Проектирование гидрографических работ в море Лаптевых

Программное обеспечение IRAP фирмы Roxar используется для окончательной камеральной обработки результатов съемки. Этот программный пакет состоит из модулей расчета регулярной сети, построения и вывода изобат, вывода глубин, создания зарамочного оформления, расчета объемов для дноуглубления, построения профилей дна по произвольным направлениям.

2.6.2 Прокладчик

Для выводов результатов предварительной обработки и контроля качества в систему, обеспечивающую работу многолучевого эхолота может быть включен растровый цветной прокладчик. При эксплуатации на промерном катере для облегчения транспортировки рекомендуется прокладчик размера А3 со встроенным интерпретатором языка Post Script производства фирмы Hewlett Packard. Такого прокладчика достаточно для получения рабочих планшетов в полевых условиях, а его вес составляет несколько килограммов. Однако по дополнительному согласованию в поставку может быть включен любой другой прокладчик формата А2, А1 или А0.

2.6.3 Измеритель вертикального профиля скорости распространения звука в воде

Необходимым условием получения качественных материалов при съемке с использованием многолучевого эхолота является точное знание профиля скорости звука в районе работ. Учитывая возможное использование системы в устьевых участках рек и в прибрежных зонах, т.е. в наиболее сложных в гидрологическом отношении районах, мы предлагаем использовать прекрасно зарекомендовавший себя измеритель «Sound velocity Smart Sensor» производства фирмы Applied Microsystems, Канада. В отличие от измерителей, выдающих температуру и соленость воды, предлагаемый измеритель работает по принципу эхолота с фиксированной известной базой, т.е. выдает непосредственно значение скорости звука. Такой измеритель не нуждается в частых поверках и калибровках, имеет маленькие габариты (45мм x 315мм) и весит 515 граммов. Для удобства выполнения работ на мелководных участках в поставку целесообразно включать два кабеля: длиной 15 м. и 50 м.

2.6.4 Дисплей рулевого

Наиболее удобно использовать для этой цели стандартный персональный компьютер, а для катерного варианта использования многолучевого эхолота -портативный компьютер типа “Notebook”. На таком портативном компьютере может быть установлена операционная система Юникс или Windows, а также необходимое программное обеспечение, предоставляемое российским партнером фирмы Simrad - компанией Элком.

Рис.6 Блок схема комплекса на базе многолучевого эхолота ЕМ-3000

2.7 Интегрированная система пространственной ориентации “Seapath”

Для получения кондиционных данных при проведении промера с многолучевым эхолотом особое значение приобретает частота обновления и точность данных о координатах и курсе судна, а также мгновенных значениях крена, дифферента и вертикального перемещения антенны эхолота под воздействием морского волнения. Обычным подходом является установка на судне спутниковой навигационной аппаратуры (СНА), гирокомпаса и «датчика качки», построенного на механических гироскопах. В англоязычной литературе такой «датчик качки», называемой также «гировертикаль», называется MRU (Moution Reference Unit). Имеются многочисленные марки такой аппартуры, выпускаемые несколькими зарубежными фирмами. Некоторые из этих утройств измеряют углы крена и дифферента, а также вертикальное перемещение. В этом случае многолучевой эхолот использует информацию о курсе от судового гирокомпаса. В новейших «датчиках качки» выполняется измерение всех четырех необходимых параметров (курс,крен, дифферента и вертикальное переме-щение). Отметим, что при промере с многолучевым эхолотом необходимо с высокой точ-ностью знать мгновенные значения именно курса (направления диаметральной плоскости) судна с которым связаны оси излучающих антенн. Это обстоятельство не позволяет исполь-зовать в многолучевой съемке значения «курса» (путевого угла), который вырабатывает СНА. Использование в гидрографическом комплексе обычного судового гирокомпаса также вызывает некоторые трудности ввиду его невысокой точности, особенно после маневрирова-ния. На катерах использование гирокомпасов еще больше затрудняется. Малогабаритные гирокомпасы не обладают необходимой точность для обеспечения многолучевого эхолота. К тому же интенсивное маневрировании на таком динамическом объекте, как малотоннажный катер, способно вывести гирокомпас из меридиана. Прецезионные гирокомпасы непреемлемы для небольших плавсредств ввиду того, что имеют значительные весо-габаритные характеристики, затрудняющие их транспортировку и маневренную установку.

