×
10.05.2018
218.016.39ad

Способ определения на навигационных картах границ опасных участков морского дна

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002647199
Дата охранного документа
14.03.2018
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области гидрографии, в частности к способам и техническим средствам барометрической съемки рельефа дна путем определения глубин на заданной акватории. Способ определения на навигационных картах границ опасных участков морского дна включает построение и нанесение изобат по результатам промеров на навигационные карты. При этом дополнительно выполняют сегментирование картографического отображения рельефа дна на монотонные участки с известными наибольшими и наименьшими глубинами и выполняют измерения кратчайших расстояний от оси судового хода до опасных изобат с обоих бортов судна. Затем выполняют оценку безопасности прохода судна вблизи пространственных опасностей путем построения регрессионных моделей опасных изобат. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение навигационной безопасности судов путем определения границ опасных участков дна на картах без использования интерполяции глубин. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к гидрографии, в частности к способам и техническим средствам барометрической съемки рельефа дна путем определения глубин на заданной акватории. Известно, что положительные формы подводного рельефа ограничивают свободу маневрирования судна. Такие участки рельефа дна являются навигационными опасностями, которые показываются на навигационных морских картах в диапазоне всех глубин (Система морских карт, руководств и пособий (часть 1). - СПб: ГУНиО МО, 1997. - 35 с. РД 31.63.01-83 [1]). Для их выявления используется понятие навигационной глубины, которая определяется как наименьшая безопасная для плавания судна глубина Zo, рассчитываемая с учетом его габаритов, параметров движения и условий плавания (Руководство по определению оперативной проходной осадки судов на подходных каналах к морским портам, Министерство морского флота СССР. - М.: В/О «Мортехинформреклама», 1983. - 34 с. [2]). Все глубины, значения которых меньше навигационной глубины, будут для судна опасными, а изобата, проходящая через ближайшие глубины, меньше навигационной, образует границу навигационной опасности. Для определения положения последней интерполируют глубины, показанные на карте. Известные различные методы интерполяции измеренных и нанесенных на навигационные карты глубин не позволяют учитывать геоморфологические особенности фактического рельефа (Смирнова Е.Б., Канаев В.Ф., Богданов К.А., Мишин С.Н. Основы изображения подводного рельефа на морских картах. - Л., ЦКФ ВМФ, 1973, с. 82-91 [3]), что может приводить к существенным ошибкам.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение навигационной безопасности судов путем создания способа, позволяющего определять границы опасных участков дна на картах, не используя интерполяцию глубин.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе определения на навигационных картах границ опасных участков морского дна, включающем построение и нанесение изобат по результатам промеров на навигационные карты, дополнительно выполняют сегментирование картографического отображения рельефа дна на монотонные участки с известными наибольшими и наименьшими глубинами, выполняют измерения кратчайших расстояний от оси судового хода до опасных изобат с обоих бортов судна, выполняют оценку безопасности прохода судна вблизи пространственных опасностей путем построения регрессионных моделей опасных изобат, что позволяет определять границы навигационных опасностей, образованных подводным рельефом, без интерполяции показанных на карте глубин.

В работе (Жуков Ю.Н. Математические инструменты описания картографического отображения рельефа Земли // Навигация и гидрография. - 2011. - №32. - С. 60-69 [4]) показано, что всякую гладкую поверхность можно однозначно представить набором ячеек Морса-Смейла (CMS), которые сегментируют картографическое отображение поверхности дна на участки с «однородным» полем градиента глубины. В статье (Абрамов А.М. Проблемы сравнения разных картографических отображений одного и того же подводного рельефа // Навигация и гидрография. - 2013. - №36. - С. 54-60 [5]) рассмотрено соответствие геоморфологических элементов, формирующих каркас рельефа и элементов, образующих границы ячеек CMS.

Применительно к отображению подводного рельефа границы ячеек CMS образуют: критические точки, а именно: точки локальных максимумов (наименьшие глубины), точки минимумов (наибольшие глубины) и точки седел (седловинные точки); сепаратрисы - линии, соединяющие критические точки в определенном порядке.

Признаком существования критической точки является равенство в ней градиента глубины нулю. Сепаратрисы, соединяющие точки наименьших и наибольших глубин с точками седел, представляют собой монотонные линии, в каждой точке которых направление линии совпадает с направлением градиента глубины [4].

В точках наименьших Zmin и наибольших Zman глубин может пересекаться неограниченное количество сепаратрис, а в точках седел Zsad под углами, близкими к прямым, пересекаются только четыре сепаратрисы. Вышеприведенные правила образования границ ячейки CMS на подводном рельефе показаны на чертеже (фиг. 1).

