Надежная ориентировка судоводителей - основа безопасности судоходства Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 556.532

В. А. Хохлов, доцент

А. А. Сазонов, к. т. н., профессор, ВГАВТ.

603950, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а.

НАДЕЖНАЯ ОРИЕНТИРОВКА СУДОВОДИТЕЛЕЙ - ОСНОВА БЕЗОПАСНОСТИ СУДОХОДСТВА

В статье приводятся данные натурных исследований дальности видимости речных и озерных

буев при различной прозрачности атмосферы и ее влияние на безопасность судоходства

Под ориентировкой судоводителей на внутренних водных путях (В.В.П.) принято понимать определение местоположения, направление и скорость движения судна относительно подвижных и неподвижных объектов. Объектами для ориентировки в светлое время суток служат навигационные знаки, характерные очертания берегов, острова, разветвление русел, населенные пункты, отдельные строения, сооружения, растительность на берегах, отдельные деревья и т. п. Для надежной ориентировки судоводителей на ВВП применяется система навигационного ограждения судового хода. Современная система навигационного оборудования основана исключительно на зрительной сигнализации - на комплексе различных дневных и ночных сигналов, которые дают возможность судоводителю ориентироваться при управлении судном. Поэтому вопросы видимости и надежности восприятия сигнальных средств, учитывая достаточно высокие скорости движения и значительные инерционные характеристики современных судов, имеют особо важное значение для обеспечения безопасности плавания.

В настоящее время на внутренних водных путях основным является глазомерный способ проводки судов. При этом судоводители определяют расстояния до объектов путем сопоставления ряда признаков, в частности, ожидаемых по законам перспективы размеры известного объекта (его изображения на сетчатке), возможности различения отдельных деталей объекта, подсознательной оценки конвергирующих мышц глаза, сопоставления взаимного расположения наблюдаемого и других объектов, находящихся в поле зре1гая. Зрительное определение расстояния значительно более точно осуществляется бинокулярно (стереоскопическим зрением), так как только при зрении двумя глазами пространство воспринимается объемно. При проводке судна глазомерным способом судоводитель определяет не только расстояние до объекта, форму и размер объекта, но и направление его движения. Следовательно, судоводитель не только реагирует на внешнюю информацию, но и преобразует ее, в результате чего происходит не только «видение», но и опознавание увиденного, что способствует ориентировке в пространстве.

Работа глаза днем характеризуется тремя зрительными функциями: разрешающей силой, контрастной чувствительностью и скоростью различения.

Разрешающая сила глаза - величина, обратная разрешаемому углу. Она зависит от свойств аппарата зрения, от формы и яркости объекта, контраста с фоном, на котором он наблюдается. Поэтому для разрешающей силы глаза характерно непостоянство ее значения не только для различных лиц, но и для одного и того же лица при решении различных задач. Разрешающая сила глаза изменяется в течение суток примерно в 100 раз, особенно в сумерки и ночью. В срязи с этим для видимости плавучих и береговых навигационных знаков большое значение имеет правильный выбор знака с учетом деятельности его восприятия, поэтому обнаружение знака в поле зрения является первым и простейшим этапом зрительного процесса. При зрительном опознавании знака судоводитель не только выделяет объект относительно фона, но также различает его

форму, а восприятие формы связано с различением деталей знака. Эта разница между фоном и формой рассматриваемого объекта называется контрастом. Он бывает одноцветным / яркостным / и цветовым.

Контрастная чувствительность - это способность глаза обнаруживать рассматриваемый объект по его контрасту с фоном. Контрастная чувствительность определяется величиной, обратной пороговому контрасту яркости. Поэтому сигнальный знак на окружающем фоне будет виден только в том случае, если его яркость будет отличаться от яркости окружающего фона на величину, большую порогового контраста. Глаз человека при дневном уровне освещенности обладает высокой чувствительностью к восприятию яркостного различия двух контрастирующих поверхностей. Пороги контрастной чувствительности днем для объектов с угловыми размерами не менее 30 составляют 1-5%. При этом порог контрастной чувствительности глаза остается практически постоянным в диапазоне освещенностей от 200 до 20000 люкс. Для судоводителей быстроходных судов важное значение имеет такая функция зрения, как скорость различения. Скорость различения - это величина, обратная времени различения, т.е. минимальному времени экспозиции объекта, обеспечивающему решение той или иной зрительной задачи. Скорость различения зависит от величины контраста объекта с фоном и яркости фона. Она увеличивается с увеличением контраста с фоном, а также при увеличении яркости фона, причем особенно сильно при малых яркостях фона.

