Игры для детей / 12.08.2020

Графическое счисление пути судна. Сущность графического счисления

), который позволяет перейти непосредственно к решению прикладных навигационных задач в яхтинге. В этой серии статей мы научимся вести счисление пути судна, оформлять его на морской навигационной карте, опять же, познакомимся с новыми понятиями. Ну как без этого (я про понятия).Для обеспечения безопасного яхтинга шкиперу необходимо ясно ориентироваться в окружающей обстановке и чётко знать место своей лодки. С целью решения этой задачи на карте выполняются графические построения, отражающие направление пути, значения компасных курсов, величины взятых пеленгов и расстояний, расчёты по безопасному расхождению с обнаруженными объектами и т.п. Весь комплекс таких построений и называется навигационной прокладкой.

Перед началом перехода яхтсмен изучают весь комплекс навигационных условий в предстоящем яхтинге и наносит на карту предполагаемый маршрут перехода и дополнительную информацию (производит подъём карты). Это — предварительная прокладка.

Как только яхта выходит, штурманский состав начинает вести тщательный учёт элементов движения, курсов, скоростей, сноса от намеченного пути. Под штурманским составом на яхте обычно понимается капитан. Кто же еще, он и жнец, и на дуде.. , ну вы поняли. Хотя иногда на лодке и присутствуют компетентные члены (не органы) экипажа, которые могут выполнить эту задачу. Впрочем я отклонился, вернемся к нашим.. , учету. Определяются и наносятся на карту местоположение судна, элементы воздействия внешних факторов (ветрового дрейфа и течения). Это — исполнительная прокладка.
Когда точное место яхты не определено навигационными или иными способами, его наносят на карту, используя значения курса, которым оно следует, параметров внешних воздействий (если они определены) и скорости. Это — метод счисления пути. Само счисление пути судна производится непрерывно в течение всего перехода и его данные исправляются, при необходимости, когда яхтсмен получает обсервованное место. Сама система счисления пути бывает двух видов — графическая и аналитическая.

Аналитическое счисление пути судна.

Аналитическое счисление пути судна подразумевает расчёт координат места яхты по формулам и известным данным и последующее нанесение его на карту. Этот метод счисления пути применяется, в основном, при океанском плавании, при использовании карт мелкого масштаба. В современном яхтинге эта система счисления пути судна не сильно востребована, занимаются ей, в нынешнее время только профессиональные штурманы, GPS им в помощь. Поэтому в данной статье мы ее рассматривать не будем. А вот графическое счисление пути судна разберем подробнее, тем более, что оно интуитивно понятно и позволяет даже начинающему яхтсмену определиться в пространстве без электроники (тьфу-тьфу-тьфу).

Графическое счисление пути судна.

Метод графического счисления пути судна подразумевает нанесение на карту линий пути с указанием курсов и других данных с учётом сноса (если известны его параметры). Сущность разницы между двумя этими системами счисления пути в том, что при аналитическом счислении пути судна выше указанный комплекс графических построений не выполняется, поэтому и труден в освоении широким кругом яхтсменов-любителей. Да и кому охота сидеть на тесном штурманском месте и заниматься арифметическими действиями. То ли дело заниматься там же, тем же занятием, но рисуя на карте увлекательные линии и стрелки. Главное не сильно увлечься рисованием и не испортить карту, без которой в яхтинге не обойтись.

Место судна, полученное только в результате любого метода счисления пути, называется счислимым местом. Остановимся пока на понятии счисления пути судна. Для начала предположим, что на яхту не действуют никакие внешние факторы (ни дрейф, ни течение). Тогда ясно, что путь судна ляжет по линии его курса и оно пройдёт за определённый промежуток времени расстояние, равное произведению его скорости на величину этого промежутка времени.

