Магнитная поправка. Компасный, магнитный и истинный курс

Вопрос №9

АСТРОНОМИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОПРАВКИ КОМПАСА

Определение поравки компаса (∆К) в море является одной из важнейших задач в судовождении.Не зная верного значения ∆К, судоводитель не в состоянии обеспечить необходимой точности счисления пути судна, а так же и навигационных обсерваций. Как известно, поправки судовых компасов определяют по береговым створам. Однако с течением времени по различным причинам величины поправок гиросокпических и особенно магнитных компасов претерпевают изменения. Вследствии этого при нахождении судна в рейсе необходимо систематически определять верные значения поправок компасов. В открытом море это возможно делать только по небесным светилам, т.е. астронамическими методами.

Чтобы определить поправку компаса в мо­ре, необходимо получить истинное направление на светило С, т. е. его ИП (рис. 99), и компасное направление на светило, т. е. его КП, тогда величина и знак ΔК определяются по формуле ΔК = ИП - КП.

Истинный пеленг светила, равный азимуту его в круговом счете, в море вычисляют по формулам, таблицам, номограммам, приборам или ЭВМ. Азимут является функцией трех аргументов, т. е.

А = A 1 (φ, δ, t) = А 2 (φ, δ, h) = А 3 (φ, h, t)

На практике могут быть применены два способа наблюдений: метод моментов и метод высот. В первом случае одновременно со взятием КП замечают точное гривичское врея, а во втором - измеряют высоту пеленгуемого светила.

Метод моментов . Если при пеленговании светила замечен момент по хронометру и сняты с карты φ c , λ c , то в параллактическом треугольнике PnZCмогут быть получены следующие элементы:

Сторона 90 - φ c , где φ c снимается с карты по замеченным Тс и ол;

Сторона 90- , где выбирается из МАЕ по Т гр наблюдений, снимается с карты;

Угол =где выбирается из МАЕ по Т гр наблюдений, снимается с карты.

Поэтим трем известным элементам азимут светила может быть вычислен из треугольникаPnZC по формуле котангенсов:

ctg А = tg δ cos φ c cosec t M - sin φ c ctg t M . (1.1)

По этой формуле вычисляют азимут в полукруговом счете, переводят в круговой счет и принимают за ИП. Однако для получения азимута по трем известным величинам φ c , и чаще используют специальные таблицы.

Метод высот .

Если при пеленговании светила измерена его высота h, то азимут может быть рассчитан по трем другим известным сторонам параллактического треугольника.Применив формулу косинуса стороны PnC

cos А = sin δ sec φ c sec h - tg φ c tg h

Применяется, когда высоту можно вычислить заранее

Метод высот и моментов . Если после наблюдения высот светила взять его пеленг по компасу и заметить Тхр, то одновремен­но с получением места судна или линии положения можно получить и поправку компаса.

Для вычисления h и A применяется система формул:

применяется, если высота светила получена предва­рительно, а азимут вычисляется попутно.

Метод высот и моментов применяется также при определениях ΔК по Полярной звезде, но ее высота не измеряется, а принимается равной φ.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОПРАВКИ КОМПАСА. ОБЩИЙ СЛУЧАЙ

При видимости светил поправка компаса может быть определена в лю­бое время суток по методу моментов, который и представляет общий случай определения поправки компаса. Для определения поправки компаса этим способом может быть использовано любое светило, независимо от величины его склонения.Наблюдения могут быть ваполнены как днем, тк и ночью, в любой широте. Все это позволяет считать способ универсальным.

Формула для расчета азимута (1.1) является нелогарифмической и при вычислениях требует исследования знаками.

Предварительные операции. Выбор условий наблюдений. На намеченное время подобрать све­тило с высотой до 10° (и не более 20°) с помощью звездного глобуса или на глаз. Проверка инструментов, Наблюдения. Пронаблюдать серию из трех пеленгов и КП. Получить навигационную информацию: Тс, ол, φ , λ, КК, ΔК.

Обработка наблюдений. Проанализировать ΔК; срав­нить с принятой постоянной - расхождения не должны превышать точности курсоуказания (от ±0,3° в хороших условиях, до 1,5° - в пло­хих);

ВАС-58. ТВА-57. ЭВМ.

ПО ВОСХОДУ (ЗАХОДУ) СОЛНЦА

В момент касания верхнего края Солнца линии видимого горизонта центр светила распологается ниже истинного горизонта, т.е. имеет отрицательную высоту. При высоте глаза набюдателя е=12м, наиболее характерной для большинства судов, снижение центра Солнца в момент его видимоговосхода или захода составляет – 57,8 мин. Оно складывается из наклонения горизонта, среднего полудиаметра, параллакса и рефракции. При известном снижении азимуты Солнца в момент его видимого восхода или захода могут быть заранее рассчитаны по методу высот. Эти значения азимутов, ывчисленные по преобразованной формуле приводятся в таблицах 20а и 20б МТ-75.

Выборку табличного азимута из таб. 20а и 20б производят по счислимой широте и склонению солнца с интерполяцией по обоим аргументам. В табл 20а входят при одноименных широте и склонению, в табл 20б при разноименных. Азимуты получают а полукруговом счете. В северной широте наименование азимута будет NO при восходе и NW при заходе. В южнлм полушарии SO при восходе и SW при заходе. Полученные поправки компаса в момент видимого восхода или захода Солнца на практике сводится к следующему. С помощью МАЕ рассчитывают предворительно судовое время захода (восхода) и берут компасный пленг верхнего края светила в момент касания его линии видимого горизонта.

Порядок работы при определении ΔК по восходу (заходу) Солнца.

1. Про­наблюдать пеленг Солнца в момент появления (или погружения) на гори­зонте его верхнего края.

3. Войти в табл. 20-а при одноименных φ и λ или 20-6 при разноимен­ных и выбрать ближайшее к φ и λ значение Ат. Проинтерполировать ази­мут по б и ф и придать поправки к А г. Полученному азимуту приписать наи­менование в полукруговом счете и перевести его в круговой счет.

5. Проанализировать ΔК. сравнением с принятой ранее и оценить воз­можные ошибки определения АК-

Определение поправки компаса по наблюдениям Полярной звезды .

При плавании в малых северных широтах удобным объектом для определения поправки компаса является Полярная звезда. Так как полярное расстояние ∆=90- этой звезды составляет приблизительно 0,9 градуса, то в суточном движениии она описывает вокруг Северного полюса мира параллель, сферический радиус которой очень мал. Вследствии этого высота Полярной звезды в любой момент остается близкой к высоте полюса, или, что все равно к широте наблюдателя. Азимуты Полярной меняются незначительно и могут находится в пределах от 0 при кульминации звезды до 1.2 градуса NO или NW в элонгациях для широт, меньших 35 градусов. Указанные обстоятельства позволяют получить упрощенную формулу для ычисления азимута Полярнй звезды.

Определние поправки компаса по Полярной звезде возможно в широтах от 0 до 15 N при непосредственном пеленговании светила и до 40-50 градусов N при пользовании отражательным зеркалом.

Наблюдения состоят в получении трех – пяти компасных пеленгов звезды, взятых в быстрой последовательности.Время наблюдений, вследствии медленного изменения азимута, можно замечтаь по судовым часам с точностью до 5 мин. Счислимые координаты судна достаточно знать с точностью до 1 градуса.

Вычислив гринвичиское время Т гр наблюдений, выбирают по нему из МАЕ гринвичиское звездное время S гр, которое переводят долготой в местное Sм. Выбранный из таблицаазимут звезды переводят в круговой счет.

Пример 73. 5 мая 1977 г. в Южно-Китайском море, следуя КК = 190° (+1°), V = 17 уз, определить АГК" по Полярной.

Решение. 1. Наблюдения. Около Т в = 2 Ч 13 м (№ = -9) пеленговали Полярную-ГКП = 359,6°; ф = 18° N; X = 116° 0 s ".

2. Обработка наблюдений:

После того, как начал работать по контрактам, довольно часто доставали некоторые методики, принятые во всем мире, но совсем непохожие на методики бывшего Союза. Одна из таких методик – это определение поправки компаса. Знать поправку компаса – это как международное требование, так зачастую и требование компании, причем, как никакая нация не может претендовать на гениальность, так никакая нация не застрахована и от дурости. Был в такой компании, в которой требовалось определять поправку компаса каждую вахту, а если этого сделать не удалось, то должна была быть обязательная запись в журнал о причине неудачи.

Никто не спорит, что самый эффективный метод определения поправки компаса по створам. Но что делать в открытом море? По сути, остаются только астрономические методы.

На мысль как-то усовершенствовать процесс определения поправки компаса меня натолкнул мой третий, который регулярно приходил ко мне на вахту и занимался снятием пеленгов восхода и захода солнца. После этого он около получаса маялся над какими-то дикими расчетами. Пришлось в ближайшем порту искать пароход, на котором бы сохранились забытые таблицы МТ-75. Сделал ксерокопии нужных страниц и объяснил, как ими пользоваться филиппинцу, который был у нас третьим штурманом. Его благодарность не знала границ.

Может кто-то помнит, в МТ-75 к каждой таблице даны пояснения с формулами, по которой данная таблица рассчитывалась. Поэтому вторым этапом моей деятельности в данном направлении явился перевод таблицы определения поправок компаса в электронную форму, а именно в EXCEL. Все-таки проще на контракт таскать один ноутбук, а не кучу бумаги. После прихода на пароход я эти таблицы распечатывал и уже дальше использовал бумажную копию.