Экспериментально установлено, что скорость различения неожиданно возникшего препятствия вдвое меньше по сравнению со случаем, когда судоводитель ожидает увидеть это препятствие. С увеличением скорости движения скорость различения уменьшается.

В ночное время судоводитель резко ограничен в выборе ориентиров: часто он вообще не видит берега или видит его искажение, непривычные контуры, расстояние до которых определить с достаточной точностью и надежностью глазомерным способом не представляется возможным. Все это создает впечатление, значительно отличающееся от действительной обстановки, откладывает отпечаток неуверенности или приводит к ложному впечатлению правильности ориентировки.

Ориентировка в темное время суток с психологической точки зрения является актом весьма сложным: с одной стороны,-судоводитель основывается на текущих показаниях своих органов чувств, с другой - на информации, заключенной в памяти, которая хранит следы прежних восприятий. Окончательные решения в процессе ориентировки, приводящие к тому или иному действию, выносятся человеком в психологическом процессе сопоставления текущих показаний и информации, заложенной в его памяти. Таким образом, восприятие ночью тесным образом связано с дневным восприятием. Оно дорисовывает недостающие элементы, логически связывает наблюдаемый образ с тем, как должен выглядеть тот или иной объект в дневное время суток. Поэтому накопление информации судоводителем об окружающей обстановке в дневное время, связь ее с наблюдениями ночью и в переходный период - сумерки, благоприятно сказывается на правильности ориентировки в ночное время суток.

Это значит, что судоводитель обязан хорошо знать специальную лоцию района плавания, что в конечном итоге решающим образом влияет не только на обеспечение безопасной проводки судов и составов по внутренним водным путям, но и имеют большое значение при решении сложных задач маневрирования.

Анализ транспортных происшествии в различных водных бассейнах показывает, что с увеличением скорости движения судов для ориентировки судоводителей основными являются плавучие навигационные знаки и что особо сильное влияние на безопасность плавания оказывает уменьшение дальности их видимости.

Современная система навигационного ограждения рассчитана на ее эффективное использование при седьмом балле метеорологической дальности видимости (10-20 км; слабая дымка). Однако по данным натурных исследований установлено, что в течение

навигации в Волжско-Камском бассейне количество дней с метеорологической дальностью видимости (м.д.в.) менее 10км составляет 24% навигационного времени, из них 10% навигационного времени приходится на величину м.д.в. менее 3,5 км.

В связи с этим, исследование надежности ориентировки судоводителей по плавучим навигационным знакам при пониженной прозрачности атмосферы имеет научный и важный практический интерес.

Уменьшение прозрачности приземного слоя атмосферы для видимой области спектра вызывается следующими явлениями, изучаемыми метеорологией: дымкой, туманом и осадками (дождем, снегопадом или смешанными формами осадков).

Прозрачность атмосферы в каждом из рассматриваемых явлений определяется свойствами частиц составляющих аэрозоль, а именно, природой частиц, их формой, размерами и концентрацией. Из всех явлений, снижающих прозрачность, дымка имеет наибольшую повторяемость. Следует подчеркнуть, что под термином дымка следует понимать все степени помутнений атмосферы, характеризуемые м.д.в. и составляющие менее 1км. Частицами дымки являются очень мелкие капли или разбухшие гигроскопические ядра конденсации - частицы с водяной оболочкой, радиус которых менее 2,0 мкм (микрон). Частицы, образующие туман, это взвешенные в воздухе капли воды или кристаллики льда, размеры которых находятся в пределах 4-100 мкм. Частицы осадков могут быть непосредственно наблюдаемы невооруженным глазом от самых мелких до самых крупных.

Туман и дождь - явления близкие. Часто туману сопутствует моросящий дождь (морось). Физическая граница между этими метеорологическими явлениями определяется размером капель около 100 мкм в диаметре, которые не могут оставаться взвешенными в воздухе и начинают падать под действием силы тяжести.

