„Човек живее с ум, а се бори с умение.“

Автоматизирани системи за избор на оптималния път на плаване.

Съществуват редица системи за разчет на оптималния (най-изгодния) път за плаване. Най-простия способ е реализиран в хидрометеорологичния център на Русия. Зад граница са разработени бордови системи за избора на оптималния път, например, с упоменатата по-горе система VOSS от компанията Ocean weather Inc. Ние ще се ограничим с описанието на европейската система за избор на оптималния път на плаване SEAROUTES.

В Европа, в рамките на проекта SEAROUTES, участниците са дванадесет европейски организации, включително Европейския център за средно срочни прогнози за времето (ECMFW), разработена е брегова система за поддръжка и приемане на решения по избора на маршрута за движение на кораба. Системата позволява да се осигури безопасността на кораба, пасажерите и екипажа, качеството на живота по време на рейса, икономия на гориво, снижаване изхвърлянето на отработените газове, осигуряване на безопасността на товара. Оптималния път в системата SEAROUTES се определя по пътя на използването на модела на поведение на кораба при вълнение и загубата на скорост на движение в съвкупност с диагностични и прогностични данни за състоянието на средата в реален мащаб от време. Общата схема на информационната технология на SEAROUTES е приведена на рис. 2.

Рис. 2. Обща схема на информационната технология SEAROUTES.

Системата SEAROUTES изчислява оптималния курс на кораба, използвайки информацията от два отделни източника. Първия източник на информация – на самия кораб, определящ един път в денонощието, която се нарича “Position mail”. В състава на това съобщение влизат сведения за текущото положение и курса на кораба. Също така се съобщава пристанището (точката) по назначение и максимално допустимото време за пристигане, както и информация за типа на кораба и неговото газене. Втория източник за изходна информация – това е прогнозна информация за времето от глобалния център за прогнози.

При избор на маршрута допълнително се отчита положението на границата на леда, бреговата линия и положението на зоните, забранени за плаване.

Изходната информация във вид на отчет с оптималния път на движение автоматично се определя от сървъра на системата към сървъра на кораба в отговор на “Position mail”. Друга информация, включваща графично представяне на сведенията за времето и анимация на препоръчания път, която е достъпна на WEB-сайта на SEAROUTES.

По полето на скоростта на вятъра в глобален мащаб се разчита полето на вълнението. Във всяка точка от разчетната мрежа се разчита спектъра и други необходими характеристики на вълнението. За всяка точка от пътя за съответния момент от време в зависимост от височината, периода и направлението на ветровото вълнение и вълните от зиба (мъртвото вълнение) се разчита реакцията на зададения тип кораб със зададено газене при не регулярно вълнение. Системата е разчетена за частни показатели на мореходност, които включват бордово, килево и вертикално клатене, заливаемост, линейно ускорение, устойчивост на вълнение, обща здравина на корпуса на кораба на вълнение, местна здравина на корпуса при въздействие на вълните (слеминг) и здравина на фундамента на главните и спомагателните механизми. Отчитане влиянието на течението за сега не е реализирано.

Система за динамичен контрол на подкилния клиренс.

Ръстът на водоизместването на съвременните кораби, увеличаването на тяхното газене в съвкупност с изискванията за повишаване на безопасността на мореплаване и икономическа ефективност на пристанищата са довели до необходимостта от развитие на система за планиране и контрол на движението на крупни кораби по морските канали и в плитководните райони.

Зад граница се използват около десетина бордови и брегови информационни системи за разчитане на подкилния клиренс и издигането на кораба над повърхността на водата (при преминаване под мостове). Всички тези системи са обосновани на интеграцията на текущите и на прогностичните данни за състоянието на средата в реален мащаб от време с моделите на откликването на кораба на не регулярното вълнение. Системите за определяне на подкилния клиренс могат да бъдат ефективни само при наличие на известен набор от изходни данни за състоянието на природната среда, характеристиките на кораба и за подходния канал. Част от създадената система е пригодна за преминаване през морски канали, а част – за преминаване на канали в реален мащаб от време.

В качеството на пример ще разгледаме широко разпространената система за планиране преминаването по морски канали на фирмата ONC International, основана на проходното газене на кораба – Dynamic Under Keel Clearance (DUKC). Системата е особено ефективна в приливните морета при провеждане на крупно тонажни кораби. Системата е развърната в 19 пристанища в Европа, Австралия и САЩ. Целта на тази и други подобни системи е да осигурят максимална безопасност и ефективност на мореплаването в плитководни райони и в морски канали.

