Проектирование гидрографических работ в море Лаптевых

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Государственная морская академия имени адмирала С.О. Макарова

Кафедра «Гидрография моря»

Дипломная работа

Проектирование гидрографических работ в море Лаптевых

Коваль Д.А.

Научный руководитель:

Тезиков А. Л.

Санкт-Петербург 2009



Содержание

Введение

1. Объяснительная записка

1.1 Назначение работ

1.2 Краткая характеристика ранее исполненных работ

1.3 Краткое описание физико-географических и экономических условий района работ

1.4 Сроки выполнения работ

2. Техническое обоснование способов работ

2.1 Состав (программа) работ

2.2. Краткое описание используемой аппаратуры

2.3. Дополнительные (резервные) средства определения планового положения

2.4 Дополнительные средства для обследования

2.5 Навигационно-гидрографическое программное обеспечение

2.6 Гидрографический комплекс на базе эхолота EA 3000 фирмы Konsberg

2.7 Интегрированная система пространственной ориентации “Seapath”

2.8 Гидрографический однолучевой эхолот EA 400 фирмы Konsberg

3. Подробность промера и расположение галсов

4. Описание параметров судна

5. Привязка галсов к геодезической основе

6. Методика выполнения работ с МЛЭ

7. Состав научной партии

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Концепция развития Северного морского пути (СМП) разрабатывается в соответствии с поручением Правительства Российской Федерации от 19 октября 1999 г. (протокол № 18 заседания Комиссии Правительства Российской Федерации по оперативным вопросам "О состоянии и мерах по повышению эффективности эксплуатации СМП", пункт 1.3).

Концепция развития Северного морского пути определяет на период до 2015 г. цели, задачи, принципы и основные направления стабилизации, устойчивого развития и коммерческого использования СМП в условиях рыночной экономики с учетом транспортного обеспечения социально-экономического развития Арктической зоны, выполнения потенциальных крупномасштабных экспортных, транзитных и каботажных перевозок, охраны окружающей среды и укрепления национальной безопасности России в Арктике.

Правовой основой Концепции являются Конституция Российской Федерации (1993 г.), Федеральный закон "Об основах государственного регулирования социально-экономического развития Севера Российской Федерации" (1996 г.), Концепция государственной поддержки экономического развития районов Севера (2000 г.), Федеральная целевая программа "Мировой океан" (подпрограммы "Транспортные коммуникации России в Мировом океане" и "Освоение и использование Арктики", 1998 г.), Концепция судоходной политики Российской Федерации (2000 г.), Федеральная целевая программа "Модернизация транспортной системы России (2002-2010 гг.)", "Морская доктрина Российской Федерации на период до 2020 г." (2001 г.) и другие действующие нормативные правовые документы. Концепция согласуется с положениями "Программы социально-экономического развития Российской Федерации на среднесрочную перспективу (2007-2009 гг.)", проектом "Основных направлений социально-экономического развития Российской Федераций на долгосрочную перспективу (до 2010 г.)",проектом "Концепции устойчивого развития Арктической зоны Российской Федерации (до 2015 г.)".

СМП является важнейшей частью инфраструктуры экономического комплекса Крайнего Севера и связующим звеном между российским Дальним Востоком и западными районами страны. СМП объединяет в единую транспортную сеть крупнейшие речные артерии Сибири, сухопутные, воздушные и трубопроводные виды транспорта. Для некоторых районов Арктической зоны - Чукотки, островов арктических морей и ряда населенных пунктов побережья Таймырского (Долгано-Ненецкого) автономного округа - морской транспорт является единственным средством перевозок грузов и жизнеобеспечения населения. На направлении Мурманск-Дудинка осуществляется круглогодичная навигация в целях обеспечения деятельности Норильского ГМК. СМП - это единственный и экономически реалистичный путь к природным кладовым российского Севера, Сибири и Дальнего Востока. СМП является альтернативным и кратчайшим водным путем между портами Европы и стран Азиатско-Тихоокеанского региона. Не снижается роль СМП в обеспечении национальной безопасности России в Арктике.

На уровне хозяйствующих субъектов в Арктической зоне развивается транспортная инфраструктура, которая необходима для обеспечения их коммерческой деятельности. Частными фирмами начато строительство дизельных ледоколов-снабженцев, транспортных судов и перегрузочных терминалов. В целом деятельность новых хозяйствующих субъектов в Арктике оценивается как начало экономического роста и его транспортного обеспечения на СМП. Между Минтрансом России и ОАО «ГМК "Норильский никель"» подписано соглашение по развитию нового и поддержанию работоспособности действующего атомного ледокольного флота.

На международном уровне не снижается интерес зарубежных фирм к морскому экспорту нефти и газа из месторождений Баренцева и Карского морей. Однако преимущества и доход от экспорта, как и от транзита по СМП, могут быть реализованы при обеспечении государством нормального функционирования трассы, отвечающего всем требованиям отечественной нормативно-правовой базы и нормам международного морского права по безопасности мореплавания.



1. Объяснительная записка

1.1 Назначение работ

Согласно Морской доктрине Российской Федерации на период до 2020 г., национальная морская политика России в Арктике определяется особой важностью обеспечения свободного выхода российского флота в Атлантику, богатствами исключительной экономической зоны и континентального шельфа Российской Федерации, решающей ролью Северного флота для обороны государства с морских и океанских направлений, а также возрастающим значением СМП для устойчивого развития Российской Федерации.

Состояние гидрографической изученности арктических морей считалось удовлетворительным до середины 80-х годов. К этому времени резко возросла интенсивность судоходства в Арктике, увеличились водоизмещение и скорости судов, возросло число судов с атомными энергетическими установками и судов, перевозящих нефтепродукты. Стало ясно, что в случае вероятной аварии атомных ледоколов или танкеров при столкновении с неизвестными подводными препятствиями могут произойти необратимые экологические и серьезные экономические последствия. Изменились и требования к гидрографическим исследованиям, дальнейшее развитие которых в мировой практике идет в направлении расширения площадной съемки на путях интенсивного судоходства, позволяющей обнаружить все подводные препятствия и тем самым исключить риск столкновения с ними судов.

