CC BY
22требная ширина ходовой полосы для кильватерного двухбаржевого состава будет уменьшаться. Но это обстоятельство в работе авторами никак не отображено. По результатам исследований были сделаны выводы лишь о практической возможности безаварийной эксплуатации испытанных составов на этих каналах.
Не обошли вниманием в своих исследованиях данного вопроса и польские ученые. В частности, Стефаном Наворски [8] была предложена формула для определения ширины ходовой полосы, занимаемой составом на закруглении канала, которая явилась результатом исследований, выполненных на самоходных моделях толкаемых составов при движении в канале. Однако эта формула не дает ответа на вопрос, как будет изменяться ширина ходовой полосы при изменении осадки состава и глубины судового хода.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что зарубежные исследования вопроса о нормировании габаритов пути содержат существенный недостаток -при определении ширины ходовой полосы, занимаемой составом на закруглении судового хода, не учитывается влияние на нее ограниченности речного пути по глубине.
Список литературы
[1] Härtung, Berger, Ruschenburg, Saltuwedel, Stutel, Winkler. Latechiquedu poussagc, .International Navigation Gongress. Baitimor - USA, 1961 , Sechtion I, Jnland navigation, sub. 4.
[2] МРФ РСФСР. Инструкция по нормированию габаритов судов и составов. - Горький, 1964. - 26 с.
[3] XX! Congres .International de Navigation. Stockkolm, 1965, Sechtion 1.
[4] Зсмляновский Д. Проблемы обеспечения безопасности судоходства // Речной транспорт. -№ 12.-1977.
[5] Миронов В.П. Методы увеличения пропускной способности водных путей // Речной транспорт -№ 12.-1977.
[6] Kuhn R. Binnenschiffahrtsbetrieb und Wasserstrabenbau. - Schiff und Hafen. 1974. №7, ss.649-653.
[7] Binck H., Müller E. Das Fahrverhalten eines Schubverbandes in den Krümmungen Westdeutschen Kanale. - 1979, №6, ss. 252-257.
[8] Navarski S. Badania madelowe zestawu pchanego przy pokonywaniu zacola. - 1980. - Ks 1. - ss. 9-8.
FOREIGN METHODS OF NORMALIZATION OF DIMENSIONS OF
A SHIP COURSE
M. V. Molchanova
In article the detailed review of the basic techniques of calculations is resulted in the field of dependence of dimensions of courts and a way abroad.
УДК 556.532
A. А. Сазонов, к. т. н., профессор.
B. А. Хохлов, доцент. ВГАВТ.
603950, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а.
ВЛИЯНИЕ ДАЛЬНОСТИ видимости НА ХАРАКТЕРИСТИКУ НАВИГАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЕЙ
В данной статье рассматриваются вопросы дальности видимости объектов классификация метеорологической дальности видимости и ее влияние на характеристику навигационного оборудования
Одним из факторов, влияющих на безопасность работы флота, являются условия видимости объекта и зрительная оценка обстановки. Неправильная зрительная оценка обстановки может привести к аварийной ситуации. Поэтому для безопасной проводки судна судоводитель должен иметь возможность уверенно и четко видеть удаление объекта (знаков навигационного оборудования, встречного судна и т. д.) от своего судна.
Зрительное восприятие объекта можно разделить на две стадии: стадию обнаружения (видимость) и стадию узнавания (различимость).
Под дальностью видимости понимают то расстояние, на котором судоводитель впервые обнаруживает сигнал, а под дальностью различимости - расстояние, на котором судоводитель определяет все отличительные признаки данного сигнала.
Дальность видимости световых сигналов и сигнальных фигур зависит как от геометрических факторов, так и от состояния атмосферы. В связи с этим видимость делят на геометрическую и оптическую, а расстояние до объекта наблюдения при этом называют соответственно геометрической и оптической дальностями видимости. Геометрическая дальность видимости зависит от рельефа местности, наличия естественных и искусственных препятствий, а также от сферичности земной поверхности. Ее также принято называть дальностью открытия.