Фиг. 1. Правила образования границ ячейки CMS на подводном рельефе.

Условные обозначения:

Участки рельефа дна, на которых все глубины менее Z0(N)=6,0 м

Участки рельефа дна, на которых могут быть глубины как менее, так и более Z0(N)=6,0 м

Участки рельефа дна, на которых все глубины более Z0(N)=6,0 м

Судно N, с известной навигационной глубиной Z0(N)=6,0 м

Фиг. 2. Результаты сравнения навигационной глубины корабля N

и глубин в ячейках CMS. Условные обозначения:

Участки рельефа дна, на которых все глубины менее Z0(N)=6,0 м

Каждая ячейка CMS представляет собой монотонную гладкую поверхность, в границах которой отсутствуют другие локальные максимумы и минимумы, кроме тех, где пересекаются сепаратрисы. Это позволяет сравнивать все принадлежащие ячейкам CMS глубины с известной навигационной глубиной корабля. В приведенной ниже таблице перечислены все возможные условия сравнения навигационной глубины корабля и глубин, принадлежащих ячейкам CMS.

На фиг. 2 показано отображение рельефа дна ячейками CMS. Используя таблицу, сравним глубины в ячейках CMS с известной навигационной глубиной Z0(N)=6,0 м некоторого судна N. Как видно из фиг. 2, в двух горизонтально заштрихованных ячейках все глубины будут меньше навигационной глубины судна N, в пяти ячейках с вертикальной штриховкой могут быть глубины как менее, так и более вышеуказанной навигационной глубины. Участки рельефа в этих ячейках будут опасны для плавания судна N. Наконец, оставшиеся пять не заштрихованных ячеек образуют замкнутый, ограниченный участок дна с наименьшей глубиной 6,5 м соответственно, все остальные глубины в этих ячейках тем более будут больше навигационной глубины судна N. Образованные сепаратрисами внешние границы этого участка отделяют его от опасных участков морского дна.

Таким образом, сегментирование картографического отображения рельефа дна на монотонные участки с известными наибольшими и наименьшими глубинами позволяет определять границы навигационных опасностей, образованных подводным рельефом, без интерполяции показанных на карте глубин.

До недавнего времени отбор глубин для определения границ ячеек CMS был затруднен вследствие недостаточной подробности материалов съемок рельефа дна и отсутствия необходимых алгоритмов. С появлением гидрографических средств площадного обследования дна и разработки автоматизированного метода нахождения линий сепаратрис на заданном наборе глубин (Жуков Ю.Н. Автоматизированный метод нахождения линий водоразделов и тальвегов // Навигация и гидрография. - 2013. - №35. - С. 58-63 [6]) эта задача значительно упрощается.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

При плавании судна по заданному маршруту при пересечении изобат с малыми глубинами, выполняют непрерывное измерение глубин посредством штатного судового эхолота. Посредством плоттера наносят на морскую навигационную карту измеренные глубины. Посредством судовой ЭВМ выполняют сегментирование картографического отображения рельефа дна на монотонные участки с известными наибольшими и наименьшими глубинами с использованием ячеек CMS. Сравнивают все принадлежащие ячейкам CMS глубины с измеренной, посредством судового эхолота, фактической навигационной глубиной.

Практика судовождения показывает, что практически невозможно управлять судном так, чтобы оно следовало по оси судового хода, т.е. невозможно обеспечить идеальную траекторию движения судна. Траектория движения судна будет подвержена произвольным отклонениям за счет действия случайных возмущающих и управляющих воздействий. При следовании судна по судовым ходам судоводитель оценивает положение судна в маршрутной системе координат, т.е его интересует уклонение по перпендикуляру к оси судового хода и дистанция до точки поворота. Совокупность отклонений движения судна по перпендикуляру к оси судового хода и будет определять безопасность плавания по отношению к пространственным опасностям.

Оценка безопасности прохода судна вблизи пространственных опасностей выполняется путем построения регрессионных моделей опасных изобат, что позволяет получить количественные оценки возможного сближения судна с навигационными опасностями в зависимости от прохождения траектории движения судна в той или иной пространственной области.