На основе анализа гидрографической изученности установлены участки арктических морей, на которых необходимо продолжить широкомасштабные гидрографические исследования с тем, чтобы привести изученность подводного рельефа арктических морей на уровень современных требований по безопасности мореплавания (см. рис. 10.5):выполнение площадного обследования или детальной съемки на акваториях портов, в местах рейдовой разгрузки судов и на путях интенсивного судоходства. Минимальный объем этих работ составляет 400 тыс. км2;в районах, где съемка еще не выполнена или выполнена в прежние годы и не удовлетворяет современным требованиям по точности и подробности. Объем съемок в этих районах - около 1 млн. км (линейных); на участках высокоширотных трасс, не обследованных из-за тяжелых ледовых условий, для обследования которых требуется выполнить 1 млн. км (линейных) съемки.

СМП является важнейшей частью инфраструктуры экономического комплекса Крайнего Севера и связующим звеном между российским Дальним Востоком и западными районами страны. СМП объединяет в единую транспортную сеть крупнейшие речные артерии Сибири, сухопутные, воздушные и трубопроводные виды транспорта. Для некоторых районов Арктической зоны Чукотки, островов арктических морей и ряда населенных пунктов побережья Таймырского (Долгано-Ненецкого) автономного округа - морской транспорт является единственным средством перевозок грузов и жизнеобеспечения населения. На направлении Мурманск-Дудинка осуществляется круглогодичная навигация в целях обеспечения деятельности Норильского ГМК. СМП - это единственный и экономически реалистичный путь к природным кладовым российского Севера, Сибири и Дальнего Востока. СМП является альтернативным и кратчайшим водным путем между портами Европы и стран Азиатско-Тихоокеанского региона. Не снижается роль СМП в обеспечении национальной безопасности России в Арктике. На международном уровне не снижается интерес зарубежных фирм к морскому экспорту нефти и газа из месторождений Баренцева и Карского морей. Однако преимущества и доход от экспорта, как и от транзита по СМП, могут быть реализованы при обеспечении государством нормального функционирования трассы, отвечающего всем требованиям отечественной нормативно-правовой базы и нормам международного морского права по безопасности мореплавания. Согласно Морской доктрине Российской Федерации на период до 2020 г., национальная морская политика России в Арктике определяется особой важностью обеспечения свободного выхода российского флота в Атлантику, богатствами исключительной экономической зоны и континентального шельфа Российской Федерации, решающей ролью Северного флота для обороны государства с морских и океанских направлений, а также возрастающим значением СМП для устойчивого развития Российской Федерации.

Основные перспективные объемы перевозок по СМП будут связаны с освоением нефтегазовых месторождений на п-ове Ямал, в бассейнах рек Обь, Енисей и Лена, а также в примыкающих к СМП районах Баренцева моря (Тимано-Печорская нефтегазоносная провинция, Штокманское газоконденсатное, Приразломное нефтяное месторождения и др.) и развитием морского экспорта нефти и газа из этих месторождений в Европу и США. Несколько оживится экспорт цветных металлов, производимых Норильским ГМК. Дополнительные грузы для СМП могут поступать от металлургических, химических и лесных предприятий средней Сибири на мировой рынок по системе "Енисей-СМП" с широким использованием судов "река-море". По мере оживления экономики Арктической зоны увеличатся объемы каботажных перевозок по СМП.

Развитие навигационно-гидрографического обеспечения в зонах ответственности Государственного унитарного Гидрографического предприятия и Гидрографической службы Северного флота достигается путем модернизации оборудования действующих гидрографических судов и береговых средств навигационного оборудования; строительства гидрографических судов нового поколения; ввода в эксплуатацию 11 береговых контрольно-корректирующих станций глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНACC/GPS; внедрения морских электронных картографических навигационных информационных систем; завершения создания системы передачи информации по безопасности мореплавания в сети Safety NET спутниковой системы ИНМАРСАТ и береговых пунктов НАВТЕКС; создания автономных средств навигационного оборудования и организации системы электронно-картографического сервиса; осуществление надзора за судами с целью предупреждения загрязнения моря.

1.2 Краткая характеристика ранее исполненных работ

Таблица 1

Картографическое покрытие площади морей Арктики, %

Знаменатель масштаба	Карское море	Море Лаптевых	Восточно-сибирское море	Чукотское море
500 000	100	100	100
200 000	48	18	31
100 000	21	9	18
50 000	10	3	2
25 000	0,9	0,5	1
10 000	0,08	0,03	0,04
5 000	0,08	0,002	0,006

Таблица 2

Объем промерных работ (тысячи км)

	1933-1952	1953-1964	1965-1983	1984- н/вр	1933-н/вр
Судовой	291	901	2112	905	4209
Катерный	47	49	86	63	245
Ледовый	70	203	452	141	866
Всего	408	1153	2650	1109	5320
Среднегодовой	21,5	105	147	58	76

Таблица 3

Относительные площади морей (%), обследованные с заданной подробностью

Подробность, м	Карское море	Море Лаптевых	Восточно-сибирское море	Чукотское море
?500	28	35	15	9
1000	38	39	20	38
2000-4000	16	11	14	21
?4000	10	10	10	4
маршрутный	8	5	41	28

На основе вышеизложенного и данных по картографическому обследованию (таб.1) и объему промерных работ (таб. 2) в морях Арктики можно сделать вывод, что большая часть СМП нуждается в дообследовании, чтобы соответствовать международным стандартам по безопасности мореплавания и уменьшить риски для торгового мореплавания.

1.2.1 Освоение Северного Морского пути в1933-1990 годах

За время существования СССР исследования Арктики и Северного морского пути велись очень активно и всеми возможными средствами (ледоколы, гражданские и военные корабли, подводный флот, авиарейсы, дрейфующие полярные станции и т.д.).