Прецезионная механика весьма чувствительна к ударам и вибрации. Время от запуска гирокомпаса до выхода в рабочий режим обычно составляет несколько часов. Существенна широтная погрешность в высоких широтах, а также скоростная погрешность. В результате суммарная погрешность на промере, возникающая при переходах с галса на галс (поворот на 180є) ведет к заметному снижению точности многолучевой съемки рельефа. То же самое можно сказать и о «датчике качки», выполненном на механических гироскопах. Высокое качество съемки обеспечивается только на длинных прямолинейных галсах. После очеред-ного разворота на 180є(переход на новый галс)при скорости 6 узлов значение вертикального перемещения судна может содержать погрешность до 0.5 м. в течении 5-6 минут. Все это может значительно затруднить промер на стесненной акватории и в у зкостях, особенно на маломерном высокоманевренном плавсредстве.

Всех вышеуказанных недостатков лишена интегрированная система пространственной ориентации “Seapath 200”, являющаяся уникальной разработкой фирмы Seatex. Эта система специально разработана для совместного использования с многолучевыми эхолотами, системами динамического позиционирования и навигационными гидроакустическими системами.

Интегрированная система пространственной ориентации “Seapath 200” в реальном масштабе времени вырабатывает значения курса, координат, вертикального перемещения, а также углов крена и дифферента. Это достигается интегрированием двух независимых технологий: СНА и встроенного «датчика качки». Ядром системы является процессорный блок, содержащий вычиситель со специализированной программой, реализующий фильтр Калмана, два приемника СНА специальный MRU, а также интерфейсы RS232\422 и блок питания. Устройство размещено в стандартном корпусе с возможностью установки в стандартную стойку и весит 9 кг. В процессорный блок вводятся данные дифференциальных поправок в формате RTCM 104 от внешнего приемника. Измерение курса производится с использова-нием информации от интегрированного в систему датчика качки MRU5 и информации о фазе несущей от двух двенадцатиканальных приемников GPS с антеннами, разнесенными на 2.5 м.. Измерение мгновенных значений углов крена и дифферента возможно практически при любых условиях. Это обусловлено использованием данных о скорости, получаемых от GPS для компенсации горизонтальных ускорений. Координаты и скорость судна вычисляются по данным измерений псевдодальностей до навигационных спутников с использованием сглаженной фазы несущей и доплеровского сдвига частоты. Данные корректируются поправками за вертикальную скорость и вертикальное перемещение, получаемые от MRU5. Интегрирование всей информации с использованием фильта позволяет вести постоянный мониторинг качества координирования с учетом возможного пропадания сигналов от отдельных навигационных спутников, ухудшения качества геометрии пространственной спутниковой засечки(PDOP), а также возникновения недопустимой разницы результатов, выдаваемых MRU5 и GPS. Такой постоянный контроль невозможен при использовании любой из перечисленных систем в отдельности. С другой стороны, при кратковременном пропадании сигналов от навигационных спутников система способна длительное время выдавать достаточно точные координаты и данные пространственной ориентации от MRU5 на прямом курсе.

Интегрированная система пространственной ориентации “Seapath 200”имеет следующие точностные характеристики:

- СКП измерения курса0.075є;

- СКП измерения крена\дифферента0.03є;

- СКП измерения амплитуды качки0.05 м.;

- удвоенная СКП координат в дифференциальном режиме

(при наличии внешнего источника)2 м.

Таким образом, характеристики системы“Seapath 200” удовлетворяют требованиям съемки особой категории в соответствии с стандартом SP-44 (редакция 4).

Кроме всех перечисленных положительных сторон “Seapath 200” у этой системы есть еще одно важное достоинство. Все вышеперечисленные параметры строго синхронизированны по времени и поступают на выход с частотой 100 Гц, что согласовано с возможностями устройства управления ЕМ3000. Это позволяет минимизировать и упростить, а то и исключить интерполяцию углов качки, вертикальных перемещений и координат для каждой индивидуальной посылки, что улучшает суммарную точность системы

2.8 Гидрографический однолучевой эхолот EA 400

EA 400 - это одно- или многочастотный эхолот, разработанный для профессиональных гидрографов. Данный эхолот одновременно может работать максимум на четырех частотных каналах.