Получение численных значений наименьших расстояний до опасных изобат выполняют путем их моделирования методами математической статистики. Измерения кратчайших расстояний от оси судового хода до опасных изобат с обеих сторон судового хода выполняют посредством статистического пакета Statistica. Полученная таким образом модель опасной изобаты описывает крайние точки реальной изобаты, физический смысл которой в том, что при нахождении судна на линии, вероятность касания грунта стремится к 1; при нахождении судна в зоне между моделью и реальной изобатой касание грунта неизбежно; за линией модели в сторону увеличения глубины вероятность безопасного плавания повышается.

На навигационный монитор выводят электронную навигационную карту с границами опасных участков морского дна для данного судового хода.

Источники информации

1. Система морских карт, руководств и пособий (часть 1). - СПб: ГУНиО МО, 1997. - 35 с. РД 31.63.01-83.

2. Руководство по определению оперативной проходной осадки судов на подходных каналах к морским портам, Министерство морского флота СССР. - М.: В/О «Мортехинформреклама», 1983. - 34 с.

3. Смирнова Е.Б., Канаев В.Ф., Богданов К.А., Мишин С.Н. Основы изображения подводного рельефа на морских картах. - Л., ЦКФ ВМФ, 1973, с 82-91, 100-128.

4. Жуков Ю.Н. Математические инструменты описания картографического отображения рельефа Земли // Навигация и гидрография. - 2011. - №32. - С. 60-69.

5. Абрамов А.М. Проблемы сравнения разных картографических отображений одного и того же подводного рельефа // Навигация и гидрография. - 2013. - №36. - С. 54-60.

6. Жуков Ю.Н. Автоматизированный метод нахождения линий водоразделов и тальвегов // Навигация и гидрография. - 2013. - №35. - С. 58-63 с.

Способ определения на навигационных картах границ опасных участков морского дна, включающий построение и нанесение изобат по результатам промеров на навигационные карты, отличающийся тем, что дополнительно выполняют сегментирование картографического отображения рельефа дна на монотонные участки с известными наибольшими и наименьшими глубинами, выполняют измерения кратчайших расстояний от оси судового хода до опасных изобат с обоих бортов судна, выполняют оценку безопасности прохода судна вблизи пространственных опасностей путем построения регрессионных моделей опасных изобат.
Способ определения на навигационных картах границ опасных участков морского дна
Способ определения на навигационных картах границ опасных участков морского дна
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 134 items.
10.01.2013
№216.012.1a25

Способ геохимической разведки

Изобретение относится к области геохимической разведки и может быть использовано при поиске нефтяных и газовых месторождений. Сущность: выявляют на дне акватории участки с черными и белыми «курильщиками». Размещают на нескольких горизонтах буйковые станции, оснащенные измерительным комплексом....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472185
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.03.2013
№216.012.30e9

Подвижный морской аппарат для подводных исследований

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для океанографических и геологических исследований, ремонтных работ, установки и обслуживания подводного оборудования. Подвижный морской аппарат для морских исследований оснащен атомным реактором, электромоторами, гребными валами,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478059
Дата охранного документа: 27.03.2013
20.04.2013
№216.012.3653

Способ подъема затонувшего судна и комплекс для подъема и транспортирования затонувших подводных лодок и других судов

Изобретение касается проведения аварийно-спасательных работ на море и может быть использовано при подъеме затонувших судов и других подводных объектов. Способ подъема затонувшего судна включает прикрепление к корпусу затонувшего судна понтонов, регулирующих его плавучесть, при этом понтоны...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479460
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3b7d

Способ определения местоположения измеренных глубин звуковыми сигналами

Использование: в способах определения местоположения измеренных глубин звуковыми сигналами. Сущность: в способе определения местоположения измеренных глубин звуковыми сигналами излучают звуковые сигналы посредством многолучевого эхолота, принимают отраженные сигналы, их обрабатывают и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480790
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.05.2013
№216.012.4527

Навигационный комплекс

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применение в системах автоматической навигации высокоскоростных судов. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для достижения данного результата введены автоматическая идентификационная система...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483280
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.4555

Гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система для позиционирования подводных объектов в навигационном поле произвольно расставленных гидроакустических маяков-ответчиков

Изобретение предназначено для навигационного обеспечения подводных аппаратов различного типа. Гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система, содержащая донную навигационную базу из М гидроакустических приемоответчиков с различными частотами ответа f (m=1-M), размещенные на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483326
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.4556

Интегрированный комплекс навигации и управления движением для автономных необитаемых подводных аппаратов

Использование: в интегрированный комплекс навигации и управления движением для автономных необитаемых подводных аппаратов. Сущность: интегрированный комплекс навигации и управления движением автономного необитаемого подводного аппарата включает судовой пост управления движением автономного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483327
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.4559

