Способ формирования зон ориентирования и способ формирования зон для обозначения границ полосы безопасного движения с помощью лазерного створного маяка при проводке речных и морских судов
METHOD OF FORMING ORIENTATION ZONES AND A METHOD OF FORMING ZONES FOR INDICATING BOUNDARIES OF A SAFE MOVEMENT BAND USING A LASER BLIND BEACON WHEN CONDUCTING RIVER AND SEA VESSELS

Группа изобретений относится к сфере речных и морских коммуникаций и предназначена для обеспечения портов, судоходных каналов, водных путей рек, озер и морей надежным навигационным средством, позволяющим в любое время суток и при различных погодных условиях осуществлять проводку судов в сложных навигационных условиях.
Известен способ проводки речных и морских судов по заданной траектории, который состоит в том, что два лазерных луча, генерируемые двумя лазерными маяками, развернутые по вертикали, синхронно сканирующие навстречу друг другу в азимутальной плоскости с заданной частотой и накладывающиеся при встречном движении, образуют три трехмерные области, заполненные лазерным излучением: область синхронного свечения, служащую указателем точного курса для движущегося объекта, и две области асинхронного свечения, позволяющие оценить знак и степень отклонения движущегося объекта от заданной траектории, при этом при выходе судна за пределы рабочей зоны ориентирования и попадании его в нерабочую зону маяки теряются из поля зрения, что свидетельствует о попадании судна в аварийную ситуацию (RU 2302357 С2, опуб. 10.07.2007). Данный способ принят за прототип.
Недостаток этого способа заключается в том, что судоводители не имеют информации о выходе из зоны ориентирования, то есть из полосы безопасного движения, что приводит к снижению безопасности проводки судов.
Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение судоводителя возможностью удержания судна на фарватере в пределах границ зоны ориентирования на всем протяжении судового хода.
Техническая проблема решается тем, что способ формирования зон ориентирования при проводке речных и морских судов заключается в том, что двумя лазерными лучами, генерируемыми двумя лазерными маяками и развернутыми по вертикали, осуществляют синхронное сканирование навстречу друг другу в азимутальной плоскости с заданной частотой с образованием при наложении трех трехмерных зон, заполненных лазерным излучением, при этом зона синхронного свечения служит для судоводителя указателем точного курса движущегося судна, а две зоны асинхронного свечения служат для оценки знака и степени отклонения судна от заданной траектории, по которому, согласно изобретению, используют лазерные маяки, установленные таким образом, что проекция соединяющего их отрезка прямой на перпендикуляр к оси фарватера равна ширине маневровой полосы, до начала синхронного сканирования осуществляют сканирование развернутым по вертикали лазерным лучом каждого указанного маяка области в направлении от соответствующей границы маневровой полосы во внешнюю сторону на угол, достаточный для восприятия судоводителем вспышек от соответствующего маяка, и обратно по меньшей мере один раз с образованием двух трехмерных зон, заполненных лазерным излучением, каждая из которых служит для судоводителя сигнализацией о нахождении судна на границе маневровой полосы или за ее пределами.
Техническая проблема также решается способом формирования зон для обозначения границ полосы безопасного движения при проводке речных и морских судов, заключающимся в том, что используют лазерные маяки, установленные таким образом, что проекция соединяющего их отрезка прямой на перпендикуляр к оси фарватера равна ширине маневровой полосы, осуществляют сканирование развернутым по вертикали лазерным лучом каждого указанного маяка области в направлении от соответствующей границы маневровой полосы во внешнюю сторону на угол, достаточный для восприятия судоводителем вспышек от соответствующего маяка, и обратно по меньшей мере один раз с образованием двух трехмерных зон, заполненных лазерным излучением, каждая из которых служит для судоводителя сигнализацией о нахождении судна на границе маневровой полосы или за ее пределами.
Кроме того, расстояния от границ полосы безопасного движения до оси фарватера предпочтительно устанавливают равными друг другу.
На фиг. 1 изображена схема реализации предложенного способа формирования зон ориентирования при проводке речных и морских судов.
На фиг. 2 - схема реализации способа формирования зоны для обозначения границы полосы безопасного движения при проводке судна по каналу.
Для обозначения курса судна 6 (корабля), идущего вдоль фарватера, на берегу устанавливаются два лазерных маяка 1, при этом для обозначения границ 7 маневровой полосы маяки 1 устанавливают таким образом, что проекция соединяющего их отрезка прямой на перпендикуляр к оси 4 фарватера равна допустимой ширине маневровой полосы. Расстояния от границ 7 маневровой полосы до оси 4 фарватера выбирают равными друг другу.
