Михайлов В.С, Кудрявцев В.Г, Давыдов В.С. Навигация и лоция
Подождите немного. Документ загружается.
Рамки карт в проекции Гаусса разбиты на минуты по широте и долготе. Значения широт и долгот
параллелей и меридианов, ограничивающих карту, надписываются в углах рамки.
Меридианы и параллели на карту не наносятся. При необходимости их можно провести через
соответствующие деления минут широты и долготы на рамках карты.
Угол между километровой линией У = const и истинным меридианом называется сближением
или схождением меридианов. Этот угол ( γ) отсчитывается от северной части истинного
меридиана по часовой стрелке до северной части километровой линии У = const (см. рис. 10.6).
Схождению меридианов приписывают знак «плюс» (+), если заданная точка расположена к Е
(востоку) от осевого меридиана, и знак «минус» (–), если она расположена к W (западу) от осевого
меридиана зоны.
При известных координатах φ и λ заданной точки угол γ вычисляется по формуле:
γ = (λ − L
0
) · sin φ
(10.20)
где L
0
– долгота осевого меридиана зоны.
Пример:
для точки φ = 56°20′N; λ = 124°51′E: n = 21
L
0
= 123°E и γ = +1°32,4′.
Ввиду ограниченной ширины зоны кратчайшие линии на картах в проекции Гаусса,
изображаются практически прямыми линиями, а масштаб по всей карте постоянен.
Эти свойства, а также наличие сетки прямоугольных координат являются главными причинами
широкого применения данной проекции при всех топографических, геодезических и
гидрографических работах.
Для решения задач, связанных с использованием как географических, так и прямоугольных
координат точек, а также с прокладкой отрезков локсодромий, применяются карты, составленные в
нормальной проекции Меркатора с дополнительно нанесенной сеткой прямоугольных координат
Гаусса. Основные свойства таких карт полностью соответствуют таковым для нормальной проекции
Меркатора.
10.4.2. Планшеты в проекции Гаусса
Планшеты в проекции Гаусса составляют в крупных масштабах (от 1:50.000). Границами
планшета являются километровые линии, координаты которых: X
S
, X
N
, У
Е
, У
W
пишут вдоль линий.
На рамках планшета наносят выходы километровых линий, соответствующих целому числу км.
Для прокладки курсов и пеленгов на планшетах проводят несколько истинных меридианов через
10÷15′ по долготе.
Линии курсов прокладывают, отсчитывая углы от ближайших к месту судна, меридианов, а линии
пеленгов – от меридианов (ближайших) тех точек, в которых измерялись пеленги.
Для прокладки пройденных судном расстояний вблизи одной из боковых рамок строится шкала
стандартных морских миль (или S переводится в км).
Направления на картах или планшетах в проекции Гаусса часто определяют относительно
километровых линий.
Угол между северной частью километровой линии У = const и направлением заданной прямой
– дирекционный угол α. Счет α ведется по круговой системе.
При известном дирекционном угле истинный пеленг (ИП) рассчитывается (рис. 10.6):
ИП = α + γ
(10.21)
Пример: в точке φ = 50°35′N; λ = 66°10′E измерен α = 156,2°. ИП = ?
Решение:
1. n = (λ/6) + 1 = 12.
2. L
0
= 6n − 3° = 69°E.
3. γ = (λ − L
0
) · sin φ = −131′ = −2,2°.
4. ИП = α + γ = 154,0°.
Рис. 10.6. Дирекционный угол
Применение прямоугольной системы координат упрощает решение прямой и обратной
геодезических задач.
Прямая геодезическая задача – вычисление координат искомой точки (т. Е
2
) по известным
координатам Х
1
, У
1
исходной точки (т. Е
1
), дирекционному углу α и расстоянию (базе) Е
1
Е
2
= Б.
(10.22)
→ знаки приращений ΔХ и ΔУ совпадают со знаками функций cosα и sinα.
Если задан ИП или азимут А
Б
, то:
α = А
Б
− γ, (γ − для т. Е
1
).
