Михайлов В.С, Кудрявцев В.Г, Давыдов В.С. Навигация и лоция

Подождите немного. Документ загружается.

В случае, когда интервал между параллелями, полученный по формуле:

(6.24)

не превышает Δ φ′, разбивку сторон рамки между ними можно производить путем линейной

интерполяции.

– знаменатель частного масштаба.

Частный масштаб меркаторской карты – масштаб на какой-либо заданной параллели φ.

(6.25)

где

ν – модуль параллели – отношение длины 1′ дуги главной параллели в проекции Меркатора к

длине 1′ дуги параллели заданной широты:

(6.26)

где

= ν · C → знаменатель главного масштаба М

= 1/С

C = C

/ν → знаменатель частного масштаба М = 1/С.

Увеличение масштаба – во сколько раз отличается масштаб на какой-либо параллели от масштаба

на главной параллели.

(6.27)

где

r (r

) – радиус какой-либо (главной) параллели;

р (р

) – длина одной минуты дуги какой-либо (главной) параллели в мм на широте φ

φ (φ

) – дается в КТ.

Меркаторская миля – длина изображения одной минуты дуги меридиана (Δ φ) в проекции

Меркатора, выраженная в линейных единицах в масштабе карты.

1 меркаторская миля =

(6.28)

где С

– знаменатель частного масштаба на данной широте.

1 меркаторская миля (см) =

(6.29)

Линейный морской масштаб (l

) – величина, которая показывает, сколько морских миль

содержится в 1 см карты, и представляет величину, обратную меркаторской миле.

(6.30)

где l → длина 1′ дуги меридиана (в мм) для главной параллели (φ

Например: для φ

= 60° → e = 1,002.674 (из табл. 6.3) · 1852.000 = 1.856.902.

6.6. Решение элементарных задач на морской навигационной карте

Работа штурмана на морской навигационной карте связана с решением многих навигационных

задач:

• учет перемещения судна;

• нанесение пути встречных судов или их мест по имеемым данным;

• расчеты по обеспечению безопасности плавания судна и т.д.

Несмотря на многообразие задач, решаемых на МНК их все можно свести к элементарным:

1. Нанесение на карту точки по заданным координатам.

2. Снятие координат точки, нанесенной на карту.

3. Определение расстояния между двумя точками на карте.

4. Проведение линий (направлений) относительно истинного меридиана (ИК, ИП).

5. Определение (снятие) направления проложенной на карте линии относительно истинного

меридиана.

А решаются эти задачи так (рис. 6.5).

Рис. 6.5. Решение элементарных задач на карте

1. Нанесение на карту точки по заданным координатам (рис. 6.5).

1. – на боковой рамке карты найти значение заданной широты (φ

ЗАД

= 44°05,5′N) и отметить

карандашом;

2. – кромку параллельной линейки установить на ближайшую параллель (44°);

3. – не сбивая установки параллельной линейки подвести одну из ее кромок (верхнюю) к

отмеченному значению широты (44°05,5′N);

4. – с помощью циркуля-измерителя на верхней (или нижней) рамке карты взять значение

заданной долготы (одна игла измерителя на ближайший меридиан (37°), а вторая его игла

→ на значение заданной долготы – 36°58,0′Е);

5. – не сбивая раствора измерителя подвести его к той кромке параллельной линейки,

которая установлена на значение заданной широты (44°05,5′): одну иглу измерителя → на

тот же меридиан (37°), а укол второй иглы и укажет положение искомой точки (т. Б).

2. Снятие координат точки, нанесенной на МНК (рис. 6.5).

1. – одну ножку (иглу) измерителя поставить в заданную точку на карте (т. Б), а второй →

коснуться ближайшей параллели (44°10′);

2. – не сбивая раствора измерителя, перенести его на боковую рамку карты таким образом,

чтобы одна ножка (игла) измерителя оказалась на той же параллели (44°10′), то гда вторая

ножка (игла) укажет значение широты точки (φ

= 44°05,5′N);

3. – одну ножку (иглу) измерителя поставить в заданную точку на карте (т. Б), а второй →

коснуться ближайшего меридиана (37°Е);

4. – не сбивая раствора измерителя, перенести его на верхнюю (или нижнюю) рамку карты

таким образом, чтобы одна ножка (игла) измерителя оказалась на том же меридиане

(37°Е), тогда вторая ножка (игла) укажет значение долготы точки (λ

= 36°58,0′Е).

3. Определение (снятие) расстояния между двумя точками на МНК (рис. 6.5).