До начала сканирования зоны лучами маяков 1 в направлении навстречу друг другу производят сканирование лучом каждого маяка 1, развернутым по вертикали, области в направлении от соответствующей границы 7 маневровой полосы во внешнюю сторону на заданный угол. Угол сканирования рассчитывается из условия, что он должен быть достаточным для восприятия судоводителем серии вспышек от соответствующего маяка 1. Этот угол зависит от геометрии фарватера и составляет обычно от 0,5 до 1 градуса, но не более 2 градусов.
Воспринимаемая судоводителем при наблюдении серия импульсов от одного из маяков 1 сигнализирует о нахождении судна 6 на границе 7 маневровой полосы, соответствующей этому маяку 1, или за ее пределами. Частота и количество импульсов в серии определяются скоростью сканирования и количеством повторов движения луча маяка 1.
После того, как установлено нахождение судна 6 внутри границ 7 маневровой полосы или установлено нахождение судна 6 на границе 7 или за ее пределами и судно 6 выведено в безопасную зону внутри границ 7, осуществляют сканирование зоны ориентирования так же, как в способе по прототипу. Лучи лазерных маяков 1, развернутые по вертикали, с помощью сканирующих устройств движутся в горизонтальной плоскости синхронно навстречу друг другу, пересекаясь на оси 4 фарватера. Частота сканирования выбирается из условий удобства наблюдений с судна.
Два лазерных луча, генерируемые двумя лазерными маяками 1, развернутые по вертикали, синхронно сканирующие навстречу друг другу в азимутальной плоскости с заданной частотой и накладывающиеся при встречном движении, образуют три трехмерные зоны, заполненные лазерным излучением: зона синхронного свечения - осевая зона 5 створа, служащая указателем точного курса движущегося объекта - судна 6 для судоводителя, и две зоны 3 асинхронного свечения, позволяющие оценить знак и степень отклонения движущегося объекта от заданной траектории.
При движении вдоль оси 4 судоводитель видит оба лазерных огня в виде проблесков одновременно: вследствие малой угловой ширины луча -несколько угловых минут - каждый из лучей попадает в поле зрения лишь на короткое время, поэтому они воспринимаются как проблесковые. При нахождении судна 6 на оси 4 фарватера проблески синхронны; причем этот эффект имеет место в пределах осевой зоны 5 створа, задаваемой заказчиком и вычисляемой по специальной методике исполнителем заказа. При отклонении судна 6 от оси 4 фарватера и его выходе за пределы осевой зоны 5 створа в зону 3 асинхронного свечения лучи воспринимаются "как бегущий огонь": справа налево - если судно уклонилось вправо, и слева направо -если оно уклонилось влево. При этом интервал между проблесками по мере увеличения отклонения судна 6 также возрастает. При выходе судна 6 за пределы рабочей зоны 3 асинхронного свечения и попадании его в нерабочую зону 2 маяки 1 теряются из поля зрения, что свидетельствует о попадании судна в аварийную ситуацию.
К горизонтальному сканированию лазерных лучей может быть добавлено вертикальное с заданной частотой для того, чтобы огни были видны из рубки судов разной высоты.
Предлагаемый способ позволяет надежно обеспечивать судоводителя информацией о расположении судна в границах полосы безопасного движения при движении в речных и морских водах, но особенно актуален при движении по каналу.
к
с
бд
с
При движении судна 6 по каналу 8 (фиг. 2) судоводитель может быть обеспечен информацией о положении судна 6 относительно нижних бровок 9 канала 8. При выборе базы - расстояния между границами 7 маневровой полосы и между маяками 1 (в случае, если маяки 1 расположены на линии, перпендикулярной оси фарватера), равного ширине канала В минус две ширины судна В, судоводитель, находясь на мостике в диаметральной плоскости судна 6, может наблюдать обозначение границы 7 безопасной маневровой полосы, чем, в свою очередь, обеспечивается запас равный  необходимый для исключения гидродинамического взаимодействия между бортом судна 6 и бровкой 9 канала 8. Ширина полосы безопасного движения В превышает ширину маневровой полосы на ширину судна В. Знание судоводителем о расположении судна 6 в границах 7 маневровой полосы и относительно бровок 9 канала 8 позволяет не использовать плавучие предостерегательные знаки (ППЗ) для ограждения канала 8, что наиболее актуально в следующих случаях:
• при создании глубоководного пути для крупнотоннажных судов в действующем порту, когда ППЗ глубоководного пути могут осложнить условия плавания остальным судам;
• в портах с замерзающей акваторией, где в сложных ледовых условиях использование ППЗ невозможно или затруднительно.