(10.23)
Обратная геодезическая задача – вычисление направления и расстояния между точками по
известным их координатам.
(10.24)
а
Б = (X
2
− X
1
) · sec α
T
или Б = (Y
2
− Y
1
) · cosec α
T
(10.25)
Координаты точек должны быть даны в одной и той же координатной зоне.
Знаки
ΔX
ΔY
+
+
+
−
−
−
−
+
Угол α
T
«+» к …
Угол α
T
«–» из …
0°
−
−
360°
180°
−
−
180°
10.4.3. Нумерация топографических карт
За основу нумерации топографических карт принимается карта М 1 : 1.000.000, полученная в
результате деления земной поверхности на шестиградусные (6°) зоны по долготе (табл. 10.1а) и
четырехградусные пояса по широте (табл. 10.1б) при сплошном покрытии поверхности Земли. Такой
карте приписывается двузначный номер.
Например: «L – 53», где L – заглавная латинская буква → пояс по широте (44°÷48°); «53» –
арабская цифра → зона по долготе (N = 53, n = 23, λ = 132°÷138°Е, λ
0
= 135°).
Например: карта «L– 53» (рис. 10.7) расположена в широтном поясе «L» (44°÷48° N) и долготной
зоне N = 53 (n = 23).
Рис. 10.7. – Топо-карта М 1:1.000.000
Карты М 1:500.000 получают делением карты М 1:1.000.000 на 4 листа (рис. 10.8). Т.е. карта «L –
53» (для нашего примера) образует 4 карты М 1:500.000 (L– 53–А, L–53–Б, L–53–В, L–53–Г).
Рис. 10.8. – Топо-карта М 1:500.000
Лист карты М 1:200.000 получается делением листа карты М 1:1.000.000 на 36 частей (или листа
карты М 1:500.000 на 9 частей (рис. 10.9). Карты М 1:200.000 издаются сведенными вместе по 4 листа
(L– 53–V, VI, XI, XII).
Рис. 10.9. – Топо-карта М 1:200.000
Карты М 1:100.000 получают делением карты М 1:1.000.000 на 144 листа, оцифрованных линейно
построчно арабскими цифрами (от 1 до 144) (L– 53–69) → рис. 10.10.
Рис. 10.10. – Топо-карта М 1:100.000
Карты М 1:50.000 получают делением карты М 1:100.000 (например: L– 53–69) на 4 листа (А, Б, В,
Г) → см. рис. 10.11. (карты: L– 53–69–А, L– 53–69–Б, L– 53–69–В, L– 53–69–Г).
Рис. 10.11. – Топо-карта М 1:50.000
Карты М 1:25.000 получают делением карты М 1:50.000 (например: L– 53–69–В) на 4 листа и номер
такой карты слагается из обозначения листа карты М 1:50.000 с добавлением строчных букв (а, б, в, г)
→ рис. 10.12.