Система EA 400 является гибкой и легко изменяющейся системой благодаря модульной конструкции.

Система EA 400 доступна в двух версиях. В стандартной системе ЕА 400 используется 15 дюймовый жидкокристаллический монитор, соединенный с компьютером, в то время как системы ЕА 400P и ЕА 400SP являются переносными.

Вся система ЕА 400Р располагается в небольшом прочном чемодане. Она может работать как от сетевой розетки, так и от стандартного автомобильного аккумулятора. Имеет низкую потребляемую мощность. Система ЕА 400SP располагается в таком же чемодане. Все соединения выполняются при помощи разъемов, расположенных на чемодане.

Можно использовать эхолоты различного типа: от недорогих однолучевых до многочастотных систем.

Доступ к меню и диалоговым окнам осуществляется как с помощью стандартной компьютерной мыши, так и с помощью шарового манипулятора.

В работе используются жидкокристаллические мониторы с высокой разрешающей способностью.

В системе ЕА 400 используется интерфейс компании Microsoft Windows®. Работа с ней не требует объяснений. Начало работы будет легким, если вы хорошо знакомы со стандартными программами Microsoft Windows®.

Функция сохранение/воспроизведение предварительно обрабатывает данные эхограммы, необходимые для того, чтобы впоследствии их распечатать на бумаге. Необработанные сигналы записываются на встроенный жесткий диск. Во время воспроизведения этот сигнал обрабатывается и посылается системе ЕА 400, как если бы он был передан с помощью трансивера.

2.8.1 Основные блоки

Стандартный гидрографический эхолот ЕА 400 состоит из одного или более вибраторов, Приемопередатчика Общего Назначения (ПОН) и LCD блока, объединенного с персональным компьютером.

* Вибраторы доступны на частотах от 38 до 710 килогерц.

Приемопередатчик Общего Назначения (ПОН) включает в себя электронные передатчик и приемник. Приемники разработаны для работы при низком уровне шума, и они могут управлять входящими сигналами, охватывающими очень большой мгновенный динамический диапазон амплитуды в 160 дБ. Координаты всех целей подсчитаны и выведены на дисплей.

Приемопередатчик Общего Назначения (ПОН) соединяется с персональным компьютером с помощью витой пары кабеля Ethernet. Расстояние между персональным компьютером и ПОН может достигать 100 метров.

Если используется более чем один приемопередатчик, то для соединения ПОН с персональным компьютером используется небольшой концентратор Ethernet или переключатель.

Большинство функций эхолота выполняются программным обеспечением. Алгоритм обнаружения дна выполняется самостоятельно программным обеспечением с отдельным расчетом для каждого частотного канала.

Прочный и /или водонепроницаемый чемодан вмещает в себя портативную версию (здесь присутствуют компьютер и Приемопередатчик Общего Назначения (ПОН)). Оба этих блока могут работать как от стандартного аккумулятора (+12 Vdc), так и от сетевой розетки (от 115 до 230 Vac).

Интерфейсы предоставляют выходные данные глубинной телеграммы, такие как навигационные данные, информацию о датчиках температуры и движения. Для того чтобы вручную начать и закончить процесс топографической съемки может быть использована внешняя клавиша.

Также внешняя клавиша может быть добавлена для ручного контроля над событийным запуском.

Для того чтобы запустить программное обеспечение для ЕА 400, а также другое программное обеспечение (например, программное обеспечение для топографической съемки или систематизации данных) на одном и том же персональном компьютере, используется технология, которая называется сокет. С ее помощью обеспечивается передача данных между пакетами программ.

2.8.2 Мобильная переносная система

1) Переносной компьютер

2) Силовой преобразовательDC/AC

3) Приемопередатчик Общего Назначения (ПОН)

4) Преобразователи

A) Навигационные данные

B) Датчик информации о движении

C) Данные глубины

D) 12 Vdc power

E) Данные преобразователя

F) Связь с сетью

2.8.3 Переносная система эхолота

Частотные каналы: 1 или 2 канала

Рабочие частоты: 33, 38, 50, 120, 200, 210 и710 кГц

Типы эхограмм

Эхограмма поверхности

эхограмма ГБО

*Функция усиления: 20 log TVG, 30 log TVG, 40 log TVG or None

Цветовая шкала: 12 цветов

Начальная глубина и направление: от 5 до 15.000 метров в Ручном, в режиме Авто направления или в режиме Авто старта.