Факторы, определяющие видимость сигналов, обычно разделяют на три группы: свойства наблюдаемого объекта и фона; свойства атмосферы; свойства человеческого глаза.
К свойствам наблюдаемого объекта и фона относятся: цвет, форма, угловые размеры объекта и контраст между объектом и фоном. Для сигнальных огней, которые являются важнейшим объектом наблюдения в темное время, наиболее существенными являются сила света и цвет.
С оптической точки зрения атмосфера является мутной средой. В мутной среде происходит два оптических явления: поглощение проходящего через среду светового потока и свечение самой среды за счет рассеяния света (так называемая вуалирующая дымка).
Однако, это не единственные атмосферные факторы, которые влияют на видимость. Размытые границы между объектом и фоном, «дрожание» далеких предметов и огней вызванное флутуациями показателя преломления и другие явления, связанные с преломлением лучей, также влияют на способность зрения замечать и распознавать объекты.
Зрение человека обладает замечательной способностью успешно работать при весьма различных условиях яркости источником света объектов который видит предметы днем и ночью, хотя яркость ландшафта при этом меняется в миллионы раз. Такой широкий диапазон воспринимаемых яркостей возможен благодаря приспособлению уровня чувствительности глаза к световому режиму и называется адаптацией.
Чехословацкий ученый Пуркинье установил, что максимум чувствительности адаптированного к темноте глаза приходится на длину волны в 508 нм, в то время как в условиях дневного освещения этот максимум расположен на длине волны в 555 нм. Поэтому в условиях сумеречного зрения красные цвета воспринимаются более темными, чем при дневном зрении. Цвета же синей части спектра, напротив, относительно более светлы. Так, например, днем красный флаг воспринимается контрастнее синего, в сумерках же имеет место обратное.
Дальность видимости абсолютно черной поверхности, однозначно характеризующая атмосферное помутнение, называется метеорологической дальностью видимости (м.д.в.). Таким образом, метеорологическая дальность видимости есть условное выражение прозрачности атмосферы через такое расстояние, на котором под воздействием атмосферной дымки теряется видимость абсолютно черной поверхности имеющей на этом расстоянии угловые размеры не менее 20' и проектирующейся на фоне дымки у горизонта.
По международному соглашению во всех странах мира метеостанции определяют величину метеорологической дальности видимости. В практике метеорологической службы м.д.в. принято разбивать на определенное число интервалов. Значения м.д.в. по существующей 10 - бальной шкале приводятся в табл.
Таблица
Классификация метеорологической дальности видимости
Балл МД.В. прозрачность атмосферы на 1 км глазомерная
0 0-50 м 0-10 Очень сильный туман
1 50-200 м 10-10 Сильный туман
2 20-500 м 10-10 Заметный туман
3 0,5-1 км 410-210 Слабый туман
4 1-2 км 210-10410 Очень сильная дымка
5 2-4 км 0,141-0,376 Сильная дымка
6 4-10 км 0,376-0,676 Заметная дымка
7 10-20 км 0,676-0,822 Слабая дымка
8 20-50 км 0,822-0,925 Хорошая видимость
9 Более 50км Более 0,925 Отличная видимость
Опыт показывает, что м.д.в. подвержена значительным колебаниям. Прозрачность атмосферы обусловлена наличием в воздухе пылинок и ядер конденсации и зависит от неоднородности смежных между собой воздушных масс.
Оптическая мутность обусловлена, в первую очередь, неравномерным нагреванием подстилающей поверхности в дневные часы, сопровождающимся конвекцией и развитием турбулентности воздуха. Световые лучи, встречая на своем пути струйки или вихри, отличающиеся по своей плотности от окружающего воздуха, испытывают преломление, отражение и рассеяние. В результате получается ослабление и уменьшение видимости отдельных предметов.