Рис. 10.12. – Топо-карта М 1:25.000
Координатные зоны и пояса карт в проекции Гаусса (из табл. 2.31 «МТ-2000»)
а) Долготные зоны
Номер
зоны
Границы зоны по
долготе λ
Е
λ
0
осевого
меридиана
Номер
зоны
Границы зоны по
долготе λ
W
λ
0
осевого
меридиана
n
N
n
N
1
31
0 – 6°
3°E
31
1
180 – 174°
177°W
2
32
6 – 12°
9
32
2
174 – 168°
171
3
33
12 – 18°
15
33
3
168 – 162°
165
4
34
18 – 24°
21
34
4
162 – 156°
159
5
35
24 – 30°
27
35
5
156 – 150°
153
6
36
30 – 36°
33
36
6
150 – 144°
147
7
37
36 – 42°
39
37
7
144 – 138°
141
8
38
42 – 48°
45
38
8
138 – 132°
135
9
39
48 – 54°
51
39
9
132 – 126°
129
10
40
54 – 60°
57
40
10
126 – 120°
123
11
41
60 – 66°
63
41
11
120 – 114°
117
12
42
66 – 72°
69
42
12
114 – 108°
111
13
43
72 – 78°
75
43
13
108 – 102°
105
14
44
78 – 84°
81
44
14
102 – 96°
99
15
45
84 – 90°
87
45
15
96 – 90°
93
16
46
90 – 96°
93
46
16
90 – 84°
87
17
47
96 – 102°
99
47
17
84 – 78°
81
18
48
102 – 108°
105
48
18
78 – 72°
75
19
49
108 – 114°
111
49
19
72 – 66°
69
20
50
114 – 120°
117
50
20
66 – 60°
63
21
51
120 – 126°
123
51
21
60 – 54°
57
22
52
126 – 132°
129
52
22
54 – 48°
51
23
53
132 – 138°
135
53
23
48 – 42°
45
24
54
138 – 144°
141
54
24
42 – 36°
39
25
55
144 – 150°
147
55
25
36 – 30°
33
26
56
150 – 156°
153
56
26
30 – 24°
27
27
57
156 – 162°
159
57
27
24 – 18°
21
28
58
162 – 168°
165
58
28
18 – 12°
15
29
59
168 – 174°
171
59
29
12– 6°
9
30
60
174 – 180°
177
60
30
6– 0°
3
б) Широтные пояса
Обозначение
пояса
Интервал
широт Δφ
Округленное
значение абсциссы
Х, км
Обозначение
пояса
Интервал
широт Δφ
Округленное
значение абсциссы
Х, км
A
0 – 4°
0
K
40 – 44°
4440
B
4 – 8°
460
L
44 – 48°
4880
C
8 – 12°
900
M
48 – 52°
5320
D
12 – 16°
1340
N
52 – 56°
5780
E
16 – 20°
1780
O
56 – 60°
6220
F
20 – 24°
2220
P
60 – 64°
6660
G
24 – 28°
2660
Q
64 – 68°
7100
H
28 – 32°
3100
R
68 – 72°
7560
I
32 – 36°
3560
S
72 – 76°
8000
J
36 – 40°
4000
T
76 – 80°
8440
Выводы
1. При издании карт используются различные картографические проекции, которые
классифицируются как по характеру искажений (равноугольные, равновеликие и произвольные),
так и по способу построения (цилиндрические, конические и азимутальные).
2. Широкое применение, при плавании в приполюсных районах, нашла поперечная
цилиндрическая проекция, в которой применена система квазигеографических координат.
3. Перспективные проекции применяются для составления некоторых справочных и
вспомогательных карт и представляют собой частный случай азимутальных проекций.
4. Равноугольная проекция Гаусса применяется для составления топографических и речных карт.
Основой этой проекции является сетка прямоугольных координат.
ГЛАВА 11. НАВИГАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ МОРЕЙ
11.1. Назначение и задачи навигационного оборудования морей
Важнейшей составляющей в обеспечении навигационной безопасности плавания во всех
районах Мирового океана является навигационное оборудование (НО), предназначенное для создания
благоприятной в навигационном отношении обстановки, обеспечивающей безопасность плавания всех
типов и классов судов.
Современные средства НО (СНО) морских путей представляют собой систему береговых,
плавучих и космических объектов и предназначены:
1. → для определения места судна в море;
2. → для ограждения навигационных опасностей, каналов, фарватеров и рекомендованных
курсов в условиях любой видимости;
3. → для ориентирования судоводителя относительно опасностей;
4. → для вождения судов в узкостях, на подходах к портам и их акваториям.
Кроме того, СНО используются для обеспечения гидрографических, тральных и девиационных
работ, испытаний судовой навигационной техники, определения маневренных элементов судна и
т.д.
Под навигационным оборудованием морей подразумевают совокупность рационально
спроектированных и размещенных на берегу и в прибрежных водах различных технических
средств, предназначенных для решения следующих основных задач:
1. → обеспечения опознания районов морского побережья, а также навигационных
определений места судна;
2. → обеспечения безопасного следования судна по фарватерам или рекомендованным
курсам, по каналам, в узкостях и на акваториях портов;
3. → указания положения навигационных опасностей, отдельных точек и районов на воде.
