способ обеспечения безопасности судов и спасательная система для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ обеспечения безопасности судов, при котором формируют базу знаний по обеспечению безопасности каждого судна, базы данных по информационной поддержке борьбы за живучесть каждого судна, базы данных по интерактивным электронным техническим руководствам по эксплуатации (ИЭТР), базы данных по картографической информации, базы данных по физическим полям каждого судна, базы данных по диагностике технических средств и корпусных конструкций, при этом обеспечивают взаимный обмен информацией аварийных судов по защищенным каналам связи со спасательными службами и спасательными судами, отличающийся тем, что указанную базу знаний формируют в компьютерном центре мобильного спасательного судна, единого для данного региона, включая в эту базу знаний технические данные всех судов обслуживаемого региона, а при возникновении аварийной ситуации анализируют в компьютерном центре мобильного спасательного судна все данные по аварийному судну, как исходные данные, так и полученные данные об аварии, и вырабатывают оптимальные рекомендации для поддержания аварийного судна на плаву до подхода спасательного судна или иные решения по спасению людей, судна, груза и по предотвращению загрязнения окружающей среды.

2. Способ обеспечения безопасности судов по п.1, отличающийся тем, что в условиях отсутствия конкретной базы данных по аварийному судну выработку оптимальных рекомендаций осуществляют по совокупности статистических данных по классу судов, к которому принадлежит спасаемое судно.

3. Способ обеспечения безопасности судов по п.1 или 2, отличающийся тем, что после получения сигнала об аварии направляют к аварийному судну беспилотный летательный аппарат вертолетного типа, и после его зависания над аварийным судном обеспечивают, например с помощью рентранслятора, оперативную передачу информации, преимущественно видео- и инфракрасных изображений с этого аппарата, на спасательное судно по оперативному отдельному каналу связи с этим спасательным судном, а объективную оперативную информацию с этого летательного аппарата используют для выработки оптимальной стратегии спасания.

4. Спасательная система, включающая размещенный на судне компьютерный центр, содержащий информационно-поисковую систему, центр хранения баз данных и аналитический центр с программами анализа аварийных ситуаций и расчетов безопасности, отличающаяся тем, что она размещена на мобильном спасательном судне, едином для обслуживаемого региона, и содержит оперативные каналы связи со всеми судами в регионе и постоянно функционирующий отдельный канал приема информации, например, типа SOS, об авариях обслуживаемых судов.

5. Спасательная система по п.4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит не менее двух управляемых этой системой беспилотных летательных аппаратов вертолетного типа, базирующихся на мобильном спасательном судне, содержащих системы видео- и инфракрасного наблюдения и связанных отдельным оперативным каналом связи с этой спасательной системой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области жизненных потребностей человека, а более конкретно - к способам и устройствам сигнализации, реагирующей на незаданные заранее нежелательные или ненормальные условия, и может быть использовано для обеспечения живучести терпящих бедствие судов, в том числе - в сложных гидрометеорологических условиях открытого моря: при низкой облачности, штормовых условиях, снежных зарядах и т.д.

Известен способ поиска и спасания терпящих бедствие судов, при котором выявляют сигнал бедствия (SOS), посылаемый с потерпевшего аварию судна, определяют координаты источника сигнала, или пеленг этого источника, и направляют к этому источнику сигнала спасательные средства (например, другое судно). На это судно переправляют людей [1].

Этот известный способ широко применяется на море, однако он обладает низкой оперативностью и эффективностью. Также в этом способе невозможно получить какие-либо рекомендации по обеспечению живучести судна и экипажа в пределах срока подхода спасательного судна, особенно при отсутствии данных о незаданных заранее нежелательных или ненормальных условиях.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ обеспечения безопасности корабля, при котором формируют базу знаний по обеспечению безопасности каждого судна, базы данных по информационной поддержке борьбы за живучесть каждого судна, базы данных по интерактивным электронным техническим руководствам по эксплуатации (ИЭТР), базы данных по картографической информации, базы данных по физическим полям каждого судна, базы данных по диагностике технических средств и корпусных конструкций, при этом обеспечивают взаимный обмен информацией аварийных судов по защищенным каналам связи со спасательными службами и спасательными судами [2]. Этот способ обладает низкой эффективностью, поскольку может быть использован только на каждом конкретном корабле и при условии отсутствия аварийной ситуации в информационно-управляющем компьютерном центре этого корабля. Кроме того, низкая эффективность обусловлена необходимостью содержать на каждом конкретном корабле не только сам компьютерный центр, но и обслуживающих его высокообразованных специалистов, что повышает стоимость эксплуатации этого корабля. Кроме того, низкая эффективность обусловливается тем, что связь с береговыми спасательными службами не обеспечивает нужной оперативности, а связь со спасательными судами не дает возможности получения нужных рекомендаций по поддержке живучести судна ввиду отсутствия на этих спасательных судах нужной информации по терпящему бедствие судну.

