Относительные лаги. Гидроакустические доплеровские лаги (ГДЛ) Лаги и принцип их работы

Изобретение относится к области гидроакустических лагов, предназначенных для измерения скорости морского объекта. Техническим результатом изобретения является упрощение и удешевление конструкции лага при повышении точности измерений (предельная погрешность -0.1 уз). Гидроакустический доплеровский лаг содержит четырехлучевую гидроакустическую антенну, антенный переключатель, коммутатор излучения, схему согласования антенны, усилитель мощности, коммутатор приемных сигналов, дифференциальный приемник, программируемый усилитель, полосовой фильтр, аналого-цифровой преобразователь, цифровой гетеродин, цифровой фильтр с дециматором, контроллер UART, приемопередатчики RS-232 и RS-422. Лаг дополнительно содержит DSP-процессор, на вход которого поступают данные с цифрового фильтра с дециматором от четырех каналов измерения скорости объекта (нос, корма, левый борт, правый борт), с помощью которого реализуется обработка эхосигнала методом многоальтернативной фильтрации, использующей банк фильтров Калмана и направленной на оценку параметра модели эхосигнала, соответствующего значению скорости объекта, с предельной погрешностью не более 0.1 уз за время не более 4 сек, и выдаются результирующие значения скорости объекта через контроллер UART и приемопередатчики RS-232 и RS-422 внешнему потребителю. 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2439613

Изобретение относится к области морских лагов, предназначенных для измерения скорости морского объекта.

Известны лаги (US № 5694372, US № 3795893, SU № 1840743) с расположением лучей гидроакустической антенны по схеме Янус, которая позволяет существенно снизить погрешности измерения скорости морского объекта при волнении моря и наличии вертикальной скорости объекта.

В настоящее время в доплеровских лагах используется частотный подход, требующий оценки спектра в форме периодограммы на основе преобразования Фурье реализации эхосигнала. Эта оценка обладает свойством несостоятельности и требует для своей выработки значительного времени, приводя к повышенной погрешности и временной задержке в определении скорости. Эхосигнал с достаточной адекватностью аппроксимируется узкополосным случайным процессом, свойства которого определяются неоднородностью отражающей поверхности, конечной шириной диаграммы направленности, условиями распространения, шумом приемника и т.п.

Ближайшим аналогом (прототипом) заявленного изобретения является устройство, описанное в авторском свидетельстве SU № 1840743. Устройство-прототип содержит задающий генератор, формирователь программы излучения, усилитель мощности, акустическую антенну, приемно-индикаторное устройство.

Прототип имеет следующие недостатки: низкая частота выработки выходной информации, что не позволяет использовать лаг-прототип на динамичных объектах; зависимость работы лага от внешнего источника глубины.

Задачи, которые решает данное изобретение, заключаются в повышении быстродействия и точности результатов измерения скорости объекта за счет применения оптимального многоальтернативного алгоритма обработки эхосигнала, основанного на банке фильтров Калмана, а также в упрощении и удешевлении конструкции гидроакустического лага, увеличении надежности его работы, облегчении технического обслуживания изделия.

Решение вышеизложенных задач достигается за счет:

Применения алгоритма многоальтернативной фильтрации с использованием банка фильтров Калмана в задаче постобработки эхосигнала;

Реализации алгоритмов цифровой обработки сигнала на стадии подготовки сигнала к постобработке;

Использования схемы Янус в гидроакустической антенне;

Применения стандартного конструктива «Евромеханика 3U» и современной элементной базы.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, на которой представлена структурная схема гидроакустического лага.

В состав лага входят:

1 - Четырехлучевая многоэлементная гидроакустическая антенна, представляющая собой фазированную решетку элементов;

2 - Антенный переключатель, предназначенный для разделения сигнала по каналам в режиме приема эхосигнала;

3 - Коммутатор излучения, предназначенный для выбора излучаемого диаметра антенны в режимах работы на больших или малых глубинах под излучающей поверхностью антенны;

4 - Схема согласования антенны, предназначенная для настройки резонанса антенны и снижения потерь мощности в режиме излучения;

5 - Усилитель мощности, представляющий собой схему полного моста, собранную на мощных полевых транзисторах ультразвукового диапазона с управлением от сильноточных полумостовых драйверов;

6 - Коммутатор приемных сигналов, предназначенный для выбора приема отраженного эхосигнала от антенны на малых глубинах, на больших глубинах под излучающей поверхностью антенны; использования тестового сигнала для режима контроля тракта приема;

7 - Дифференциальный приемник эхосигналов, предназначенный для точного приема отраженных эхосигналов и формирования характеристики направленности антенны в режиме приема. Особенностью этого узла является применение полупроводникового элемента, вместо обычно используемого для этих целей приемного трансформатора;