Частота ультразвуковых импульсов: регулируемая, максимум 20 импульсов в секунду

Прибор обнаружения дна: Программное обеспечение для алгоритма слежения, регулирующего минимальную и максимальную глубину.

Возможности представления: Выводит на экран эхо самого последнего ультразвукового импульса

2.8.4 Система эхолота

Частотные каналы: 1, 2, 3 или 4 канала

Рабочие частоты: 33, 38, 50, 120, 200, 210 и 710кГц

Типы эхограмм:

Эхограмма поверхности

Протяженность дна (ГБО)

Функция усиления: 20 log TVG, 30 log TVG, 40 log TVG or none.

Частота ультразвуковых импульсов: Регулируемая, максимум 20 импульсов в секунду

Начальная глубина и направление: от 5 до 15000 метров в Ручном режиме, Авто направлении или в режиме Авто старта

Возможности представления: Показывает на экране эхо самого последнего импульса

Цветовая шкала: 12 цветов

Прибор обнаружения дна: Программное обеспечение для алгоритма слежения, регулирующего минимальную и максимальную глубину.

2.8.5 Внешние интерфейсы

Для системы эхолота ЕА 400 представлено множество внешних интерфейсов.

Устройства вывода

Принтер для эхограмм (интерфейс Centronics)

Данные глубины (NMEA, Simrad или Atlas)

Эхограмма (только на Ethernet)

Навигация

Relay navigation

Датчик движения

Статус - сообщения

Ссылка

Эпюра скоростей звука

Датчик температуры

Дистанционный дисплей

Исходные данные (только Ethernet) (Систематизация)

Устройства ввода

Навигационный приемник (NMEA)

Курс (NMEA)

Датчик движения (изменение местоположения, бортовая и килевая качка)

Аналоговое устройство изменения местоположения, бортовой и килевой качки (+/-10 вольт)

Ссылка

Эпюра скоростей звука

Синхронизация передачи

Датчик температуры

Remote On/Off logging

Remote On/Off pinging

Изолированные переключатели

Линия съемки

Событие

Дистанционная нагрузка

Синхронизация передачи

2.8.6 Приемопередатчик общего назначения (ПОН)

Мощность передачи: Максимум 2 киловатта (Одночастотный или Двухчастотный приемопередатчик)

Receiver noise figure: 3 dB

Волновое сопротивление преобразователя: 60 Ом

Внешняя защита: Короткое замыкание и незамкнутая защита

Приемник диапазона входного сигнала: IМгновенная динамическая амплитуда -160 дБВатт -20 дБВатт (дБ относительно1 Ватт)

Соединители

Преобразователь: 12-pin female Amphenol, Shell MS3102A-24, Insert 24-19S

AUI: 15-pin female Delta

Сеть: 8-pin RJ-45 socket

Вспомогательное оборудование: 25-pin female Delta

Физические параметры:

Ширина: 284 mm

Высота: 112 mm

Глубина: 246 mm

*Вес

С одной ТХ панелью: 2.7 кг

С двумя ТХ панелями: 3.3 кг

*Электроэнергия и предохранители

Переменный ток: 95 to 265 Vac, 50-60 Гц, 50-100 Ватт

Постоянный ток: 11 to 15 Vdc, 50-100 Ватт

*Предохранители

Предохранители переменного тока: Ш5x20 mm, 2 A slow

Предохранители постоянного тока: Ш5x20 mm, 10 A slow or fast

Рабочая температура: от 0 до +55 °C

Температура хранения: от -40 до +70 °C

Влажность: от 5 до 95%



3. Подробность промера и расположение галсов

Таблица расчета общего километража и времени промера

Район	Длина галсов км	Ширина захвата м	Количество галсов	Количество линейных километров	Предполагаемое время промера сут
Рекомендованный путь	374	60	1110	86394	217
Остальной часть района	281	-	1496	420376	420

Так как предполагаемое время промера в остальной части района слишком велико (около восьми навигаций), то наиболее целесообразным будет обследовать только трассу СМП и близлежащие острова и банки. Острова и банки предлагаю обследовать при помощи однолучевого эхолота, установленного на промерном катере. Рекомендованный путь в таблице рассчитан с учетом коридора в пять километров по обе стороны от трассы СМП. Галсы проложены параллельно рекомендованному пути, проходящему через район с координатами: ц л

