Разработка способа автоматического определения параметров морского волнения для повышения безопасности плавания судов

• Автор: Хоменко, Дмитрий Борисович
• Шифр специальности: 05.22.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Анализ способов определения параметров морского волнения
1Л. Анализ влияния гидрометеорологических параметров на условия мореплавания
1.2. Анализ способов определения интенсивности морского волнения методом угловых расстояний
1.3. Анализ способов определения интенсивности морского волнения методом фоторегистрации
1.4. Анализ вариантов построения радиолокационных волномеров
1.5. Анализ способов определения интенсивности морского
волнения с помощью ИСЗ
1.6. Влияние состояния атмосферы на дальность радиолокационного наблюдения
1.6.1. Ослабление, вносимое дождем
1.6.2. Ослабление, вносимое туманом
1.6.3. Ослабление, вносимое градом
1.6.4. Ослабление, вносимое облаками
1.6.5. Результаты измерений влияния метеорологических условий
на распространение радиоволн судовой РЛС
1.7. Выводы по первой главе
ГЛАВА 2. Отражение радиоволн морской поверхностью
2.1. Отражающие свойства морской поверхности
2.2. Определение направления распространения морского волнения
на основе статистической структуры поля
2.3. Анализ интерпретации волнения и сигналов РЛС, отраженных
от моря
2.4. Анализ структуры данных радиолокационного зондирования
2.5. Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. Разработка способа определения параметров морской поверхности с помощью информации, получаемой от судовой радиолокационной станции
3.1. Выбор средства обработки радиолокационной информации
3.2. Методы цифровой обработки сигнала радиолокационной станции
3.3. Синхронизация РЛС с внешними средствами обработки
3.4. Алгоритм обработки результатов измерений
3.5. Практическая реализация радиолокационного волномера
3.6. Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. Апробация способа и средств определения характеристик морского волнения
4.1. Условия проведения экспериментальных исследований
4.2. Обработка результатов измерений
4.3. Определение средней высоты морских волн
4.4. Определение генерального направления распространения волн
4.5. Определение длины морских волн
4.6. Практическое применение результатов исследования
4.7. Выводы по четвертой главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
Список литературы
Приложение А (справочное) Решение о выдаче патента на изобретение
Приложение Б (справочное) Справка о погодных условиях
и состоянии морского волнения в районе мыса Купера

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Безопасность мореплавания является важнейшим фактором при осуществлении морского судоходства. В настоящее время этот вопрос остается одним из приоритетных практически во всех ведущих морских державах мира.
Волнение, как правило, оказывает решающее влияние на безопасность морского сообщения для судов в открытом море. Движение в штормовых условиях связано с целым рядом опасных обстоятельств: усилением качки, зарыванием в волну, попаданием на палубу больших масс воды и др. Особое влияние морское волнение оказывает на такие мореходные качества судна, как остойчивость, качка и управляемость.
Анализ состояния аварийности судов показывает, что ряд аварий на морском транспорте связан с неправильной оценкой состояния морского волнения. Так, 10 января 2005 года теплоход «Константин Паустовский», совершавший рейс с грузом удобрений, навалился на южный входной мол Маршал дока в порту Силот (Великобритания). Основной причиной кораблекрушения признан неправильный учет волнения, ветра и течения при маневрировании захода судна в Маршал док.
23 октября 2006 года в Японском море потерпел кораблекрушение и затонул теплоход «Синегорье». Вследствие кораблекрушения погибло 5 и пропало без вести 2 человека. Основной причиной кораблекрушения признано ошибочное управление судном на попутном волнении, приведшее к попаданию судна в зону резонансной качки, периодическому резкому уменьшению его остойчивости на гребнях попутных волн и получению больших углов крена, смещению груза на правый борт с люковых крышек трюма № 1 и последующему срыву за борт палубного лесного груза с люковых крышек трюма № 2 [94].
1 июля 2012 года в заливе Анива рыболовная шхуна «Аргонавт» получила крен на левый борт около 5 градусов. При циркуляции судна через ле-

1.5. Анализ способов определения интенсивности морского волнения с
помощью ИСЗ
В настоящее время спутниковые микроволновые приборы различных диапазонов длин волн используются для глобального мониторинга скорости и направления ветра над водной поверхностью, определения зон осадков и оценки их интенсивности, картирования и измерения характеристик ледового покрова, измерения влагосодержания и водозапаса атмосферы над океаном, определения параметров волнения [92].
Дистанционное зондирование из космоса в видимом диапазоне основано на наблюдении яркости рассеянного и отражённого океаном солнечного света. Такую съёмку ведут с помощью оптических камер и сканеров: из российских - это многозональные сканеры МСУ-М, МСУ-СК и МСУ-Э на спутниках «Ресурс-О» и «Метеор», «Океан»; из зарубежных - сканеры спутников NOAA, Landsat, Spot, 1RS и многих других, а также специально созданные для изучения цвета океана системы CZCS (Coastal Zone Color Scaner) спутников Nimbus и SeaWiFS (Sea viewing Wide Field Sensor) спутника SeaStar.
Пассивное зондирование в микроволновом радиодиапазоне основано на регистрации собственного СВЧ и радиотеплового излучения океана (системы «океан - атмосфера»); активное (радиолокация) зондирование - на излучении со спутника и приёме отраженного/рассеянного морской поверхностью радиосигнала. Основным средством активного зондирования стали радиолокаторы с антенной бокового обзора (РЛСБО) и с синтезированной апертурой (РСА). Наибольший вклад в исследование океана внесли РСА на спутниках Seasat, ERS-1, ERS-2, Radarsat и Envisat, среди российских - РЛСБО на спутниках серии «Океан» и РСА на спутнике «Алмаз». На принципе активной локации работают также радиоальтиметры (для измерения уровня океана и высоты волн) спутников Topex/Poseidon, Jason и др., и скаттеромет-ры (для измерения поля приповерхностного ветра) NSCAT, QuikScat и др [59].