8 - Программируемый усилитель с цифровым управлением, предназначенный для построения зависящей от глубины под килем характеристики усиления отраженных эхосигналов;

9 - Полосовой фильтр, предназначенный для выделения сигнала в рабочей полосе частот перед последующим аналого-цифровым преобразованием;

10 - Аналого-цифровой преобразователь, предназначенный для получения цифровых отчетов эхосигнала по четырем каналам;

11 - Цифровой гетеродин, предназначенный для смещения области рабочих частот эхосигнала с ультразвукового спектра в область низких частот, реализован аппаратно на программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС);

12 - Цифровой фильтр с дециматором, необходимые для выделения области рабочих частот и снижения частоты квантования отраженного эхосигнала, реализованы на ПЛИС;

13 - Цифровой сигнальный процессор (DSP), предназначенный для вычисления конечного результата обработки эхосигналов и получения продольной и поперечной скоростей объекта по алгоритму многоальтернативной фильтрации, с использованием банка фильтров Калмана. Блок-схема алгоритма показана на фиг.2. На фиг.1 не показаны такие части вычислительной системы, необходимые для работы DSP процессора, как ОЗУ, ПЗУ, система получения данных после предобработки эхосигналов;

14 - Контроллер интерфейсов UART, предназначенный для организации обмена конечной информацией с потребителем по протоколу NMEA 0183. Реализован в ПЛИС;

15 - Приемопередатчики интерфейсов, предназначенные для согласования уровней сигналов интерфейсов RS-232 и RS-422.

Устройство работает следующим образом.

После включения питания запускается вычислительная система лага, состоящая из DSP-процессора 13 и контроллера интерфейсов 14. Выполняется предпусковой контроль, который включает в себя проверку целостности программного обеспечения, проверку памяти, проверку функционирования приемного тракта методом подачи на вход коммутатора приемных сигналов 6 тестового сигнала. Далее вычислительная система переходит в режим готовности и ожидает прихода внешней команды начала измерения по интерфейсу RS-232 или RS-422 через приемопередатчики 15 и контроллер UART 14. По приходу внешней команды подается силовое питание на усилитель мощности 5 и начинается цикл измерения глубины под килем корабля. Диапазон глубин работы лага разбит на шесть поддиапазонов, в которых происходит последовательный поиск глубины до дна, начиная с самого старшего диапазона. Для поиска глубины до дна формируется зондирующий импульс в усилителе мощности 5, импульс поступает на гидроакустическую антенну 1 через схему согласования антенны 4, коммутатор излучения 3 (который коммутирует необходимую часть антенны 1 в зависимости от текущей глубины под килем), антенный переключатель 2. Эхосигнал, который отражается от дна, поступает обратно на гидроакустическую антенну 1. Время между началом излучения и приемом эхосигнала пропорционально наклонной дальности до грунта.

В фазе приема отраженный сигнал с гидроакустической антенны поступает на антенный переключатель 2, затем на коммутатор приемных сигналов 6, который пропускает сигнал дальше в зависимости от коммутации антенны, затем отраженный сигнал усиливается на дифференциальном приемнике 7. На программируемом усилителе 8 реализована схема временной автоматической регулировки усиления (ВАРУ) в зависимости от предполагаемой глубины до дна на текущем времени поиска. Закон ВАРУ выбран близким к экспоненциальному. После прохождения усилительного тракта, предварительной фильтрации на полосовом фильтре 9 и оцифровки с помощью АЦП 10, а затем гетеродинирования на цифровых гетеродинах 11 на вход цифровых фильтров с дециматором 12 поступают данные со следующих четырех каналов: нос (Н); корма (К); левый борт (ЛБ); правый борт (ПБ).

Постобработка в режиме поиска глубины представляет собой и происходит в DSP-процессоре 13:

Вычисление среднеквадратичных значений (СКЗ) сигнала в приемном тракте;

Поиск максимальных значений СКЗ сигнала для каждого из поддиапазонов;

Сравнение максимальных значений с пороговым (пороговое значение выбирается больше, чем уровень шумовой составляющей сигнала);

Выбор максимального значения, превышающего пороговый уровень (остальные значения, превышающие пороговый уровень, считаются отражением сигнала от звукорассеивающих слоев и могут быть использованы в случае необходимости измерения лагом относительной скорости).

В контроллер интерфейсов UART 14 передается текущее значение глубины под килем.