Спасательная система корабля, как следует из описания заявки [2], содержит размещенный на этом корабле компьютерный центр, содержащий совокупные базы данных по обеспечению безопасности и программы анализа аварийных ситуаций и расчетов безопасности.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности спасательных работ за счет выработки на мобильном спасательном судне практических рекомендаций по обеспечению живучести аварийного судна до подхода этого мобильного спасательного судна, в том числе - в сложных гидрометеорологических условиях.

В заявляемом способе используют некоторые известные существенные признаки аналога и прототипа. В нем формируют базу знаний по обеспечению безопасности каждого судна, базы данных по информационной поддержке борьбы за живучесть каждого судна, базы данных по интерактивным электронным техническим руководствам по эксплуатации (ИЭТР), базы данных по картографической информации, базы данных по физическим полям каждого судна, базы данных по диагностике технических средств и корпусных конструкций, при этом обеспечивают взаимный обмен информацией аварийных судов по защищенным каналам связи со спасательными службами и спасательными судами.

Отличия заявляемого способа состоят в том, что указанную базу знаний формируют в компьютерном центре мобильного спасательного судна, единого для данного региона, включая в эту базу знаний технические данные всех судов обслуживаемого региона, а при возникновении аварийной ситуации анализируют в компьютерном центре мобильного спасательного судна все данные по аварийному судну, как исходные данные, так и полученные данные об аварии, и вырабатывают оптимальные рекомендации для поддержания аварийного судна на плаву до подхода спасательного судна или иные решения по спасению людей, судна, груза и по предотвращению загрязнения окружающей среды.

Отличия состоят также в том, что в условиях отсутствия конкретной базы данных по аварийному судну выработку оптимальных рекомендаций осуществляют по совокупности статистических данных по классу судов, к которому принадлежит аварийное судно.

Отличия состоят также в том, что после получения сигнала об аварии направляют к аварийному судну беспилотный летательный аппарат (БПЛА) вертолетного типа и после его зависания над аварийным судном обеспечивают оперативную передачу информации, преимущественно - видео- и инфракрасных изображений с этого аппарата, на мобильное спасательное судно по оперативному отдельному каналу связи с этим спасательным судном, например через БПЛА-рентраслятор, а объективную оперативную информацию с этого летательного аппарата используют для выработки оптимальной стратегии спасания.

В заявляемом техническом решении спасательной системы также используют некоторые существенные признаки прототипа. Эта спасательная система включает в себя размещенный на судне компьютерный центр, содержащий совокупные базы данных по обеспечению безопасности и программы анализа аварийных ситуаций и расчетов безопасности.

Отличия спасательной системы состоят в том, что она размещена на отдельном мобильном спасательном судне, едином для обслуживаемого региона, и содержит оперативные каналы связи со всеми судами в регионе и постоянно функционирующий отдельный канал приема информации, типа SOS, об авариях обслуживаемых судов.

Отличия спасательной системы состоят также в том, что она дополнительно содержит не менее двух управляемых этой системой беспилотных летательных аппаратов вертолетного типа, базирующихся на мобильном спасательном судне, содержащих системы видео- и инфракрасного наблюдения и связанных отдельным оперативным каналом связи с этой спасательной системой.

Сущность предлагаемого изобретения пояснена чертежами. На фиг.1 показана общая схема осуществления операций способа с помощью основных технических систем, на фиг.2 - схема получения оперативной информации с помощью беспилотных летательных аппаратов.

Способ реализуют следующим образом.

Получив через постоянно функционирующий канал связи 1 (фиг.1) сигнал об аварии судна в обслуживаемом регионе, дежурный оператор 2 в компьютерном центре 3 мобильного спасательного судна запускает информационно-поисковую систему 4, запрашивая в центре хранения баз данных 5 всю требуемую информацию об аварийном судне - тактико-технические данные, данные по информационной поддержке борьбы за живучесть этого судна, данные по интерактивным электронным техническим руководствам по эксплуатации (ИЭТР) данного судна, данные по картографической информации, данные по физическим полям данного судна, данные по диагностике технических средств и корпусных конструкций.