Путь яхты, проложенный на карте, называется путевым углом. На линии пути яхт откладывается пройденное лодкой расстояние. Расстояние это может быть теоретически определено умножением скорости на время, но практически оно снимается с показаний лага, т.к. лаг отсчитывает именно пройденное расстояние, а скорость он уже «вычисляет». В точке начала графического счисления пути судна отмечается время и отсчёт лага (Т1 и ОЛ1), в виде дроби, в числителе которой — время (с точностью до минуты), а в знаменателе — отсчёт лага (с точностью до 0.1 морской мили). Эти данные наносятся на карту возле каждого счислимого места (при наличии обсервации — у обсервованного места). Курс судна прокладывается из точки начала счисления. Относительно этой точки производятся остальные расчёты и построения. Частота нанесения счислимых и обсервованных точек определяется решением капитана в зависимости от условий и сложности яхтинга.

Счисление пути судна, решение графических задач.

Теперь, когда мы немного познакомились со счислением пути судна и прокладкой, можно перейти и к непосредственному решению графических задач. Итак, приступим. По имеющимся координатам наносим на карту счислимое место, из которого будем вести дальнейшую прокладку (это может быть и обсервованное место, принципиальной разницы никакой, только обозначения отличаются).
При этом пусть нашими исходными данными будут: начальный момент времени 00.00; начальный отсчёт лага 00,0; скорость судна — 12 узлов. Ясно что в практическом парусном яхтинге с такой скоростью никто не ходит, но не будем забывать о «братьях наших меньших» — моторных яхтах. А подобные расчеты и для них актуальны. Несмотря на то, что они лишены важной составляющей истинного яхтинга – паруса, в море они подвергаются тем же факторам, что и парусные яхты.

Прокладываем из этой точки линию курса, пользуясь параллельной линейкой и штурманским транспортиром. Начальный курс пусть будет 100°, течение и дрейф нам пока не известны, а поэтому не учитываются. И не забудьте перевести, взятое с судового компаса, компасное значение курса в истинное. Проходит один час яхтинга. Время будет 01.00. Отсчёт лага — 12,0. Отметим на карте эту счислимую точку на 01.00. Далее, ещё через час, нам нужно будет повернуть на новый курс — 180°. Но пока отметим только точку на 01.00.
Настал момент времени 02.00. И мы, как нам было нужно, повернули на курс 180°. Из точки, соответствующей нашему моменту времени, просто проложим новый курс. При этом мы всё ещё только ведём графическое счисление пути судна. Обсерваций у нас нет. Ещё через полчаса будем поворачивать на новый курс 225°. А сейчас наш отсчёт лага равен 24,0. Вычислим, какое расстояние нам нужно отложить на линии курса, чтобы получить счислимую точку.

РОЛ(разность отсчетов лага) = 24 — 12 = 12 — откладываем 12 морских миль.

Не забываем над новой линией курса написать значение курса. Через полчаса будет момент времени 02.30, а отсчёт лага — 30,0. Откладываемое расстояние снова рассчитываем, как было указано выше:
РОЛ = 30 — 24 = 6 — откладываем 6 морских миль, отмечаем нашу счислимую точку и прокладываем новый курс.

Теперь, предположим, что у нас появилась возможность точно определить место нашей яхты мы сделаем обсервацию через 15 минут. Соответственно, момент времени будет 02.45, а отсчёт лага — 33,0.

Опаньки! А наша обсервованная точка не совпадает со счислимой. Что это означает в нашем методе счисления пути судна? А так сразу точно и не скажешь. Не все в яхтинге так просто.
Мы лишь можем предположить, что у нас ошибочно определено место яхты или на нее действуют либо течение, либо ветровой дрейф.

Более точно мы сможем судить о причине несовпадения, только имея несколько обсерваций. Их положение относительно счислимых точек проанализируем и посмотрим, что да как. Для этого мы далее будем производить определения места каждые 15 минут. На рисунке нашей прокладки будут видны счислимые точки и рядом с ними обсервованные.
Обратите внимание, что между счислимой и обсервованной точками нет волнистой линии (невязки). Это значит, что мы не приняли обсервацию к учёту и продолжаем вести графическое счисление пути судна, полагая наше место на проложенной линии курса. Это не значит, что сама обсервация взята под сомнение. Просто пока мы думаем, а обстоятельства яхтинга позволяют нам обсервованную точку пока к учёту не принимать. При плавании же, например, в стеснённых условиях мы постоянно определяем место судна и ориентируемся по обсервациям. Но об этом позже.