После окончания цикла поиска глубины система переходит в режим измерения скорости объекта, при этом формирование импульсов излучения и прием отраженных сигналов происходит на тех же устройствах, что и в режиме поиска глубины. В режиме измерения скорости в устройстве:

Формируется зондирующий импульс, длительность которого пропорциональна найденной дальности до грунта (глубине под килем);

Осуществляется прием и усиление эхосигнала (коэффициент усиления на всем протяжении цикла измерения скорости не изменяется и остается соответствующем текущей дальности до грунта);

Выполняется предобработка эхосигнала (гетеродинирование, фильтрация и децимация);

В DSP-процессоре 13 запускается итерационный алгоритм оценивания скорости объекта с использованием банка фильтров Калмана;

После того как суммарная длительность эхосигнала составляет не менее 1 сек и одна из апостериорных вероятностей гипотез превышает уровень 0.9, вырабатывается оценка скорости с уровнем среднеквадратической погрешности не более 0.03 узла.

При малых глубинах под килем в одном цикле измерения скорости, формируется несколько зондирующих импульсов, для того чтобы набрать суммарную длительность эхосигнала, равную 1 сек. Для работы на небольших глубинах используется только центральная часть гидроакустической антенны, при работе на больших глубинах используется полная поверхность антенны.

Алгоритм функционирования DSP-процессора при оценивании скорости.

Обработка сигнала по алгоритму многоальтернативной фильтрации с использованием банка фильтров Калмана выполняется в DSP-процессоре. Возможность применения многоальтернативного алгоритма порождена предлагаемым достаточно адекватным описанием эхосигнала на входе приемника (измерения)

где z(t) - марковский узкополосный случайный процесс второго порядка, описывающий эхосигнал; (t) - аддитивный белый шум с интенсивностью R, например шум приемника. Спектральная плотность z(t) аппроксимируется следующей дробно-рациональной спектральной плотностью, передающей основные характеристики эхосигнала (наличие доплеровского сдвига частоты, ширина спектра):

где 2 - дисперсия процесса; и - параметры модели, определяющие ширину () и центральную частоту спектральной плотности ().

Эта дробно-рациональная спектральная плотность может быть записана в форме пространства состояний:

где x 1 , x 2 - компоненты вектора состояния; w - порождающий белый шум с интенсивностью Q.

Работа алгоритма многоальтернативной фильтрации поясняется блок-схемой, приведенной на фиг.2. Сигнал y(t) (в дискретном виде y i , т.е. y i =y(t i)), поступает на вход банка фильтров Калмана. Каждый фильтр из банка настроен на аппроксимирующую модель (3) с параметрами j и j , соответствующими ожидаемому значению скорости из диапазона неопределенности (диапазон неопределенности параметров дискритизован и разбит на N составляющих). В каждый момент времени (частота дискретизации 25 кГц) с выходов фильтров Калмана из банка в блок выработки апостериорных вероятностей альтернатив (гипотез) передаются значения невязки прогноза и ковариация невязки прогноза (j=1 N). По значениям и рассчитываются апостериорные вероятности наступления события, свидетельствующего, что эхосигнал на входе соответствует модели (3) с параметрами j и j . По вычисленным апостериорным вероятностям на каждом шаге дискретизации оценивается скорость движения объекта по среднеквадратическому критерию - оценка скорости в направлении правого борта объекта.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Гидроакустический доплеровский лаг, содержащий четырехлучевую гидроакустическую антенну, антенный переключатель, коммутатор излучения, схему согласования антенны, усилитель мощности, коммутатор приемных сигналов, дифференциальный приемник, программируемый усилитель, полосовой фильтр, аналого-цифровой преобразователь, цифровой гетеродин, цифровой фильтр с дециматором, контроллер UART, приемопередатчики RS-232 и RS-422, отличающийся тем, что он дополнительно содержит DSP-процессор, на вход которого поступают данные с цифрового фильтра с дециматором от четырех каналов измерения скорости объекта (нос, корма, левый борт, правый борт), с помощью которого реализуется обработка эхосигнала методом многоальтернативной фильтрации, использующей банк фильтров Калмана и направленной на оценку параметра модели эхосигнала, соответствующего значению скорости объекта с предельной погрешностью не более 0,1 узла за время не более 4 с, и выдается результирующие значения скорости объекта через контроллер UART и приемопередатчики RS-232 и RS-422 внешнему потребителю.

Гидроакустический лаг

абсолютный лаг, работающий на принципе эхолота. Обеспечивает достаточную точность при глубинах, не превышающих 300 м. Различают доплеровские и корреляционные гидроакустические лаги. Действие доплеровских гидроакустических лаг основано на изменении частоты принимаемого сигнала, вызванном движением судна относительно дна, корреляционные гидроакустические лаги - на сравнении записи рельефа дна, полученного двумя приемниками (при одном излучателе), расположенном под днищем в диаметральной плоскости на некотором расстоянии друг от друга. Скорость определяется по времени между получением аналогичных записей рельефов.