Кроме того, м.д.в. зависит от времени года. В летнее время м.д.в. значительно выше, чем в осеннее. Неодинакова она и в течение суток. Наибольшего значения, как правило, м.д.в. достигает в 12-15 часов, наименьшего при восходе солнца, а после захода солнца также наблюдается снижение м.д.в.
Согласно наблюдениям с увеличением относительной влажности метеорологическая дальность видимости уменьшается. Во время выпадения осадков м.д.в. сильно снижается, а при снегопадах приближается к видимости во время сильного тумана, т.е. меняется в широких пределах. Однако наибольший процент повторений на внутренних водных путях имеет прозрачность, характеризуемая 7-8 баллами метеорологической дальности видимости, что соответствует прозрачности атмосферы равной 0,7 и 0,8 соответственно. Эти величины м.д.в. и положены в основу расчета дальности видимости сигнальных огней и навигационных знаков.
Говоря о дальности видимости объектов в ночное время, следует различать два случая: видимость огней и видимость несамосветящихся объектов.
Условия восприятия в этих двух случаях существенно различны. При наблюдении несамосветящихся объектов в ночное время возможность видеть их определяется как и днем, величиной контраста между объектом наблюдения и лежащим за ним фоном. Ночью изменение контраста объекта с изменением расстояния происходит по тем же законам, которые характерны для условий дневного наблюдения. Но абсолютное значение яркости ландшафта в это время значительно меньше, чем днем. Это ведет к тому, что зрительный аппарат работает совершенно иначе.
Разница между дневной и ночной видимостью объектов в основном определяется психофизическими условиями и сводится к следующему:
- вследствие ахроматичности ночного зрения восприятие цветов в условиях естественного освещения прекращается;
- снижается острота зрения; если днем судоводитель способен различать ориентиры, имеющие угловой размер 1', то ночью угловой размер их должен возрасти до нескольких градусов;
- порог контрастной чувствительности благодаря низкому уровню яркости возрастает во много раз.
В связи с этим судоводитель ночью резко ограничен в выборе ориентиров; часто он или вообще не видит берега, или видит его искаженные непривычные контуры, расстояние до которых определить с достаточной точностью и надежностью глазомерным способом не представляется возможным.
В силу указанных причин, использование судоводителями в качестве ориентиров ночью несамосветяшихся объектов затруднено. Поэтому для ориентировки ночью используются световые сигнальные огни, имеющие определенную силу света.
Она зависит от величины пороговой освещенности дальности действия сигнального огня и метеорологической дальности видимости.
Пороговая освещенность является важным параметром, определяющим дальность видимости и надежность восприятия сигнальных огней, которая зависит от следующих факторов: наличие посторонних огней или ярких поверхностей, расположенных в поле зрения судоводителя; шум двигателей, вибрация; физическое и нервное утомление; продолжительность пребывания судоводителя при данном уровне освещенности.
На пороговую освещенность сильное влияние оказывает яркость фона, на котором наблюдается сигнал. Даже при незначительном увеличении яркости фона его величина резко возрастает. Наименьшая пороговая освещенность отмечается при наблюдении светового сигнала на совершенно темном фоне, соответствующем яркости Ь=10"6 кд/м2.
Величина пороговой освещенности, полученная в этих условиях, носит название абсолютного светового порога. По различным данным абсолютный световой порог колеблется от 8,5-10"10 лк до 8,5-Ю"9 лк. Однако в реальных условиях глаз человека не приобретает такой высокой чувствительности.
Светосигнальные приборы применяемые на ВВП рассчитываются исходя из обеспечения пороговой освещенности при яркости фона 510"2 кд/м, что соответствует полнолунию и примерно середине навигационных сумерек.
Для белого постоянного огня в качестве расчетной пороговой освещенности принята величина равная 2-10" лк.
Следовательно, для яркости фона 5 • 10"2 кд/м2 берется коэффициент запаса равный четырем.