4. Описанное выше оборудование для производства работ может быть установлено на судно типа «НИС» «Борис Петров», параметры которого приводятся ниже

Boris Petrov

Научно-исследовательское судно "Академик Борис Петров" построено в 1984 году на судоверфи А/О "Hollming" (Финляндия) по заказу В/О "Судоимпорт" для Академии Наук СССР. Судно предназначено для исследования гидрофизических особенностей океана, строения океанического дна и слоев атмосферы, прилегающих к поверхности океана. Для этих целей отдел морских исследований фирмы "Hollming" разработал, установил на судно и наладил научно-исследовательскую систему. Эта система включает в себя вычислительную технику, измерительное оборудование и программное обеспечение. Судно спроектировано и построено по правилам Регистра СССР для неограниченного района плавания с символом КМ*Л1 I А2. Порт приписки - Калининград.

В результате дооборудования и реконструкции на судне установлена вертолетная площадка, получены документы Регистра РФ для использования судна, как пассажирского, перевозящего до 60 пассажиров. Судовладелец и судно имеют сертификат МКУБ.

Основные технические данные судна:

1. Размерения

Длина наибольшая - 75,5 м

Ширина по шпангоутам - 14,7 м

Высота борта до главной палубы проектная - 4,5 м

Полное водоизмещение - 2600 т

Дедвейт - 860 т

Грузовая вместимость - нос 25 т (100 м³)- корма 25 т (170 м³)

Размеры грузовых люков - нос 1,9 м х 1,9 м- корма 2,4 м х 3,0 м

Вертолетная площадка - 12 м х 10 м

2. Ходовые характеристики

Максимальное время нахождения в море без захода в порт 60 сут.

Максимальная скорость 12,5 узл.

Экономическая скорость 10 узл.

Наихудшие погодные условия, позволяющие производить научные работы 4 балла

Система успокоения качки "Intering"

3. Навигация

Радар KELVIN, RACAL-DECCA

Спутниковая навигация MAGNAVOX MX 1107 RS

Global Position System Trimble, GPS 5400

Гирокомпас Вега, Navigat X

Лаг ИЭЛ-2, Atlas Dolog 12D 4. РАДИООБОРУДОВАНИЕ

Приемно-передающая аппаратура полный стандартный комплект

Спутниковая связь - телефон, факс, передача данных Sailor Inmarsat Mini-M

Аппаратура ГМССБ комплект Sailor

5. Механизмы

Главный двигатель Pielstick 6 ChN 40/46; 3500 л.с.

Расход топлива - полный ход 10 т/сут. экономическая скорость 8 т/сут.

Вспомогательные двигатели VEB SKL; 6 NVD 26 A-3 - 3 шт.

Носовое подруливающее устройство LIPS, 190 квт

6. грузовые устройства

Носовой кран 1,7 т

Кормовой кран 3 т

7. Условия проживания

Все каюты оборудованы мягкой мебелью и диванами. На судне установлена централизованная система кондиционирования воздуха.

8. Научное оборудование

a) Перечень

Сейсмоакустическая лаборатория

Эхолотная лаборатория

Гидрохимическая лаборатория

Геологическая лаборатория

Химическая лаборатория

Лаборатория для первичной обработки образцов

Фотолаборатория

Многолучевой эхолот (15 лучей)

Глубоководный эхолот ELAG

Автоматическая метеостанция.

Станция погоды MIDAS

Система "Rozett"

Батометр (200л)

Навигационная спутниковая система

Донный гамма-детектор

Глубоководный гамма-радиометр

Вычислительный центр

Геологические трубки для отбора донных осадков

Дночерпатель "Океан"

Буксируемый детектор гамма-излучений

б) Научные лебедки

На судне установлены электрогидравлические лебедки.

Все лебедки имеют цифровые измерители усилия, скорости выборки (травления) троса, оборудованы системой "MOORING", позволяющей отслеживать усилие лебедки, заданной оператором.

в) Гидравлические П-рамы

Носовая П-рама для выноса устройства Розетт за борт- высота над палубой 4 м - вылет за борт 2 м- ширина 2 м

Кормовая П-рама - многоцелевая - высота над палубой 7,5 м- максимальная нагрузка 12 т- ширина 3,5 м

Так же с судна возможен спуск на воду, для производства работ, и подъем промерного катера с приведенным выше однолучевым эхолотом.