EdwART. Толковый Военно-морской Словарь , 2010

Смотреть что такое "Гидроакустический лаг" в других словарях:

гидроакустический лаг - ГАЛ Лаг, основанный на использовании законов распространения акустических волн в воде. [ … Справочник технического переводчика

ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ ЛАГ - гидроакустическая станция для определения скорости судна относительно морского дна и угла сноса судна. Гидроакустический Лаг называют также абсолютным лагом. Существуют 2 типа Гидроакустических Лагов.: доплеровский и корреляционный. Принцип… … Морской энциклопедический справочник

Гидроакустический лаг - 70. Гидроакустический лаг ГАЛ Е. Acoustic log Лаг, основанный на использовании законов распространения акустических волн в воде Источник: ГОСТ 21063 81: Оборудование навигационное судовое. Термины и определения оригинал …

Корреляционный гидроакустический лаг - 71а. Корреляционный гидроакустический лаг Корреляционный ГАЛ Гидроакустический лаг, основанный на использовании анализа корреляционной связи при обработке гидроакустических сигналов Источник: ГОСТ 21063 81: Оборудование навигационное судовое.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Индукционный электронный лаг ИЭЛ-3

Счетчик механического лага

Лаг - прибор, предназначенный для измерения скорости движения судна.

В древности в качестве лага использовался (и используется по сей день на небольших судах) ручной, или секторный лаг. Он представляет собой доску треугольной формы (сектор) с привязанной к ней верёвкой (линем, лаглинем) и грузом. На лине на одинаковом расстоянии друг от друга завязываются узлы. Доска выбрасывается за корму и пересчитывается количество узлов, ушедших за борт за определенное время (обычно 15 секунд или 1 минуту). Отсюда пошло измерение скорости судна в узлах, 1 узел численно равен 1 морской миле в час.

Принцип работы современных приборов основан на измерении напора воды, или гидролокации морского дна. Самые распространённые лаги - доплеровский (используется эффект Доплера), индукционный и корреляционный.

Лаги и принцип их работы.

Относительные лаги.

В настоящее время на судах морского транспортного флота применяются индукционные, гидродинамические и радиодоплеровские лаги, измеряющие скорость относительно воды.

Индукционные лаги.

Их действие основано на свойстве электромагнитной индукции. Согласно этому свойству при перемещении проводника в магнитном поле в проводнике индуктируется э.д.с., пропорциональная скорости его перемещения.

С помощью специального магнита под днищем судна создаётся магнитное поле. Объём воды под днищем, на который воздействует магнитное поле лага, можно рассматривать как множество элементарных проводников электрического тока, в которых индуктируется э.д.с.: значение такой э.д.с. позволяет судить о скорости перемещения судна. Эксплуатируемые на судах морского флота индукционные лаги ИЭЛ-2 и ИЭЛ-2М построены по одинаковой схеме: они измеряют только продольную составляющую относительной скорости; выступающих за корпус судна частей нет. Серийно изготовляется в настоящее время только лаг ИЭЛ-2М. Лаг ИЭЛ-2 снят с производства в 1980 г. Лаг ИЭЛ-2М может устанавливаться на всех морских судах, включая ледоколы и суда на подводных крыльях. Рекомендации по эксплуатации заключаются в следующем. С обрастанием корпуса судна лаги ИЭЛ-2 и ИЭЛ-2М начинают давать заниженные показания. В схемы лагов ИЭЛ-2 и ИЭЛ-2М включён фильтр, усредняющий их показания. Поэтому при измерении судном скорости лаг фиксирует это изменение с некоторым запаздыванием.

Гидродинамические лаги.

Принцип действия основан на измерении гидродинамического давления, создаваемого скоростным напором набегающего потока воды при движении судна. Поправка гидродинамического лага, как правило, нестабильна. Основными причинами, обуславливающими её изменения во время плавания, являются дрейф судна, дифферент, обрастание корпуса, качка и изменением района плавания. Рассчитать изменение поправки лага от влияния первых трёх причин не представляется возможным. Абсолютные лаги. Под абсолютными понимаются лаги, измеряющие скорость судна относительно грунта. Разработанные в настоящее время абсолютные лаги являются гидроакустическими и делятся на доплеровские и корреляционные.

Гидроакустические доплеровские лаги (ГДЛ).