СНО должны давать возможность надежно определить место судна в конкретных
гидрометеорологических условиях с любой дискретностью и минимальными затратами времени
на обработку навигационной информации.
При этом главным критерием, в любом случае, остается требование к соблюдению заданной
точности обсерваций в любом районе моря (зоне плавания).
В каждом море можно выделить такие отдельные зоны:
Зона I типа → зона стесненного плавания с узкими (В = 100÷250 м) каналами, фарватерами,
акваториями портов и речными участками.
В этой зоне велика вероятность столкновения судов и их посадки на мель. Поэтому здесь к СНО
предъявляются повышенные требования к точности обсерваций, их дискретности и времени обработки
навигационной информации.
Погрешность определения места судна в этой зоне не должна превышать ±10÷±50м при
непрерывном выполнении обсерваций и мгновенной обработке навигационной информации.
Последние 2 условия возможно выполнить, если будет несколько наблюдателей и специально
подготовленные «планшеты узкости» с заранее нанесенными на них сетками изолиний.
Зона II типа → зона стесненного плавания с подходами к портам и узкостям с шириной
прохода ≤ 10 кб.
В этой зоне требуемая точность определения места судна составляет ±100 ÷ ±200 м (±0,5 ÷ ±1,0 кб.)
при частоте обсерваций через каждые 1 ÷ 5 мин. и допустимом времени обработки навигационной
информации 0,5 ÷ 1,0 мин.
Зона III типа → зона прибрежного плавания с фарватерами шириной 2÷20 кб (0,2 ÷ 2,0 мили).
В этой зоне требуемая точность определения места судна составляет ±100 ÷ ±800м (0,5 ÷ 4,0 кб.)
при частоте обсерваций через каждые 1÷1,5 мин. и допустимом времени обработки навигационной
информации 0,5÷1,0 мин.
Зона IV типа → зона прибрежного плавания с районами РДС при ширине полосы движения >
10 ÷ 20 кб. (1,0÷2,0 мили).
В этой зоне требуемая точность определения места судна составляет ±400 ÷ ±900м (2,0÷5,0 кб.) при
частоте обсерваций через каждые 5÷10 мин. и допустимом времени обработки навигационной
информации 1÷3 мин.
Зоны III и IV типов обычно занимают прибрежную полосу моря шириной 15 ÷ 20 миль с
судоходными проливами. Зачастую прибрежные зоны располагаются вдоль внешней границы шхер,
отдельно лежащих островов и навигационных опасностей.
Близость берега и наличие естественных навигационных опасностей в зонах прибрежного плавания
требуют от СНО очень надежного обеспечения судовождения, простоты и удобства их использования.
Зоны прибрежного плавания очень оживлены по количеству плавающих судов. Поэтому СНО
должны легко распознаваться судоводителями и тем самым обеспечивать надежную ориентировку и
быстрое определение места судна.
Зона V типа → зона прибрежной части шельфа морей с рекомендованными путями и
районами свободного плавания. Эта зона охватывает полосу моря шириной ~ 50 ÷ 200 миль вдо ль
материков и в настоящее время включена многими государствами в территориальные воды.
Здесь СНО должны обеспечивать точность определения места судна не ниже ±1,0 ÷ ±5,0 кб. (200 ÷
1000 м) при дискретности обсерваций 20 ÷ 30 мин. и затратах времени на обр аботку навигационной
информации не > 1 ÷ 3 мин.
Зона VI типа → зона открытого моря. В этой зоне СНО должны обеспечивать точность
определения места судна ±1,0 ÷ ±2,0 мили (2.000÷3.000 м) с дискретностью обсерваций до 2 ÷ 4 часов и
затратах времени на обработку навигационной информации не более 10 ÷ 15 мин.