1. – одну ножку (иглу) измерителя поставить в первую точку на карте (т. С), а другую ножку

(иглу) измерителя поставить во вторую точку на карте (т. Д);

2. – не сбивая раствора измерителя, перенести его на боковую рамку карты (не выше и не

ниже, а ~ напротив отрезка СД) таким образом, чтобы одна ножка (игла) измерителя была

бы на кратном отсчете широты (44°00′ или 44°05′);

3. – снять значение числа дуговых минут с боковой рамки карты между ножками (иглами)

измерителя: S = 5,0′ = 5,0 мили.

4. Снятие направления линии, проведенной на карте (рис. 6.5).

1. – верхнюю кромку параллельной линейки установить строго по линии КЦ, проведенной

на карте;

2. – не сбивая установки параллельной линейки, приложить к ее верхней кромке

транспортир штурманский таким образом, чтобы его индекс был строго на меридиане

(37°Е);

3. – по оцифровке транспортира штурманского на этом же меридиане (37°Е) снять значение

искомого направления:

a. – если линия направлена в первую (или четвертую) четверть (т.е. вверх) – отсчет

снимается с верхней оцифровки шкалы транспортира (70°);

b. – если линия направлена во вторую (или третью) четверть (т.е. вниз) – отсчет

снимается с нижней оцифровки шкалы транспортира (250°).

5. Проведение заданного направления из заданной точки на МНК (рис. 6.5).

1. – верхнюю кромку параллельной линейки установить рядом с заданной на карте точкой

примерно по заданному направлению (±10°÷20°);

2. – приложить к указанной (верхней) кромке параллельной линейки транспортир

штурманский: его индекс – на ближайший меридиан (37°);

3. – поворачивая все вместе (и параллельную линейку и транспортир штурманский)

добиться такого их положения, чтобы и индекс транспортира и заданное значение

направления (70°) были бы на одном (том же) меридиане;

4. – не сбивая положения параллельной линейки, убрать от нее транспортир штурманский, а

верхнюю кромку линейки подвести точно в заданную точку (т. Л) и карандашом по этой

кромке провести линию заданного направления (70° от т. Л в т. Ц или 250° от т. М в т. К

→ рис. 6.5).

Для проведения линии из т. М в т. К → заданное направление (250°) → на нижней шкале

транспортира.

Примечание:

6.7. Примеры решения задач на МНК (по рис. 6.5)

А. Снятие с МНК координат

№ зад.

Точки

Широта (φ)

Долгота (λ)

т «Д»

44° 04,7′ N

37° 04,2′ Е

т «С»

44° 00,5′ N

37° 01,6′ Е

т «Ц»

43° 58,3′ N

37° 03,9′ Е

т «К»

43° 54,0′ N

36° 53,5′ Е

т «Л»

43° 55,8′ N

36° 57,7′ Е

т «М»

43° 57,6′ N

37° 02,2′ Е

Б. Снятие с МНК расстояний между точками

№ зад.

Точки

Б–Д

Б–С

С–Ц

Д–Ц

К–С

К–Л

К–М

К–Ц

К–Б

К–Д

S, мили

6,2

3,1

6,3

10,3

4,6

9,5

11,3

12,4

15,1

В. Снятие с МНК направлений из точки … в точку…

№ зад.

из т…в т...

Б→Д

С→Б

Б→С

С→К

К→Б

Б→К

Д→Ц

Ц→Б

Л→С

М→Д

ИК°

103°

325°

145°

231°

21°

201°

182°

320°

39°

15°

Выводы

1. МНК должна удовлетворять следующим требованиям:

• обеспечивать удобство и простоту графических построений;

• обладать геометрической точностью, соответствующей ее назначению;

• наиболее полно отображать элементы морской обстановки и побережья;

• иметь достоверные элементы морской и общегеографической обстановки;

• быть удобной для использования в стесненных судовых условиях;

• чтобы линии курса и пеленга изображались прямой линией;

• ее картографическая проекция должна быть равноугольной.

2. МНК проекции Меркатора относится к разряду нормальных цилиндрических проекций класса

равноугольных. Все параллели и меридианы «растянуты» пропорционально sec φ.

3. Локсодромия – кривая, пересекающая все меридианы под одним и тем же углом – на МНК

проекции Меркатора прямая линия; на глобусе – логарифмическая спираль, обращенная

выпуклостью к экватору и стремящаяся к полюсу, но никогда его не достигающая.