Все эти данные через оператора 2 направляют в аналитический центр 6, снабженный необходимыми программными средствами анализа этой информации и программами выработки рекомендаций по поддержанию живучести аварийного судна. Эти рекомендации передают через устройство передачи информации 7, например, прямое радиопередающее устройство или спутниковую систему, на аварийное судно.

Одновременно по сигналу компьютерного центра 3 направляют со спасательного судна мобильный беспилотный летательный аппарат (БПЛА) 8, задавая его движение с помощью линии дистанционного управления 9 в направлении аварийного судна. После обнаружения аварийного судна задают в БПЛА режим «зависания» с получением видео- и инфракрасных изображений аварийного судна. При необходимости перемещают БПЛА как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях для получения более подробных данных об аварийной ситуации.

Данные с БПЛА 8 по каналу передачи 10 видео- и ИК-изображений передают на отдельное устройство приема 11, откуда эти данные поступают в блок расшифровки видео- и ИК-изображений 12. Получаемые в этом блоке числовые и анимационные данные поступают в аналитический центр 6, где их анализируют совместно со всеми имеющимися исходными данными об аварийном судне.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.

При расположении компьютерного центра обеспечения безопасности судна на каждом конкретном судне появляется ситуация «ненужности» этого центра и его низкой эффективности. Ведь суда совсем не часто попадают в аварийные ситуации, и содержать на каждом судне компьютерный центр, как это предлагается в прототипе, и высокообразованных специалистов для обслуживания этого центра, что следует из логики этого известного технического решения, вряд ли необходимо. Это приводит к низкой эффективности размещения таких центров на каждом конкретном судне.

В предлагаемом способе все требуемые функции разработки рекомендаций по спасению любого судна из обслуживаемого региона и по обеспечению его живучести передают единому компьютерному центру мобильного спасательного судна, связанного защищенными каналами связи с аварийным судном.

Это повышает эффективность спасательных работ.

При этом информация об аварии обычно является неполной, особенно в условиях паники на аварийном судне 13 (фиг.2). Например, информация о пожаре. В таком случае инфракрасное изображение, получаемое с помощью БПЛА 14, дает наиболее объективную картину, в том числе - о распространении пожара в помещениях под палубой. Аналогично, могут быть неполными данные о крене судна, например, после получения пробоины и затопления одного или нескольких отсеков. Видео- и инфракрасное изображения с БПЛА 14 позволяют получить объективную картину крена.

За счет сочетания спасательного судна и БПЛА повышается эффективность при осуществлении спасательной операции в сложных гидрометеорологических условиях (низкая облачность, штормовые условия, снежные заряды и т.д.). Например, при низкой облачности БПЛА 14 (фиг.2) по сигналам со спасательного судна 15 перемещают по вертикали, задавая высоту «зависания» БПЛА ниже нижней границы облачности 16. Соответственно, по видео- и инфракрасным изображениям поверхности моря в окрестностях аварийного судна 13 судят о характере штормовых условий, о наличии и длительности снежных зарядов и т.д., т.е. получают практически всю гидрометеорологическую информацию о районе бедствия, которая в дальнейшем используется как для выработки рекомендаций по живучести, так и при проведении спасательных работ.

Однако в морских условиях ограничены пределы радиосвязи с БПЛА, поэтому при низком расположении БПЛА 14 его связь с компьютерным центром 3 ограничена расстоянием примерно 20-30 км (в зависимости от высоты зависания). В связи с этим для обеспечения оперативной передачи информации при расстояниях, превышающих пределы уверенной радиосвязи, направляют со спасательного судна 15 второй беспилотный летательный аппарат вертолетного типа 17, который переходит в режим «зависания» на высоте выше слоя облачности 16. С помощью БПЛА 17 осуществляют рентрансляцию данных, получаемых БПЛА 14, а также рентрансляцию сигналов управления из компьютерного центра 3.

Все это существенно повышает эффективность заявляемого способа.