17 декабря 1932 г. было учреждено Главное управление Северного морского пути «Главсевморпуть» при правительстве СССР, наделенное широкими полномочиями для решения комплекса хозяйственных, транспортных и научных мероприятий по развитию Северного морского пути. Перед ним была поставлена задача «проложить окончательный морской путь от Белого моря до Берингова пролива, оборудовать этот путь, держать его в исправном состоянии и обеспечить безопасность плавания по этому пути». С этого времени начались годы планомерного и всестороннего освоения важнейшей морской коммуникации России в Арктике.

Именно во время существования СССР снова вернулись к реализации идеи русских землепроходцев форсировать льды Северо-Восточным морским проходом, т.е. к воплощению в жизнь транзитного плавания. Но изученность арктических морей в гидрографическом отношении и обеспеченность их средствами навигационного оборудования находились на низком уровне. В 1933 году на арктические моря от Новой Земли до Берингова пролива имелось всего 56 морских навигационных карт. Из них 44 карты - для Карского моря с Обь-Енисейским районом, лишь 5 карт на моря Лаптевых и Восточно-Сибирское, 3 карты - на Чукотское море и 4 карты на Северную часть Берингова моря.

Плавание ледокольного парохода «Александр Сибиряков» в 1932 г. с запада на восток и ледореза «Федор Литке» в 1934 г. с востока на запад подтвердили техническую возможность сквозного плавания за одну навигацию. В 1935 г. были совершены первые транзитные коммерческие рейсы: пароходы «Ванцетти» и «Игарка» доставили из Мурманска в Николаевск-на-Амуре груз пшеницы, а “Анадырь” и “Сталинград” перевезли экспортные грузы из Владивостока в Лондон и Антверпен. В 1937 г. Была предпринята попытка совершить за одну навигацию переход с запада на восток и обратно. Пароход “Моссовет” доставил груз муки из Ленинграда в Петропавловск-Камчатский и принял там 1300 т рыбной продукции. Следуя обратным рейсом, он остановился в проливе Вилькицкого из-за тяжелых льдов и зазимовал.

В годы Второй Мировой войны по Северному морскому пути осуществлялись эвакуация на восток промышленных предприятий из европейской части СССР, перевод промышленности Севера на военное положение, поста вооружение и других грузов для фронта, проводка военных кораблей с востока на запад. Объемы перевозки грузов по СМП возросли в четыре раза, а в Якутию - почти в десять раз. Одновременно расширялся опыт транзитных плаваний. В 1942 г. С востока на запад прошла группа судов (“Анадырь”, “Белоруссия”, “Ванцетти” и др.). В 1943 г. Из США были отправлены четыре судна с грузами для Норильска, два из них (пароходы “Архангельск” и “Сергей Киров”) были потоплены неприятелем в Карском море, остальные два (пароходы “Моссовет” и “Андрей Андреев”) дошли по назначению, в том же году совершили сквозные рейсы и другие суда. В 1945 г. Транзитом по СМП прошли с грузами четыре парохода типа “Либерти”.

Этапным моментом в развитии арктического судоходства явилось вступление в строй 1959 г. Первого в мире атомного ледокола “Ленин” мощностью 28,4 МВт. За ним были введены в эксплуатацию боле мощный атомный ледокол типа “Арктика” (мощностью 49 МВт) и два мелкосидящих атомных ледокола типа “Таймыр” (мощностью 32,5 МВт).Ледоколы такого класса обладают высокой ледопроходимостью и хорошей маневренностью в сложных ледовых условиях, а также неограниченной автономность по запасам топлива.

К началу 70-х годов общий объем перевозок грузов по Северному морскому пути составил 3 млн. т. К 1987 г. он достиг максимального значения - 6,58 млн. т. На трасах работало 16 линейных ледоколов (из них 8 атомных и 8 дизельных) идо 380 транспортных судов (из них один атомный лихтеровоз “Севморпуть”, 20 судов класса УЛА, 18 судов класс УЛ).Переход к круглогодичной навигации по СМП осуществлялся поэтапно. Сначала это были экспериментальные плавания в ранние и поздние периоды навигации.

С целью усиления государственного надзора за рациональным использования Северного морского пути и организацией арктического судоходства 1971 г. была учреждена Администрация Северного морского пути. На нее были также возложены задачи по обеспечению безопасности мореплавания на трассах СМП, принятию мер по предотвращению и ликвидации последствий загрязнения морской среды и Северного побережья и осуществлению с этими целями надзора за судами и другими плавучими средствами, которые могут быть источниками загрязнения.

С 1978 г. Началось регулярное круглогодично плавание в Западном районе СМП (Мурманск - Дудинка), что позволило создать надежную транспортно-технологическую схему взаимодействия Кольского и Норильского промышленных районов. Работа Северного морского пути была рентабельной до 1990 г. при объеме перевозок, превышающем 4 млн. тонн.

1.2.2 Переходный этап с 1990 года по настоящее время

После распада СССР на 15 независимых государств Северный морской путь перешел полностью под юрисдикцию России. Значение Северного морского пути для России еще более возросло.

Своеобразие функционирования Северного морского пути в 1990-х годах заключалось в том, что трудная адаптация арктической транспортной системы к новым геополитическим и экономическим условиям сочеталось с расширением опыта продленной и круглогодичной навигации и началом международного использования СМП.

Арктический транспортный флот в этот период практически перестал обновляться. Число используемых транспортных судов различного назначения сократилось более чем в четыре раза, при этом возраст большинства судов приблизился к критическому.

Данный период характеризуется практически полной остановкой работ по дальнейшему изучению и освоению морей Арктики, за исключением эпизодических экспедиций. Происходит технологическое переоснащение всей научно-исследовательской базы оборудованием. Которое будет соответствовать новым требованиям. Именно сейчас

появляются предпосылки для создания научной базы совершенно нового этапа.

1.2.3 75 лет полярной гидрографии

В новейшей истории страны начало активному периоду освоения Арктики положили в 1932 году поход ледокольного парохода “Александр Сибиряков” и ряд других экспедиций. Декретом № 1606 и Постановлением СНК СССР № 1873 от 17 декабря 1932 года было учреждено Главное управление Северного морского пути (ГУСМП), которому была поставлена задача: “ … проложить окончательно морской путь от Белого моря до Берингова пролива, оборудовать этот путь, держать его в исправном состоянии и обеспечить безопасность плавания по этому пути “. Для навигационно-гидрографического обеспечения плавания судов по трассе СМП в составе ГУСМП приказом № 146 от 25 июня 1933 года образовано Гидрографическое управление ГУСМП при СНК СССР - c районом деятельности от Новоземельских проливов на западе до Берингова пролива на востоке.