Системата се поставя в различни варианти:

– брегово базиране за краткосрочно планиране на преход по канал (Short Term Sailing Planning DUKC) за срок 24-36 часа по данни на краткосрочна прогноза, основана на резултатите от измерванията, постъпващи в реален мащаб от време за определен прозорец на преход и валежи;

– брегова система за планиране на очакван преход по канал (Transit Planning DUKC – DUKC Navigator), интегрирана със системите за позициониране по GPS за оценка на времето на очакване за прозореца и режима при преминаване по морския канал.

Бреговата система се използва за изработване на препоръки към капитаните на кораби и управлението на движение, бордовата система позволява на капитаните и лоцманите да вземат осъзнато решение за избор на режима на плаване по морските канали.

В качеството на изходни данни се използват постъпващите в реален мащаб от време на текущи и прогностични сведения за височината, периода и направлението на разпространение на вълните от зиба и ветровите вълни, приливите, направлението и скоростта на вятъра. За оценка на отклика на кораба на външните въздействия за системата DUKC се изискват специфични сведения, в това число за размерите на кораба, неговото газене, за височината на центъра на тежестта му над кила, за метацентричната височина.

Провеждането на 50 000 крупно тонажни кораби за периода на експлоатация на системата с начало от 1993 г. по мнението на разработчика е постигнат икономически ефект, оценяван на 10 млрд американски долара.

Система за ледово осигуряване на безопасността на мореплаване.

Осигуряването на мореплаването с информация за леда в зад граничните териториални води се изпълнява от международни и национални служби за леда. В света всичко съществуват 19 национални ледови служби. Основно отличие на задграничните системи за ледово осигуряване от руските се заключава в широкото използване на спътниковата информация с високо разрешение. Така, Канадската ледова служба (Canadian Ice Service – CIS) широко използва спътникови данни с високо разрешение, например, данните от КА Radarsat 2. В резултат достъпната за мореплавателите информация се отличава от руската информация с по-високо пространствено разрешение. В състава на информационната продукция на CIS влизат повече от 14 наименования на информационна продукция, включително препоръки за пътя на движение в отделни райони, карта на анализа за айсбергите и т.н. Периода за обновяване на диагностичната и прогностична информация е едно денонощие. Предварителния период за прогнозата на ледови условия е до един месец, теченията и дрейф на леда е до 48 часа.

Изводи.

1. Зад граница интензивно се развиват системи за информационна поддръжка на мореплаването с оперативна хидрометеорологична информация.

2. Развитието се осъществява по две основни, паралелни направления:

– по пътя на създаването на мощни централизирани системи за хидрометеорологично осигуряване от глобален и регионален мащаб с брегово базиране;

– по пътя за създаването на регионални, локални и бордови системи за хидрометеорологично осигуряване с интегрирани системи за разчет на оптималния маршрут и режима на плаване, а също и системи за разчет на прохдното газене при плаване в плитководни райони и по морските канали.

3. Особено внимание при осигуряване на плаването в крайбрежни води, в морските канали и в акваториите на пристанищата се отделя за развитието на мрежа за мониторинг на състоянието на океана и на организации за довеждане на тази информация до потребителите в реален мащаб от време.

4. При осигуряване на мореплаването в открити райони на океана и морета широко се използва спътникова информация.

5. В състава на информацията, постъпваща в реален мащаб от време за крайбрежните райони и пристанищата, влиза широк спектър от фактически и прогностични сведения за времето, вълнението, теченията, колебанията на нивото, ледовите условия.

В най-добрите образци на системи за хидрометеорологично осигуряване на мореплаването в крайбрежните райони и пристанищата периода за обновяване на фактическата информация е в пределите от 6 мин до 1 час. Обновяването на информацията за ледовата обстановка се осъществява ежедневно. Обновяването на прогностичната информация се осъществява обикновено два пъти в денонощие, с предварителен период на прогнозата в пределите от 1 до 7 денонощия.

6. В състава на информацията, постъпваща в реален мащаб от време за морските и океанските райони, влизат карти за анализа и прогнозата на времето, тропическите циклони, ледовите условия, опасността от айсберги, вълнението, теченията.

В тези образци на системи за хидрометеорологично осигуряване на мореплаването в откритите океански и морски райони, където се отчитат приливните явления, периода за обновяване на информацията е 1 час. В други системи периода за обновяване на информацията се увеличава до 3 часа и повече. Обновяването на ледовата информация се осъществява ежедневно. Обновяването на прогностичната информация се осъществява обикновено два пъти в денонощието, а предварителния период за прогноза е в пределите от 1 до 7 денонощия.