Морское средство навигационного оборудования (СНО) - это внешнее устройство или система корабля, предназначенные и используемые для улучшения безопасной и эффективной навигации судов и/или судоходства.

Морское средство навигационного оборудования не следует путать с навигационным прибором.

Навигационный прибор – это прибор, устройство, карта и т.п., установленные на судне с целью проведения навигации.

В данной главе описываются основные виды визуальных и других механических средств навигационного оборудования, используемых в настоящее время, а также рассказывается о применении и работе различных технологий и Службы управления движением судов (СУДС), которая, по мнению МАМС, удовлетворяет определению средства навигационного оборудования. Между тем, данная служба будет также освещена в отдельной главе в связи с ее возрастающей ролью в обеспечении безопасности мореплавания.

В период с 2006 по 2010 годы концепция е-навигации получила существенное развитие и продолжает разрабатываться в настоящее время под эгидой ММО.

Визуальные средства навигационного оборудования

Визуальные средства навигации могут быть как естественными, так и искусственными объектами. Они включают структуры, созданные как навигационные средства ближнего действия, а также хорошо видимые объекты, такие как крутой мыс, горные вершины, скалы, деревья, купола церквей, минареты, памятники, трубы и т.п.

Навигационные средства ближнего действия могут быть оснащены огнями, если требуется навигация ночью, или могут оставаться неосвещенными, если используются только при дневной навигации.

Навигация в ночное время возможна, в некоторой степени, в случаях, если неосвещенные навигационные средства имеют:

• радиолокационный отражатель, а на судне есть радиолокатор; или
• отражающий материал, а на судне есть прожектор. Такой подход, как правило, приемлем только для небольших судов, движущихся в безопасных водах, лоцман которых хорошо знаком с местной обстановкой.

Визуальные средства навигационного оборудования – это специальные устройства, передающие информацию обученному наблюдателю на корабле с целью решения задач навигации. Процесс передачи в данном случае называется морской передачей сигналов.

Типичными примерами визуальных средства навигационного оборудования являются маяки, бакены, створные (пограничные) линии, буи (освещенные или неосвещенные), плавучие маяки, несветящиеся навигационные знаки и сигналы, регулирующие движение судов.

Эффективность визуального средства навигационного оборудования определяется следующими факторами:

• видом и техническими характеристиками средства навигации;
• расположением навигационного средства относительно типичных маршрутов судов;
• расстояние (удаленность) средства навигации от наблюдателя;
• атмосферные условия;
• контраст относительно фоновых условий (видимость); и
• надежность и наличие средства навигации.

Визуальные средства навигационного оборудования могут отличаться друг от друга по ряду различных характеристик, таких как:

• вид; форма; размер; цвет; названия, отражательная способность; буквы и цифры.
• освещенные/неосвещенные; характер сигнала; яркость свечения; сектора; включение дополнительных средств навигации;
• стационарное сооружение; плавучая платформа; материалы конструкции; и
• местоположение; высота; связь с другими средствами навигационного оборудования и наблюдаемые признаки.

Цвета сигналов

МАМС дает рекомендации по цветам светотехнических средств навигационного оборудования и цветам поверхности для визуальных сигналов средств навигационного оборудования.

Сигнальные огни навигационного оборудования в море используют пятицветную систему, включающую белый, красный, зеленый, желтый и синий цвета в соответствии с Рекомендациями МАМС E-200 Частью 1. Хотя цветовые районы, указанные в данном руководящем положении МАМС, совпадают теми, которые представлены в Стандарте Международной комиссии по освещению (МКО) S 004/E 2001 «Цвета световых сигналов», в некоторых случаях границы каждого цветового района могут отличаться. Более того, в своем стандарте МКО рекомендует использовать не более четырех цветов в сигнальных системах.

Для визуальных сигналов средств навигационного оборудования рекомендуются следующие цвета:

• Обычные цвета должны включать белый, черный, красный, зеленый, желтый или синий.
• Оранжевый, флуоресцентный красный, желтый, зеленый или оранжевый могут использоваться для специальных целей, требующих высокой видимости.

Стандарт МКО по измерению цвета (колориметрии) основывается на трех исходных цветах (т.е. трехцветной системе), которые в различных сочетаниях создают спектр цветов.

Формирование отдельного цвета описывается символами; X, Y и Z, которые обозначают долю каждого исходного цвета.

Используя отношения значений трех основных цветов, такие как: X + Y + Z = 1, цвета могут быть определены в системе хроматичности только с помощью значений x [= X / (X+Y+Z)] и y [= Y/ (X+Y+Z)], преимуществом данной схемы является то, что цвета могут быть отображаться на двухмерном цветовом графике.

Стандарты цвета МКО для передачи сигналов в море могут быть показаны как участки на цветовом графике. Эти участки определяются границами, выраженными функциями x и y (уравнения).

Если известны координаты цветности цветного света, фильтрующего материала или окрашенного продукта, можно легко определить, соответствует ли он требованиям для применения в передаче сигналов на море.

Стандарты МКО для передачи цветовых сигналов недавно были пересмотрены, изменения коснулись границ цветов сигналов.

Более подробную информацию по данному вопросу можно найти в стандарте МКО S 004/E- 2001 «Цвета световых сигналов».