Вернёмся к нашей карте. Мы видим, что обсервованные точки ложатся всё дальше и дальше от счислимых. Это уже система. Ищем причины, приступаем к анализу. Первое, на что нам необходимо обратить внимание, это — по какой, прямой или кривой, линии располагаются наши точки. Если по кривой (гиперболе какой-нибудь, к примеру — но, главное, по правильной кривой), то мы имеем полное право полагать, что ориентир, используемый для определения места яхты в нашем методе счисления пути судна, неправильно нами опознан и мы, беря значения навигационных параметров (пеленгов и дистанций, например) одного ориентира, на карте откладываем их от другого. В этом случае нужно немедленно произвести опознание ориентира (ориентиров) всеми доступными способами. (Не стоит забывать и о контроле с помощью GPS). Если наши точки располагаются по прямой, то это означает, что на яхту действует какой-то внешний (и притом линейный) фактор.

Проще говоря, либо ветер нас сносит, либо течение, либо и то и другое. А как это определить? В принципе, несложно. В яхтинге всегда можно найти выход. Тут нужно запомнить два важных правила:

Лаг учитывает дрейф (при небольших углах дрейфа).

Лаг течение не учитывает.

Если сильно не умничать, то это выглядит так. Измеряем на карте расстояния между двумя счислимыми точками и соответствующими им по времени обсервованными. Если эти расстояния равны, то мы имеем дело с дрейфом. Лагу это всё равно, он учитывает дрейф. Что нет дрейфа, что есть, расстояние лаг указывает (если конечно исправен) относительно правильно.

Как раз в нашем случае так и есть, то есть нас дрейфует. Но вот если расстояния между парами счислимых и соответствующих им обсервованными точками отличаются, и величина этого отличия постоянна мы, несомненно, столкнулись с действием течения.

Но чтобы не перегружать данную статью и мозги вдумчивого читателя, о влиянии дрейфа и течения на счисление пути судна мы поговорим позже, в .

По материалам книги "Основы навигации" А.Е.Селезнев

ГРАФИЧЕСКОЕ СЧИСЛЕНИЕ ПУТИ СУДНА. Для того чтобы судить о безопасности плавания, ориентироваться в окружающей обстановке и правильно выбирать курсы для дальнейшего перемещения, судоводитель должен в любой момент знать положение своего судна. Для этого он ведет навигационную прокладку .

Перед выходом судна в рейс под руководством капитана по картам и навигационным пособиям изучают условия плавания на всем предстоящем переходе. На основании этих данных выполняют предварительную прокладку . Однако она дает только общее представление об условиях перехода. С момента выхода в рейс окончательный выбор курсов и все принимаемые к учету факторы определяются конкретной обстановкой плавания. Поэтому в рейсе осуществляют исполнительную прокладку . Она включает в себя счисление пути, расчеты и построение на карте, расчеты маневрирования для расхождения с другими судами.

Счислением называется непрерывный учет элементов движения судна (скорости и направления) и воздействий внешних сил с целью определения координат судна (счислимого места) без наблюдений береговых ориентиров и небесных светил (обсерваций). Этот учет осуществляют на основании значений курса, скорости и вектора сноса судна. Исходную точку для счисления на карте определяет капитан. За такую точку могут быть приняты точное место судна, полученное сразу же после выхода за пределы акватории порта, плавучий маяк, приемный буй и т.д. Ее координаты записывают в судовой журнал. К моменту начала исполнительной прокладки следует включить лаг, определить поправку компаса по створам или другим способом.

ВЕДЕНИЕ СЧИСЛЕНИЯ ПРИ ПЛАВАНИИ БЕЗ ДРЕЙФА И ТЕЧЕНИЯ . При плавании без дрейфа и течения линия пути судна на карте совпадает с линией ИК, поэтому учет перемещения судна на карте производится по линиям ИК, по которым откладывают расстояния, пройденные судном по лагу с учетом его коэффициента Кл . От исходной точки на карте прокладывают линию первого курса. Снятый с карты ИК переводят в КК, на который ложатся по магнитному компасу. На карте над линией ИК надписывают курс по компасу и его поправку. Пройденное по курсу расстояние Sл определяют по лагу:

Sл = Кл (ол2 - ол1) ; (Где ол2 ол1 Кл - коэффициент лага).

