Методы оптимизации параметров функционирования систем лазерных створных маяков для обеспечения безопасности судовождения в стесненных условиях плавания

• Автор: Миронов, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.22.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Глава 1. Анализ состояния проблемы лазерной навигации и постановка задач исследования

1.1. Рассмотрение видов СНО

1.2. Анализ характеристик различных навигационных систем

1.3. Анализ опыта эксплуатации систем ЛСМ "Анемон"

1.4. Анализ методов расчета навигационных створов

1.5. Постановка задач исследования

1.6. Выводы н результаты но первой главе

2. Глава 2. Проведение исследований по поставленным задачам и разработка методики расчетов ЛСМ

2.1. Разработка методов расчетов параметров ЛСМ

2.2. Исследование п определение параметров точности установки и ориентирования
2.3. Разработка методики расчета на основе разработанных методов расчета параметров ЛСМ и мер по учету влиянию внешних условий
2.4. Оценка влияния параметров створа на его эксплуатационные характеристики
2.5. Разработка и исследование методов повышения эксплуатационных
характеристик ЛСМ
2.6. Анализ возможных компоновок створа ЛСМ
2.7. Выводы и результаты по второй главе
3. Глава 3. Рекомендации по построению системы ЛСМ применительно к региону (акватории) порта Туапсе
3.1. Современное состояние разработок систем типа "Анемон"
3.2. Расчет параметров ЛСМ для Порта Туапсе
3.3. Техническая реализация системы Анемон
3.4. Оплавыванне перспективного варианта ЛСМ
3.5. Оценка эффективности разработанных научных результатов
3.6. Выводы и результаты по третьей главе
Заключение
Список используемых источников

Введение
При современном развитии водного транспорта и водных путей большое внимание уделяется безопасности. Безопасность судна, гидротехнических сооружений, безопасность люден включает в себя целый комплекс мер и методов для их обеспечения. Основными угрозами для безопасности являются аварийные ситуации. Одной из причин аварийных ситуаций является неправильная или неточная навигационная информация. На флоте по данным мировой статистики 2/3 всех аварийных случаев составляют навигационные аварии. [1] (Из них 85% происходит на удалении от берега около 5 миль, в том числе 30% на акватории портов. Аналогичная ситуация характерна и для других видов транспорта: взлёт и посадка вертолётов и самолётов, особенно с вертикальным взлётом, стыковка космических аппаратов, парковка автотранспорта (в частности,
крупногабаритного).
Надежное навигационное обеспечение судов имеет большое значение для безопасности их плавания, эффективной эксплуатации и предотвращения экологических бедствий. Особую значимость вопросы надежного,
высокоточного контроля за положением судна приобретают при плавании в прибрежной зоне, на подходных путях, в узкостях, каналах и на акваториях портов, где последствия аварии судна в большой степени связаны с риском загрязнения окружающей среды, порчи гидротехнических сооружений,
человеческими жертвами. Для удовлетворения современных требований к навигационному обеспечению судоходства внедряются качественно новые средства судовождения, (лазерные, спутниковые и др. навигационные системы).
Несмотря на существование современных электронных средств нав1иацнн: спутниковой ориентации, электронных карт и других,
продолжают использоваться стандартные средства навигации: обстановочное оборудование (буи, створы и т. д.), в особо опасных условиях судовождения -в узкостях и т. п., где требуются оперативные действия судоводителя в

ручном режиме такие средства позволяют ориентироваться, в реальном масштабе пространства-времени. Требования к наличию визуальных средств навигационной обстановки (СНО) является обязательным на внутренних водных путях (ВВП). Использование сочетаний различных систем навигации позволяет повысить точность навигационных данных и повысить безопасность судовождения. Аналогом может служить необходимость ручного управления самолетом по аэродромным огням при заходе на посадку на завершающем, самом ответственном участке глиссады.
Применение лазеров для создания навигационных систем началось в 1965 году в виде лазерных маяков и продолжается до сегодняшних дней [2]. С появлением новых типов лазеров, новых оригинальных идей использования, усовершенствования микроэлектронной аппаратуры для лазерной техники открываются все новые и новые области применения в построении навигационных систем. Определенные позиции лазерная техника заняла в зрительных навигационных системах, где используются свойства лазера как когерентного источника видимого излучения, так как существующие стандартные визуальные средства, обладая рядом достоинств (простота использования, отсутствие необходимости оборудовать суда дополнительной техникой, надёжность) имеют и существенные недостатки. Основные из них: невысокая точность, заметное ухудшение видимости при понижении прозрачности атмосферы и при наличии фона посторонних береговых огней.
В МГАВТ с 80-х годов под руководством д.т.н., проф. Савельева В.Г. ведутся работы по разработке методов и систем повышения безопасности судоходства, в частности, визуальной навигационной системы, представляющей собой лазерный створный маяк (ЛСМ) названный "Анемон" для водного транспорта. К началу 90-х годов первое поколение ЛСМ системы на газовых лазерах прошло государственные испытания, система была рекомендована на снабжение флота и внедрена в производство, но вследствие экономических преобразований развитие этой системы и

учета- при разработке системы ЛСМ и следовательно при разработке методики расчета параметров ЛСМ.
Анализ опыта эксплуатащш и отзывов судоводителей выявил две основных проблемы: сильное повышение яркости огней и повышение чувствительности створа при приближении судна к огням створа. Из этого следуют очевидные пути оптимизации характеристик ЛСМ. Уменьшить яркость вспышек и уменьшить точность, которую дает ЛСМ на расстояниях близких к огням створа. Устройство для уменьшения мощности на близких расстояниях запатентовано [13, 32] и представляет собой поглощающий элемент установленный перед излучателем. Для поиска других методов необходимо было провести исследование влияния характеристик створов на яркость вспышек, воспринимаемых судоводителем.
1.5.1. Требования к методам расчета систем ЛСМ.
Как видно из представленной выше информации, система ЛСМ представляет собой аналог линейного створного знака. Так же как и линейный створ, ЛСМ показывает створную зону н отклонение от неё, однако решается другая зрительная задача. В основу действия ЛСМ лежит принцип использования двух синхронно сканирующих навстречу друг другу лучей (патент № 2302357 [33]), которые, попадая в глаза наблюдателя, создают различные комбинации проблесков огня в зависимости от месторасположения наблюдателя. В ЛСМ створная зона соответствует зоне одновременного восприятия огней. В ЛСМ эту зону определяет «временной зазор» между вспышками огней. Так как у разных людей вследствие физиологических причин интервал времени, при котором наблюдается стробоскопический эффект, немного отличается и начинается в среднем, при разнице между вспышками в 30 мс [22], то этот интервал принят равным 40 мс. Этот временной зазор должен быть обеспечен при уклонении от линии створа на величину, которая называется боковым уклонением. Степень уклонения от створной зоны, т.е. от оси створа характеризует разница во