В 1954г. ГУСМП из подчинения Совета министров СССР переведено в подчинение Минморфлота СССР и Приказом №145 Минморфлота СССР от 1954г. Гидрографическое управление преобразовано в Гидрографическое предприятие. В 1964 году было упразднено Главное управление Северного морского пути и Гидрографическое предприятие стало напрямую подчиняться Министерству морского флота СССР. В соответствии с Указом №66 Президента Российской Федерации от 20 августа 1991 года Гидрографическое предприятие со всеми арктическими структурными подразделениями по состоянию на 01.09.1991г. принято в ведение Министерства транспорта Российской Федерации и получило название Государственное гидрографическое предприятие, а с 1999 года - Государственное унитарное гидрографическое предприятие Министерства транспорта Российской Федерации.

Доставшееся Гидрографическому управлению ГУСМП к моменту образования «наследство», хотя и имело почти двухсотлетнюю историю русских полярных исследований, ни в коей мере не удовлетворяло требованиям по гидрографическому обеспечению Северного морского пути как важнейшей транспортной магистрали государственного значения. Изученность арктических морей в гидрографическом отношении и обеспеченность их средствами навигационного оборудования находились на низком уровне.

Необходимо было в кратчайшие сроки осуществить широкомасштабное развертывание гидрографических работ в весьма сложной природной обстановке (продолжительная зима с низкими температурами, короткая навигация при наличии мощных льдов на значительной части морей), организовать слаженно действующую службу вдоль всей трассы СМП, технически оснастить ее и обеспечить высококвалифицированными кадрами. Только при этих условиях можно было обеспечить регулярное и безопасное плавание судов вдоль северного побережья России и удовлетворить возрастающие потребности развития народного хозяйства богатейших районов Крайнего Севера.

Развернутая программа действий по гидрографическому изучению арктических морей России от островов Новая Земля до Берингова пролива была принята на специальном межведомственном совещании, организованном Гидрографическим управлением ГУСМП в декабре 1933 года с участием Президента Академии наук СССР.

1.2.4 Структура Гидрографического предприятия

В состав ФГУП «Гидрографическое предприятие» входят производственные филиалы - арктические гидрографические базы: Архангельская, Диксонская, Игарская, Хатангская, Тиксинская, Колымская, Провиденская и Певекский лоцмейстерско-гидрографический отряд, а также Комплексные арктические гидрографические экспедиции, Объединенный арктический радионавигационный отряд и Цифровое картографическое производство.

Архангельская гидрографическая база была создана 16 мая 1933 года при Архангельском управлении Главного управления Северного морского пути (ГУСМП).

Зона обслуживания Архангельской гидробазы: Белое море, Северо-Восточная часть Баренцева моря, архипелаг Земля Франса-Иосифа (рис.1).

Диксонская гидробаза обслуживает участок Северного морского пути (СМП) от о. Белый в Карском море до о. Андрея в море Лаптевых, что составляет более 1100 км по генеральному направлению СМП, т.е. более 1\5 трассы(рис.1).

Зона ответственности Игарской гидробазы располагается между 67є00 N и 72є00 N по реке Енисей.

Хатангская гидробаза ответственна за функционированием Северного Морского пути в Западной части моря Лаптевых, до 120є00 Е.

Тиксинская гидробаза обслуживает восточную часть моря Лаптевых (с 120є00 Е) и западную часть Восточно-Сибирского моря, включая Новосибирские острова.

Участок ответственности Колымской гидробазы - центральная часть Восточно-Сибирского моря и река Колыма.

Провиденская гидробаза обеспечивает восточную часть Восточно-Сибирского моря до острова Врангеля.

Певекский лоцмейстерско-гидрографический отряд обслуживает Чукотское море.

Рис 1. Зоны оперативной деятельности Арктических филиалов ГУГП

1.2.5 Флот

Гидрографическое предприятие владеет флотом из 18 специализированных судов, предназначенных для съемки и картографирования рельефа морского дна и обслуживания средств навигационного оборудования морских путей. Район плавания и производства работ -- неограниченный. Корпус судов -- усиленный для работы в ледовых условиях. В том числе, 14-ю построенными в Финляндии судами типа “Алексей Марышев”, “Дмитрий Овцын” и “Федор Матисен”, предназначенными для съемки и картографирования рельефа, установки и обслуживания средств навигационного оборудования морских путей и оснащенными специальным оборудованием для работ в суровых арктических условиях. Район плавания и производства работ у этих судов - неограниченный, корпус - усиленный для работы в ледовых условиях. Построенные в 1990-1991 годах суда “Алексей Марышев”, “Григорий Михеев” и “Петр Котцов” оснащены автоматизированными информационными системами сбора, регистрации, отображения и редактирования гидрографической информации, позволяющими реализовать единую цифровую технологию съемки рельефа дна, обработки гидрографических материалов и картосоставления, в том числе, непосредственно на борту судна. Для выполнения площадной съемки поверхности морского дна в соответствии с требованиями международных стандартов суда и подразделения предприятия оснащены многолучевыми эхолотами ведущих мировых производителей.

В 1991 году экспедиция предприятия на борту гидрографического судна «Петр Котцов» впервые в отечественной практике произвела площадную съемку планируемой трассы подводного трубопровода и площадки Штокмановского газоконденсатного месторождения в Баренцевом море, а в 1993 году - площадную съемку рельефа дна Приразломного нефтяного месторождения в Печорском море и резервной трассы Штокмановского трубопровода. До настоящего времени результаты обработки площадной съемки в цифровой форме и отчетные картографические материалы являются уникальными и вызывают большой интерес отечественных и иностранных компаний, занимающихся проектами разработки Штокмановского и Приразломного месторождений.