Но оставались различные рутинные действия, которые увеличивали время расчетов. Например, при расчетах, для входа в таблицу используются градусы с долями, а не градусы и минуты. Казалось бы, чего проще разделить минуты на 60 – получишь доли градуса. Но все это опять таки лишнее действие, а значит – и лишнее затраченное время. Более сложный этап – интерполяция между соседними значениями таблицы, которая занимает уже гораздо больше времени, и при которой значительно увеличивается вероятность допустить ошибку. Зачем все это делать, если электронные таблицы EXCEL все это сделают за Вас сами? Поэтому вторым этапом моей автоматизации явилось программирование всех этих рутинных действий.

Возможен и третий этап автоматизации – это когда автоматически будет рассчитываться склонение Солнца. Но данный этап слишком сложный, чтобы реализовать его на практике, да и совсем он не нужный, т.к. на любом пароходе без проблем можно найти морской астрономический ежегодник (МАЕ), потому что его наличие на борту судна – это также международное требование. Это может быть как самостоятельное издание, так и часть какой-то другой книги. Например, МАЕ входит в Brown’s Almanac.

Итак, если Вы заинтересовались данной методикой, то порядок расчетов следующий:

Снять пеленг верхнего края солнца в момент захода/восхода

Записать данный пеленг, широту и время

Время преобразовать в Гринвичское и по нему из МАЕ определить склонение Солнца

Ввести необходимые данные в электронную таблицу и получить результат

Например, у меня весь этот расчет занимает меньше минуты. Только необходимо помнить, что таблицы МТ-75 рассчитывались для предопределенных значений, т.е. стандартной рефракции, дальности видимости горизонта и т.д., но в большинстве случаев погрешность расчетов не превышает 0.1 градуса, что намного меньше, чем погрешность снятия пеленга. А кому нужна особая точность? Главное – что, если Вы пользуетесь данным методом регулярно и получаете примерно одинаковую поправку компаса и вдруг получили какое-то невероятное значение, то вариантов довольно немного. Либо Вы ввели неправильные данные, либо что-то с природой случилось, либо Ваш компас вот-вот накроется.

Поправка компаса. Вычисление и учёт поправки компаса. Определение и исправление румбов.

Румбовая система счёта направлений дошла в наш век из эпохи парусного флота. В ней горизонт разбит на 32 румба, которые имеют соответствующие номера и наименования. Один румб равен 11,25 о. Направления N,S,E, и W называют главными направлениями, NE, SE, SW, NW – четвертными направлениями, а остальные 24 – промежуточными. Чётные промежуточные румбы имеют названия от ближайшего главного и четвертного румбов, например, NNW, WSW, ESE и т. д. В названия нечётных промежуточных румбов входит голландская приставка «тень» (ten), что означает «к», например, NtE читается как «норд-тень-ост» и означает, что направление N «сдвинуто» на один румб к E, и т. д.

Румбовая система счёта применяется для обозначения направлений ветра, течения и волнения – это традиционная система счёта.

Магнитное склонение d – это угол в плоскости истинного горизонта между географическим (истинным) и магнитным меридианами.

На 1985 г. d = 1 о W, годовое изменение Dd = 0,2 o , склонение в 2000 г. - ?

Dt = 2000-1985 = 15 лет

d 2000 = d + DdDt = +2 o E
На судне обычно устанавливают два различных компаса: главный компас для определения места судна и путевой – для управления судном. Главный компас устанавливают в ДП судна, в месте, обеспечивающем круговой обзор и максимальную защищённость от судовых магнитных полей. Обычно – это навигацонный мостик судна.

Расчёт девиации:

d i = МП - КП i

И составляют таблицу или график девиации как функции компасного курса.

Если производят сличение путевого и главного магнитных компасов или путевого и гирокомпаса, то справедливы соотношения:

ККп + dп = ККгл + dгл

ККп + dп = ГКК + DГК - d

Морские единицы длины и скорости. Поправка и коэффициент лага. Определение пройденного расстояния по РОЛ.

Метрическая система неудобна для измерений расстояний на море, так как в прошессе судовождения приходится решать задачи, связанные с измерением углов и угловых расстояний.

Для референц-эллипсоида Красовского длина одной минуты такой дуги выражается следующей формулой:

D = 1852,23 – 9,34cos2f

Стандартная морская миля соответствует длине минуты мередиана референц-эллипсоида Красовского на широте 44 0 18’. Она отличается от значений на полюсах и экваторе всего на 0,5%.

Одна десятая часть морской мили называется кабельтов (кб) 1кб = 0,1 мили = 185,2 м

За еденицу скорости в морской навигации принят узел (уз) – 1уз = 1 миля/час.

Переход от скорости в узлах к скорости в кабельтовых в минуту производится по формуле:

V кб/мин = V уз /6

При рассчётах, связанных со скоростью ветра, и в других случаях используется единица метр в секунду (м/с) – 1м/с = 2уз.

Расстояние S o от некоторого нуля фиксируется специальным счётчиком, а его мгновеное значение в данный момент называется отсчётом лага (ОЛ). Пройденное судном расстояние определяется с помощью относительного лага как разность между его последовательными отсчётами (РОЛ) в моменты времени, снятыми со счётчика лага:

РОЛ = ОЛ i+1 - ОЛ i

Лаг, как любой прибор, определяет скорость с погрешностью. Систематическая погрешность в показаниях лага может быть скомпенсирована поправкой лага D Л, имеющей обратный знак. Такая поправка, выраженная в процентах, называется поправкой лага. Она расчитана по следующим формулам и может иметь как положительный, так и отрицательный знаки:

D Л = (S o – РОЛ)/РОЛ * 100%

D Л = (V o – V л)/ V л * 100%

S o – фактически пройденное судном расстояние.

V o и V л – скорости судна относительно воды и показанная лагом.

Вместо поправки часто используют коэффициент лага:

К л = 1 + D Л/100 = S л /РОЛ

S л = РОЛ * К л

Скорость судна и правильность работы лага, то есть поправка лага, определяется на ходовых испытаниях.

Классификация карт, используемых в судовождении. Содержание карт. Руководства и пособия для плавания. Требования конвенции СОЛАС в отношении карт и пособий для плавания.

Морские карты и другие навигационные пособия на все районы океанов и морей издаются Главным управлением навигации и океанографии (ГУНиО), а в зарубежных странах – гидрографическими службами (департаментами).

Морские карты издаются главным образом в меркаторской проекции и по своему назначению подразделяются на три вида:

1. 
   Навигационные предназначаются для ведения счисления пути и определения места судна в море. К морским навигационым картам относятся общенавигационные, радионавигационные и т. д.
2. 
   Специальные предназначены для решения ряда задач судовождения при использовании особых технических средств. К специальным относятся рулонные и маршрутные карты и т. д.
3. 
   Вспомогательные и справочные морские карты, под названием которых объединены различные картографические издания ГУНиО. В эту группу входят: карты-сетки, карты в гномонической проекции для прокладки дуги большого круга, радиомаяков и радиостанций часовых поясов и т. д.

Общенавигационные карты являются основной подгруппой морских карт, обеспечивающих безопасность мореплавания. На них наиболее полно отражается рельеф дна, характер берегов и вся навигационная обстановка (огни, знаки, буи, фарватеры и др.).

В зависимости от масштаба общенавигационные марские карты подразделяются на: генеральные, имеющие масштаб от 1:1000000 до 1:5000000; путевые – от 1:100000; частные – от 1:25000 до 1:100000; планы – от 1:100 (при производстве различных гидрографических работ) до 1:25000.

Частные краты содержат все навигационные подробности. Дополнительно к картам издаются различные пособия и справочники, из которых можно почерпнуть много полезных, необходимых сведений. К таким пособиям можно отнести руководства для плавания (лоции), в которых собраны все необходимые для мореплавателя сведения, включая рекомендованные пути и советы по ориентировке при плавании вблизи берегов.

Для подбора карт и пособий издаётся специальный «Каталог карт и книг». Все карты и пособия имеют свой номер, который называется адмиралтейским .

Номера карт состоят из пяти цифр, которые означают: первая – океан или его часть (1 – Северный Ледовитый Океан, 2 и 3 – Северная и Южная часть Атлантики, 4 – Индийский Океан, 5 и 6 – Южная и Северная часть Тихого Океана), вторая – масштаб карты (каждой группе масштаб соответствует цифре от 0 до 4), третья – район моря, в пределах которой находится карта, четвёртая и пятая – порядковый номер в данном районе.

Навигационные морские карты и карты-сетки имеют номера, первой цифрой которой является 9. Вторая цифра обозначает океан или его часть; третья цифра – масштаб; последние две являются порядковыми номерами карты в океане.

6. Способность определения дрейфа судна. Учёт дрейфа и течения при счислении, точность счисления.

Дрейфом судна называется отклонение движущегося судна с линии намеченного курса под воздействием ветра и ветрового волнения. Направление ветра определяется по той точке горизонта, откуда дует ветер (ветер дует в компас) и выражается в румбах или градусах.

Дрейф возникает под воздействием силы давления набегающего потока воздуха на надводную часть судна. Скорость и направление этого потока соответствует вектору скорости кажущегося (наблюдаемого) ветра.

