильного решения составляет Рр = 0, 88 – 0, 98. При использовании автоматизированных систем навигации и при обработке навигационной информации с помощью специально спрограммированных ЭВМ эта вероятность повышается до 0, 99 – 0, 999. Однако эти данные являются осредненными. Каждому вахтенному штурману свойственен свой уровень подготовленности к деятельности в сложных навигационных условиях, который, безусловно, должен учитываться при оценке вероятности безопасного плавания. Расследования навигационных происшествий показывают, что на вероятность принятия правильного решения по кораблевождению существенное влияние оказывает психологический фактор, а также степень ответственности штурмана, их способность объективно оценивать свои возможности в решении задач кораблевождения. Вероятность безотказной работы техники движительно-рулевого комплекса РТ
Для современных кораблей вероятность безотказной работы движительно-рулевого технического комплекса составляет РТ = 0, 996 – 0, 999. На 333 навигационных происшествий приходится в среднем одно, произошедшее по причине выхода из строя движителей или рулевого устройства. Второй множитель РУ формулы (1) зависит от надежности управления маневрами корабля. Несмотря на развитие технических средств наблюдения, аварийность в море, связанная со столкновением кораблей, остается достаточно высокой. По официальным данным страховой компании Ллойда, во второй половине ХХ века ежегодно происходило от 70 до 150 столкновений с различной тяжестью последствий, вплоть до гибели судов.
Основными факторами, влияющими на вероятность столкновения кораблей в море, являются следующие: 1. дистанция обнаружения встречного корабля; 2. условия наблюдаемости встречного корабля (состояние видимости); 3. точность и быстрота определения элементов движения встречного корабля; 4. непрерывность наблюдения за встречным кораблем и контроль за изменением его курса и скорости; 5. расположение относительного курса сближения кораблей и относительная скорость сближения; 6. правильность оценки ситуации сближения и принятия решения по маневру расхождения, соответствующего рекомендациям Международных правил предупреждения столкновения судов (МППСС).
Основным содержанием анализа ситуации сближения с встречным кораблем является оценка следующих параметров: дистанция до встречного корабля и пеленг (курсовой угол) на него время сближения на кратчайшее расстояние курс и скорость встречного корабля прогнозируемо е кратчайшее расстояние между кораблями характер изменения пеленга и дистанции, сторона изменения пеленга (на нос или на корму), необходимость изменения элементов движения своего корабля для безопасного расхождения направление линии относительного движения (относительно места своего судна)
• Поскольку за встречным кораблем всегда ведется визуальное и радиолокационное наблюдение, то его положение относительно своего корабля следует считать известным (с определенной погрешностью, зависящей от точности измерения полярных координат встречного судна - пеленга и дистанции). • Процесс расхождения считается завершенным, если корабли разошлись на кратчайшем расстоянии, не меньшем допустимого.
• Оценка взаимного положения кораблей опирается на информацию со случайными погрешностями, поэтому степень безопасности расхождения приобретает вероятностный характер: вероятность безопасного расхождения с целью в конечном итоге зависит от правильности оценки обстановки сближения кораблей, от точности определения элементов движения цели, от своевременности маневра расхождения и от соотношения прогнозируемого кратчайшего расстояния между кораблями и погрешностей определения этого расстояния. • Если измерения полярных координат и определения элементов движения встречного судна практически безошибочны, то процесс оценки его положения относительно своего корабля становится детерминированным, и расчет безопасности расхождения производится на основе общих правил морской практики, МППСС и анализа относительного движения кораблей.
Основой подготовки командиров кораблей и вахтенных офицеров к решению задач расхождения с встречным кораблем является изучение МППСС, правил оценки обстановки и способов анализа и расчета безопасного маневра. Немалая роль в исключении столкновений принадлежит и психологической подготовке офицеров, их творческим возможностям и практическому опыту. Анализ столкновений свидетельствует также, что даже в условиях, когда начальное положение кораблей и их кратчайшее сближение происходит на дистанции, большей безопасной, неправильное решение по выбору маневра расхождения может привести к столкновению.
Скачать презентацию НАВИГАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПЛАВАНИЯ Навигационная безопасность плавания НБП
ОУКиБП.Тема 1. Навигационная безопасность плавания.pptx