Однако следует заметить, что для большинства указанных выше факторов, влияющих на видимость сигналов, такой коэффициент запаса недостаточен. В зарубежной практике для ночных условий наблюдения световых сигналов за пороговую освещенность принята величина пороговой освещенности белого огня, равная 1СГ6 лк. В этом случае коэффициент запаса будет равен 20 единицам.
В световой сигнализации, применяемой на внутренних водных путях РФ, в качестве условных знаков используются световые сигнальные огни красного, зеленого, белого и желтого цветов. При расчете видимости цветных световых сигналов следует различать световой и цветовой пороги. Цветовой и световой пороги значительно отличаются друг от друга.
Наименьшее значение освещенности на зрачке наблюдателя, при котором начинает восприниматься цвет сигнала, называется цветовым порогом.
Наибольшее различие в величине световых и цветовых порогов наблюдается для синего и зеленого цвета, меньше для желтого и вовсе отсутствует для красного цвета. Это объясняется тем, что аппарат ночного зрения не чувствителен к красному участку спектра. Красный цвет обнаруживается и опознается только аппаратом дневного зрения. Для красного сигнала световой и цветовой пороги совпадают, т. е. одновременно с появлением сигнала распознается и его цвет. В связи с этим красный сигнал нашел широкое распространение в светосигнальной технике.
Расчетные значения пороговой освещенности (Епор) для цветных огней в сигнальной практике приняты следующие:
Красный: Епор = 3,5-10'7 лк
Зеленый: Епор = 5-10"7 лк
Желтый: Епор = 1,5-10"6 лк
На внутренних водных путях наряду с постоянными применяются прерывистые огни: проблесковые, группопроблесковые, затмевающие, частопроблесковые. Проблесковые огни имеют определенные преимущества перед огнями постоянного излучения.
Проблесковые огни легко различается на фоне посторонних огней постоянного действия. Даже слабый проблесковый огонь появившийся на периферии поля зрения сильнее привлекает внимание судоводителя, чем огонь постоянного действия. При расчетах дальности видимости проблесковых огней во внимание принимается не действительная сила света проблескового огня, а так называемая эффективная.
Одним из основных сигнальных средств, обеспечивающим безопасность плавания судов на внутренних водных путях, является система навигационного оборудования судового хода, включающая в себя береговые и плавучие знаки.
Навигационные знаки предназначены для обозначения границ и направления судового хода, ограждения навигационных опасностей, границ акваторий портов, пристаней, рейдов и т.п. Навигационные знаки по назначению делятся на указывающие направление и границы судового хода и информационные (запрещающие, предупреждающие и предписывающие).
Государственным стандартом ГОСТ 26600-98 «Знаки навигационные внутренних судоходных путей» регламентируются типы, форма, окраска, размеры и цвет сигнальных огней навигационных знаков.
Согласно ГОСТа для получения наибольшего контраста с окружающим фоном перевальные и створные знаки должны изготавливаться в двух исполнениях: красного цвета для установки на светлом фоне и белого цвета для установки на темном фоне. Конструкция знаков должна обеспечивать однообразие зрительного восприятия силуэта щитов знаков и сигнальных фигур при наблюдении их с любого места в границах судового хода.
Плавучие навигационные знаки ограждают на плесовых участках отдельные препятствия, а на перекатах - границы судового хода.
ГОСТом предусматривается примените на правой кромке судового хода плавучих знаков прямоугольного силуэта, а на левой - треугольного. Это позволяет судоводителям различать кромки судового хода не только по цвету плавучих знаков, но и по их форме.
Для увеличения контраста навигационных знаков применяются покрытия повышенной яркости - дневные флуоресцентные эмали (ДФЭ). Пигменты дневной флуоресцентной эмали часть лучей дневного света отражают, а часть поглощают и при этом трансформируют фиолетовые, синие и зеленые лучи в желтые, оранжевые и красные.
Дневные флуоресцентные эмали наиболее эффективны в пасмурные дни. В этих условиях яркость ДФЭ в 5 раз больше яркости обычных эмалей.