Где n - вектор скорости истинного ветра; V – вектор скорости судна; W – вектор скорости кажущегося ветра.

Несимметрические отклонения от курса под действием порывов ветра, ударов волн, отклонения руля вызывают зарыскивание судна, которое может быть как под ветер, так и на ветер.

Говоря об определении и учёте дрейфа, под термином «дрейф» будем понимать результирующее отклонение судна с линии истинного курса.

Полная сила А давления кажущегося ветра приложена к центру парусности надводной части судна и направлена под ветер.

В общем виде сила А определяется равенством:

Где C q – коэффициент сопротивления надводной части судна.

Угол a между линией истинного курса и линией пути судна называется углом дрейфа.

Угол между северной частью истинного мередиана и линией пути при дрейфе называется путевым углом a .


,

Угол a имеет знак «+» - если ветер дует в левый борт, и «-» - если в правый.

Для учёта дрейфа при прокладке необходимо знать угол дрейфа, Угол дрейфа можно определить из наблюдений или вычислить по формулам, специально составленным таблицам или номограммам.

Учёт дрейфа при использования автоматического счисления координат сводится к введению дополнительной поправки курса, равной углу дрейфа судна. Для этого на приборе устанавливается поправка курса D Кл, равная алгебраической сумме поправки компаса и угла дрейфа:

7. Навигационная изолиния, линия положения, полоса положения. СКП определения места судна по двум линиям положения.

Геометрическое место точек, отвечающее постоянному значению навигационного параметра, называется навигационной изолинией. В навигации для определения места судна используются следующие навигационные параметры и соответствующие им изолинии:

Пеленг . На судне измерен истинный пеленг (ИП) предмета А, равный a . Проложив на карте линию пеленга АД, можно увтерждать, что судно в момент взятия пеленга находилось на этой линии. Прямая линия АД, отвечающая условию задачи, на которой находилось судно в момент наблюдения, будет называться изолинией пеленга или изопеленгой.

Расстояние. Измерено расстояние Д между судном и ориентиром А. В этом случае судно будет находится на окружности радиусом Д с центром в точке А. Эта окружность будет называться изолинией расстояния или изостадией.

Горизонтальный угол. Если измерен горизонтальный угол между предметами А и Б, равный a , или этот угол вычислен как разность двух пеленгов
. Эта окружность называется изолинией горизонтального угла или изогоной.

Разность расстояний. В некоторых радионавигационных системах измеряется разность расстояний до двух ориентиров. Тогда изолинией разности расстояний будет гипербола.

Обобщённая теория линий пложения позволила расширить метода получения обсервованных кординат, которые можно подразделить на три группы: графические (использование карт с сетками изоолиний и непосредственная прокладка изолиний), графо-аналитические (обобщённый метод линий положения и использования специальных таблиц определяющих точек для построения линий положения), аналитический (прямые алгебраические методы решения уравнений и вычисления с использованием метода хорд или касательных).

При воздействии случайных ошибок измерений смещение каждой линии положения характеризуется линейной величиной D n , которое характеризуется линейной ошибкой линии положения m D n , а ошибка определения места, являющаяся результатом случайных ошибок в обеих линиях положения, характеризуется площадью параллелограмма, образованным двумя параметрамиm D n 1 и m D n 2 .

Общий порядок вычисления параллелограмма паогрешности обсервации судна при действии случайных ошибок таков:

Задаются средними квадратическими ошибками измерений для конкретных условий плавания m v1 и m v2 .

Вычисляют возможное смещение каждой линии положения
;
;
;
.

Откладывают от полученнной обсервации по нормали к линии положения (по направлению градиентов) полученные смещения и строят параллелограмм abcd. Вероятность нахождения судна в площади параллелограмма около 50%; если взять для расчёта 2m, то вероятность увеличивается до 95%, а если принять предельную ошибку 3m, то вероятность повышается до 99%.

Для удобства анализа точность обсервации места судна целесообразнее оценить не площадью, а одним числом. За среднюю квадратическую ошибку обсервованного места М принимают радиус круга, охватывающий эллипс погрешности. Этот радиус равен:

Вероятность того, что место судна находится внутри радиуса круга М изменяется от 63,2 до 68,3% и зависит от соотношения полуосей a и b.

8. Идея определения места судна по измерениям навигационных параметров. Способы определения места судна.

Определение места по двум пеленгам:

Способ определения места судна по двум пеленгам один из наиболее распространённых при плавании в узкостях или вдоль берега, вблизи навигационных опасностей.

Это объясняется ещё и тем, что часто в видимости судна не бывает одновременно большого количества ориентиров. Сущность способа состоит в следующем. В быстрой последовательности берут пеленги двух объектов (маяков, знаков, мысов и т. д.) Рассчитывают истинные пеленги, если имеется поправка компаса, и прокладывают их на карте.

В точке пересечения пеленгов будет обсервованное место судна F.

A Δ B Δ

Этот способ имеет ряд преимуществ (простота и быстрота определения), но и ряд недостатков, главным из которых является полное отсутствие контроля при единичном определении.

Величину линейной ошибки обсервованного места можно получить по формуле для систематической ошибки e k град, подставляя в неё значения градиентов:

; ; и
град получим:

где AB – расстояние между ориентирами.

Из этой формулы видно, что величина FF 1 будет увеличиваться с уменьшением Q (при постоянном AB и e k). Поэтому при 30 о >Q>150 o , когда sinQ уменьшается особенно быстро, определение места по двум пеленгам нельзя считать точным.

Влияние случайных ошибок пеленгования.

Пеленгованию, как и любому измерению, сопутствуют случайные ошибки, к которым можно отнести ошибки из-за неточности наведения, колебаний в момент качки, отсутствие стабилизации в вертикальной плоскости и др. Это приводит к тому, что любому измеренному пеленгу соответствует ошибка
, град. Если такую ошибку подставить в формулу для оценки точности обсервованного места, то получим формулу для средней квадратической погрешности обсервации по двум пеленгам:

.

Формула показывает, что при малых и близких к 180 о углах Q ошибки увеличиваются. Следовательно, место будет получаться точнее при Q=90 о. Точность определения зависит также от расстояния до ориентиров.

При определении места судна по двум пеленгам ошибка в принятой поправке компаса может быть значительно более случайных ошибок.

Для определения правильного значения поправки компаса по пеленгам двух предметов достаточно найти величину её ошибки, а затем алгебраически вычесть эту ошибку из принятого

значения поправки компаса:
, где DК – поправка компаса, DКпр – принятое значение поправки компаса, e к – ошибка принятого значения с её знаком.

Определение места по трём пеленгам.

При определении места по трём пеленгам в быстрой последовательности берут пеленга трёх предметов A, B, C. Переводят их в истинные и прокладывают на карте. Если бы наблюдения не содержали ошибок и пеленги были взяты одновременно, то все три пеленга пересеклись бы в одной точке F, представляющей собой место судна.

Однако из-за неизбежного действия ряда факторов пеленги обычно не пересекаются в одной точке, а образуют так называемый треугольник погрешности. Его появление может быть вызвано различными видами ошибок:

• 
  Промахами при снятии счёта и при исправлении компасных пеленгов;
• 
  Ошибки в опознавании ориентиров;
• 
  Ошибки в принятой поправке компаса;
• 
  Случайные ошибки пеленгования в прокладке.

Чтобы избежать графических ошибок при построении, можно рассчитать параллельное смещение каждой линии положения при изменении поправки на 3…5 о и построить новый треугольник погрешности, перенеся все линии положения в сторону увеличения или уменьшения. Для рассчёта смещения необходимо снять с карты расстояния до каждого из трёх предметов. Тогда:

,
,
.

Влияние ошибки, вызванной неодновременным взятием пеленгов, можно исключить несколькими способами. Один из них – правильный выбор очерёдности взятия пеленгов. Первым можно пеленговать объекты, расположенные ближе к диаметральной плоскости судна. Пеленги этих ориентиров изменяются медленнее. Если берутся пеленги огней маяков, то наблюдение надо так организовывать, чтобы не пришлось долго ждать проблеска огня, если он пеленгуется не первым. При скорости до 15 уз, когда прокладка ведётся на путевых картах, этого достаточно для исключения ошибки от неодновременного пеленгования. При больших скоростях или при ведении прокладки на крупномасштабных картах или планах для уточнения следует привести пеленга к среднему моменту. Для этого берут пять пеленгов в следующем порядке, пеленгуют ориентиры A, B и C, а затем ещё повторно пеленги В и А в обратном порядке. Считая, что пеленги изменяются линейно, рассчитывают среднее значение пеленгов объектов А и В.

,
.

Поправкой компаса называется величина параметра (курса или пеленга), компенсирующая систематическую ошибку его измерения. В общем виде поправка – это систематическая ошибка, взятая с обратным знаком.

Постоянную поправку гирокомпаса DГК по каждому ориентиру определяют как разность истинного и среднего измеренного пеленгов:

Определение расстояний в море.

Расстояние в море можно определить несколькими методами: с использованием дальномеров, по вертикальному углу, измеренным секстаном, по данным РЛС и глазомером.

Дальномеры представляют собой оптические приборы, измеряющие расстояния до видимого предмета на основе различных принципов.

Определение места судна по измеренным расстояниям.