Принцип работы ГДЛ заключается в измерении доплеровского сдвига частоты высокочастотного гидроакустического сигнала, посылаемого с судна и отражённого от поверхности дна. Результирующей информацией являются продольная и поперечная составляющей путевой скорости. ГДЛ позволяет измерить их с погрешностью до 0.1% . Разрешающая способность высокоточных ГДЛ составляет 0,01 - 0,02 уз. При установке дополнительной двух лучевой антенны А2 (см. рис.) ГДЛ позволяет контролировать перемещение относительно грунта носа и кормы, что облегчает управление крупнотоннажным судном при плавании по каналам, в узкостях и при выполнении швартовых операции. Большинство существующих ГДЛ обеспечивают измерение абсолютной скорости при глубинах под килём до 200-300 м. При больших глубинах лаг перестаёт работать или переходит в режим измерения относительной скорости, т.е. начинает работать от некоторого слоя воды как относительный лаг. Антенны ГДЛ не выступают за корпус судна. Для обеспечения их замены без докования судна они устанавливаются в клинкетах. Источниками погрешности ГДЛ могут быть: погрешность измерения доплеровской частоты; изменение углов наклона лучей антенны; наличие вертикальной составляющей скорости судна. Суммарная погрешность по этим причинам у современных лагов не превышает 0.5%.

Корреляционные лаги.

Принцип действия гидроакустического корреляционного лага(ГКЛ) заключается в измерении временного сдвига между отражённым от грунта акустическим сигналом, принятым на разнесенные по корпусу судна антенны.

На глубинах до 200 м ГКЛ измеряет скорость относительно грунта и одновременно указывает глубину под килём. На больших глубинах он автоматически переходит на работу относительно воды. Достоинствами ГКЛ по отношению к ГДЛ являются независимость показаний от скорости распространения звука в воде и более надёжная работа на качке.

10. Локсодромия и её свойства. Аналитические выражения для вычисления локсодромического курса и расстояния по географическим координатам. Меркаторская картографическая проекция, её свойства.

11. Выполнение реверса на судах с различными пропульсивними комплексами. Силы взаимодействия винта, руля и корпуса судна, и учёт их при маневрировании.

13. Классификация карт, используемых в судовождении. Содержание карт. Руководства и пособия для плавания. Требования конвенции солас в отношении карт и пособий для плавания.

14. Пассивное торможение. Основные зависимости.

15. Основные типы сарп, их характеристики. Эксплуатационные требования к сарп. Опасность передоверия сарп.

16. Способы определения дрейфа судна. Учёт дрейфа и течения при счислении, точность счисления.

17. Активное торможение. Основные зависимости.

19. Навигационная изолиния, линия положения, полоса положения. Скп определения места судна по двум линиям положения.

20. Влияние водоизмещения судна, его осадки, дифферента и скорости н диаметр циркуляции и тормозной путь.

21. Назначение и использование укв радиостанции. Специальные каналы укв связи. Категории сообщений. Порядок передачи сообщений безопасности и бедствия.

22. Способы буксировки судов на ввп

23. Влияние ветра и течения на управляемость судна.

24. Аварийные радиобуи epirb, sart. Назначение, использование, эксплуатационные проверки.

26. Манёвры и действия вахтенного помощника при спасении человека, упавшего за борт. Способы выполнения манёвров согласно руководства mersar.

1. Ситуация «Немедленное действие».

2. Ситуация «Действие с задержкой».

3. Ситуация «Пропал человек».

27. Сущность шлюзования. Состав гидроузлов. Особенности нижнего бьефа.

28. Ортодромия, ортодромическая поправка. Способы построения ортодромии на картах меркаторской проекции.

29. Управляемость судна при плавании в каналах.

Маневрирование судов в узкостях и на мелководье.

30. Назначение и состав ecdis. Понятие электронной навигационной карты (enc) . Понятие системной электронной карты (senc). Резолюция имо а817(19). Ecdis

Понятие электронной навигационной карты.

Понятие системной электронной карты (senc) .

Резолюция имо а817(19).

1 Назначение.

2 Данные эк и их структура.

3 Ориентация изображения, режим движения, другая информация.

5 Предварительная прокладка.

6 Исполнительная прокладка.

7 Регистрация данных. Сигнализация и индикация.

8 Точность. Сопряжение с другой аппаратурой.

31. Каталог карт и книг. Судовая коллекция карт. Понятие «Folio». Учёт и хранение навигационных карт на судне. Корректура каталога карт и книг.

Фрагмент страницы «Журнала учёта корректуры»

32. Постановка судна на якорь. Планирование, подготовка, постановка, связь, доклады. Окончание постановки на якорь. Птэ якорного устройства.

33. Судовые лаги, их классификация. Погрешности лагов и учет их в судовождении.

1. Относительные лаги.

34.Основные виды нивелирования, его сущность и назначение.

35. Швартовки судна. Планирование, подготовка, действия в процессе швартовки, связь, доклады, окончание швартовки. Птэ швартовного устройства.