Спасательная система для осуществления способа включает в себя компьютерный центр 3 (фиг.1), размещенный на мобильном спасательном судне 15 и содержащий информационно-поисковую систему 4, центр хранения баз данных 5 по всем судам обслуживаемого региона, аналитический центр 6 с программами анализа аварийных ситуаций и расчетов безопасности. Система также содержит оперативные каналы связи 7 со всеми судами в регионе и постоянно функционирующий отдельный канал 1 приема информации, например, типа S0S, об авариях обслуживаемых судов.

Спасательная система содержит также не менее двух беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) вертолетного типа 14 и 17 (фиг.2), снабженных системами видео- и инфракрасного наблюдения и размещенных на мобильном спасательном судне. БПЛА связаны отдельным каналом связи с компьютерным центром 3. Система также содержит размещенный в компьютерном центре блок 12 расшифровки видео- и ИК-изображений с беспилотных летательных аппаратов.

Спасательная система функционирует следующим образом.

После получения по каналу 1 сигнала об аварии, например, сигнала типа SOS, система по каналу 7 устанавливает связь с аварийным судном, запрашивая всю имеющуюся информацию об аварии и выдавая ее в обработанном, например в распределенном по рангам, виде на экран монитора компьютерного центра 3. Оператор 2 запрашивает через информационно-поисковую систему (ИПС) 4 требуемые базы данных по аварийному судну. ИПС выявляет их в центре хранения баз данных 5 - базы данных по информационной поддержке борьбы за живучесть аварийного судна, базы данных по интерактивным электронным техническим руководствам по эксплуатации (ИЭТР) данного типа судов, базы данных по картографической информации, базы данных по физическим полям аварийного судна, базы данных по диагностике технических средств и корпусных конструкций.

Эти базы данных поступают в аналитический центр 6, где с учетом поступивших данных об аварии обрабатываются по имеющимся в этом центре 6 программам.

Для получения более полной информации об аварии спасательная система направляет в зону бедствия беспилотный летательный аппарат вертолетного типа 14, поддерживая с ним непрерывную связь по отдельному каналу 9. При наличии сложных гидрометеорологических условий, например, низкой сплошной облачности по данным этого БПЛА 14, система направляет в ту же зону второй БПЛА 17, через который производит управление и прием информации с БПЛА 14. По сигналу системы через БПЛА 17, выполняющего роль ретранслятора, первый БПЛА 14 перемещается вниз до прохождения слоя облачности 16.

После получения первых изображений система по указанию оператора перемещает БПЛА 14 в нужном направлении, например по горизонтали, обеспечивая получение данных о крене аварийного судна и о других характеристиках аварии.

Описанные отличия заявляемого способа и спасательной системы для его осуществления позволяют получить важный технический результат - повышение эффективности спасательных работ за счет выработки на мобильном спасательном судне наиболее объективных практических рекомендаций по обеспечению живучести аварийного судна в сложных гидрометеорологических условиях до подхода этого мобильного спасательного судна.

Пример реализации способа. В качестве примера рассматривается аварийная ситуация на теплоходе «Виктория». Теплоход проекта Р77 "Виктория" (L×В×Н=105,0 м×14,8 м×4,4 м) представляет собой однопалубное, двухвинтовое нефтеналивное судно смешанного (река-море) плавания класса Л4 IIIСП, с одинарным дном и двойными бортами, с баком; с машинным и насосным отделениями и трехъярусной рубкой, расположенными в корме, с 8 грузовыми танками. Происшедший взрыв привел к пожару. По правому борту образовалась пробоина. За первым взрывом последовали два взрыва паров сырой нефти в кормовых грузовых танках. Судно получило сильный крен. Возникла угроза разлива сырой нефти и гибели судна.

Анализ ситуации на мобильном спасательном судне позволил разработать нужные рекомендации борьбы за живучесть аварийного судна. Как известно, целевая функция борьбы за живучесть - сохранить судно - определяет и требования к обеспечению безопасного перевода судна в порт после принятия ряда оперативных мер. В их основе лежат задачи выполнения критериев плавучести, остойчивости и прочности.

Живучесть принято представлять как свойство корпуса судна сохранять или восстанавливать в достаточной мере свои эксплуатационные качества после аварийного изменения нагрузки и несущей способности корпуса, а также после выхода из строя технических средств. При этом под непотопляемостью понимается живучесть при нарушении водонепроницаемости корпуса и затоплении части отсеков.

