РАЗДЕЛ 2
МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ
МАНЕВРИРОВАНИЯ ПРИ СБЛИЖЕНИИ СУДОВ В СЛОЖНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ
2.1. Формулировка задач процесса маневрирования
2.1.1. Классификация задач маневрирования. По принятой в морской практике терминологии объект, которым непосредственно управляют, в дальнейшем будем называть маневрирующим объектом, а встречные и попутные надводные объекты - объектами маневра.
Основной особенностью маневрирования является большое многообразие решаемых в ходе его задач. К частным задачам маневрирования (в которых мы и заинтересованы) можно отнести следующие наиболее часто реализуемые в морской практике задачи морских патрульных катеров и кораблей:
- сближение маневрирующих надводных объектов с объектами маневра вплотную;
- изменение позиции между маневрирующими надводными объектами и объектами маневра;
- пересечение маневрирующими надводными объектами курса объектов маневра впереди или сзади него на заданном расстоянии;
- изменение дистанции между маневрирующим объектом и объектом маневра без изменения пеленга;
- изменение пеленга между маневрирующим объектом и объектом маневра без изменения дистанции;
- занятие маневрирующими надводными объектами заданной относительно объекта маневра позиции;
- сохранение позиции между маневрирующими надводными объектами и объектами маневра при изменении курса объектов маневра;
- уклонение маневрирующих надводных объектов от объектов маневра на заданное расстояние;
Большинство перечисленных задач маневрирования может быть реализовано в зависимости от исходных условий и цели в заданный или в кратчайший срок либо с заданной скоростью. При этом нельзя забывать об инерционных свойствах объектов и влиянии внешних возмущающих воздействий.
Приведенный перечень не является исчерпывающим и в процессе оснащения надводных объектов новыми прогрессивными техническими средствами может дополняться и изменяться. Каждая из указанных разновидностей задач маневрирования может быть при необходимости детализирована. Например, сближение маневрирующего объекта с подвижным объектом маневра может иметь частные случаи сближения при движении навстречу друг другу или в одном направлении.
После задания вида маневра определяют параметры движения маневрирующего объекта, обеспечивающие достижение поставленной цели. При этом важнейшей составной частью выработки оптимальных решений в процессе маневрирования являются расчеты, связанные с особенностями выполнения маневра надводных объектов.
2.1.2. Способы решения задач маневрирования. До настоящего времени решение задач маневрирования, осуществляется штурманом по формулам вручную, либо таблично-аналитическим способом с использованием табулированных значений параметров движения или номограмм, либо путем графической обработки пакета данных, характеризующих надводную ситуацию, на маневренном планшете или карте.
Решение различных задач маневрирования аналитическим способом подробно описано во многих справочных и учебных пособиях по судовождению и широко известно в морской практике. Приведем аналитическое решение описанных типичных частных задач маневрирования [7, 47-49], использованное для выработки рекомендации по маневрированию.
Сближение вплотную (общий случай) (см. рис. 2.1). Сущность задачи заключается в следующем. Известны взаимное положение маневрирующего и цели в начальный момент времени (По, До), а также курс и скорость цели (КЦ , VЦ) - определены с помощью РЛС. Необходимо найти такой курс маневрирующего Км, чтобы он, идя этим курсом с заданной скоростью Vм, оказался по дистанции и курсовому углу (пеленгу) в новой позиции относительно цели. Необходимо найти также время маневра t.
Рис. 2.1. Сближение вплотную (общий случай)
Аналитическое решение:
Км = Пмц ± qМО ; (2.1)
("+", если qМО левого борта, "-", если qМО правого борта),
; (2.2)
(по данной формуле рассчитана вспомогательная таблица)
; (2.3)
(2.4)
где Kм - курс маневрирующего; Пмц - пеленг "маневрирующий - цель";
qM и qЦ - текущие курсовые углы маневрирующего и цели соответственно;
qMO и qЦО - начальные курсовые углы маневрирующего и цели соответственно; VM и VЦ - скорости маневрирующего и цели соответственно.
Сближение вплотную при движении навстречу друг другу. В этом случае qМ = qЦ = 0; и рассчитываются:
Км = Пмц ; (2.5)
(2.6)
Сближение вплотную при движении друг за другом. В этом случае qМ = 0 , qЦ = 1800.
- Величина КМ рассчитывается по формуле (2.5);
- время маневра: (2.7)
Возможность сближения вплотную. При VM < VЦ сближение вплотную возможно всегда, так как в этом случае:
0 < qМО < 900
При VM > VЦ различаются два случая:
1) если qЦО > 900 , сближение вплотную невозможно;
2) если qЦО < 900, сближение вплотную возможно лишь тогда, когда
Этo имеет место при ; (2.8)
где Q - критический курсовой угол - предельный, при котором маневрирующий, обладая меньшей скоростью, может сближаться вплотную с целью.
При нахождении маневрирующего на внешней стороне критического курсового угла (см. рис. 2.1) сближение его с целью вплотную осуществляется курсом, перпендикулярным этой стороне.
Величина Q рассчитывается по формуле (2.8).
Если qЦО < Q, сближение вплотную возможно, если qЦО > Q, сближение вплотную невозможно.
Изменение дистанции при постоянстве пеленга. Сущность задачи заключается в том, что маневрирующий корабль ложится на курс сближения вплотную с другим кораблем и следует этим курсом до тех пор, пока расстояние между кораблями не сократится до заданной величины Дз.
- Курс маневрирующего рассчитывается так же, как и при сближении вплотную, - по формулам (2.1); (2.2); (2.3).
- время маневра: (2.9)
Решение задачи для случая удаления при постоянст