37. Извещения мореплавателям (Notices to mariners). Содержание извещений мореплавателям. Правила корректуры навигационных карт.

New Edition 12th September 1996

3) Срочное новое издание («Urgent New Edition « - une).

Small corrections: 1991 - 2926

6) Технические исправления («Bracketed Correction»).

Фрагмент перечня корректируемых карт

Раздел II. В этом разделе приведены следующие сведения:

Раздел iiа. В том разделе с 1993 года публикуется корректура на австралийские и новозеландские карты, входящие в Адмиралтейскую Серию;

38. Гирокомпасы как датчики направлений. Классификация гирокомпасов, их особенности. Эксплуатационные проверки.

39. Спасательные плоты и шлюпки. Требование конвенции солас в отношении спас. Средств. Действие командира шлюпки по тревоге «Покинуть судно».

40. Морские лоции (Admiralty sailing directions). Структура лоции. Подбор лоций для перехода. Правила корректуры лоций.

V. Алфавитный указатель.

41. Плавание в штормовых условиях. Характеристики волнения. Качка судна. Переход к штормованию. Организация вахты.

43. Пособия «Огни и знаки» (Admiralty list of lights and fog signals), содержание, использование, правила корректуры.

44. Проседание судна на мелководье. Влияние мелководья на поворотливость судна и его тормозной путь.

45. Грузовой план судна. Чертёж и общие требования. Особенности грузовых планов различных типов судов.

46. Управляемость и рулевые устройства.

47. Правила мппсс-72. Назначение, структура правил, применение.

48. Авторулевые, принципы работы, режимы работы, типовые эксплуатационные регулировки и установки.

49. Навигационное планирование рейса. Общие принципы и требования в соответствии с Кодексом пднв.

50. Информация об остойчивости и прочности судна. Назначение, содержание, использование.

51. Оценка времени и дистанции кратчайшего сближения с судами, следующими пересекающимися и встречными курсами, или обгоняющими.

52. Планирование перехода (Voyage plan). Этапы планирования, предварительные построения на морских картах при планировании (подъём карты).

53. Международные и национальные нормативные документы по перевозке наливных грузов.

54. Пособие «Океанские пути мира» (Ocean passages for the world), содержание, использование. Пособия «Ship’s routeing», «Guide to port entry».

55. Управление судами и составами в особых случаях.

56. Международные и национальные нормативные документы по перевозке навалочных грузов.

57. Система ограждения навигационных опасностей принятые мамс.

58. Поиск и спасение на море. Международные документы, регламентирующие поиск и спасение на море (mersar, iamsar).

59. Международные и национальные нормативные документы по перевозке опасных грузов.

60. Кодекс пдmнв о принятии ходовой навигационной вахты. Наблюдение на ходовой навигационной вахте. Наблюдение

61. Техника радиолокационной прокладки, понятие относительного и истинного движения.

62. Подготовка судна к грузовым операциям. Транспортные характеристики грузов. Обеспечение и наблюдение за погрузкой, контроль состояния груза в рейсе.

63.Требование Кодекса пднв в отношении несения ходовой навигационной вахты. Несение ходовой навигационной вахты:

65. Судовые документы и их статус. Надзор за техническим состоянием судна, переосвидетельствования.

66.Кодекс пднв о несении ходовой вахты в различных условиях: плавание при ясной видимости; плавание при ограниченной видимости; плавание в темное время суток.

67. Способы посадки и высадки лоцмана, требования, предварительные приготовления, обязанности вахтенного помощника.

Необходимые условия для приема лоцмана

68. Атмосферные фронты. Погодные условия при прохождении атмосферных фронтов.

69. Кодекс пднв о несение ходовой вахты в различных условиях и районах: плавание в прибрежных и стесненных водах; плавание с лоцманом на борту; вахта на якорной стоянке.

70. Дать определение и назвать характеристики следующих видов остойчивости «поперечная», «начальная», «при больших углах крена», «статическая», «динамическая», «аварийная».

71. Общая циркуляция атмосферы. Фронтальные циклоны, стадии развития, пути движения.

72. Кодекс пднв о принятии и несении штурманской вахты в порту:

73. Методы расчёта и построения дсо. Требования к дсо.

Построение диаграммы статической остойчивости и практическое ее использование.

74.Влияние внешних факторов на управляемость и маневренность судна при плавании на ввп.

75.Астрономические способы определения места судна. Порядок выполнения определений.

76. Расчёт и построение ддо, её связь с дсо.

Диаграмма динамической остойчивости

77. Приливные явления. Классификация приливов. Судовые пособия по приливам. Учет приливных явлений при движении судна, стоянке на якоре и у причала.