5. Привязка галсов к геодезической основе

Рис 8.

1 - Хатанга; 2 - Таймылыр; 3 - Усть-Оленек; 4 - о. Малышева; 5 - Юэдей; 6 - о. Муостах; 7 - Бухта Тикси; 8 - Быков Мыс; 9 - о. Дунай; 10 - м. Терпяй Тумса; 11 - м. Косистый; 12 - о. Преображения; 13 - Бухта Марии Прончищевой; 14 - м. Андрея; 15 - о.Малый Таймыр; 16 - м. Песчаный; 17 - о. Котельный; 18 - пр. Санникова; 19 - м.Кигилях; 20 - м. Святой Нос; 21 - Бухта Темп; 22 - о. Столбовой; 23 - Буор-хая; 24 - Найба; 25 - Олимпийская; 26 - Анабар.

Как видно на рис 8. Ближе всего к нашему району находится водомерный пост №18 - пр. Санникова и №22 - о. Столбовой.

Сеть морских береговых и устьевых станций, рейдовых пунктов гидростворов и океанографических разрезов была закреплена в качестве «вековой» в 1960 г. Эта сеть предназначена для изучения многолетних изменений гидрологических и гидрохимических элементов в морях и устьевых областях рек, впадающих в моря. При определении местоположения вековых океанографических разрезов, которые выбирались из сетки стандартных разрезов, предусматривалось, чтобы они удовлетворяли следующим условиям:

-- характеризовали изменчивость гидрологических и гидрохимических элементов в основных районах морей;

-- пересекали струи господствующих течений или основные циркуляционные системы;

-- пересекали проливы между морями или проходили по границам между отдельными районами морей;

-- имели многолетние ряды систематических наблюдений.

Вековые наблюдения кроме своего прямого назначения являются реперными, при исследовании пространственно-временной изменчивости морских гидрологических и гидрохимических элементов, используются при расчетах водообмена, водного, солевого и теплового балансов морей и морских устьевых областей и при других расчетах.

Как видно на рис 11. Ближе всего к нашему району находится водомерный пост №9 - о. Дунай. Для геодезической привязки на репере водомерного поста необходимо выполнить серию наблюдений с GPS станцией, не менее восьми часов. После этого с помощью программного обеспечения усреднить полученные координаты и высоту репера. Поскольку превышение репера над эллипсоидом, принятым для местной системы координат, и нулем поста известно, то получив превышение репера над нужным нам эллипсоидом можем посчитать превышение нуля поста

Высоты и координаты пунктов необходимо взять из каталога геодезических координат и пунктов.

Для плановой привязки в пункте базирования судна необходимо включить аппаратуру и GPS приемник и записывать координаты в отдельный файл. Затем с пункта с известными координатами (на причале), при помощи тахеометра, измерить расстояние и дирекционный угол до принимающей антенны. Решив прямую геодезическую задачу получить координаты антенны от тахеометра и сравнить с полученными от антенны, если координаты сходятся в пределах погрешности, то можно быть уверенным в плановой привязке галсов.



6. Методика выполнения работ с МЛЭ

Выполнение многолучевой съемки включает несколько этапов, включая:

- подготовку системы МЛЭ к выполнению съемки;

- выполнение многолучевой съемки в реальном масштабе времени;

- пост-обработка результатов многолучевой съемки и оценка ее соответствия заданным.

Этап выполнения площадной съемки с МЛЭ в реальном масштабе времени является наиболее ответственным и дорогостоящим. При этом необходимо решать следующие задачи:

- управлять судном-носителем так, чтобы обеспечить заданную степень перекрытия смежных полос съемки;

- осуществлять непрерывный контроль целостности системы МЛЭ;

- обеспечивать непрерывную и надежную регистрацию данных на галсах многолучевой съемки.

На каждом из указанных этапов должны быть отработаны процедуры контроль качества

Подготовка к выполнению съемки

Установка оборудование системы МЛЭ на судне- носителе.

Установка преобразователей МЛЭ может быть либо набортной (в корпусе), либо забортной - на борту или на носу.