Сигнальные огни, применяемые в навигационном оборудовании ВВП также регламентируются ГОСТом 26600-98, которым устанавливается цвет и режим горения. Электрические светосигнальные приборы (ЭСП), устанавливаемые на навигационных знаках в зависимости от назначения применяются двух типов: кругового и направленного действия. На створных и перевальных знаках устанавливаются фонари ЭСПН-140 и ЭСП-160, имеющие светооптическую систему направленного действия.
Дпя увеличения дальности видимости сигнальных огней применяются оптические усилители - линзы и отражатели. Действия линз заключается в том, что часть светового потока преломляется, и направляется вдоль оптической оси уже в пределах значительного меньшего угла, и отражателей в том, что часть светового потока от источника падает на зеркальную поверхность и после отражения направляется также в зна-
чительно меньшем телесном угле вдоль оптической оси, т. е. оптические усилители собирают в узкий пучок лучи идущие от источника света и направляют их в сторону наблюдателя, что резко увеличивает дальность действия сигнального прибора.
На плавучих навигационных знаках используются фонари кругового действия ЭСП-80, ЭСП 90-1 и ЭСПК-90-1 и ряд их модификаций с линзами JTK-90, J1P-90, Д-75, Д-105. Линза ЛК-90 увеличивает силу света в 9-12 раз при углах рассеяния в вертикальной плоскости 1-2 град. Линза ЛР-90 имеет коэффициент усиления равный 3-5 при углах рассеяния в вертикальной плоскости 6-8 град.
В качестве источников света r этих приборах применяются лампы накаливания и газосветлые трубки. Лампы накаливания конструктивно просты, малогабаритны, удобны в эксплуатации. Однако они являются малоэффективными преобразователями электрической энергии в световую. В энергетическом балансе ламп накаливания на долю лучистого потока, излучаемого в видимой области спектра, приходится примерно 10%. Поскольку мощность источников питания, применяемых на навигационных знаках, ограничена, специально разработана серия из 14 типов ламп накаливания СВГ (сигнальная водная), рассчитанные на напряжение 2,5 В и 6 В и мощностью от 0,4 до 12 Вт.
Для получения цветных сигнальных огней в светосигнальных приборах применяются светофильтры. Основными характеристиками светофильтров являются: коэффициент пропускания и цветность.
Коэффициент пропускания (Т ) -количественная характеристика цвета светофильтра. Он определяется отношением прошедшего через светофильтр к падающему на него светового потока.
Цветность светофильтра - качественная характеристика его цвета. Она определяется координатами X и У в системе цветовых координат ХУ, установленных «Международной комиссией по освещению».
Характеристики светофильтров, выбирают таким образом, чтобы при достаточно высоком коэффициенте пропускная цветность каждого сигнального огня уверенно отличалась от цветности других сигналов. Требования к цветности светофильтров приведены в соответствующем ГОСТе.
Частота установки плавучих навигационных знаков зависит от характеристики участка, в том числе габаритов судового хода, наличие различного рода препятствий, перекатов и их характеристики, видов неправильных течений, искривленности участков, их просматриваемости и других факторов.
Поэтому насыщенность отдельных участков водного пути навигационными знаками различна.
В последнее время широкое распространение в судоводительской практике получили электронные карты, которые значительно облегчают судовождение на ВВП. По нашему мнению это дает возможность на ряде участков имеющих, достаточные габариты судового хода, уменьшить число навигационных знаков приходящихся на 1,0 км пути. Однако это требует тщательного обоснования с применением теории дальности видимости знаков в условиях применения электронных карт.
INFLUENCE OF VISIBILITY RANGE ON THE CHARACTERISTIC OF THE NAVIGATING EQUIPMENT OF INTERNAL WATERWAYS
A. A. Sazonov, V. A. Hohlov
In given article questions of visibility range of objects classification of meteorological visibility range and its influence on the characteristic of the navigating equipment are considered.