Размеры часгиц снегопада составляют более 5000 микрон. Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что пропускание атмосферой светового потока определенной длины волны, а, следовательно, и определенной цветности зависит от количества и размеров взвешенных в воздухе частиц. Если размеры этих частиц меньше длины волны световых лучей (0,33-0,76мкм), то свет с более короткими волнами интенсивно рассеивается в атмосфере, а свет с более длинными волнами (красного цвета) проходит через атмосферу, рассеиваясь меньше. В совершенно чистой (релеевской) атмосфере спектральный показатель ослабления ( ^ Л )обратно пропорционален четвертой степени длины волны излучения ( Я ), т.е.

С

ОС Л= 4 (1)

где С - постоянная величина.

Пример такого рассеяния является безоблачная атмосфера. Поскольку для голубых лучей интенсивность рассеяния примерно в 10 раз больше, чем для красных поэтому свет, посылаемый нам небом, голубой и содержит мало красных и оранжевых лучей.

При слабой дымке и хорошей видимости (м.д.в. = 10-20 км) спектральный показатель ослабления можно принять равным

- С

а я = (2)

В этом случае атмосфера пропускает длинноволновые лучи лучше, чем коротковолновые. Коротковолновые лучи интенсивнее рассеиваются, в результате чего дале-

кие ориентиры кажутся как бы подернутыми легкой голубоватой вуалью. Судоводителям знакома картина: когда зеленый лес кажется не зеленым, а синеватым, а темная гора - светло-голубой или светло-серой и т.п. При сильной дымке и тумане, в которых преобладают капли воды размером равные длины волны световых лучей, световой поток разной цветности рассеивается нейтрально. Поэтому рассеиваемый свет воспринимается в виде белой пелены.

В течение ряда лет нами проводись натурные исследования дальности видимости озерных и речных навигационных знаков в дневное время по их цвету и форме, а в ночное - по сигнальным огням при различной метеорологической видимости от 1,0 до 10км. Для определения расстояний до знаков использовалась РЛС «Донец-2», а м.д.в. измерялась инструментально с помощью прибора ИДВ в дневное время и установки обратного светорассеяния М-71 в ночное время. Исследования проводились для озерных буев модели ОБ-3.26 и речных - модели РБ-1.14. результаты дальности видимости этих буев в дневное время приведены в табл. 1.

Таблица 1

Резульпшты натурных испытаний

М.Д.В, км Дальность видимости озерных буев, км Дальность видимости речных буев, км

Красного цвета а Белого цвета а Красного цвета о Ее « § а 3 а

10 6,0 0,8 5,5 0,75 4,0 0,54 3,4 0,52

8 5,4 0,71 5,0 0,70 3,5 0,41 3,0 0,5

5 3,5 0,62 3,0 0,60 2,7 0,35 2,3 0,44

3 2,7 0,54 2,2 0,45 1,5 0,32 1,3 0,4

2 1,8 0,3 1,5 0,32 1,0 0,20 0,9 0,3

1,5 1,1 0,2 0,9 0,20 0,8 0.20 0,7 0,25

1,0 0,8 0,15 0,6 0,20 0,5 0,15 0,5 0,21

Примечание: сг - среднее квадратичное отклонение, полученное при обработке данных натурных наблюдений.

Из этих данных видно, что дальность видимости буев красного цвета (как озерных, так и речных) при одинаковой м.д.в. на 9-17 % выше, чем белого цвета. Можно также отметить, что на дальность видимости буя существенно влияют его размеры. Так, дальность видимости озерного буя 1,3-1,6 раза больше, чем речных в зависимости от м.д.в. В то же время, чем меньше м.д.в., тем эта разница становится менее заметной.

Подобные исследования проводились также по определению дальности видимости сигнальных огней в ночное время, в качестве которых на озерных и речных буях были установлены фонари кругового действия ЭСП-90. Результаты этих исследований приведены в табл. 2

Проведенные исследования показали, что при больших значениях м.д.в. (выше 3,0км) дальность видимости озерных и речных буев, как в дневное, так и в ночное время отличается незначительно. При значениях м.в.д. от 1,0 до 2,0км дальность ви-

димости белых сигнальных огней в 1,8-2,0 раза выше, а красных - в 1,3-1,6 раза больше, чем силуэт буя в дневное время.