Набортная установка используется, как правило, для больших судов и для глубоководных МЛЭ, у которых преобразователи имеют значительные габариты и массу. Это стационарный вариант постоянного крепления преобразователей. Другие варианты установки преобразователей МЛЭ используются в основном, как временные на небольшой промежуток времени на малых судах (катерах) выполняющих съемки в прибрежной мелководной зоне. Преобразователи мелководных МЛЭ (частота излучения 200 кГц и выше) имеют малые размеры и массы.

Рассмотрим вопросы выполнения начальная ориентация осей датчиков и измерения их статических смещений при первичной установке оборудования на судне-носителе. Речь пойдет о процессе выполнения измерений и ориентирования датчиков: приемо-передающих антенн МЛЭ, гирокомпаса и датчика пространственной ориентации (ДПС) относительно основных осей судовой системы координат. Измерения должны проводиться, когда судно стабилизировано на трейлере или на киль-блоках в доке, когда возможны наиболее точные измерения. Это минимизирует погрешности в определении судовых координат датчиков и угловых смещений осей излучающей и приемной антенн

МЛЭ относительно осей ДПС и гирокомпаса

Угловые смещения должны быть минимизированы, а остаточные статические систематические ошибки углов крена, дифферента и курса должны быть определены в результате калибровки и компенсированы поправками, учитываемыми программно.

Смещения датчиков необходимо измерять от точки начала судовой системы координат (vessel reference point). В качестве этой точки обычно выбирают центр тяжести судна (center of gravity=COG) или точку пересечения осей крена и дифферента. Центр тяжести будет изменяться в зависимости от загрузки судна и его необходимо выбирать применительно к типичным условиям проведения съемки. На больших судах центр тяжести будет немного изменяться по вертикали вдоль оси из центра плавучести (center of buoyancy). На малых судах центры тяжести и плавучести могут не совпадать, в виду внецентровой загрузки. Таких условий необходимо избегать, поскольку это ведет к нестабильности самого судна. Данную информацию можно получить из чертежа общего продольного план судна. Центр судовой системы координат должен быть легко доступным местом, из которого возможно выполнять измерения до мест расположения датчиков. Оси судовой системы координат должны быть направлены следующим образом ось х - вдоль киля судна (с положительным направлением к носу), ось у - в плоскости параллельной плоскости мидель шпангоута(с положительным направлением в правый борт), а ось z -вертикально вверх (положительное направление). Смещения измеряются от точки начала судовой системы до центра каждого датчика. Положение центра датчика определяется по схемам, представляемым изготовителями датчиков, или могут быть точно измерены с помощью рулетки. У антенн МЛЭ физический центр тяжести, как правило, не совпадает с акустическим центром (acoustic center), например у МЛЭ Simrad EM 3000.

Величина и знак смещения каждого датчика повторно проверяется и записывается.

Требования к установке МЛЭ во многом зависят от судна-носителя. Наиболее серьезные требования предъявляет заборный вариант установки антенн МЛЭ на большом судне. ДПС всегда целесообразно размещать как можно ближе к центру тяжести судна (ЦТС). При маневренной установке ДПС лучше разместить в помещении гирокомпаса, а в случае специального судна в помещение гравиметрической лаборатории, где имеются фундаменты и марки, точно обозначающие положение диаметральной плоскости (ДП), по которой должна быть выставлена продольная ось ДПС. Выставка продольной оси ДПС вдоль ДП должна осуществляться с использованием геодезических методов. Величины смещений судовых координат антенн МЛЭ, спутниковой навигационной аппаратуры (СНА) относительно ЦТС должны измеряться с точностью 0.1м. Особое внимание должно быть уделено точности определения вертикальных координат - высоты фазового центра СНА над плоскостью статической ватерлинии и заглубление антенн МЛЭ ниже плоскости статической ватерлинии. Наиболее серьезные требования к точности выполнения ориентация осей датчиков и измерению их статических смещений предъявляет маневренная установка МЛЭ на катерах, когда съемки выполняются в мелководной зоне в соответствии с повышенной точностью (особая и первая категории). Рассмотрим более подробно следующие требования, выполнения которых обеспечит необходимую точность выполнения мелководных съемок:

А) Особенности маневренной установки преобразователей МЛЭ.

Б) Установка ДПС и гирокомпаса

В) Измерения посадки \ проседания судна (Squat/Settlement) с помощью теодолита.