4. Сущность построения меркаторской карты состоит в том, что меридианы проводятся на

расстояниях, пропорциональных РД (Δλ), с учетом масштаба, а параллели – на расстояниях,

пропорциональных РМЧ, с учетом того же масштаба. Как РД, так и РМЧ выражены при этом в

одних и тех же постоянных единицах – экваториальных милях.

ГЛАВА 7. ГРАФИЧЕСКОЕ СЧИСЛЕНИЕ КООРДИНАТ СУДНА

7.1. Назначение, содержание и сущность счисления

7.1.1. Общие положения. Элементы счисления

Важнейшим условием обеспечения навигационной безопасности плавания судна и решения задач,

связанных с использованием его технических средств, является точное знание его текущих

(счислимых) координат на любой момент времени.

В современном судовождении одним из основных способов, позволяющих получать текущие

координаты относительно поверхности Земли (т.е. относительно дна морей и океанов) является учет

перемещения судна.

Перемещение судна относительно морского дна происходит (в основном) под непосредственным

воздействием собственных движителей.

Кроме этого на перемещение судна оказывают влияние внешние факторы → ветер и течение.

Для получения текущих (счислимых) координат судна необходимо знать и учитывать следующие

элементы счисления:

• исходные (начальные) координаты судна (место судна на якоре, бочке, у причала и др.) →

широту (φ

) и долготу (λ

);

• истинный курс судна (ИК), т.е. исправленный поправкой выработанный курсоуказателем

(гирокомпасом, гироазимутом, магнитным компасом и др.) компасный курс (КК);

• пройденное судном расстояние от исходной точки до заданного времени по показаниям лага (S

)

или рассчитанного по оборотам движителей (V

ОБ

) и продолжительности плавания (t) → S

ОБ

;

• дрейф судна, вызываемый ветром (направление и скорость ветра, угол дрейфа);

• снос судна течением (направление и скорость течения);

• время плавания от исходной точки до заданного времени

t = T

− T

(7.1)

• называемого интервалом счисления.

7.1.2. Счисление пути судна: определение, назначение, сущность и классификация

Определение места судна путем вычисления его текущих (счислимых) координат от

известных начальных по курсу, скорости с учетом дрейфа, сноса течением и по времени

называется счислением координат судна (счислением пути судна) или сокращенно счислением.

Координаты счислимого места судна называются счислимыми координатами и обозначаются:

• φ

– счислимая широта;

• λ

– счислимая долгота.

Счислимое место → место судна, определенное на основе счисления координат его места.

Назначением счисления является ориентирование судна относительно местности с точностью,

обеспечивающей навигационную безопасность его плавания.

Линия, по которой фактически перемещается судно под действием движителей, ветра и течения,

называется линией пути.

Сущность счисления заключается в том, что от известного исходного места на

навигационной карте прокладываются направления движения судна и пройденные по ним

расстояния с целью получения его места на любой заданный момент времени.

Счисление координат судна классифицируется:

По способу счисления:

• графическое, основанное на непрерывном учете элементов счисления и изображения их на

навигационной карте;

• аналитическое, основанное на расчете текущих координат по определенным математическим

зависимостям.

По степени автоматизации:

• автоматическое, производимое с помощью специальных вычислительных машин

(автопрокладчик, автосчислитель и др.);

• обсервационное, автоматическое счисление, основанное на непрерывном уточнении текущих

счислимых координат по внешним ориентирам;

• ручное, производимое с помощью графо-аналитических действий, выполняемых вручную или с

помощью таблиц.

7.1.3. Требования, предъявляемые к счислению пути судна

К счислению предъявляются следующие требования:

• счисление должно вестись непрерывно, чтобы в любой момент времени знать место судна (его

текущие координаты) относительно местности;

• счисление должно быть точным, чтобы обеспечить навигационную безопасность плавания и

решение свойственных данному судну задач;

• счисление должно быть достаточно простым и наглядным.

Предпочтительным способом учета перемещения судна является автоматическое с обязательным

ручным графическим счислением, что, по существу, удовлетворяет всем требованиям,

предъявляемым к счислению.

Даже при наличии современных навигационных комплексов, в которых процесс счисления

полностью автоматизирован и имеет высокую точность, ручное графическое счисление ведется в

обязательном порядке для контроля и исключения промахов в случае возникновения неисправностей в

приборах.

Ручной графический способ счисления часто называют навигационной прокладкой, хотя последнее

→ понятие более широкое (+ определение мест и др.).

Навигационная прокладка пути судна – графические построения на морской карте при

решении навигационных задач судовождения.