Видимость знака

Видимость навигационного знака зависит от одного или нескольких из следующих факторов:

• расстояния наблюдения (удаленности);
• кривизны Земли;
• рефракции атмосферы;
• коэффициента прозрачности атмосферы (метеорологической видимости);
• высоты СНО над уровнем моря;
• визуального восприятия наблюдателя;
• уровня глаз наблюдателя;
• условий наблюдения (днем или ночью);
• видимости знака (формы, размеров, цвета, отражающей способности и свойств светоотражающего материала);
• контраста (Заднего плана – подсветка, растительность, снег и т.п.);
• светящийся или неосвещенный знак;
• интенсивности и характеристик.

Метеорологическая видимость

Метеорологическая видимость (V) определяется как наибольшее расстояние, на котором можно увидеть и распознать черное тело соответствующих размеров на горизонте в дневное время или, в случае ночного наблюдения, можно увидеть объект при условии, что общее освещение увеличено до обычного дневного уровня. Как правило, она выражается в километрах или морских милях.

Коэффициент прозрачности атмосферы

Коэффициент прозрачности атмосферы (Т) определяется как пропускающая способность или доля света от источника, остающегося при прохождении через атмосферу указанного расстояния на уровне моря. Так как атмосфера на наблюдаемых расстояниях над большинством визуальных средств навигационного оборудования неоднородна, используется характерное значение коэффициента:

• как правило, на одну морскую милю берется коэффициент прозрачности атмосферы Т = 0,74;
• значение Т = 0,84 иногда используется в районах с очень чистой атмосферой.

В некоторых странах собирают информацию о прозрачности атмосферы в различных частях береговой линии. Это позволяет:

• рассчитать более точно дальность видимости маяков; и
• рассчитать ее в соответствии с местными условиями и требованиями пользователя.

Рефракция атмосферы

Это явление является результатом обычного снижения плотности атмосферы от поверхности Земли к стратосфере. Это приводит к тому, что лучи света, наискось проходящие сквозь атмосферу, преломляются (искривляются) по направлению к Земле.

Контраст

Способность видеть различия в яркости объекта и равномерного фона является основным требованием видимости и используется для определения термина контраст. Контраст представлен уравнением:

Контраст, при котором объект можно распознать на существующем фоне 50% времени, называется пороговый контраст. Для метеорологических наблюдений с целью распознания объекта должен использоваться более высокий порог.

Для измерения метеорологической дальности видимости было взято за основу значение контраста равное 0,05.

Использование бинокля

Хотя принято считать, что наблюдения проводятся невооруженным глазом, моряки довольно часто используют бинокли. Это позволяет:

• наблюдать маяк или анализировать характеристики на более удаленном расстоянии, чем невооруженным глазом;
• некоторое улучшение чувствительности створных огней;
• 30%-ное улучшение в определении отклонений от заданного направления;
• определить маяк, работающий в условиях фоновой подсветки.

Стандартно наиболее удобными биноклями для использования в море считаются:

• тип 7 x 50 (То есть, с увеличительной силой 7 и диаметром линзы объектива 50 мм.) ночью; и
• бинокли 10 x 50 днем.

Дальность видимости визуального знака

Дальность видимости средства навигационного оборудования, в целом, можно определить как расстояние, на котором приемник наблюдателя может распознать и проанализировать сигнал.

В случае визуальных знаков приемником наблюдателя являются его глаза.

Широкое определение дальности видимости влечет за собой более точные определения, приведенные ниже.

Географическая дальность видимости

Это самое большое расстояние, на котором можно увидеть объект или источник света в условиях идеальной видимости, ограниченной только кривизной земли, рефракцией атмосферы, высотой наблюдателя и объекта или света. (Международный словарь МАМС по средствам навигационного оборудования в море).

Географическая дальность видимости представлена в Таблице 5.

Метеорологическая дальность видимости

Это расстояние в атмосфере, необходимое для 95% затухания светового потока коллимированного луча света с температурой цвета источника 2700 °K.

Метеорологическая дальность видимости связана с коэффициентом прозрачности атмосферы следующей формулой:

V = d * (log 0,05/logT) или T = 0,05 d/v

• где: V = метеорологическая дальность видимости (в морских милях)
• d = расстояние (в морских милях)
• T = коэффициент прозрачности атмосферы

Часто для удобства упрощают приведенное выше выражение, установив фиксированное значение расстояния равное единице, например:

T = 0,05 1/v или Tv = 0,05

Дальность прямой видимости

Это максимальное расстояние, на котором контраст объекта на фоне уменьшается атмосферой до порогового контраста наблюдателя. Дальность прямой видимости можно улучшить, используя бинокль, хотя его эффективность зависит от устойчивости платформы наблюдателя.

Дальность прямой видимости можно определить как расстояние, на котором навигационный знак виден наблюдателю.

Оптическая дальность видимости

Это максимальное расстояние, на котором световой сигнал виден наблюдателю невооруженным глазом в определенное время, в связи с преобладанием метеорологической видимости в данный момент. Она учитывает:

• высоту навигационного знака;
• высоту глаз наблюдателя; или
• кривизну Земли.

Номинальная дальность видимости

Номинальная дальность видимости – это оптическая дальность видимости при метеорологической видимости, равной 10 морским милям, что соответствует коэффициенту прозрачности атмосферы T = 0,74. Номинальная дальность видимости, как правило, используется в официальной документации, такой как навигационные карты, список навигационных огней и туманных сигналов и т.п.

Номинальная дальность видимости предполагает, что наблюдение навигационного знака происходит на темной фоне, без фоновой подсветки.

Литература

Navguide: Руководство по навигационному оборудованию [2012]

• Стандарты точности судовождения
• Система ограждения МАМС
• МАМС - Принципы и точность навигации
• МАМС - Цель и область применения
• Дальность видимости - основные факторы