1.3 Краткое описание физико-географических и экономических условий района работ

Море Лаптевых - окраинное море Северного-Ледовитого океана, между побережьем Сибири, п-овом Таймыр, о-вами Северная Земля и Новосибирскими.На западе соединяется с Карским морем (проливы Вилькицкого, Шокальского и Красной Армии), на востоке - с Восточно-Сибирским морем (проливы Дмитрия Лаптева, Этерикан и Санникова). Площадь около 662 тыс. км, средняя глубина 578 м, наибольшая - 3385 м. Крупнейшие заливы - Хатангский, Оленёкский, вдаются в низменный пологий берег. В море впадают множество рек, наиболее крупные - Лена, Хатанга, Яна, Оленёк, Анабар. В море Лаптевых несколько десятков островов (общая площадь 3784 кмІ), преимущественно в западной части моря. В обрывах побережья Новосибирских островов встречаются выходы реликтового льда значительной толщины. Таяние и волно-прибойная деятельность сильно ускоряют эрозию таких берегов. Например, открытые в 1815 г. Острова Семеновский и Васильевский (74?12' c.ш.-133? в.д.) исчезли с карты. В обнажающихся слоях льда находят многочисленные остатки мамонтов.

Море Лаптевых расположено в пределах материковой отмели, которая круто обрывается к ложу океана. Глубины менее 50 м занимают около 53% площади моря, более 1000 м - 22%. Резкий свал глубин крутого материкового склона, начинающийся со 100 м и заканчивающийся у 3000-метровой изобаты, делит море на северную и южную части почти по параллели залива Велькицкого. Характер грунтов в море Лаптевых соответствует распределению глубин. Грунт глубоководной части - ил, в остальной части - песок и ил, в восточной части моря под тонким слоем осадков встречается второе “ледяное” дно реликтового льда.

На осадкообразование в прибрежной зоне моря большое влияние оказывают реки, вода которых несет значительное количество взвесей. Намыв осадков и абразия берегов приводят к тому, что в прибрежной части скорость осадконакопления достигает 25 см/год.

Многочисленные ледники Северной Земли (общая площадь оледенения 16 900 км²), спускающиеся в море Лаптевых вдоль U-образных долин, продуцируют айсберги. Высокое содержание льда в толще пород четвертичного возраста, слагающих южное побережье моря, способствует усилению процесса абразии в этом районе. Скорость разрушения берегов иногда достигает 30--40 м/год при среднем значении 5 м/год. Таяние льда и волноприбойный процесс иногда приводят к уничтожению небольших островов.

По климату море Лаптевых - одно из самых суровых арктических морей. Около трех месяцев на севере и пяти месяцев на юге продолжается полярная ночь и столько же полярный день. Температура воздуха ниже 0? наблюдается на севере моря около 11 месяцев, на юге - 9 месяцев. Средняя температура января от -31 до -34?С (минимальная около -50?С), июля в северной части 0-1?С (максимальная 4?С), в южной части 5-7?С (максимальная 10?С), на берегах максимальная температура может достигать 22-24? (август). Зимой частые штормовые ветры, вьюга и метели, летом - снежные заряды и туманы. Большую часть года море покрыто льдом. Льдообразование начинается в сентябре на севере и в октябре на юге. Зимой юго-восточная часть моря занята обширным припаем. Под воздействием преобладающих южных ветров вдоль мористого края припая ежегодно сохраняется так называемая Великая сибирская полынья, севернее которой располагаются дрейфующие льды. Летом припай разрушается, а льды на северо-западе и юго-востоке образуют устойчивые ледяные массивы. В неблагоприятные годы льды занимают летом большую часть море Лаптевых, в благоприятные - освобождают почти все море.

Море Лаптевых отличается низкими температурами воды. Зимой температура подледного слоя составляет -0,8?C в юго-восточной части моря и -1,8?C в северной, на глубинах - от -1,6?С до -1,7?С. В глубоководную часть моря проникают на глубину 250-300 м более теплые (до 1,5?С) атлантические воды. Ниже этого слоя температура порядка - 0,8?C. Летом в очищающихся от льда районах тонкий слой воды прогревается до 8-10?С в губах, 2-3?С в центральной части моря, а в покрытых льдами районах температура воды близка к температуре замерзания. На соленость воды сильное влияние оказывает таяние льдов и речной сток (около 730 кмі), который за год мог бы образовать в Л.м. слой пресной воды толщиной 135 см (второе место в Мировом океане после Карского моря).

Таким образом, море Лаптевых большую часть года оказывается под воздействием Сибирского антициклона. Это обусловливает относительно слабую циклоническую деятельность и преимущественно слабые ветры, имеющие муссонный характер. Длительное и сильное охлаждение при спокойном ветровом режиме зимы - важнейшая климатическая черта моря. Большую часть года (с октября по май) море Лаптевых покрыто льдами. Льдообразование начинается в конце сентября и проходит одновременно на всем пространстве моря. Зимой в его отмелой восточной части развит обширный припай толщиной до 2 м. Границей распространения припая является глубина приблизительно 25 м, которая в этом районе моря удалена на несколько сот километров от берега. Площадь припая составляет примерно 30% площади всего моря. В западной и северо-западной частях моря припай невелик, а в некоторые зимы совсем отсутствует. Севернее припайной зоны находятся дрейфующие льды.

Фауна и флора моря Лаптевых являются типично арктическими. Фитопланктон представлен морскими диатомовыми водорослями и диатомовыми водорослями распресненных вод.

Море Лаптевых - часть трассы Северного морского пути. В грузоперевозках наибольший удельный вес имеют лес, стройматериалы, пушнина. Развиты каботажное плавание и перегон леса плотами. Рыболовство в устьях рек. Главный порт - Тикси.



Температура воздуха - поля

Июль

Октябрь

северный морской гидрографический навигационный



1.4 Сроки выполнения работ

Исходя из гидрометеорологических условий, можно сделать вывод, что рабочим периодом являются от двух до двух с половиной месяцев. Конкретно, с конца июля - начала августа, до начала октября. Из этого следует, что число рабочих дней может варьироваться от 60 до 75, но это естественно не жесткие цифры, а лишь предполагаемое число суток, которое в зависимости от погоды может меняться как в большую, так и в меньшую сторону.