Если в видимости судна имеются два ориентира, до которых измерены расстояния (по вертикальному углу или по данным РЛС), то обсервованные места судна можно получить по двум расстояниям. Пусть А и В – два объекта, до которых ичмерены расстояния ДА и ДВ. Известно, что измеренному расстоянию соответствует изолиния –окружность радиусом, равным этому расстоянию, и с центром в точке расположения ориентиров. Если оба наблюдения сделаны одновременно, то, проложив две окружности, в одной из точек получим место судна. Вопрос о том, какую из двух точек считать обсервованным местом, легко решается путём сопоставления её со счислимым местом.

Средняя квадратическая погрешность обсервации места по двум расстояниям получается, если в общую формулу подставить значения ошибок линий полодения, помня, что градиент расстояния равен единице.

Определение места судна по пеленгу и расстоянию.

Этот способ наиболее часто употребляется при использовании радиолокатора. Обычно пеленг и расстояние измеряют до одного ориентира, однако бывает целесообразнее измерить пеленг на светящийся маяк по компасу, а расстояние измерить до берега. В первом случае угол пересечения линий положения будет равен 90 о, а во втором – разности пеленгов, снятых с карты. Расстояние может быть измерено с помощью секстана по вертикальному углу либо получено приближённо по открытии маяка или глазомерно, при плавании по фарватеру или в узкостях.

Чтобы уменьшить ошибки неодновременности наблюдений, вначале измеряются расстояния, а затем берётся пеленг при положении предмета ближе к траверзу и в обратной последовательности – при острых углах. Обсервованное место получается на линии ИП на расстоянии от предмета, равном Д.

При измерении пеленга и расстояния до одного ориентира средняя квадратическая погрешность места судна равна (угол
)

При измерении пеленга и расстояния до разных объектов требуется знать угол пересечения, тогда:

9. Градиенты навигационных параметров. Способы оцеки точности места судна при навигационных определениях. СКП и 95% погрешность в месте судна. Практический учёт погрешностей в определении места судна для безопасной навигации. Требования ИМО.

Любые измерения содержат ошибки, поэтому, измерив пеленг, дистанцию или угол и рположив на карте соответствующую изолинию, нельзя считать, что судно будет находиться на этой изолинии. Вычислить возможное смещение изолинии из-за ошибок можно, используя понятие градиента функции.

Вектор называется градиентом – это вектор, направленный по нормали к навигационной изолинии в сторону её смещения при положительном приращении параметра, причём модуль этого вектора характеризует наибольшую скорость изменения параметра в данном месте. Этот модуль равен:

.

Если при измерении навигационнаго параметра v допущена ошибка Dv и известен градиент, то смещение линии положения параллельно самой себе и определяется формулой:

.

Чем больше величина градиента g, тем меньше смещение линии положения при той же ошибке Dv, тем точнее будет определение места судна.

Если при измерении навигационного параметра имела место случайная погрешность m П, град, то погрешность линии положения найдётся по формуле:

.Полоса положения, ширина которой в три раза больше средней, захватывает места судна с вероятностью 99,7%. Такую полосу называют предельной полосой положения . Аналитически вычисляется по формуле:
, где d –вспомогательный угол.

Значение угла d получается вычислением:

.

Смещение линии положения в милях равно:

,

где m’a - погрешность угла в дуговых минутах.

Для предотвращения навигационных аварий, связанных с посадкой на мель, наряду с другими мероприятиями предпринимались попытки нормировать требования к точности и частоте обсервации в зависимости от условий плавания. Неоднократное обсуждение этих вопросов в комитете по безопасности мореплавания Международной морской организации (ИМО) привело к созданию стандарта точности судовождения, принятому в 1983 г. на 13-й Ассамблее ИМО в резолюции А.529.

Цель принятого стандарта обеспечение руководства различного рода администраций стандартами точности судовождения, которые должны применяться при оценке эффективности работы систем,предназначенных для определения места судна, в том числе радионавигационных систем, включая спутниковые. От судоводителя требуется знать свое место на любой момент времени. В стандарте указаны факторы, влияющие на требования к точности судовождения. К ним относятся:

скорость судна, расстояние до ближайшей навигационной опасности, которой считается всякий признанный или нанесённый на карту элемент, граница района плавания.

При плавании в других водах со скоростью до 30 узлов текущее место судна должно быть известно с погрешностью не более 4% расстояния до ближайшей опасности. При этом точность места должна оцениваться фигурой погрешностей с учётом случайных и систематических ошибок с вероятностью 95%. В стандарт ИМО включена таблица, которая содержит требования к точности места, а также допустимое время плавания по счислению при условии, что гирокомпас и лаг (время плавания), соответствуют требованиям ИМО, счисление не корректировалось, погрешности имеют нормальное распределение, а течение и дрейф учитываются с возможной точностью.

10. Ортодромия, ортодромическая поправка. Способы построения ортодромии на картах меркаторской проекции.
Ортодромическая поправка

При определении ИРП измеряют угол между истинным меридианом и дугой большого круга, по которой распространяется радиоволна от источника ее излучения М до места приема К на сфере (рис. 13.4). Измеренный угол является ортодромическим пеленгом.

Если на меркаторской проекции от места радиомаяка АД отложить, как это обычно делается, линию обратного ИРП (ОИРП) то место судна получится не в направлении МК, а в направлении MKi.

Для того чтобы линия пеленга, проложенная на меркаторской карте, прошла через место судна К, измеренный оргодромический пеленг должен быть
переведен в локсодромический пеленг (Лок П) путем прибавления к нему угла y, называемого оргодромической поправкой:

Лок П = ИРП + y

Ортодромическая поправка является поправкой за кривизну изображения дуги большого круга на меркаторской карте. Найдем величину этой поправки по рис. 13.5, изображающему Северное полушарие Земли с проведенной на нем через точки К и М дугой большого круга. Эта дуга составляет с меридианами точек К и М соответственно углы Ai и Ад. Эти углы не равны между собой, так как дуга большого круга пересекает меридианы под разными углами.

Разность двух сферических углов, под которыми дуга большого круга пересекает меридианы двух заданных точек, назывется схождением меридианов. Величину схождения меридианов точек К и М можно найти, если применить к треугольнику КРМ аналогию Непера. На основании ее можно написать:

Из формулы (13.7) видно, что y не может быть больше РД. С увеличением широты схождение меридианов увеличивается. Наибольшего значения, равного
разности долгот, схождение меридианов достигает при рт = 90°.

Значение оргодромической поправки можно найти по схождению
меридианов на рис. 13.6, изображающем в меркаторской проекции часть земного шара с точками К и М, через которые проходит дуга большого круга, составляющая с меридианами данных точек углы Ai и Ад. На меркаторской проекции дуга большого круга изобразится кривой, обращенной своей выпуклостью к ближайшему полюсу. Локсодромия, проходящая через точки К и М, пересекает их меридианы под одним и тем же углом К.

Предположим, что расстояние между точками К и М сравнительно невелико, вследствие чего можно считать, что дуга большого круга, проходящая через эти точки, изображается дугой окружности. Это предположение будет верным с достаточной для практики точностью для расстояний до нескольких сотен миль. Тогда дуга большого круга будет составлять с локсодромией в точках К и М равные углы y.

Из рис. 13.6 видно, что в точке К поправка ip = К-Ац в точке М поправка гр = А; - К. Суммируя эти равенства, получаем





Формула эта является прибли­женной потому, что при выводе ее мы допустили равенство ортодромических поправок в точках К и М. В действительности оргодромические поправки в этих точках не равны.

Подставляя эти данные в формулу (13.8) получаем:

При решении различных задач навигации чаще всего приходится находить локсодромический пеленг в данной точке при известном ортодромическом пеленге. Эту задачу решают по алгебраической формуле (13.5).

Знак ортодромической поправки зависит от взаимного расположения судна и пеленгуемой им радиостанции и определяется по следующему правилу: если в Северном полушарии судно расположено к западу от радиостанции (величина пеленга в круговом счете от 0 до 180°), ортодромическая поправка имет знак «+»;если судно находится к востоку от радиостанции (величина пеленга от 180 до 360°), ортодромическая поправка имеет знак «-». В южном полушарии правило знаков будет обратным (рис. 13.7).

При выводе приближенной формулы ортодромической поправки было сделано предположение, что дуга большого круга изображается на меркаторской карте дугой окружности, вследствие чего ортодромическая поправка у обоих ее концов будет одинакова. Более строгое исследование, вопроса об ортодромической поправке показывает, что дуга большого круга на меркаторской карте изображается кривой, не являющейся окружностью, и ортодромическая поправка у разных концов дуги большого круга будет разной.

На больших расстояниях, когда DА > 10°, следует использовать точное значение ортодромической поправки. Точное значение орто­дромической поправки можно найти с помощью табл. 23-6 МТ-75, составленной по формуле:

A 1 -ортодромическое направление, определяемое из выражения (13.2).

Повысить точность нахождения ортодромической поправки (при (р > 35°), можно, пользуясь обычной таблицей, составленной по приближенной формуле (13.8). Входить в эту таблицу следует не со средней широтой, а с широтой точки, для которой находится ортодромическая поправка. Ортодромическую поправку следует учитывать во всех случаях, когда ее величина больше случайных погрешностей прокладки, (их обычно принимают равными ± 0,3°).