78.Оптимальный маневр при угрозе столкновения.

79. Диаграмма предельных моментов, её назначение и пользование ею.

80. Факсимильные синоптические карты анализа и прогноза. Чтение факсимильных синоптических карт.

81. Правило мппсс – 72.

82. Навигационные предупреждения, передаваемые по радио. Системы navarea, navtex, Safety net. Учет предупреждений и их использования.

83. Навигационные опасности морских устьев рек.

84. Международная Конвенция solas с изменениями и дополнениями. Содержание Конвенции и её использование на судне.

Глава I. Общие положения.

ГлаваX. О мерах безопасности для высокоскоростных судов.

Глава XI. Специальные меры по повышению безопасности в море.

86. Признаки отрицательной начальной остойчивости судна и меры по её улучшению.

87. Международная Конвенция marpol – 73/78.

88. Песчаные, илистые и каменистые образования в речном потоке.

90. Кодекс торгового мореплавания Украины.

33. Судовые лаги, их классификация. Погрешности лагов и учет их в судовождении.

1. Относительные лаги.

Индукционные лаги. Их действие основано на свойстве электромагнитной индукции. Согласно этому свойству при перемещении проводника в магнитном поле в проводнике индуктируется э. д. с., пропорциональная скорости его перемещения.

С помощью специального магнита под днищем судна создается магнитное поле. Объем воды под днищем, на который воздействует магнитное поле лага, можно рассматривать как множество элементарных проводников электрического тока, в которых индуктируется э. д. с.: значение такой э. д. с. позволяет судить о скорости перемещения судна.

Индукционный лаг, независимо от конструктивного решения его узлов, включает:

электромагнит, токосъемные контакты (электроды) для съема наведенного в воде сигнала; измерительное устройство для измерения сигнала на электродах и преобразования его в скорость; корректирующее устройство, исключающее методическую погрешность измеряемой скорости; счетно-решающее устройство для выработки пройденного судном расстояния; трансляционное устройство для передачи данных о скорости и пройденном расстоянии на репитеры и в судовую автоматику.

Эксплуатируемые на судах морского флота индукционные лаги ИЭЛ-2 и ИЭЛ-2М построены по одинаковой схеме:

они измеряют только продольную составляющую относительной скорости; выступающих за корпус судна частей нет. Вся измерительная и счетно-решающая часть лагов ИЭЛ-2 и ИЭЛ-2М выполнена на полупроводниковых элементах с максимальным использованием интегральных микросхем. Блочно-функциональный принцип построения обеспечивает быстрое отыскание неисправностей и их устранение путем замены отдельных узлов (плат) без последующей регулировки лага. Лаг ИЭЛ-2М является модернизацией лага ИЭЛ-2. Серийно изготовляется в настоящее время только лаг ИЭЛ-2М. Лаг ИЭЛ-2 снят с производства в 1980 г. Лаг ИЭЛ-2М может устанавливаться на всех морских судах, включая ледоколы и суда на подводных крыльях.

Рекомендации по эксплуатации заключаются в следующем. С обрастанием корпуса судна лаги ИЭЛ-2 и ИЭЛ-2М начинают давать заниженные показания. При этом проверка «рабочего нуля», нуля измерительной схемы и масштаба никаких изменений не показывает. Для исключения погрешности за счет обрастания корпуса необходимо установить новый масштаб. Значение нового масштаба:

где М - первоначально установленный масштаб;

Vл - наблюдаемая скорость по лагу;

Vи - действительная скорость судна относительно поды в момент наблюдения.

После вычисления нового масштаба необходимо перевести лаг в режим масштабирования (переключатель рода работы в приборе 6 перевести в положение «Масштаб») и с помощью потенциометров «Масштаб грубо» и «Масштаб точно» установить новое значение масштаба. После этого вернуть лаг в рабочий режим. Новое значение масштаба записать в формуляр лага и на карту в приборе 6. Установку нового масштаба можно производить как на ходу, так и при стоянке судна у причала и на якоре.

В схемы лагов ИЭЛ-2 и ИЭЛ-2М включен фильтр, осредняюший их показания. Поэтому при изменении судном скорости лаг фиксирует это изменение с некоторым запаздыванием. Фильтры имеют две постоянные времени, устанавливаемые по желанию судоводителя специальным тумблером. Первой постоянной рекомендуется пользоваться при плавании вблизи берегов и спокойном состоянии моря, второй постоянной - при плавании в открытом море и на сильном волнении.

Гидродинамические лаги. Принцип действия основан на измерении гидродинамического давления, создаваемого скоростным напором набегающего потока воды при движении судна.