месяца	общее число дней	число дней по месяцам
август	60-75	31
сентябрь		31
октябрь		10

Для наиболее оптимальной организации работ необходимо организовать двусменное несение вахты (по 12 часов в сутки для каждой смены) с начала производства работ. В мобилизации и демобилизации рабочего оборудования должны принимать участие все члены партии и отвечать за его своевременную и качественную установку и испытания соответственно заведованиям. Работа должна вестись круглосуточно без выходных и праздников, если позволяют погодные условия. Все полученные данные должны соответствовать международным и национальным стандартам качества измерений.



2. Техническое обоснование способов работ

Этот раздел является основным разделом технического проекта и призван решить следующие вопросы:

2.1 Состав (программа) работ

Гидрографическое обеспечение работ на полигоне с координатами 74 С.Ш. 130 В.Д. 75 С.Ш. 140 В.Д. должно включать следующее:

- проектирование работ, подготовка и проверка аппаратуры;

- выполнение работ на полигонах.

- предварительная оценка и обработка данных навигационно-геодезического

обеспечения, включая выводы и рекомендации.

2.1.1 Проектирование работ, подготовка и проверка аппаратуры должны включать следующие мероприятия:

- установка навигационной аппаратуры;

- проверка и настройка аппаратуры;

- заказ и включение глобального дифференциального сервиса C-Nav;

- проведение стояночных испытаний приемника 2050 C-Nav;

- проектирование работ на полигонах в соответствии с поступившими уточненными

данными по границе районов работ на полигонах

2.1.2 В соответствии с техническим заданием на навигационно-геодезическое обеспечение работ в районе в навигационно-гидрографической рубке следует развернуть комплекс аппаратуры в следующем составе:

- ППЭВМ 1 для управления приемником C-Nav.

- ПЭВМ 2 навигационного комплекса.

- Спутниковый приемник C-Nav

- Спутниковый приемник PRO XR.

- Приемник дифференциальной поправки MBX-3S.

- Разветвитель COM-портов.

- видео-сплиттер (устройство усиления для передачи видео изображения на удаленный

монитор на мостике судна).

- Блок сопряжения с гирокомпасом (АА).

- Устройство непрерывного питания (UPS) для обеспечения стабильного электропитания всех устройств.

На ходовом мостике судна (перед рулевым) следует установить жидкокристаллический монитор, дублирующий информацию экрана монитора ПЭВМ 2 навигационного комплекса. На крыле мостика по правому борту установить антенные устройства приемников C-Nav, PRO XR, антенна Инмарсат для приема корректирующих поправок RTG, антенна приемника поправок MBX-3S.

2.2 Краткое описание используемой аппаратуры

2.2.1 Модуль для высокоточной глобальной навигации модель C-NAV-2050R может использоваться в качестве основного средства определения планового положения и навигации

Рис. 1. Общий вид приемника C-NAV-2050R и антенн: Приемник C-NAV-2050R Спутниковая антенна GPS Спутниковая антенна ИНМАРСАТ.

Универсальный модуль двухчастотного приемника GPS L1 L2, обеспечивает пользователям работу с разными уровнями точности определения координат. Приемник C-NAV-2050R поддерживает режимы бесплатного дифференциального сервиса пониженной точности WAAS/EGNOS/MSAS в зонах обслуживания этих систем. Режим платного глобального высокоточного дифференциального сервиса дециметрового уровня точности RTG DUAL. Режим метровой точности DGPS RTCM, при подключении внешних приемников дифференциальных коррекций диапазонов MF, UHF, VHF.

2.2.2 Основные точностные характеристики приемника C-NAV-2050R:

Точность в режиме платного дифсервиса RTG DUAL (глобально по всему миру):

- горизонтальных координат < 15 см RMS

- высоты < 30 см RMS

- скорости 0.01 м/с

Точность в режиме DGPS RTCM (при подключении внешнего приемника дифкоррекций

в зонах действия дифференциальных станций)

- горизонтальных координат 2 -5 м RMS

- высоты 5 -10 м. RMS

- скорости 0.01 м/с

Точность в режиме бесплатного дифсервиса WAAS/EGNOS (в зонах обслуживания):

- горизонтальных координат < 2 м RMS

- высоты < 4 м RMS

- скорости 0.01 м/с



2.2.3 Основные параметры приемника C-NAV-2050R:

- Время первого определения:

- “холодный старт” < 60 сек

- “горячий старт” < 1 сек

- Латентность NMEA данных < 20 миллисекунд для всех скоростей выдачи данных

- Разрешение для импульса 1 PPS - 12.5 наносекунд

2.2.4 Физические и эксплуатационные параметры приемника C-NAV-2050R:

- Габаритные размеры Длина-Ширина-Высота - 207.8мм/144мм/77.7мм

- Вес - 1.81 кг

- Внешнее питание 10 - 30 VDC

- Потребляемая мощность < 10 Ватт

- Температура - 40 С - + 55 С (рабочая), - 40 С - +85 С (хранения)

- Влажность 95 % без конденсации - блок и 100 % с конденсацией - антенны.

- Соответствует стандарту MIL-STD-810F (давление, радиация, дождь, влажность,

солевой туман, пыль и грязь, вибрации)

- Динамика - ускорение < 6 g, скорость < 300 м/c, высота < 18000 м (COCOM)

2.3 Дополнительные (резервные) средства определения планового положения

2.3.1 В качестве дополнительного средства определения планового положения и навигации может использоваться приемник PRO XR (TRIMBLE), изображенный на рис.2.

Рис.2. Приемник PRO XR

PRO XR - профессиональный спутниковый приемник, обеспечивающий точность 12-15 м. (RMS) без дифференциального режима; в дифференциальном режиме точность- 3-5 м. (RMS), но только в зонах действия.