Извещения мореплавателям (Notices to mariners). Содержание извещений мореплавателям. Правила корректуры навигационных карт.

Поддержание карт и руководств для плавания на современном уровне называется корректурой. Документы, содержащие сведения об изменениях в обстановке называются корректурными. Их издают органы ГУНиО МО в виде выпусков «Извещения мореплавателям» (ИМ). Наиболее важную и срочную информацию передают по радио. ИМ издают еженедельно отдельными выпусками, каждый из которых имеет свой порядковый номер. Выпуск ИМ №1 выходит в начале года и всегда должен быть на судне. На титульном листе выпуска ИМ указывают номер и дату его опубликации, номера ИМ которые вошли в данный выпуск и общие справочные сведения. Номерация извещения в течение календарного года сквозная. В перечне приводят номера карт, адмиралтейские номера и названия лоций, описание огней и знаков, радиотехнических средств навигационного оборудования и прочих руководств и пособий для плавания, которые при получении данного выпуска надлежит исправлять.

Систематически осуществляемый процесс исправления морс­ких навигационных карт и руководств для плавания с целью их приведения на уровень современности называется корректурой карт и пособий. Из числа морских карт корректуре подлежат морские навигационные карты, так как именно на них содержат­ся наиболее подвергающиеся изменениям элементы, и эти карты служат для непосредственных расчётов во время плавания.

Все руководства для плавания в большей или меньшей сте­пени также подвергаются корректуре.

В зависимости от объёма и характера исправлений, а также от того производятся ли эти исправления организацией, выпус­тившей карту, или самим судоводителем на судне различают следующие виды корректуры Адмиралтейских карт:

1) новая карта (“New Chart” - NC). Новой картой называется:

карта, показывающая район, ранее не показанный ни на одной из Адмиралтейских карт;

карта с изменённой нарезкой;

карта на определённый район масштаба отличного от масштаба карт, уже существующих на этот район;

карта, показывающая глубины в других единицах изме­рения.

Для карт, изданных после ноября 1999 года, - под нижней внешней рамкой слева. О публикации новой карты сообщается заблаговременно в Еженедельных выпусках Извещений Мореп­лавателям;

2) новое издание карты («New Edition» - NE). Новое из­дание карты публикуется в том случае, когда имеется большое число новых сведений или накапливается большое количество исправлений на существующую карту. Дата опубликования но­вого издания карты указывается справа от даты опубликования её первого издания. Например:

На картах, изданных после ноября 1999 года - в рамке в левом нижнем углу карты. Новое издание карты содержит всю корректуру, вышедшую на карту с момента публикации преды­дущего издания. С момента выхода нового издания запрещено использовать карты предыдущих изданий;

3) срочное новое издание («Urgent New Edition « - UNE).

Такое издание публикуется в том случае, когда имеется много новой информации по району карты, которая имеет большое значение для безопасности мореплавания, но по своему виду такая информация не может быть передана на суда для коррек­туры в Извещениях Мореплавателям. Ввиду срочности такое из­дание может не содержать всей корректуры, вышедшей на дан­ную карту с момента печати последнего издания, если такая информация не является критической для безопасности мореп­лавания в данном районе (см. главу 2). Таким образом, сроч­ное новое издание карты может нуждаться в корректуре по Еженедельным Извещениям Мореплавателям, вышедшим до его издания;

4) большая корректура («Large Correction»). Если существен­ные изменения должны быть внесены не на всю карту, а только на один или несколько её участков, организацией, выпустившей карту, производится большая корректура этой карты. Дата большой коррек­туры указывается справа от даты опубликования карты. Например:

Большая корректура содержит все предыдущие малые кор­ректуры (см. ниже) и корректуру, опубликованную в предыду­щих Еженедельных Извещениях Мореплавателям. Большая кор­ректура карт применялась до 1972 года;

5) малая корректура («Small Correction»). Такая коррек­тура периодически производится организацией, выпустившей кар­ту. При этом виде корректуры на карту наносится вся корректу­ра по Еженедельным выпускам Извещений Мореплавателям, вышедшим после издания карты (последнего из новых изданий) или её Большой корректуры, а также технические исправления(«Bracketed Correction»). Сведения о малой корректуре приво­дятся в нижнем левом углу карты. Например, карта откорректи­рована по извещение № 2926 за 1991 год:

882 - 985/01

Т&Р Notices in Force

Требование ИМО к форме и содержанию судовой информации о маневренных свойствах судна. Лоцманская карточка.

Основные свойства конкретного судна относящиеся в первую очередь к его ходкости, поворотливости и инерционно-тормо

Устройство магнитного компаса основано на свойстве магнитной стрелки устанавливаться по направлению силовых линий магнитного поля. Линия NS картушки компаса устанавливается по направлению горизонтальной составляющей магнитного поля Земли – магнитного меридиана Nм.

Магнитным склонением (d) называется угол между плоскостью истинного меридиана (Nи) и направлением горизонтальной составляющей магнитного поля Земли (магнитного меридиана Nм) (Рис. 1.17). Положительному склонению присваивается наименование E, отрицательному – W.

Величина магнитного склонения различна в различных точках Земли и меняется от года в год. Это годовое изменение (увеличение или уменьшение) указывается на морских картах.

С тем, чтобы выбрать склонение с карты, необходимо:

1 - приводим склонение к году плавания, которое производится по формуле:

dпл = dк + n∆d

где: dк – склонение, снятое с карты;

n – разница между годом плавания и годом к которому приведено склонение (выбирается с карты);

Рис. 1.17 Магнитное склонение ∆d – годовое изменение склонения (с карты).

Пример. На карте магнитное склонение приведено на 2003 г. dк = 7,3 0 W. Годовое увеличение к W ∆d = 0,1 0 . Определить склонение на год плавания dпл в 2010 г.

Решение.

1 – находим разницу n: _ Год плавания = 2010

Год на карте = 2003

2 – определяем изменение склоненияn∆d: Х n = 7

∆d = 0,1 0

n∆d = 0,7 0 к W

3 – приводим склонение к году плавания dпл: + dк = 7,3 0 W

n∆d = 0,7 0 кW

Ответ: d 10 = 8,0 0 W или d 10 = - 8,0 0

На магнитный компас помимо магнитного поля Земли, действует магнитное поле судна, возникающее вследствие намагничивания железных конструкций судна магнитным полем Земли.

Ось NS, картушки магнитного компаса устанавливается по направлению горизонтальной составляющей с направлением магнитного меридиана.

Девиация (δ) – угол между плоскостью Nк и Nм. Величина девиации зависит от магнитного курса судна МК. Чтобы она была не слишком большой, девиация компенсируется с помощью помещаемых в нактоузе компаса магнитов. Остаточная девиация определяется и сводится в таблицы. Аргументом, по которому составляется таблица девиации, обычно служит компасный курс КК. Однако, учитывая, что при небольшой девиации, разница между КК и МК невелика, в таблицу можно входить с МК.

Общая поправка магнитного компаса (∆мк) – угол между истинным меридианом Nи

и компасным меридианом Nк – представляют собой сумму d и δ:

∆мк = δ + d

Расчет производится в следующей форме:

Если КК известен с ним входят в «Таблицу девиации» и выбирают из нее девиацию δ.

Когда КК совпадает с табличным значение, то значение девиации снимают табличное, в случаях, когда значение КК не совпадает с табличным, необходимо девиацию выбирать путем интерполирования между КК.

С карты снимают склонение приведенное на год карты dк, приводят склонение на год плавания dпл и рассчитывают общую поправку ∆мк.

При использовании магнитного компаса мы встречаемся с двумя поправками к его показанию. Так как направления на истинный географический и магнитный полюса не совпадают из-за специфического расположения магнитных силовых линий магнитного поля Земли, то нужно вводить поправку за склонение (d). Эта поправка, в связи с разным магнитным состоянием породы подстилающей водное пространство, в различных участках местности различна. Иногда она значительно изменяется на небольшом пространстве и не постоянна. Эти места отмечаются на навигационной карте как магнитные аномалии . У приполюсных районов, близких к размещению магнитного полюса, это склонение достигает значительных величин. В районе магнитного полюса использование магнитного компаса становится невозможным из-за малости горизонтальной составляющей земного магнетизма, удерживающей стрелку компаса в магнитном меридиане.

В общем случае, в пределах допустимых отклонений магнитной стрелки от направления истинного меридиана вводится в расчет поправка за склонение (Рис.1.18) Эта поправка может иметь положительный (+) или отрицательный (-) знак. Если магнитный меридиан находится к востоку (Е) от истинного, то знак у склонения (+), если к западу (W), то знак (-). Переход от магнитных направлений к истинным осуществляется следующим образом:

ИК = МК + d ИП = МП + d

Эти формулы алгебраические, и перед склонением d ставится соответствующий знак.

Компас, установленный на судне, подвергается воздействию сил не только магнитного поля Земли, но и магнитного поля судна. В этом случае стрелка компаса устанавливается по равнодействующей этих сил. Направление в таком случае называется компасным.

Для того чтобы привести показания компаса к направлению на магнитный полюс, нужно ввести поправку за девиацию (d) (Рис.1.19)

Девиация – это угол между направлениями на магнитный и условный компасный полюса. Эта поправка характеризуется величиной в градусах и знаками (+) плюс или (-) минус.