На линии ИК в указанных ниже случаях наносят счислимое мести судна, т. е. место, рассчитанное по курсу и плаванию. Если плавание совершают вблизи берегов, счислимые точки отмечают каждый час, в открытом море - в конце вахты. Кроме того, счислимое место наносят в точках начала и конца поворотов, при изменении скорости, при получении обсерваций. Рядом с местом судна в виде дроби записывают момент по судовым часам с точностью до 1 мин (Т) и отсчет лага с точностью до 0,1 мили (ол). (См.рис 31).

В реальных условиях морского плавания возможны три основных варианта, определяющих соответствующие практические приемы счисления пути яхты:

плавание в условиях устойчивого полного ветра;
плавание в условиях устойчивого противного ветра;
плавание при неустойчивом по силе и направлению ветре.

В первом случае яхту ведут обычно по линии пути, проложенного при предварительной прокладке. Условия счисления здесь благоприятные. Во втором случае выполняют лавировку относительно генерального курса, при этом прокладываемый фактический путь на каждом галсе не совпадает с предварительной прокладкой. Если лавировочный галс не слишком крутой, то рулевой точно выдерживает заданный курс, что упрощает счисление и повышает его точность. В таких условиях продолжительность галсов зависит от угла лавировки (угол между генеральным курсом и путем яхты). При равенстве углов правого и левого галсов их продолжительность одинакова, а лавировка может быть симметричной. Если нет - счисление и прокладку пути выполняют на каждом частном лавировочном галсе по данным приборов. Если лага нет, скорость рекомендуется оценивать на каждом галсе.

При лавировке может случиться, что рулевой по указанию капитана яхты, выбираясь на ветер, не обращает внимания на компас. Здесь через небольшие, но равные промежутки времени (15 - 30 мин.) определяют и записывают средний КК и соответствующий ему ИК, по которому откладывают данные, полученные по лагу или скорости. При неустойчивом ветре курс рулевому не задают, а ставят задачу править по парусу в поисках ветра, придерживаясь по возможности ближе к генеральному курсу. Иногда в такой ситуации в зависимости от местных признаков и прогноза погоды бывает выгодно уклониться от генерального курса, чтобы скорее получить полный устойчивый ветер (например, бриз под берегом). Во всех этих случаях в интересах счисления пути на яхте фиксируют все повороты и на каждом галсе (в начале и конце галса обязательно) с определенной периодичностью (1-2 раза в час, в зависимости от условий) записывают данные о движении судна (время, курс, скорость, отсчет лага). Эти записи обрабатывают, усредняя курс и скорость каждого галса, а затем прокладывают на карте.

Практика показывает, что точность счисления в таких условиях повышается с увеличением дискретности наблюдений. Ошибки апроксимации криволинейных участков плавания прямолинейными будут незначительны по сравнению с другими ошибками.

ДРЕЙФ СУДНА. В навигации дрейфом ("a" ) называют снос судна с линии курса под совместным действием ветра и вызванного им волнения. При дрейфе судно перемещается относительно воды под совместным действием судовых машин и ветра. Линия его фактического перемещения (ОВ), называемая линией пути судна при дрейфе, не совпадает с курсом судна (ОА). (См.рис 33). При смещении линии пути вправо от ДП судна (ветер дует в левый борт) a приписывают знак плюс (+), а при смещении влево (ветер дует в правый борт) - знак минус (-). Зависимость между путевым углом с учётом дрейфа (ПУa ), ИК и a :

ПУa = ИК + a ; ИК = ПУa - a ; a = ПУa - ИК

Угол дрейфа может быть определен путем сравнения действительного пути судна, полученного по обсервациям, с ИК . При следовании в виду берегов проводят ряд надежных навигационных наблюдений. Соединив обсервованные точки, получают линию действительного перемещения судна, т. е. линию пути при дрейфе ПУa (рис. 34). Угол между линией пути и проложенной на карте линией ИК соответствует углу дрейфа. Найденный угол дрейфа с его знаком учитывают при дальнейшем счислении. Если в районе плавания имеется течение, то полученный угол сноса будет результатом воздействия на судно не только ветра, но и течения.