7.2. Графическое счисление координат судна без учета дрейфа и течения

7.2.1. Задачи, решаемые при ручном графическом счислении пути судна

При отсутствии ветра и течения судно перемещается относительно морского дна только под

действием собственных движителей.

Если пренебречь рысканием судна (отклонениями рулевого от заданного ему курса) и считать

поправку курсоуказателя постоянной, то линия пути судна на навигационной карте изобразится прямой

линией, совпадающей с направлением истинного курса.

Путь судна → направление перемещения центра массы судна, измеряемое горизонтальным

углом между северной частью истинного меридиана и линией пути судна по часовой стрелке от 0°

до 360° (круговая система счета).

Линия пути судна → линия, по которой перемещается центр массы судна относительно дна

моря (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Линия пути и путь судна

При ручном графическом счислении координат судна без учета дрейфа и течения решаются

следующие задачи:

• расчет и прокладка истинных курсов;

• расчет и прокладка пройденных судном расстояний;

• учет циркуляции – изменения курса судна.

При ведении счисления используются показания приборов:

 репитера курсоуказателя (магнитного компаса, гирокомпаса и др.) – КК;

 репитера лага (значения V

и ОЛ);

 тахометров (N

об/мин

– число оборотов движителей);

 судовых часов (текущее время).

7.2.2. Требования к оформлению счисления пути судна на карте

При работе на карте все условные обозначения делаются в соответствии с «Условными

обозначениями, применяемыми в судовождении».

Все положенные надписи и линии выполняются на навигационной карте только простым (М, ТМ)

карандашом, причем:

1. → толщина проводимых линий должна соответствовать толщине нанесенных на карту

параллелей и меридианов;

2. → нажим должен быть таким, чтобы после стирания линий и надписей на карте не оставалось

следов;

3. → все положенные надписи не должны затемнять (накладываться) на графическое изображение

пути судна;

4. → высота букв и цифр должна быть в 1,5÷2 раза больше высоты цифр, обозначающих на карте

глубины, т.е. ~ 3 мм (но не > 5 мм).

За исходную точку начала счисления принимается место судна на якоре (бочке, у причала),

определенное по наблюдениям береговых ориентиров или по счислению (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Оформление графического счисления пути судна на путевой карте

1. По счислимым координатам (φ

, λ

) наносим место якорной стоянки, около которого на

свободном месте записываем время съемки с якоря и полное показание счетчика лага (ОЛ

− время съемки с якоря;

− полное показание счетчика лага.

Во всех случаях дробная черта записи проводится по линейке и параллельно параллели.

2. Из точки якорной стоянки проводим направление линии истинного курса, рассчитанное по

формуле:

ИК = КК + ΔК

(7.2)

где

КК – приборный курс по курсоуказателю (его значение задано рулевому);

ΔК – поправка курсоуказателя от которого транслируется курс на репитеры.

Если курсоуказание идет от гирокомпаса, то

ИК = КК

ГК

+ ΔГК или ИК = ГКК + ΔГК

(7.3)

Если курсоуказание идет от магнитного компаса, то

ИК = КК

МК

+ ΔМК

(7.4)

где

ΔМК = d + δ

(7.5)

– поправка магнитного компаса.

Над проведенной из точки якорной стоянки линией истинного курса (линией пути) делается

надпись:

• КК – сокращенное обозначение компасного курса (ГКК, КК

ГЛ

, КК

);

• 127,0° – значение компасного курса, заданное рулевому (знак равенства между КК и 127,0° по

правилам не ставится);

• (+2,0°) – величина и знак принятой поправки курсоуказателя указывается в скобках.

Надпись над линией курса позволяет контролировать:

1. → правильность удержания заданного курса (127,0°) рулевым;

2. → величину принятой и учитываемой поправки курсоуказателя (+2,0°);

3. → правильность проведения направления линии истинного курса на карте (129,0°).

При следовании судна по заданному курсу рулевой регулярно (через каждые 15 минут) сверяет

показания курсов по основному курсоуказателю (по ГК или по ГА или др.) и по магнитному компасу с

докладом вахтенному капитану (вахтенному помощнику капитана).

Счислимые координаты судна записываются в судовой журнал:

• при съемке судна с якоря (бочки) и при постановке на якорь (бочку);

• при плавании по счислению, в часы кратные 4-м (00, 04, 08 … 20);

• каждый час при плавании судна по счислению вблизи берега;

• при смене штурманской (ходовой) вахты и в других случаях по указанию капитана.