Международная ассоциация маячных служб (МАМС) рекомендует следующие точности
определения места, при которых обеспечивается безопасность судовождения во всех зонах плавания
судна. (табл. 11.1)
Эти точности плавания судов и должны обеспечивать СНО конкретного района.
Таблица 11.1
Зона
(тип)
Район плавания судна
Точность
определения
места
Частота
определений
места
Время обработки
нав. информации
I
Акватория порта, фарватер (канал)
шириной 100 ÷ 250 м.
10 ÷ 50 м непрерывно мгновенно
II
Подходы к портам, узкости
шириной до 10 кб. (1 мили).
100 ÷ 200 м
(0,5 ÷ 1,0 кб.)
1 ÷ 5 мин. 0,5 ÷ 1,0 мин.
III Фарватеры шириной 0,2 ÷ 2,0 мили.
100 ÷ 800 м
(0,5 ÷ 4,0 кб.)
1 ÷ 5 мин. 0,5 ÷ 1,0 мин.
IV
Полоса движения шириной 1 ÷ 2
мили.
400 ÷ 900 м
(2,0 ÷ 5,0 кб.)
5 ÷ 10 мин. 1 ÷ 3 мин.
V
Рекомендованные пути и районы
свободного плавания в прибрежной
зоне
200 ÷ 1000 м
(1 ÷ 5 кб.)
20 ÷ 30 мин. 1 ÷ 3 мин.
VI Открытое море
2000 ÷ 3000 м
(10 ÷ 20 кб.)
2 ÷ 4 часа 10 ÷ 15 мин.
11.2. Средства и методы навигационного оборудования
СНО представляют собой специальные сооружения, конструкции или устройства, предназначенные
для ориентирования или определения места судна в море, для ограждения каналов, фарватеров и
навигационных опасностей, а также для определения маневренных элементов, производства
девиационных и радиодевиационных работ, обозначения различных полигонов, районов и отдельных
точек на воде.
То есть СНО являются средствами внешней коррекции места судна.
СНО подразделяются:
I. По месту расположения:
1. → береговые СНО – установленные на берегу маяки, знаки, огни, башни, створы, приметные
ориентиры и т.д.;
2. → плавучие СНО – установленные на воде плавмаяки, буи, бакены, вехи и пр.;
3. → космические СНО – используемые судоводителями для ориентировки в море небесные
светила и спутниковые навигационные системы.
II. По роду техники использования:
1. → зрительные СНО – зрительно воспринимаемые маяки, знаки, огни, створы и т.д.;
2. → акустические СНО – устройства (колокола, сирены и пр.) излучающие звуковые сигналы;
3. → радиотехнические СНО – специальные радиостанции, работающие в радиочастотном
диапазоне, сигналы которых принимаются судовыми приемоиндикаторами.
СНО могут быть:
Штатные СНО – СНО, координаты места и режим работы которых указаны в официальном
навигационном пособии и нанесены на карту;
Нештатные СНО – СНО, устанавливаемые временно для обеспечения решения специальных
задач (координаты таких СНО и период действия указываются в извещениях мореплавателям);
Обслуживаемые СНО – СНО, работа которых находится под постоянным контролем
обслуживающего персонала;
Необслуживаемые СНО – автоматически действующие СНО, обслуживание которых
производится периодически.
Для решения задачи по обеспечению опознания различных районов побережья и навигационных
определений места судна применяют метод НО «обеспечения по площади». Этот метод заключается в
развитии сети зрительных, радиотехнических и звукосигнальных СНО для покрытия рабочими зонами
этих средств наибольших площадей.
Зона действия любого СНО – это район моря, в пределах которого возможно измерение
навигационного параметра данного СНО.
Рабочая зона СНО – та часть зоны действия, в пределах которой возможно определение места
судна с заданной точностью.
Зона действия СНО ограничивается дальностью и сектором действия навигационных ориентиров.
За дальность действия навигационных ориентиров принимают:
Для зрительных СНО – расчетную дальность видимости огней ночью (или самого ориентира
днем) для конкретного значения коэффициента прозрачности атмосферы;
Для РТСНО – дальность, объявленную в руководстве РТСНО;
Для звукосигнальных установок – дальность, указанную в руководствах для плавания.