УЧЕТ ДРЕЙФА ПРИ СЧИСЛЕНИИ. Если судно испытывает дрейф, то при ведении прокладки на карту наносят линию пути судна при дрейфе. На ней надписывают КК , поправку компаса и принятый к учету угол дрейфа a со своим знаком. По линии пути откладывают пройденные по лагу расстояния Sл . Считается, что при a

Sл = Кл (ол2 - ол1) ; (Где ол2 - отсчёт лага в точке нахождения судна, ол1 - отсчёт лага в исходной точке, Кл - коэффициент лага).

Если судоводитель не уверен в точности угла дрейфа, то для контроля безопасности плавания, кроме линии пути при дрейфе, на карту рекомендуется наносить линию ИК . Обе эти линии должны проходить чисто относительно подводных препятствий. Счисление ведется только по линии пути, по которой и происходит перемещение судна.

МОРСКИЕ ТЕЧЕНИЯ. Морскими течениями называют горизонтальные перемещения больших масс воды. Течение характеризуется его элементами: направлением и скоростью. Направление течения Кт указывают в градусах по круговому счету или румбах и задают по той точке горизонта, к которой течение направлено. Скорость течения Vt измеряют в узлах, а небольшие его скорости - в милях в сутки. По характеру течения классифицируют на постоянные, элементы которых из года в год почти не изменяются, периодические, элементы которых меняются по определенному закону, и временные (случайные), элементы которых могут резко меняться. На практике судоводителю чаще всего приходится иметь дело с постоянными и периодическими (приливо-отливными) течениями. Сведения об элементах постоянных и приливо-отливных течений помещают в лоциях, атласах течений и на картах. При этом указывают средние значения элементов течений, которые могут значительно отличаться от действительных. Перемещение судна относительно грунта при плавании на течении определяют следующими факторами (рис. 36).

Под действием судовых машин судно перемещается относительно воды по направлению его ДП , т. е. линии истинного курса ОА. Скорость судна относительно воды является скоростью Vл показываемой лагом. Одновременно вместе со всей массой воды судно сносится относительно грунта по направлению течения ОД со скоростью течения Vt . В результате относительно грунта судно перемещается по равнодействующей OB со скоростью, называемой истинной скоростью судна V . При этом ДП судна остается параллельной линии ИК . Линия OB, по которой перемещается судно под совместным действием судовых машин и течения, называется линией пути судна на течении. Положение линии пути относительно истинного меридиана определяется углом NOB, который называется путевым углом на течении ПУ . Угол "" , заключенный между линией истинного курса судна ОА и линией пути OB, называется углом сноса течением. При сносе судна вправо от его ДП (течение направлено в левый борт) приписывают знак "+", а при сносе влево - знак "-". Зависимость между (ПУ ), ИК и :

ПУ = ИК + ; ИК = ПУ - ; = ПУ - ИК

СЧИСЛЕНИЕ ПРИ ПЛАВАНИИ НА ТЕЧЕНИИ. При плавании на постоянном течении на карту наносят линию пути судна, по которой оно фактически перемещается относительно грунта. Над линией пути надписывают КК , поправку компаса и угол сноса со своим знаком. Для вспомогательных расчетов тонкой линией наносят также линию ИК , по которой откладывают расстояния Sл , проходимые судном относительно воды по показаниям лага. Точки, полученные на линии ИК , переносят по направлению течения на линию пути (рис.37). У счислимых точек на линии пути делают отметку времени и отсчета лага, а у соответствующих точек на линии курса - только отсчета лага. Точки траверза, открытия и скрытия ориентиров наносят на линию пути (рис.38).

СЧИСЛЕНИЕ ПРИ СОВМЕСТНОМ УЧЕТЕ ДРЕЙФА И ТЕЧЕНИЯ. Рассмотрим случай, когда судно перемещается относительно грунта под совместным действием судовых машин, ветра и течения. Для ведения счисления на карте прокладывают линию пути судна при дрейфе и течении и надписывают КК , поправку компаса и суммарный угол сноса

с = a + .