2.3.2 Для работы в дифференциальном режиме используется приемник дифференциальной поправки MBX-3S

Приемник дифференциальной поправки MBX-3S (фирма CSI) имеет следующие характеристики:

- двухканальный приемник дифференциальных поправок;

- обеспечивает ускоренное обнаружение сигнала морского маяка в формате MSK;

- имеет автоматическую настройку для работы в автоматическом режиме;

- оборудован встроенным распределителем сигнала для выдачи GPS сигнала от

комбинированных антенн;

- размещенный на передней панели прибора интерфейс обеспечивает удобство

конфигурирования и контроля текущего состояния приемника.



Рис.3. Приемник дифференциальной поправки MBX-3S

2.4 Дополнительные средства для обследования

2.4.1 ГБО С-Max

Состав:

- Подводный носитель ГБО с блоком электроники (towfish)

Представлен в виде двухчастотной модели DF. Полоса обзора данной модели может достигать 1000м в режиме низкой частоты. Используется для поиска таких объектов как остатки кораблекрушения, контейнера. При использовании высокой частоты возможно обнаружение швартовых, якорных цепей, якорей и следов от них на дне.

- бортовая аппаратура, совмещенная с портативным персональным компьютером, либо специальный блок, совмещающим платы компьютер и ГБО (Data Acquisition Unit - DAU).



- лебедка с кабель-тросом (winch)

- Возможно использования принтера для распечатки сонограммы в режиме реального времени.

2.4.2 USBL система “Track Link”

В качестве позиционирования гидролокатора бокового обзора предлагаю USBL систему “Track Link” в виду ее надежности и простоты использования. Маяк-ответчик крепится на армированный трос на расстоянии 1м. от рыбы. Предыдущий опыт работы показывает, что точность позиционирования данной системы составляет порядка 4 метров.

2.4.3 Гирокомпас “Meridian Surveyor”

Для получения надежных результатов требуется тщательная калибровка прибора, что не всегда возможно в экспедиционных условиях.

2.5 Навигационно-гидрографическое программное обеспечение

Осуществление высокоточной навигации можно выполнить с использованием электронной гидрографической информационной системы (ЭГИС) HYPACK, предназначенной, для проведения инженерных изысканий, промерных работ и обеспечения мониторинга участков дноуглубительных работ разработанной американской компанией HYPACK. В совокупности с датчиками информации (эхолоты, приемники спутниковой навигационной системы, гирокомпасы, лаги и т.д.) программное обеспечение HYPACK образует ЭГИС, различного уровня интеграции. Наиболее полная система - HYPACK MAX обеспечивает полный технологический комплекс гидрографической съемки, включая проектирование съемки, выполнение съемки в реальном масштабе времени, редактирование зарегистрированной информации и представления результатов.

В целом программное обеспечение семейства HYPACK может использоваться для решения широкого круга задач. Окно монитора ЭГИС HYPACK представлено на рис. 4.

2.5.1 Резервное навигационное программное обеспечение

В качестве резервного средства для высокоточной навигации и текущего планирования

Использовалась электронная картографическая информационная система (ЭКНИС) dKartNavigator/Survey (v.6.1) - разработка фирмы Моринтех. ЭКНИС отображает морские навигационные карты и обеспечивает общее мореплавание и удобное последующее отображение информации с использованием функций «судовой журнал».



Рис. 4. Окно ЭГИС «HYPACK»

2.5.2 Программа STARUtil (v.3.)

Для работы с модулем C-NAV-2050R нужно использовать программу STARUtil, обеспечивающую все необходимые функции, касающиеся управления приемником, задания режимов функционирования (включение режима RTG), а также определение набора навигационной информации, выдаваемой внешним пользователям

Навигационная информация от модуля C-NAV-2050R в виде предложений протокола NMEA-0183 может выдаваться на специальный «разветвитель» COM-портов и далее передавать потребителям (ПЭВМ навигации и ПЭВМ геофизического комплекса).

Передавать весь набор предложений NMEA-0183 для спутниковой аппаратуры, включая:

- основное предложение: GGA,

- оценка точности решения навигационной задачи: GST

ЭГИС HYPACK может использовать эти предложения с помощью специального драйвера «kinematic», обеспечивая отображение на экране оценок точности определения координат.

Возможная блок схема размещения навигационной аппаратуры на судне показана на рисунке 5.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис 5.

2.5.3 Стояночные испытания оборудования желательно провести при стоянке судна в месте базирования

Предложения NMEA-0183 от спутниковой аппаратуры C-NAV-2050R следует передавать в ПЭВМ с ЭГИС HYPACK и регистрировать в текстовый файл с интервалом 1 с. По результатам обработки по внутренней сходимости нужно проверить точностные характеристики модуля C-NAV-2050R. Результаты оценивать на уровне 95 % доверительной вероятности определения координат в метрах: широты (у ц), долготы (у ч) и высоты (у z).

2.6 Гидрографический комплекс на базе многолучевого эхолота ЕМ-3000 фирмы «Simrad»

Многолучевой эхолот ЕМ3000 представляет собой систему для картографирования и обследования мелководных акваторий с высокой разрешающей способностью и точностью. Максимальная рабочая глубина составляет менее 1 м под вибратором, максимальная - более 150 м. при типичных морских гидрологических условиях (немного меньше в соленой и теплой воде и больше в пресной и холодной воде).

Небольшие размеры и вес делают систему переносной и легко устанавливаемой, позволяют использовать ее как на катерах, так и на подводных аппаратах, на глубинах до 1500м. По состоянию на май 2000 года в эксплуатации находятся 62 системы. Многие компании, однажды испытав все достоинства ЕМ3000, пополняют свой парк многолучевых эхолотов именно этими системами. По данным Канадской гидрографической службы, имеющей опыт эксплуатации ЕМ3000 с 1995г., реальные точностные характеристики эхолота (точность измерения глубин и разрешающая способность) отвечают не только требованиям МГО SP-44 (редакция 4). категория 1 (гидрографическая съемка в гаванях, на подходных каналах, рекомендованных путях и т.д.), но и самым жестким требованиям -нулевая категория (Special Order) для глубин до 20м. (съемка в критических зонах с минимальным подкильным пространством и опасными для судовождения характеристиками грунтов).