На навигационную карту счислимое место судна наносится:

• в часы, кратные четырем (00, 04 … 20);

• при изменении судном его курса или скорости;

• при смене штурманской (ходовой) вахты;

• каждый час при плавании судна вблизи берега или в стесненных водах и др. случаях по

указанию капитана.

7.2.3. Решение основных задач счисления пути судна на карте

Для нахождения счислимого места на заданное (текущее) время следует (рис. 7.2):

1. → зафиксировать показания судовых часов с точностью до ± 1 минуты (11.00);

2. → зафиксировать отсчет лага (ОЛ

) с точностью до 0,1 мили (60,4);

3. → рассчитать пройденное судном расстояние по лагу:

= К

· РОЛ; РОЛ = ОЛ

− ОЛ

(7.6)

11,8 = 60,4 − 48,6.

4. (для V

= 18 уз. → К

= 1,02) S

= 1,02 · 11,8 = 12,0 мили.

5. → рассчитать пройденное судном расстояние по оборотам его движителей:

ОБ

= V

ОБ

· t

(7.7)

где

ОБ

– скорость хода судна по оборотам его движителей (V

ОБ

= 18,0);

t – время плавания от исходной точки (Т

= 10.20) до заданной (Т

= 11.00) (40 мин.).

7. S

ОБ

= 12,0 мили

9. при условии, что S

= S

ОБ

→ отложить его значение (в масштабе карты) от исходной точки по

линии истинного курса и нанести счислимое место судна (на 11.00) условным знаком (штрих

линии ИК ~ 5 мм).

Рядом со счислимым местом записать дробью

При ведении счисления часто возникает необходимость знать время и отсчет лага прихода судна

в заданную точку (точку встречи, точку якорной стоянки и т.д.).

Такая точка может быть задана (рис. 7.3):

Рис. 7.3. Способы задания на карте заданной точки

a. → координатами (φ, λ);

b. → направлением на ориентир (ИП или КУ);

c. → расстоянием (D) до ориентира и др.

Порядок решения подобной задачи уже рассматривался в главе 5.

Кратко напомним:

1. → найти заданную точку на линии ИК (а или б или в);

2. → измерить расстояние (S) по линии ИК от исходной точки до заданной;

3. → рассчитать время, которое нужно, чтобы пройти это S заданной V

(7.8)

4. → рассчитать время прихода в заданную точку

T = T

+ t

(7.9)

5. → рассчитать значение

(7.10)

6. где К

– коэффициент лага для заданной скорости (V);

7. → рассчитать значение отсчета лага, которое будет на счетчике лага с приходом в заданную

точку

ОЛ = ОЛ

+ РОЛ.

(7.11)

Пока мы рассматривали счисление пути судна для неизменного (постоянного) его курса. Во время

плавания судно меняет курс очень часто. Учет изменений курса → в п. 7.3.

7.3. Циркуляция судна и ее графический учет

7.3.1. Циркуляция судна и ее элементы

Если на ходу судна вывести руль из диаметральной плоскости – его нулевого положения, т.е.

переложить его на какой-либо угол вправо или влево, то судно начнет описывать на поверхности воды

кривую, называемую циркуляцией.

Циркуляцией называется криволинейная траектория, которую описывает центр тяжести

судна при изменении курса.

В первом приближении кривая циркуляции представляет собой дугу окружности с определенным

диаметром (радиусом), зависящим для данного судна от угла перекладки руля, скорости хода и осадки

судна (его загрузки).

Циркуляция судна характеризуется следующими основными элементами (рис. 7.4):

1. Тактическим диаметром циркуляции.

2. Полупериодом циркуляции.

Рис. 7.4. Основные элементы циркуляции судна

Тактическим диаметром циркуляции называется кратчайшее расстояние между линией

первоначального курса судна и линией его курса после поворота на 180° измеренное в

кабельтовых.

Обозначается как – d

или Д

Тактический радиус циркуляции – есть половина d

(Д

) и обозначается как – R

Полупериод циркуляции → время, в течении которого судно совершает поворот на 180°.

Измеряется в минутах и обозначается – t

180°

Элементы циркуляции определяются в сроки, предусмотренные руководящими документами по

правилам, изложенным в ПОМЭС.

Сторона поворота и угол перекладки руля обозначается:

• при повороте судна вправо – П-5°, П-10° … П-20°… П-30°;

• при повороте судна влево – Л-5°, Л-10° … Л-20°… Л-30°.