Кроме того, для вспомогательных расчетов на карте прокладывают также линию пути при дрейфе, по которой откладывают плавание судна по лагу Sл . Каждой точке на линии пути при дрейфе соответствует точка на линии действительного перемещения судна. Эти точки связаны между собой вектором течения. Графически задачи, связанные с нахождением на карте линии пути при дрейфе и течении, истинной скорости V и суммарного угла сноса с по заданным КК , Vл , a , и элементам течения, нанесением счислимого места, предвычислением времени и ол на момент прихода в заданную точку, нахождением траверза ориентира, решают так же, как и при плавании на течении, но все вспомогательные построения делают на линии пути при дрейфе, заменяющей линию ИК .

ОЦЕНКИ ТОЧНОСТИ СЧИСЛЕНИЯ. В результате воздействия неучтенных погрешностей действительный путь судна и пройденное им расстояние (плавание) не будут соответствовать тем, которые учитывались при счислении на карте, а фактическое место судна - счислимому. Для ориентировочного суждения о погрешностях в счислении можно пользоваться следующими данными, которые отражают накопленный обобщённый опыт судовождения и проведенные исследования. Продолжительности плавания (часы) соответствует радиальная средняя квадратическая ошибка счисления, % от S :

До 3ч - 10%; 3-6ч - 9%; 6-10ч - 8%; 10-14ч - 7%; 14-18ч - 6%; 18-23ч - 5%; 23-25ч - 4%; более 35ч - 3%.

При прокладке пути судна на карте в том или ином расстоянии от навигационных опасностей необходимо учитывать возможность отклонения судна от линии пути, причем значение отклонения будет возрастать с увеличением пройденного расстояния, в особенности при плавании с дрейфом и течением. Недостаточная точность счисления вызывает необходимость дополнительного контроля за местонахождением судна, т. е. определения его места не только путем счисления, но и по обсервациям: навигационным, астрономическим либо при помощи GPS.

Для обеспечения безопасности плавания судоводитель должен в любой момент знать положение своего судна, чего можно достичь ведением навигационной прокладки . Прокладка включает в себя счисление пути, расчеты и построения на карте для определения места судна и расчеты маневрирования для расхождения с другими судами.

Навигационная прокладка подразделяется на два вида:

- предварительная прокладка выполняется перед выходом в рейс для изучения предстоящего перехода по картам, пособиям и руководствам для плавания:она дает общее представление об условиях перехода.

- исполнительная прокладка выполняется с момента выхода в рейс и вплоть до его окончания . При этом выбор курсов и все принимаемые к учету факторы определяются конкретной обстановкой плавания.

Счислением называется учет движения судна по морской карте. В зависимости от условий плавания этот учет осуществляется двумя методами:

-письменное счисление применяется при океанских плаваниях, когда приходится руководствоваться картами мелкого масштаба. Сущность его состоит в расчете координат судна, который производит судоводитель по формулам с последующим нанесением вычисленного места на карту.

- графическое счисление применяется при плавании вблизи берегов, когда на относительно небольших расстояниях от курса могут располагаться опасные глубины, надводные и подводные препятствия, влияние на судно ветра, создающего дрейф, и течения. В этом случае счисление должно вестись особенно тщательно и непрерывно.

Исходная точка для прокладки пути судна на карте определяется капитаном. Координаты точки начала прокладки записываются в судовой журнал. К моменту начала прокладки следует включить лаг и определить поправку компаса.

От исходной точки на карте прокладывают линию первого курса. Если плавание совершается вблизи берегов, счислимые точки должны отмечаться каждый час, при плавании в открытом море в конце вахты, в моменты начала и конца поворотов, при изменении скорости, при получении обсерваций. Рядом со счислимым местом в виде дроби записывают момент по судовым часам с точностью до 1 мин и отсчет лага с точностью до 0,1 мили. Для контроля и уточнения счисления место судна в рейсе определяют различными навигационными, радионавигационными и астрономическими методами. Полученные при этом обсервованные точки наносят на карту. При получении обсервованного места дальнейшую прокладку ведут от обсервованной точки, показывая на карте величину и направление отклонения судна от счисления. Кривую линию, соединяющую обсервованную и счислимую точки, называют невязкой.

