Совместное использование импульсных радиолокационных станций СМ- и ММ-диапазонов радиоволн для обеспечения навигационной безопасности плавания в ледовых условиях

• Автор: Сиваченко, Борис Николаевич
• Шифр специальности: 05.12.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 102 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И МЕТОДЫ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ БЕЗОПАСНОГО ПЛАВАНИЯ В ЛЕДОВЫХ УСЛОВИЯХ
1.1. Классификация существующих технических средств для целей судоходства в ледовых условиях
1.2. Тактические способы и приемы проводки судов с использованием существующих РЛС
1.3. Совершенствование навигационных РЛС для работы в ледовых условиях
1.4. Расширение функциональных возможностей существующих навигационных РЛС при работе в ледовых условиях
Глава 2. ЭФФЕКТИВНАЯ ПЛОЩАДЬ РАССЕЯНИЯ ЛЕДОВЫХ
ОБРАЗОВАНИЙ
2.1. Навигационные характеристики параметров льда
2.2. Эффективная площадь рассеяния простых и тел сложной формы
2.3. Особенности определения ЭПР ледовых образований
2.4. Натурные измерения ЭПР льда в миллиметровом диапазоне радиоволн.
Глава 3. ИСПЫТАНИЯ РЛС ММ-ДИАПАЗОНА РАДИОВОЛН НА
ЛЕДОКОЛАХ
3.1. Установка макета РЛС ММ-диапазона «Орион-М» на борту а/л «Россия», РЛС «Балтика- Б» на борту л/к «Капитан Сорокин», РЛС «Нева-ЛП»
на борту а/ледокола «Вайгач»
3.2. Цифровая обработка изображений ледовой обстановки
3.3. Вторичная обработка сигнала при определении сплоченности льда в заданном секторе обзора
3.4. Особенности измерения ЭПР льда на а/ледоколе «Вайгач» в высоких широтах и полученные результаты
3.4.1. Пример расчета ЭПР ледового образования по предложенной методике
Глава 4. МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ СОВМЕСТНОГО ИСПЫТАНИЯ РЛС СМ- И ММ-ДИАПАЗОНОВО ВОЛН В ЛЕДОВЫХ УСЛОВИЯХ
4.1. Основные преимущества РЛС ММ-диапазона радиоволн при ледовой ледовой проводке судов
4.2. Использование РЛС ММ-диапазона волн при околках судов, взятиях
на буксир, швартовках судов и другие ледовые операции
4.3. Использование РЛС ММВ для ледовых проводок караванов судов
4.4. Использование РЛС ММВ для целей навигации
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
Введение
Еще в начале XX века выдающийся русский флотоводец, адмирал флота, участник двух кругосветных плаваний на ледоколе «Ермак» С.О. Макаров говорил, что Россия фасадом повернута к Северному ледовитому океану.
Практически, все моря, омывающие побережье России, замерзают, хотя и на разный срок. Плавание во льдах — один из наиболее сложных и опасных видов плавания. Освоение и развитие арктических экономических районов страны - объективный исторический процесс. Географическое расположение природных богатств Севера, их разработка требуют увеличения грузовых перевозок всеми видами транспорта, особенно, морским транспортом в ледовых условиях.
Трудный путь прошли полярные исследователи и строители Арктики. В 1932 году была создана организация АСМП - администрация Северного морского пути. С введением в строй атомного ледокола «Ленин» просторы Арктики стали более доступными. Походы атомных ледоколов «Арктика», «Сибирь», «Россия» к Северному полюсу подтвердили успехи советской, российской науки и техники.
С 1978 года в Западном районе Арктики открыта круглогодичная навигация на трассе Мурманск - Дудинка. В настоящее время идет усиленное освоение полуострова Ямал, богатого газом, нефтью, другими природными ресурсами. Основные потоки грузов в Арктических морях, на Дальнем Востоке, в Белом море, Кольском и Финском заливах в ледовых условиях обеспечиваются транспортными судами под проводкой атомных и ди-зель-электрических ледоколов.
С 1993 года Северный морской путь стал доступен для международного транзитного плавания, можно считать, что с этого момента Арктика стала международной. Для целей обеспечения безопасности плавания был создан «Международный кодекс безопасности судов, плавающих в полярных водах» (Полярный кодекс).
Постоянно повышаются требования к затратам времени на проводки судов во льдах, увеличиваются скорости проводок судов. Работа в ледовых, сложных гидрометеорологических условиях, в условиях полярной ночи предъявляют повышенные требования к техническим средствам судовождения, к методам безопасной и безаварийной работы.
В современный период важное значение приобретает обобщение прогрессивного опыта ледокольного обеспечения морских операций в Арктике, углубленное изучение вопросов тактики плавания во льдах, создание более точных и надежных систем радионавигации, радиосвязи, спутниковых систем, более совершенных радиолокационных станций.