Способ регистрации сейсмических сигналов на акватории моря при поиске подводных залежей углеводородов

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано для контроля сейсмических процессов в процессе поиска и разведки нефтяных и газовых подводных месторождений. Предложен способ регистрации сейсмических сигналов на акватории моря при поиске подводных залежей углеводородов, в котором в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483330
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.455e

Способ определения предвестника землетрясения

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для прогнозирования землетрясений. Сущность изобретения: измеряют сигналы электростатических аномалий сетью сейсмических станций с выделением контрольных зон. Определяют энергетические и пространственно-временные параметры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483335
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.06.2013
№216.012.48c5

Способ активной борьбы с айсберговой опасностью и устройство для активной борьбы с айсберговой опасностью

Изобретение относится к способам и средствам воздействия на айсберги с целью предотвращения их столкновений со стационарными или плавающими добычными комплексами. Способ включает обнаружение айсберга путем наблюдений за акваторией, воздействие на айсберг для его локализации, осуществление...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484209
Дата охранного документа: 10.06.2013
Showing 1-10 of 147 items.
10.01.2013
№216.012.1a25

Способ геохимической разведки

Изобретение относится к области геохимической разведки и может быть использовано при поиске нефтяных и газовых месторождений. Сущность: выявляют на дне акватории участки с черными и белыми «курильщиками». Размещают на нескольких горизонтах буйковые станции, оснащенные измерительным комплексом....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472185
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.03.2013
№216.012.30e9

Подвижный морской аппарат для подводных исследований

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для океанографических и геологических исследований, ремонтных работ, установки и обслуживания подводного оборудования. Подвижный морской аппарат для морских исследований оснащен атомным реактором, электромоторами, гребными валами,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478059
Дата охранного документа: 27.03.2013
20.04.2013
№216.012.3653

Способ подъема затонувшего судна и комплекс для подъема и транспортирования затонувших подводных лодок и других судов

Изобретение касается проведения аварийно-спасательных работ на море и может быть использовано при подъеме затонувших судов и других подводных объектов. Способ подъема затонувшего судна включает прикрепление к корпусу затонувшего судна понтонов, регулирующих его плавучесть, при этом понтоны...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479460
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3b7d

Способ определения местоположения измеренных глубин звуковыми сигналами

Использование: в способах определения местоположения измеренных глубин звуковыми сигналами. Сущность: в способе определения местоположения измеренных глубин звуковыми сигналами излучают звуковые сигналы посредством многолучевого эхолота, принимают отраженные сигналы, их обрабатывают и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480790
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.05.2013
№216.012.4527

Навигационный комплекс

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применение в системах автоматической навигации высокоскоростных судов. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для достижения данного результата введены автоматическая идентификационная система...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483280
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.4555

Гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система для позиционирования подводных объектов в навигационном поле произвольно расставленных гидроакустических маяков-ответчиков

Изобретение предназначено для навигационного обеспечения подводных аппаратов различного типа. Гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система, содержащая донную навигационную базу из М гидроакустических приемоответчиков с различными частотами ответа f (m=1-M), размещенные на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483326
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.4556

Интегрированный комплекс навигации и управления движением для автономных необитаемых подводных аппаратов

Использование: в интегрированный комплекс навигации и управления движением для автономных необитаемых подводных аппаратов. Сущность: интегрированный комплекс навигации и управления движением автономного необитаемого подводного аппарата включает судовой пост управления движением автономного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483327
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.4559

Способ регистрации сейсмических сигналов на акватории моря при поиске подводных залежей углеводородов

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано для контроля сейсмических процессов в процессе поиска и разведки нефтяных и газовых подводных месторождений. Предложен способ регистрации сейсмических сигналов на акватории моря при поиске подводных залежей углеводородов, в котором в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483330
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.455e

Способ определения предвестника землетрясения

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для прогнозирования землетрясений. Сущность изобретения: измеряют сигналы электростатических аномалий сетью сейсмических станций с выделением контрольных зон. Определяют энергетические и пространственно-временные параметры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483335
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.06.2013
№216.012.48c5

Способ активной борьбы с айсберговой опасностью и устройство для активной борьбы с айсберговой опасностью

Изобретение относится к способам и средствам воздействия на айсберги с целью предотвращения их столкновений со стационарными или плавающими добычными комплексами. Способ включает обнаружение айсберга путем наблюдений за акваторией, воздействие на айсберг для его локализации, осуществление...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484209
Дата охранного документа: 10.06.2013
+ добавить свой РИД