Эхолот обладает чрезвычайно высокой частотой посылок, до 25 посылок в секунду, большим количеством измерений (лучей) на одну посылку (обычно около 120). Ширина каждого луча составляет 1.5є, шаг лучей - 1є. Направление излучения не зависит от дифферента или килевой качки судна это достигается электронной стабилизацией и электронным формированием диаграммы направленности гидроакустической антенны. Практически 100% покрытие дна достигается при скорости судна 10 узлов на мелководье с шириной захвата, составляющей до четырех значений глубины под вибратором.

В стандартном варианте многолучевой эхолот поставляется с одной антенной. В дальнейшем система может быть расширена для работы с двумя антеннами. Это позволит увеличить ширину захвата на мелководье до десяти значений глубины под вибратором. Число лучей за одну посылку в этом случае доходит до 220. Двухвибраторная система с сектором захвата до 220 градусов позволяет выполнять промер до уреза воды вдоль побережья, банок и искусственных сооружений. В более глубоководных районах достижимая ширина покрытия доходит до 250м. и 100% обследование дна достигается при скорости судна до 20 узлов.

Рабочей частотой эхолота выбрана частота 300кГц, что позволило достичь сочетания небольших размеров, большой дальности и высокой точности даже в воде с наличием взвеси. Встроена возможность повышения разрешающей способности на мелководных участках. Детектирование дна производится комбинированным амплитудно-фазовым методом, что определяет СКП измерений глубин 5см, причем практически независимо от угла наклона луча.

Эхолот ЕМ 3000 имеет все необходимые интерфейсы внешних датчиков. Обеспечивает компенсацию перемещений судна и углов разворота лучей в реальном времени. Снабжен дисплеем контроля качества данных, функциями калибровки датчиков и записи данных. Программное и аппаратное обеспечение системы позволяет использовать ее как систему «обзора вперед» с электронным управлением углом излучения и изменяемым оператором углом захвата.

Собственно многолучевой эхолот ЕМ 3000 состоит из трех основных устройств: гидро-акустическая антенна, устройство обработки и рабочая станция оператора. (см. рис.3.1.).

Датчик вертикальных перемещений судна, система позиционирования, датчик курса, дисплей рулевого, датчик скорости звука в воде, программное обеспечение обработки данных и растровый высокоточный цветной прокладчик не являются составными частями эхолота. Однако они предусмотрены в нашем предложении для создания полного промерного комплекса.

Гидроакустическая антенна диаметром 332мм и высотой 119мм содержит в себе передатчики, приемники (вибраторы) и всю приемно-передающую электронику. Стандартная гидроакустическая антенна рассчитана на давление, соответствующее глубине 500м и весит 15кг в воздухе. Кабель со специальным подводным разъемом соединяет антенну с устройством обработки.

Устройство управления производит формирование лучей, детектирование дна и управляет антенной в соответствии с заданным диапазоном глубин, частотой посылок и углами излучения. Устройство имеет интерфейсы со всеми датчиками, критичными к временным задержкам, такими как, например, внешние датчики перемещений судна (бортовая и килевая качка, курс и вертикальные перемещения), датчики координат судна (до трех систем одновременно) и внешние часы. Устройство управления размещается в корпусе, встраиваемом в инструментальную стойку. Устройство может быть сконфигурировано для управления двумя антеннами. Устройство соединяется с рабочей станцией кабелем локальной сети Ethernet.

Высокопроизводительная рабочая станция оператора выполняет функции интерфейса с оператором, отображает получаемые данные, записывает их на диск и магнитную ленту (глубины, гидролокационное изображение, координаты судна, скорость звука в воде).

Станция оператора преобразует данные из полярных координат в формат XYZ, вводя в реальном времени все необходимые поправки за перемещения судна и скорость звука в воде. Вертикальный профиль скорости звука может быть введен в рабочую станцию непосредственно с датчика или от внешнего компьютера. Система так же поддерживает использование датчика скорости звука в реальном времени для постоянного считывания скорости звука в районе антенны, что при ряде условий заметно повышает точность съемки.

Стандартные функции дисплея станции оператора включает все необходимое для контроля качества съемки в реальном времени. В дополнение имеются функции прокладки ширины полосы съемки и функции калибровок. Со станции оператора можно провести полную диагностики системы, включая диагностику устройства управления и антенну. Имеются дополнительные режимы дисплея, позволяющие получать в реальном времени гидролокационные изображения, отображения изобат и глубин в режиме «солнечного освещения» и многих других. Обновление программного обеспечения для всех устройств поставляется на компакт-дисках.

2.6.1 Обработка данных

Программное обеспечение обработки данных для ЕМ 3000 доступно как от фирмы Kongsberg Simrad, так и от других производителей. Сервисные и маркетинговые организации по всему миру, имеющие многолетний опыт в области использования многолучевых эхолотов, поддерживают систему ЕМ3000.

Высокое качество данных, получаемое при использовании многолучевых эхолотов фирмы

Kongsberg Simrad, представляет прекрасную основу для выполнения полного описания морского дна в форме карт, трехмерных изображений, комбинированных батиметрических и гидролокационных изображений, классификации морского дна и т.д. В поставку может быть включен полный набор программных продуктов для предварительной камеральной обработки данных многолучевого эхолота, однако, поскольку форматы данных являются открытыми то могут быть легко написаны и конверторы для других программных систем.

Кроме этого, весьма эффективным является специализированное картографическое программное обеспечение IRAP производства фирмы Roxar, предназначенное для получения отчетных планшетов. Вывод результатов обработки производится на цветной растровый прокладчик со встроенным интерпретатором языка Post Script.

Программное обеспечение Neptune фирмы Kongsberg Simrad используется для камеральной обработки результатов съемки. Этот программный пакет состоит из модулей отбраковки и фильтрации данных координирования, анализа и исправления глубин, ввода поправок за уровень, автоматической фильтрации глубин, основанной на комбинациях статистических правил, перерасчета глубин с использованием нового профиля скорости звука в воде. Предусмотрены функции ручного редактирования, контролируемого уменьшения объема данных, экспорта предварительно обработанных данных для дальнейшей обработки и распечатки рабочих планшетов на цветном струйном плоттере.