Поправка гидродинамического лага, как правило, нестабильна. Основными причинами, обусловливающими ее изменения во время плавания, являются дрейф судна, дифферент, обрастание корпуса, качка и изменение плотности морской воды с изменением района плавания.

Практика показывает, что наибольшую погрешность в измерении скорости вызывает дрейф судна. При больших углах дрейфа погрешность может достигать 3-4%. От изменения дифферента и обрастания корпуса погрешность не превышает 1-2%. При использовании штевневого приёмного устройства погрешность от обрастания корпуса судна вообще не возникает.

Погрешности от дрейфа, дифферента и обрастания корпуса носят систематический характер. Поэтому, будучи определены из наблюдений, они могут учитываться в дальнейшем при счислении.

Погрешность лага за счет качки носит периодический характер. При выработке пройденного расстояния эта погрешность интегрируется и в случае симметричной качки обращается в ноль.

Погрешность (в %) лага от изменения плотности морской воды с изменением района плавания может быть рассчитана по формуле

где Δν - изменение плотности морской воды;

ρ - плотность воды в районе плавания. Наибольшее значение, которого может достигатьΔv - 1,0-1,5%. При плавании в одном бассейне (Балтийское, Черное, Каспийское моря) эта погрешность не превышает 0,5%.

2. Абсолютные лаги .

Под абсолютными понимаются лаги, измеряющие скорость судна относительно грунта. Разработанные в настоящее время абсолютные лаги являются гидроакустическими и делятся на доплеровские и корреляционные.

Гидроакустические доплеровские лаги (ГДЛ). Принцип работы ГДЛ заключается в измерении доплеровского сдвига частоты высокочастотного гидроакустического сигнала, посылаемого с судна и отраженного от поверхности дна.

Р
езультирующей информацией являются продольная и поперечная составляющие путевой скорости. ГДЛ позволяет измерять их с погрешностью до 0,1%, Разрешающая способность высокоточных ГДЛ составляет 0,01- 0,02 уз.

Рис 4.1. Схема расположения лучей гидроакустического доплеровского лага с двумя антеннами

ля измерения только продольной составляющей путевой скорости ГДЛ должен иметь двухлучевую антенну А 1 (на рис. 4.1 лучи 1 и 3). Для измерения продольной и поперечной составляющих антенна должна быть четырехлучевой, Лучи 2 и 4 используются в этом случае для измерения поперечной составляющей путевой скорости. На основании измеряемых продольной и поперечной составляющих путевой скорости гидроакустический доплеровский лаг позволяет определять вектор путевой скорости судна в каждый момент времени и снос судна под влиянием ветра и течения.

При установке дополнительной двухлучевой антенны A 2 (см. рис. 4.1) ГДЛ позволяет контролировать перемещение относительно грунта носа и кормы, что облегчает управление крупнотоннажным судном при плавании по каналам, в узкостях и при выполнении швартовных операций.

Большинство существующих ГДЛ обеспечивают измерение абсолютной скорости при глубинах под килём до 200-300 м. При больших глубинах лаг перестаёт работать или переходит в режим измерения относительной скорости, т. е. начинает работать от некоторого слоя воды как относительный лаг.

Антенны ГДЛ не выступают за корпус судна. Для обеспечения их заменыбез докования судна они устанавливаются в клинкетах.

В качестве электроакустических преобразователей в антеннах доплеровских лагов используются пьезокерамические элементы.

Источниками погрешности ГДЛ могут быть: погрешность измерения доплеровской частоты; изменение скорости звука в морской воде; изменение углов наклона лучей антенны; наличие вертикальной составляющей скорости судна. Суммарная погрешность по этим причинам у современных лагов не превышает 0,5%.

Корреляционные лаги. Принцип действия гидроакустического корреляционного лага (ГКЛ) заключается в измерении временного сдвига между отраженным от грунта акустическим сигналом, принятым на разнесенные по корпусу судна антенны (рис. 4.2). Сигнал U 2 (t), принятый задней приемной антенной, повторяет форму сигнала U 1 (t), принятого передней антенной со сдвигом по времени τ , равным:

где l - расстояние между антеннами;

V - скорость судна.

Рис 4.2. Принцип действия корреляционного лага

пределение временного сдвига производится путем корреляционной обработки принятых сигналов. Для этой цели в тракт сигнала передней антенны вводится переменная временная задержка, производится вычисление взаимно-корреляционной функции огибающих сигналов разнесенных антенн и отслеживаются ее максимальные значения.

На глубинах до 200 м ГКЛ измеряет скорость относительно грунта и одновременно указывает глубину под килем. На больших глубинах он автоматически переходит на работу относительно воды.

Достоинствами ГКЛ по отношению к ГДЛ являются независимость показаний от скорости распространения звука в воде и более надежная работа на качке.