В соответствии с этим следует вывод, что в процессе выбора типоразмера плавучего знака необходимо более строго подходить к решению этого вопроса и руководствоваться при этом характеристиками участка и в первую очередь его габаритами, сложностью судоходства, гидрометеорологическими условиями, интенсивностью судоходства и др.

Для безопасности плавания судов в темное время суток важным моментом является ориентировка по световым сигналам движущихся судов. При сближении судов в условиях нормальной видимости (при м.в.д. > 10км) основным элементом визуальной оценки ситуации является курсовой угол (ракурс) судна. В светлое время ракурс оценивается практически мгновенно вне зависимости от размеров или особенностей судна. В темное время величина судна, особенности расположения огней и его архитектуры оказывают влияние на степень точности определения ракурса и быстроту оценки ситуации в целом. Особую роль в ориентировке по световым сигналам судов играет пониженная прозрачность атмосферы. При плавании в условиях ограниченной видимости успешное решение задач, связанных с безопасностью плавания и маневрированию судов и составов, зависит от своевременного обнаружения и определения характера световых сигналов. Эти вопросы непосредственно связаны с дальностью видимости световых сигналов судов. В настоящее время в литературе отсутствует достоверные данные по видимости групповых огней. Поэтому нами были проведены натурные исследования по определению видимости сигнальных огней крупнотоннажных нефтеналивных и сухогрузных судов при пониженной прозрачности атмосферы. Результаты этих наблюдений представлены в таблице 3.

Таблица 2

Результаты натурных испытаний

Дальность видимости огней озерных буев, км Дальность видимости отпей речных буев, км

Белый проблесковый а в а

м.д.в. км а Красный проблесковь СТ Белый проблесковь а Красный проблесковь а

20 7,5 0,52 4,8 0,41 4,5 0,5 3,5 0,50

10 5,5 0,40 4,3 0,34 3,6 0,42 2,7 0,40

7 4,9 0,35 3,5 0,27 3,0 0,30 2,3 0,25

5 3,7 0,22 3,3 0,21 2,5 0,31 2,0 0,22

3 2,9 0,20 2,5 0,15 1,8 1,20 1,4 0,15

2 2,6 0,15 1,7 0,15 1,5 0,15 1,1 0,10

1,5 1.8 0,15 1,5 0,12 1,2 0,12 0,8 0,10

На основании результатов приведенных выше натурных исследований можно сделать вывод о том, что применяемая на судах внутреннего плавания световая сигнализация позволяет надежно ориентироваться судоводителям при понижении прозрачности атмосферы до 3,0км. При дальнейшем снижении прозрачности атмосферы для обнаружения движущихся и стоящих судов необходимо использовать РЛС.

Таблица 3

Результаты натурных исследований

М.Д.В. км Дальность обнаружения и узнавания световых сигнальных огней, км

Нефтеналивные суда Сухогрузные суда

Обнаружение С7 Узнавание цвета О Обнаружение а Узнавание цвета а

12 8,9 0,9 - • - - - -

10 8,8 0,85 3,3 0,35 7,0 0,8 3,0 0,4

7 5,8 0,61 2,8 0,31 5,0 0,6 2,5 0,35

5 4,0 0,48 5,2 0,30 3,4 0,5 2,0 0,26

3 3,0 0,36 1,8 0,22 2,8 0,36 1,5 0,20

2 2,2 0,25 1,5 0,18 2,0 0,26 1,3 0,15

1,5 - - - - 1,6 0,22 1,1 0,12

RELIABLE ORIENTATION OF NAVIGATORS - A BASIS OF SAFETY NAVIGATION

V. A. Hohlov, A. A. Sazonov

In article cited the data of natural researches of visibility range of river and lake signs at a various transparency of an atmosphere and its influence on safety of navigation.

УДК 627.215.2.093

А. Н. Ситное, д. т. н., профессор. М А. Матюгин, аспирант, ВГАВТ. 603590, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а.

МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОСТАВКАМИ НЕРУДНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

РЕЧНЫМИ ПОРТАМИ

В статье рассматриваются методические вопросы управления поставками нерудных строительных материалов речными портами на принципах логистики, обеспечивающие рещение задачи с учетом интересов порта и потребителей.

Добыча, перевозка и выгрузка нерудных строительных материалов (НСМ) в настоящее время является одним из главных видов работы и, как правило, основной статьей доходов речных портов. В общем объеме грузовой работы многих речных портов на до-