Согласно требований международной конференции «СОЛАС-74» и ряда поправок к ней, все суда, построенные после 1 сентября 1984 года, валовой вместимостью 10 тыс. per. тонн и более должны иметь две независимые радиолокационные станции и средства автоматической радиолокационной прокладки. В настоящее время нашей промышленностью (ЗАО МКиС) созданы высокоинформативные повышенной точности РЛС миллиметрового диапазона волн, которые успешно используются в качестве береговых РЛС, охранных и судовых РЛС.
Первые испытания опытного образца РЛС ММ - диапазона радиоволн «Орион-М», созданного на кафедре ЭРНС ЛВИМУ им. адм. С.О. Макарова (руководитель работ Н.Т. Ничипоренко) совместно с Харьковским институтом электроники (руководитель работ Г.И. Хлопов), проводились на атомном ледоколе «Россия» Мурманского Морского пароходства в конце 1980-х годов.
Натурные испытания серийного образца РЛС ММ диапазона радиоволн «Балтика-Б» были выполнены на ледоколе "Капитан Сорокин" в Финском заливе зимой 2002 г.
В январе - феврале 2010 года проводились испытания РЛС ММ диапазона радиоволн «Нева-ЛП» на борту атомного ледокола «Вайгач» в Баренцевом, Карском морях и на реке Енисей. Целью проведенных испытаний при непосредственном участии автора являлась оценка их использования в ледовых условиях. В настоящее время на судах и ледоколах отечественного флота используются РЛС российского и иностранного производства диапазонов излучения 3,2 см и 10 см: «Океан-С», «Наяда-5», «Furuno», «Nucleos», «SAM electronics», САРП "Data Bridge-2000" и др. Мурманское морское пароходство закупило у итальянской фирмы «Selenia» РЛС «Selesmar» и оснастило ими атомные, дизель-электрические ледоколы и ледокольно-транспортные суда.
В настоящее время для обеспечения безопасности судовождения в ледовых условиях применяются судовые РЛС СМ-диапазона радиоволн. Их совместное использование с более информативными РЛС ММ-диапазона волн увеличит возможности распознавания ледовой информации в ближней зоне для выбора наилучшего пути плавания в ледовых условиях с более высокой безопасной скоростью.
В первой главе проведён анализ существующих отечественных и зарубежных приборов и систем, позволяющих сканировать лед, определять некоторые его характеристики, границы ледовых полей, зоны распространения льдов. Это существующие судовые навигационные комплексы, спутниковые системы дистанционного зондирования земли, в том числе ледового покрова, аппаратура ледовой разведки на самолетах и вертолетах и др. Однако аппаратура «Нить-Л» и РЛС БО «Торос» в настоящее время не изготавливается нашей промыш-
Для возраста льда используются следующие основные цифровые символы:
1 - начальные виды льдов; 2 - нилас, толщиной до 10 см; 3 - молодой лед, толщиной от 10 до 30 см; б - однолетний лед, толщиной от 30 до 250 см; 7* — старый лед толщиной более 250 см; X — возраст неизвестен.
Промежуточные цифры обозначают промежуточные значения толщины льдов, например: 4 - молодой лед толщиной от 10 до 15 см, 5 — молодой лед толщиной от 15 до 30 см.
Для обозначения формы ледяных образований применяются следующие цифровые символы: 1 - тертый лед или ледяная каша; 2 - мелкобитый лед; 3 - крупнобитый лед; 4 -обломки ледяных полей; 5 - большие ледяные поля; б - обширные ледяные поля; 7 - гигантские ледяные поля; 8 - припай; 9 - айсберги; X— форма неизвестна.
Пример применения овального символа морского льда, приведенный на рис. 2.2, означает, что в данном районе находится лед общей сплоченностью 6 баллов. Из них 2 балла - обломки полей старого льда, 1 балл — крупнобитый молодой лед, 3 балла - нилас, форма которого не определена.
Наряду с главным символом - овалом, на ледовой карте применяются и другие символы (рис. 2.3), дополняющие и конкретизирующие общую картину распределения льда:
- торосистость льда, в баллах;
- разрушенность льда в баллах;
- заснеженность льда (С- площадь покрытого снегом льда в десятых долях от его общей площади; 8 - заснеженность в баллах, направление застругов);
- сжатие льда в баллах;
- рекомендованный маршрут движения.
Каждая зона льда с примерно одинаковыми характеристиками на ледовой карте выделяется по ее границе изолиниями. Для наглядности различные зоны могут быть заштрихованы.
Классификация параметров морского и пресноводного льда позволяет нам выделить основные параметры льда для радиолокационной оценки в ближней зоне и в реальном времени. Высокоинформативная РЛС миллиметрового диапазона волн позволяет оценить еле-