Для решения задачи обеспечения следования судна по рекомендованным курсам или фарватерам,
каналам, узкостям и на акваториях портов осуществляется методом «обеспечения по направлению
(маршруту)», установкой зрительных, радиотехнических и звукосигнальных СНО вдоль фарватеров и
рекомендованных путей, установкой створов и секторных огней, а также указанием рекомендованных
курсов, границ фарватеров, бровок каналов и зон РДС с помощью плавучих предостерегательных
знаков (ППЗ).
11.3. Зрительные средства навигационного оборудования
11.3.1. Определение и классификация
Зрительные СНО → специальные стационарные или плавучие сооружения, конструкции,
устройства, предназначенные для определения координат судна в море или для ориентирования
судна путем зрительного восприятия их формы и окраски или излучаемых световых сигналов.
К зрительным СНО относятся:
1. Навигационный морской ориентир → объект, наблюдаемый визуально, координаты которого
известны и используемый для определения координат судна или для его ориентирования.
2. Морской маяк → СНО, представляющее собой специальное капитальное сооружение, с
дальностью видимости белого или приведенных к нему цветных огней не менее 10 миль.
3. Светящийся морской навигационный знак → СНО, представляющее собой капитальное
сооружение, имеющее светооптический аппарат с дальностью видимости белого или
приведенных к нему цветных огней менее 10 миль.
4. Знак навигационный несветящий → дневной навигационный ориентир, представляющий
собой такое же сооружение, как и светящийся навигационный знак, но не имеющий
светотехнической аппаратуры. Часто такой знак оборудуется радиолокационным и реже
оптическим отражателем.
5. Морской навигационный огонь → СНО, представляющее собой световой прибор,
установленный на естественных объектах или сооружениях неспециальной постройки (пирс,
здание, башня и пр.). Такое СНО обычно действует автоматически.
6. Портовый огонь → огонь, установленный в пределах порта.
7. Морской навигационный створ → створ, образованный СНО, предназначенный для
обеспечения судовождения в пределах створной зоны. (см. 11.3.3)
8. Морские плавучие предостерегательные знаки (ППЗ) → плавучие СНО в виде буев или вех,
установленные на якорь для ограждения навигационных опасностей, обозначения положения
каналов и фарватеров, подводных кабелей, рыболовных снастей, мест якорных стоянок и др. (см
11.5)
9. Веха постоянная → закрепленный в грунте шест (деревянный или металлический) с топовыми
фигурами, иногда со светотехническим устройством, предназначенный для обозначения каналов,
фарватеров или границ специальных водных районов, а также для ограждения отдельных
опасных для судовождения препятствий.
10. Плавучий маяк → специально построенное судно с размещенными на борту СНО,
предназначенное для ограждения навигационных опасностей и ориентирования по нему судов.
11.3.2. Маяки, знаки и огни
Обслуживаемые маяки, светящиеся знаки и огни включают с заходом и выключают с восходом
Солнца. Необслуживаемые – работают (светят) круглосуточно (если нет световых выключателей).
Для оценки дальности их действия используется географическая, метеорологическая и оптическая
(ночная и дневная) дальности видимости.
На картах и в руководствах для плавания приводится меньшая из дальностей видимости
огней (в милях):
• оптическая дальность видимости (ночью), полученная расчетным путем при прозрачности
атмосферы τ = 0,8/1 милю;
• географическая дальность видимости вычисляется для е = 5 м.
Высота сооружения маяка (знака) и его габаритные размеры должны удовлетворять заданной
дальности видимости (днем и ночью).
Форма и окраска должны быть заданы исходя из навигационных соображений, чтобы лучше
отличать СНО друг от друга и окружающего фона.
Современный маяк должен быть хорошо виден как днем, так и ночью, что достигается высотой,
габаритами, формой и окраской башни и соответствующим оптическим аппаратом (силой света).