Рис.1.18 Магнитные и истинные Рис.1.19 Компасные направления

направления

1. Когда северная часть компасного меридиана отклонена от магнитного меридиана к востоку (Е), то девиации присваивается знак (+). Если же компасный меридиан расположен к западу (W) от магнитного меридиана, то девиации присваивается знак (-).

2. Соотношение между магнитными и компасными направлениями запишется в виде:

МК = КК + d МП = КП + d

ИК = КК + d + d ИП = КП + d + d

D MK = d + d (1.31)

ИК = КК + D MK ИП = КП + D MK (1.32)

КК = ИК - D MK (1.33)

D MK = ИК – КК (1.34)

В навигации решаются три разновидности задач по исправлению направлений:

4. Обратная задача – истинные направления переводятся в компасные.

Вспомогательная – по известным ИК, КК, d (d) определяются поправка компаса, девиация или склонение.

Главная ось работающего гирокомпаса всегда устанавливается в плоскости так называемого гироскопического или компасного меридиана. Угол между истинным и гироскопическим (или просто компасным) меридианами носит название поправки гироскопического компаса.

В случаях, когда нордовая часть гироскопического меридиана отклонена от истинного меридиана к востоку, поправке гирокомпаса приписывается знак плюс, и наоборот, когда нордовая часть компасного меридиана отклонена от истинного к западу, поправка гирокомпаса имеет знак минус.
Рассмотрение рисунка позволяет при использовании гирокомпаса установить связь между истинными и компасными направлениями, выражающуюся формулами:

ИК = КК гк + ΔГК
ИП = КП гк + ΔГК (28)

Поправка гироскопического компаса и ее знак определяются по формулам:

ΔГК = ИК - КК гк
ΔГК = ИП - КПгк

Поправка гирокомпаса, вообще говоря, состоит из двух составляющих - постоянной и переменной. Однако здесь мы не будем рассматривать ее составляющие и причины, порождающие их. Это изучается в теории гирокомпасов. Мы будем рассматривать лишь результат - отклонение оси гирокомпаса от плоскости истинного меридиана и считать этот угол поправкой гирокомпаса ΔГК, которой следует исправлять все измеренные направления, если нужно получить истинные.

При пользовании магнитным компасом поправкой компаса будет являться угол, заключенный между нордовой частью истинного меридиана и нордовой частью компасного меридиана. Поправка магнитного компаса ΔМК может быть положительной, когда компасный меридиан отклонен от истинного к востоку, и отрицательной, когда компасный меридиан расположен к западу от истинного.
Поправка магнитного компаса, как видно из рисунка, представляет собой сумму двух ее составляющих: магнитного склонения и девиации магнитного компаса

Расчет истинных направлений по известным компасным направлениям и поправке магнитного компаса осуществляется по формулам:

ИК = КК мк + ΔМК
ИП = КП мк + ΔМК

Пример 1. С карты снято d = -4,5°; КК мк = 217,0°; девиация, выбранная иэ таблицы, δ = +1,8°. Рассчитать величину и знак Δ МК.
Решение. Δ МК = - 4,5° + 1,8° = - 2,7°.

Пример 2. С корабля, идущего КК мк = 70,0°, был измерен компасный пеленг на маяк КП мк = 44,5°. Для прокладки на карте необходимо знать ИП на маяк.

Решение. На КК выбираем из таблицы выше девиацию: δ = - 1,5°, а склонение снимаем с карты, на которой оно приведено к году плавания: d = - 2,4°.
Находим Δ МК = d + - 3,9°; ИП = КП мк + ` МК = 44,5° + (- 3,9°) = 40,6°.

Поправка компаса независимо от его типа определяется из наблюдений путем сравнения истинный направлений (курсов и пеленгов) с наблюденными компасными (или обратными компасными) направлениями:

Δ МК = ИП - КП мк
Δ МК = ОИП - ОКП мк
Δ МК = ИК - КК мк
Δ ГК = ИП - КП гк
Δ ГК = ИК - КК гк (32)

При пользовании магнитным компасом, когда определить его поправку на данном курсе путем непосредственных. наблюдений не представляется возможным, последняя вычисляется по формуле (30) на основе рассчитанного для года плавания магнитного склонения и выбранной из таблицы на заданный компасный курс девиации.
В практике кораблевождения могут быть применены следующие способы определения поправки компаса:
- по пеленгу створа, истинное направление которого известно;
- по пеленгу ориентира, место которого нанесено на карту;
- по сличению с другим компасом, поправка которого известна;
- по пеленгу небесного светила.

Определение поправки компаса по пеленгу створа. Этот способ определения поправки компаса наиболее прост. Сущность способа состоит в том, что в момент пересечения створа производится измерение компасного или обратного компасного (при пользовании магнитным компасом) пеленга створа. Поправка компаса при этом получается из сравнения истинного направления линии створа с его измеренным компасным направлением (смотрите рисунок):

Δ ГК = ИП - КП гк

Δ МК = ОИП - ОКП мк

Значения истинных и обратных истинных направлений створов (ИП, ОИП) обычно показываются на морских картах вдоль линии створов. Истинные направления створов указываются также и в лоциях. В отдельных случаях, когда направление створа на карте не показано, его можно легко измерить с помощью транспортира и линейки.
Для повышения точности измерения компасного пеленга рекомендуется с приближением к створу удерживать в плоскости визирования задний створный знак и внимательно наблюдать за приходом на линию визирования переднего знака. В момент, когда знаки (маяки) состворятся, то есть окажутся на одной линии, замечается отсчет компасного пеленга. Если корабль пересекает последовательно несколько створов, то повторные наблюдения на других створах и последующие вычисления поправки компаса на всех пересеченных створах дадут возможность повысить надежность и точность определения поправки компаса. Наиболее вероятное значений поправки компаса в этом случае рассчитывается как среднее арифметическое из результатов всех наблюдений. При необходимости определить вместе с общей поправкой и девиацию магнитного компаса последняя может быть рассчитана следующим образом. С карты снимается значение магнитного склонения для района, где производится определение поправки компаса. Затем по рассчитанной из наблюдений общей поправке компаса и магнитному склонению находится девиация по формуле

δ = Δ МК - d.

Определение поправки компаса по пеленгу ориентира, место которого нанесено на карту. Сущность этого способа состоит в сравнении истинного пеленга на отдаленный предмет с измеренным на него компасным пеленгом. Для этого необходимо, чтобы места корабля и наблюдаемого объекта (т. е. их координаты) в момент наблюдений были известны. Истинный пеленг с корабля на маяк может быть рассчитан (при известных координатах того и другого) аналитически или снят непосредственно с карты крупного масштаба, компасный пеленг измеряется с помощью компаса. Тогда определяемая поправка компаса найдется по формулам

Δ МК = ОИП - ОКП мк - для магнитного компаса
и
Δ ГК = ИП - КП гк -для гироскопического компаса.

Вследствие того что место наблюдаемого ориентира, как правило, бывает известно с высокой точностью, ошибка в определяемой поправке компаса зависит главным образом от того, насколько точно известно мести корабля, т. е. его координаты. Поэтому рассматриваемый способ определения поправки компаса применяется чаще всего при стоянке корабля в гавани или на рейде, когда место корабля может быть определено высокой точностью. На ходу этот способ может быть применен лишь в том случае, когда имеется реальная возможность определить свое место с ошибкой, не превышающей 25 - 50 метров.

Выбор достаточно удаленного ориентира, когда определение поправки компаса осуществляется с якорного места, должен производиться с таким расчетом, чтобы изменение пеленга за счет разворачивания корабля на якорной цепи не превышало допустимой ошибки в определяемой поправке компаса. Принимая допустимую ошибку определения пеленга m п = ± 0,2° и радиус окружности разворота корабля на якорной цепи r = 50 м, найдем минимальное расстояние Д min от корабля до наблюдаемого ориентира, при котором возможно применять этот способ определения Δ К:

D min = r * ctg m п = r / tg m п = r / m п *arc 1° = 50 * 57,3° / 0,2° = 8 миль.

Следовательно, чтобы определить с ошибкой, не превышающей m п = ±0,2° поправку компаса с якорной позиции по отдаленному ориентиру, нужно последний выбирать на расстоянии не менее 8 миль от места корабля.
Если почему-либо компасный пеленг измерить не представляется возможным, но может быть измерен КУ на него, то искомый КП может быть рассчитан по формуле

КП = КК + КУ

В этом случае одновременно с измерением курсового угла на ориентир необходимо заметить компасный курс.

Определение поправки компаса по сличению показаний двух курсоуказателей. Поправка компаса может быть определена путем сличения его показаний с показаниями другого компаса, поправка которого известна. Сущность способа состоит в том, что в один и тот же момент по сигналу замечаются курсы по обоим компасам. После наблюдений показания второго компаса исправляются его поправкой и из сравнения рассчитанного истинного курса с наблюденным компасным курсом исследуемого компаса находится искомая поправка

КК гк + ΔГК = ИК;
ИК - КК мк = ΔМК
Δ МК = (КК гк - КК мк) + Δ ГК

Разность одновременно замеченных показаний курсов двух компасов (КК гк - КК мк)называется сличением.
Таким образом, определяемая поправка компаса равна сличению плюс поправка компаса, с которым производится сличение. В примере приведен порядок определения Δ МК по сличению с ГК, хотя в принципе сличать можно показания любых курсоуказателей. Важно лишь, чтобы поправка одного из них была известна. Чаще этим способом определяется поправка магнитного компаса.