Исходная информация об аварии, сообщенная с аварийного судна, обычно является неточной, и для уточненных рекомендаций по борьбе за живучесть спасательная система мобильного спасательного судна направляет беспилотный летательный аппарат (БПЛА) вертолетного типа в зону аварии. Используют БПЛА, например, отечественной фирмы «ZALA» со следующими техническими характеристиками: крейсерская скорость 80 км/час, длительность полета до 6 часов, соответственно, дальность полета до 200 км с учетом времени возврата на спасательное судно.

При малой высоте полета БПЛА дальность уверенной связи со спасательным судном (радиовидимость) составляет 20-30 км, т.е. почти на порядок меньше, чем возможная дальность полета. В то же время целесообразно иметь наиболее подробную информацию, особенно при низкой облачности, штормовых условиях, снежных зарядах, которые наблюдались в зоне происшедшей аварии. Поэтому дополнительно в зону аварии направляют второй БПЛА такого же типа, задавая ему высоту полета, существенно превышающую высоту первого БПЛА и позволяющую держать уверенную связь со спасательным судном. Первый БПЛА обеспечивает получение изображений в оптическом и инфракрасном диапазонах. Видеоизображение позволило точно определить характеристики крена аварийного теплохода и гидрометеорологическую обстановку в районе аварии, а инфракрасное изображение - характеристики пожара и опасные зоны возможного образования новых очагов пожаров.

Сканирование в инфракрасном диапазоне обеспечивается с помощью установки на БПЛА сканирующего ИК-радиометра с системой зеркал, повороты которых обеспечивают качание линии визирования в нужном направлении [3].

Вся дополнительная информация, полученная с БПЛА, обработанная в блоке расшифровки видео- и ИК-изображений, поступает, например, в анимационном виде в аналитический центр, где его накладывают на неаварийный вариант положения теплохода. В результате надежно определяют аварийные характеристики и разрабатывают объективные рекомендации по борьбе экипажа теплохода за живучесть до подхода спасательного судна.

Обоснование существенности признаков. Как следует из описания, все включенные в формулу изобретения признаки являются необходимыми, а их неразрывная совокупность достаточна для достижения важного технического результата - повышения эффективности спасательных работ, в том числе - в сложных гидрометеорологических условиях - при низкой облачности, при штормовых условиях, при снежных зарядах и т.д.

Обоснование изобретательского уровня. Заявляемое техническое решение было исследовано на соответствие критерию «изобретательский уровень». Для этого были проанализированы источники как в данной, так и в близких областях техники. Так, по источнику [4] был выявлен признак анализа аварийной ситуации в едином береговом центре борьбы за живучесть. Однако этот известный признак использован в иной совокупности признаков, а именно - в сочетании берегового центра и аварийного судна, и не обеспечивает высокой эффективности разрабатываемых рекомендаций, поскольку обладает только исходной информацией об аварийном судне и неточными данными об аварии, а также не обеспечивает оперативность спасательных работ. Тем самым, он не порочит изобретательского уровня сходного признака в заявляемом решении. Как было рассмотрено выше в описании заявляемого способа, в компьютерном центре мобильного спасательного судна разрабатываются рекомендации по борьбе за живучесть, во-первых, при движении спасательного судна к месту аварии, а во-вторых, при непрерывном контроле характеристик аварии с использованием собственных наблюдательных средств - БПЛА.

Таким образом, по мнению заявителя и авторов, предлагаемое техническое решение способа обеспечения безопасности судов и спасательной системы для его осуществления в своей неразрывной совокупности признаков является новым, явным образом не следует из уровня техники и позволяет получить важный технический результат - повышение эффективности спасательных работ, в том числе - в сложных гидрометеорологических условиях.

Источники информации

1. Наставление для торговых судов по поиску и спасанию (МЕРСАР). - СПб.: Изд. АОЗТ «ЦНИИМФ»: ТОО «ТРИАС», 1995, стр.28-32.

2. Способ обеспечения безопасности корабля. Заявка на изобретение № 2006105423/09, 21.02.2006, публ. 10.10.2007. МПК G08B 23/00 // Авторы: Гончаров А.В. и др. (RU) - прототип.

3. Царев В.А., Коровин В.П. Неконтактные методы измерений в океанологии. - СПб.: Изд. РГГМУ, 2005. - С.100-105.

4. Егоров Г.В. Принципы создания береговых центров обеспечения борьбы за живучесть. Учет остаточной прочности корпусов поврежденных судов // Судовождение: Сб.научн. трудов / ОНМА. - Вып.12. - Одесса: ИздатИнформ, 2006. - С.49-58.