Г). Измерения посадки \ проседания судна (Squat/Settlement) с использованием RTK DGPS

Д) Временная задержка ДПС

Е) Временная задержка системы позиционирования (Latency).

Ж) Измерения смещений датчиков и рекомендации по размещению аппаратуры

А) Маневренная установка преобразователей МЛЭ.

Преобразователи МЛЭ должен быть установлены как можно ближе к диаметральной плоскости (ДП) судна. Продольная ось излучающей антенной решетки должна лежать в ДП, а продольная ось приемной антенной решетки должна лежать в плоскости, параллельной плоскости мидель шпангоута т. е. быть параллельной оси х. Это условие является важным, когда у МЛЭ отсутствует электронное управление лучами.

Большинство антенн МЛЭ, используемых на небольших судах, имеют забортное крепление. При таком креплении абсолютно необходимо чтобы продольные оси антенны и киля судна (ДП) были бы параллельны как можно с более высокой точностью. Это можно достичь, когда судно находится на трейлере или на кильблоках с использованием обычных геодезических методов измерений углов и нивелирования. Поскольку консольная установка антенны позволяет поднимать ее из воды в конце рабочего дня и вновь опускать в воду при начале работы на следующий день, такой тип установки антенны должен периодически проверяться на правильность положения основных осей. Частота, с которой такую проверку необходимо выполнять, зависит от того, какого типа съемка производится и в каких условиях. Антенны, стационарно установленные на корпусе судна, обычно стабильны по месту и не требуют такой частой проверки.

Угол установки антенны (относительно вертикали) должен быть определен и зарегистрирован, если ДПС не совмещен с самой антенной. Поскольку большинство судов на ходу имеют посадку на корму, антенна должна иметь небольшой положительный дифферент, чтобы компенсировать это явление. В результате выполнения калибровки систематическая ошибка угла дифферента антенны.



7. Состав научной партии

Состав партии	Количество
Начальник партии	1
Старший инженер-гидрограф	4
Инженер по ТБ	1
Гидрограф-оператор	4
Гидрограф, обработчик первичных данных МЛЭ	2
Оператор ГБО	2
Инженер - радиоэлектроник	1
Врач	1
Всего	16

Для наиболее оптимальной организации работ необходимо организовать двусменное несение вахты (по 12 часов в сутки для каждой смены), для каждого отряда партии, 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.



Заключение

За время проектирования гидрографических работ в море Лаптевых мной был сделан вывод, что из-за небольшого рабочего периода и гидрометеорологических особенностей района делают невозможными гидрографическое обследование больших территорий за период одной навигации. Из этого можно заключить что:

· Рациональное использование времени и оборудования поможет увеличить объём производимых работ.

· Использовать как можно большее число судов, отдавая предпочтение рекомендованным путям и близлежащим банкам.

Преимущества и доход от экспорта, как и от транзита по СМП могут быть реализованы при обеспечении нормального функционирования трассы, отвечающего всем требованиям отечественной нормативно-правовой базы и нормам международного морского права по безопасности мореплавания, поэтому необходимо скорейшее проведение гидрографических работ в таком малоизученном районе Арктической зоны, как море Лаптевых.



Список используемой литературы:

1. Лоции моря Лаптевых №1118

2. Руководство для сквозного плавания судов по Северному Морскому Пути.- С-Пб. ГУНиО 1995г.

3. Гидрографические сайты

4. Фирсов Ю.Г Геодезические аспекты гидрографического использования приемной спутниковой аппаратуры C-Nav. «Навигация и гидрография» 2007, -В. 24, -С.123-135

5. Фирсов Ю.Г. Глобальная высокоточная подсистема C-NAV спутниковой

радионавигационной системы GPS. «Записки по гидрографии», -В. 270, -С.54-65

6. Фирсов Ю.Г. Новая методика определения поправок уровня в удаленной морской зоне

с использованием глобального спутникового сервиса C-Nav. Тезисы докладов Научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников и курсантов Государственной морской академии имени адмирала С.О.Макарова. СПб, ГМА, 2007, C.211-214

7. Решетняк С.В. Гидрографическая изученность подводного рельефа арктических морей России. «Геодезия и картография», 2006, вып.4, с.57 - 61

Размещено на Allbest.ru