Определение поправки компаса по пеленгу небесного светила. Сущность способа состоит в том, что поправка компаса находится как разность рассчитанного истинного пеленга на небесное светило (Солнце, Луну, планету, звезду) и наблюденного на него компасного пеленга. Расчет истинного пеленга светила на момент наблюдения компасного пеленга производится по формулам сферической тригонометрии с применением специальных таблиц.. Вывод формул и порядок вычислений по ним подробно излагаются в мореходной астрономии (мы постараемся учебник по мореходной астрономии на сайте разместить в ближайшее время) и поэтому здесь не приводятся. Результаты вычислений истинного пеленга (ИП) на светило и наблюдений его с помощью компаса (КП) реализуются для получения искомой поправки компаса по формулам (32).

§ 16. Расчет компасных, магнитных и истинных направлений

В практике кораблевождения при определении (вычислении) направлений приходится решать задачи двух типов:
- по известным компасным направлениям определять для дальнейшего использования в прокладке истинные направления;
- по заданным (снятым с карты) истинным направлениям рассчитывать соответствующие им направления по компасу.
С первой задачей штурман встречается чаще всего при прокладке на карте курсов и пеленгов по результатам наблюдений. Вторая задача соответствует случаям, когда требуется рассчитать для рулевого курс по компасу, удерживая который корабль будет следовать по заданному истинному курсу. Такую же задачу приходится решать, когда требуется рассчитать, например, компасный пеленг на ориентир, соответствующий месту начала поворота корабля на новый курс. Решение задач первого типа иногда называют исправлением направлений или исправлением румбов, решение задач второго типа называют переводом направлений или переводом румбов. Расчет истинных направлений производится по формулам, а при необходимости строится чертеж. Все необходимые для этого формулы выведены в предыдущих параграфах. При решении задач магнитное склонение, девиацию и поправку компаса следует рассматривать как соответствующие поправки, которыми должны быть исправлены неверные, т. е. содержащие ошибки, направления для получения верных, истинных направлений.

Полезно запомнить, что для получения верной величины поправку следует придать с ее знаком к неверной (содержащей ошибку) величине. Применительно к рассматриваемым нами категориям верными надо считать истинные направления относительно магнитных и компасных, магнитные направления-относительно компасных. Для исправления компасного курса и компасного пеленга, наблюденных по гироскопическому компасу (репитеру), достаточно придать к ним поправку гирокомпаса и будут получены исправленные истинный курс и истинный пеленг:

ИК = КК гк + Δ ГК
ИП = КП гк + Δ ГК

Для исправления компасного курса и компасного пеленга, наблюденных по магнитному компасу, необходимо, во-первых, из таблицы выбрать девиацию (на аргумент КК), а с карты снять магнитное склонение. Придав девиацию и склонение к наблюденным компасным курсу и пеленгу, получают исправленные (истинные) курс и пеленг:

ИК = КК мк + d + δ = КК мк + Δ МК;
ИП = КП мк + d + δ = КП мк + Δ МК.

Нужно твердо запомнить, что при расчете истинных направлений аргументом для выбора девиации из таблицы служит только компасный курс, так как девиация магнитного компаса зависит от компасного курса. При исправлении компасных (или обратных компасных) пеленгов девиацию из таблицы надо выбирать на тот компасный курс, которым следовал или на котором находился корабль, когда измеряли пеленг,
Чертеж вычерчивается в такой последовательности. Проводится прямая N k - S k , обозначающая компасный меридиан, на котором выбирается произвольная точка K - место компаса на корабле. Через выбранную точку на глаз под углом, равным компасному курсу относительно компасного меридиана, проводят линию курса корабля. Под углами, равными выбранной из таблицы девиации и известному склонению, учитывая их знаки, проводят магнитный и истинный меридианы. Отыскание после таких построений магнитных и истинных направлений по выполненному чертежу не составит особого труда.
Построение чертежа рекомендуется начать с проведения линии компасного меридиана. Это пригодно для случаев, когда в качестве заданных величин даны компасные направления, В других случаях построение чертежа следует начинать с того меридиана, положение которого задается курсом или пеленгом.
Переход от истинных направлений к направлениям относительно компасного или магнитного меридиана осуществляется таким образом. По известному истинному курсу и склонению рассчитывают магнитный курс. С найденным магнитным курсом входят в таблицу девиации и из нее выбирают девиацию магнитного компаса по аргументу МК, так как КК является искомым.
По рассчитанному магнитному курсу и выбранной из таблицы девиации находят искомый компасный курс. При расчетах, не требующих высокой точности, можно ограничиться выбором девиации, как сказано выше, на магнитный курс. В этом случае мы заведомо допускаем некоторую ошибку, так как выбранная девиация не будет точно соответствовать найденному компасному курсу. Для повышения точности решения задачи можно рекомендовать применение метода последовательных приближений. Суть этого метода применительно к рассматриваемой задаче состоит в следующем. С выбранной на магнитный курс приближенной девиацией рассчитывается приближенный компасный курс. На этот приближенный компасный курс из таблицы выбирается уточненная девиация. По уточненной девиации и известному магнитному курсу рассчитывается уточненный компасный курс, который затем можно вновь использовать для выбора более точной девиации. Обычно последующие приближения излишни, так как они улучшат результат не более чем на 0,1-0,2°.
Составление чертежа, иллюстрирующего задачу на расчет направлений, начинается с нанесения на плоскость чертежа линии N и - S и, обозначающей истинный меридиан, затем строятся относительно нее линии курса и пеленга; построение заканчивается отысканием на чертеже компасных и магнитных направлений. Основа верного построения чертежа состоит в правильном нанесении на чертеж магнитного и компасного меридианов по найденному магнитному склонению и девиации магнитного компаса.

Пример 1. КК мк = 104,0°, d = + 6,6°, δ - из таблицы. Рассчитать ИК.

Решение. ИК = КК мк + d + δ = 104,0° + (+ 6,6°) + (- 3?5°) = 107,1°.

Пример 2. ИК= 216,0°, d = - 5,4°, δ - из таблицы. Рассчитать КК мк

Решение. МК = ИК - d = 216,0° - (-5,4°) = МК = 221,4°.
Из таблицы девиации выбираем на МК = 221,4° δ = + 2,1°. КК" = МК - δ " = 221,4° - (+ 2,1°) = 219,3°.
Это первое приближение. Из таблицы девиации на КК" = 221,4° выбираем девиацию.
КК"" = КК" + δ "" = 219,3° + 2,0° = 219,4°.
Ответ: КК мк = 219,4°.

Глава 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ХОДА, ПРОЙДЕННОГО КОРАБЛЕМ РАССТОЯНИЯ И ПОПРАВКИ ЛАГА

§ 17. Определение пройденного кораблем расстояния по скорости хода и продолжительности плавания

Непрерывный учет перемещения корабля, совершающего плавание по водной поверхности Земли, необходим для определения его места на любой момент времени. Чтобы вести такой учет, необходимо знать направление движения корабля и расстояние, проходимое кораблем по этому направлению. Направление движения корабля определяется с помощью корабельных курсоуказателей. Проходимое кораблем расстояние S может быть определено несколькими способами, один из которых состоит в вычислении пройденного расстояния по формуле
S = Vt (33)
Продолжительность плавания t определяется с помощью корабельных измерителей времени (часов, секундомера). Скорость хода корабля может быть получена или из Таблицы соответствия скорости хода числу оборотов движителей, составленной на основе специальных испытаний, или по показаниям лага.
Скорости хода корабля при различных оборотах движителей (гребных винтов) периодически определяются на мерной линии (специальном полигоне). Мерные линии располагаются вблизи мест базирования кораблей в районах, допускающих необходимую свободу маневрирования и обеспечивающих требуемую точность производства измерений. Полигон должен быть по возможности укрыт от воздействия ветра и волнения моря с преобладающих в данном районе направлений; глубины моря на линии пробега должны быть достаточными, чтобы на определяемые скорости не сказывалось влияние мелководья; на полигоне не должно быть резко переменных течений, имеющих значительные скорости; оборудование полигона должно соответствовать избранному способу определения скоростей. Скорости хода могут быть определены различными способами, которые сводятся к измерению промежутков времени и расстояний, проходимых кораблем за эти промежутки.


На мерной линии (смотрите рисунок) направления и длины пробегов определены заблаговременно и зафиксированы на месте системой береговых створных знаков или плавучих средств оборудования, облегчающих производство наблюдений.
Для измерения расстояний с помощью радиолокационной станции на полигоне устанавливаются специальные пассивные отражатели или используются местные точечные ориентиры, хорошо видимые на экране РЛС и нанесенные на карту.
Для получения высокоточных обсервованных мест корабля, между которыми затем измеряются расстояния, необходимо, чтобы полигон находился в зоне действия высокоточных радионавигационных систем, а корабль имел соответствующие приемо-индикаторные устройства.
Для определения скоростей с помощью гидроакустической станции необходимо, чтобы полигон был оборудован подводными излучателями или приемниками звука. Если ни того, ни другого на полигоне нет, в качестве излучателя (или приемника) могут быть использованы корабли, устанавливаемые в строго определенных местах и вооруженные гидроакустическими станциями.

Таким образом, способы определения скоростей хода корабля на мерной линии отличаются один от другого лишь средствами и приемами измерения длины линии пробега.
Наиболее точно скорости хода определяются на мерной линии, оборудованной несколькими параллельными секущими створами, чувствительность которых обеспечивает точную фиксацию моментов их пересечения. Направление линии пробега, на некоторых полигонах обозначается ведущим створом (рисунок) или рядом вех. Расстояние вдоль линии пробега между секущими створами определяется на основе точных геодезических работ. .
Для определения скорости хода на мерной линии корабль ложится на курс по компасу с расчетом идти вдоль линии вех или створа перпендикулярно секущим створам и развивает заданное число оборотов движителей. В момент пересечения первого секущего створа запускаются секундомеры и с приходом корабля на следующий створ секундомеры останавливаются. По продолжительности пробега t и его длине S рассчитывается скорость хода корабля V в узлах на данном галсе по формуле

V = S * 3600 / t (34)

где S - длина пробега в милях; t - время пробега в секундах.
В вычисленной по формуле (34) скорости, как правило, содержится некоторая ошибка за счет.влияния действующего в районе мерной линии неучтенного течения. Для исключения влияния течения на каждом режиме движения делается не один пробег, а два, три или четыре. При постоянном течении (когда его скорость и направление сохраняются во время испытаний неизменными) делаются два пробега на взаимно противоположных галсах. По результатам измерений на двух пробегах скорость хода, свободная от влияния постоянного течения, рассчитывается по формуле

V = (V 1 + V 2) / 2 (35)

где V 1 и V 2 - скорости хода при заданном числе оборотов винтов, определенные по результатам измерений на первом и втором пробегах. Число оборотов винтов N на заданном режиме работы двигателей определяется также как среднее из наблюденных на обоих пробегах

N =(N 1 + N 2) / 2 (36)

Если течение в районе мерной линии не остается постоянным, а равномерно изменяется, то делается последовательно три пробега (в одном направлении, обратно и снова в первоначальном направлении); скорость хода, свободная от влияния течения, и соответствующее ей число оборотов гребных винтов рассчитываются по формулам:

V = (V 1 + 2V 2 + V 3) / 4
N = (N 1 + 2N 2 + N 3) / 4 (38)

В тех случаях, когда скорость хода требуется определить с повышенной точностью или имеются основания предполагать, что скорость течения в районе полигона изменяется неравномерно, необходимо делать четыре пробега (поочередно в прямом и обратном направлениях). При этом средняя скорость, свободная от влияния течения, и соответствующее ей число оборотов рассчитываются по формулам:

V = (V 1 + 3V 2 + 3V 3 + V 4) / 8 (39)
N = (N 1 + 3N 2 + 3N 3 + N 4) / 8 (40)

Все пробеги при заданном режиме работы машин следует производить вдоль одной и той же линии. Это вызывается необходимостью сохранения по возможности одинаковых условий на всех галсах.
В изложенной выше последовательности производятся наблюдения и рассчитываются средние скорости (свободные от влияния течения) и соответствующее им число оборотов гребных винтов на нескольких основных режимах работы двигателей. По результатам обработки материалов измерений строится график зависимости скорости хода корабля от числа оборотов гребных винтов. График строится в прямоугольной системе координат: по оси абсцисс откладываются средние скорости в узлах, а по оси ординат среднее число оборотов винтов при данном режиме работы машин. Через точки, соответствующие результатам обработки наблюдений, проводится кривая V = f (N) зависимости скорости хода V от числа оборотов N винтов. Для достижения необходимой достоверности эта кривая должна наноситься не менее чем по пяти точкам. При меньшем числе точек график следует считать приближенным.
С вычерченного графика снимаются данные для составления Таблицы соответствия скорости хода числу оборотов движителей (гребных винтов), помещаемой в навигационном журнале. Такая таблица обычно составляется для различных скоростей с интервалом через один узел при нормальном водоизмещении корабля.
Таблица соответствия скорости хода оборотам движителей позволяет по числу оборотов винтов установить скорость, развиваемую кораблем. По известному времени движения корабля данной скоростью нетрудно произвести расчет пройденного расстояния, пользуясь формулой (33). Этот расчет удобно производить на логарифмической линейке или с помощью таблиц 27-а, 27-6 МТ (мореходных таблиц).
Число оборотов движителей на походе может несколько отличаться от заданного, поэтому время от времени его нужно контролировать. Для определения фактического числа оборотов гребных винтов пользуются тахометрами или суммарными счетчиками. При пользовании тахометрами контрольные отсчеты числа оборотов следует брать несколько раз через 5 или 10 мин, а затем вывести среднее число оборотов в минуту.
При пользовании суммарными счетчиками отсчеты по ним делаются в начале и в конце часа или получаса.

Таблица соответствия скорости хода числу оборотов винтов

(Нормальное водоизмещение G_н = 12 000 тонн)

Полный ход	Средний ход	Малый ход
узлы	обороты винтов	узлы	обороты винтов	узлы	обороты винтов

По разности отсчетов суммарных счетчиков рассчитывается число оборотов винтов в одну минуту. Если число оборотов винтов, определенное с помощью тахометров или суммарных счетчиков, не соответствует табличному, то скорость корабля выбирается из таблицы путем линейной интерполяции.
При расчетах пройденного кораблем расстояния S по скорости V и продолжительности t его плавания необходимо помнить, что выбираемая из таблицы скорость характеризует перемещение корабля относительно воды. В табличных данных не учитываются факторы, влияющие на скорость корабля: течение, ветер, волнение, отклонение водоизмещения и осадки от нормальных, крен и дифферент, обрастание корпуса и мелководье. Влияние на движущийся корабль любого из перечисленных факторов или любой совокупности их приводит к тому, что действительная скорость корабля на переходе отличается от скорости, выбранной из Таблицы (как правило, в меньшую сторону). Следовательно, в рассчитанном по скорости V и продолжительности плавания t пройденном расстоянии S содержится ошибка, величина которой зависит от того, насколько отличаются фактические условия данного плавания от условий, при которых производилось определение скоростей на мерной линии. Большей, чем по таблицам, точности в определении пройденного кораблем расстояния можно добиться при использовании для этой цели лага.

§ 18. Определение пройденного кораблем расстояния по показаниям лага

Для определения скорости хода и пройденного кораблем расстояния пользуются главным образом гидродинамическими лагами, действие которых основано на принципе измерения гидродинамического давления, возникающего от движения корабля и изменяющегося соответственно изменению скорости его хода.
Приемное устройство гидродинамического лага имеет два канала, по одному из которых в чувствительный элемент передается статическое давление, зависящее только от осадки корабля, а по другому-суммарное давление, включающее, кроме статической составляющей, составляющую динамического давления, зависящую от скорости движения корабля. Давление воды по обоим каналам приемного устройства поступает в чувствительный элемент, представляющий собой камеру, разделенную диафрагмой на две полости-нижнюю и верхнюю. Нижняя полость камеры соединена трубопроводом с каналом, принимающим суммарное давление, а верхняя - с каналом приема статического давления.
Когда корабль стоит без хода, давление в нижней полости камеры уравновешивается давлением в ее верхней полости, так как в обе полости поступает статическое давление, обусловливаемое осадкой корабля, и диафрагма остается неподвижной. При движении корабля в нижней полости камеры чувствительного элемента лага образуется избыточное давление, пропорциональное квадрату скорости хода, которое преобразуется в механическое усилие, приводящее в действие компенсационное устройство лага, вырабатывающее значение скорости хода в узлах.
Величина пройденного расстояния как функция скорости и времени вырабатывается в лаге интегрирующим механизмом.
Другим типом лагов, принципиально отличающимся от гидродинамических, являются вертушечные лаги, в качестве чувствительного элемента которых используется вертушка, выстреливаемая под днище корабля. При движении корабля встречный поток воды давит на лопасти вертушки и заставляет ее вращаться. Число оборотов, совершаемое вертушкой, пропорционально проходимому кораблем расстоянию. Вращение вертушки передается на специальный счетчик, который отмечает число оборотов вертушки и преобразовывает его в пройденное кораблем расстояние. Шкала счетчика пройденного расстояния градуируется в морских милях. При помощи специального счетно-решающего механизма пройденное расстояние перерабатывается в скорость, которая показывается на счетчике в узлах.
Гидродинамические и вертушечные лаги, как это следует из краткого их описания, показывают пройденное кораблем расстояние относительно воды. Перемещения самой массы воды эти лаги не учитывают.
Пройденное кораблем расстояние S л получают по лагу как разность двух отсчетов (ол 2 - ол 1) соответствующих моментам наблюдений T 2 и T 1 . Независимо от конструкции любой лаг показывает пройденное расстояние и скорость хода корабля с некоторой погрешностью. Погрешность показаний пройденного расстояния носит относительный характер и накапливается пропорционально проходимому расстоянию. Величина этой погрешности при разных скоростях хода корабля различная.
Для компенсации погрешности показаний лага при расчете пройденного кораблем расстояния необходимо в разность показаний (разность отсчетов лага рол = ол 2 - ол 1) вводить поправку лага. Поправкой лага называется численное значение погрешности показаний счетчика пройденного кораблем расстояния, взятой с обратным знаком и выраженной в процентах от разности отсчетов лага.