Графическое счисление без учета дрейфа и течения:

При плавании без дрейфа и течения линия пути судна на карте совпадает с линией ИК, поэтому учет перемещения судна на карте производится по линиям ИК, по которым откладывают расстояния, пройденные судном по лагу с учетом его коэффициента Кл . От исходной точки на карте прокладывают линию первого курса. Снятый с карты ИК переводят в КК (ГКК), на который ложатся по магнитному (гиро) компасу. На карте над линией ИК надписывают курс по компасу и его поправку. Пройденное по курсу расстояние S определяют по лагу:

S = Кл (ОЛ 2 - ОЛ 1) ;

(где ОЛ 2 - отсчёт лага в точке нахождения судна, ОЛ 1 - отсчёт лага в исходной точке, Кл - коэффициент лага).

На линии ИК в указанных ниже случаях наносят счислимое место судна, т. е. место, рассчитанное по курсу и плаванию. Кроме того, счислимое место наносят в точках начала и конца поворотов, при изменении скорости, при получении обсерваций. Рядом с местом судна в виде дроби записывают момент по судовым часам с точностью до 1 мин (Т) и отсчет лага с точностью до 0,1 мили (ОЛ).

При ведении прокладки возможны два типа задач:

Прямая задача. Известны КК , v л (v об), исходная точка счисления (φ 1 , λ 1 , T 1 , ОЛ 1). Неизвестны ИК, конечная точка счисления (φ 2 , λ 2 , T 2 , ОЛ 2).
Решение:

или S = РОЛ k л

Снять счислимые координаты φ 2 , λ 2 и определить время прихода в эту точку Т 2 = Т 1 + S/v, заметить показания лага ОЛ 2 .

Обратная задача. Известны ИК, v л (v об), φ 1 , λ 1 , T 1 , ол 1 .

Неизвестны КК, φ 2 , λ 2 , T 2 , ОЛ 2 .
Решение:

Проложить линию ИК от исходной точки счисления;
Рассчитать КК = ИК - ΔК и задать его рулевому;
Рассчитать S л = v л t (если счислимая точка рассчитывается заблаговременно), или S = РОЛ k л (если счислимая точка рассчитывается на пройденный момент) и отложить его на линии ИК;
Снять φ 2 , λ 2 и определить время прихода в эту точку Т 2 = Т 1 + S/v, и в этот момент снять показания лага ОЛ 2 .

ГЛАВА 17. АНАЛИТИЧЕСКОЕ (ПИСЬМЕННОЕ) СЧИСЛЕНИЕ

КООРДИНАТ СУДНА

Сущность и основные формулы аналитического

(письменного) счисления

Кроме графического счисления пути судна, учет его плавания может производиться с помощью аналитического (письменного) счисления.

Аналитическое счисление – вычисление географических координат судна по его курсу и плаванию (по сделанным судном разностям широт и долгот) по формулам вручную или с помощью счетно-решающих устройств.

Аналитическое счисление производится по формулам и применяется при плавнии судна вдали от берегов на океанских переходах, когда ведение графического счисления становится неточным из-за больших погрешностей в графических построениях на морских навигационных картах мелкого масштаба.

Чаще всего аналитическое счисление применяется:

при непрерывной выработке текущих счислимых координат места судна, вводимых в системы судовой автоматики. Задача решается с помощью автоматических счетно-решающих устройств (или ЭВМ);
при периодическом вычислении счислимых координат места судна в тех случаях, когда необходимо исключить погрешности счисления за счет неточности графических построений, связанных с прокладкой пути судна на мелкомасштабной карте. Задача решается вручную или с помощью счетно-решающих устройств (для контроля точности графических построений на карте; определения места судна по разновременным наблюдениям светил).

Аналитическое счисление с помощью автоматических счетно-решающих устройств производится по формулам с учетом сжатия Земли. В простейших системах решаются формулы без учета сжатия Земли.

Получим основные формулы аналитического счисления (рис. 17.1).

Судно из точки А (j 1 l 1 ), следуя постоянным курсом (К ) по локсодромии, пришло в точку В (j 2 l 2 ).

Если будут известны сделанные судном разность широт (РШ ) и разность долгот (РД ) то координаты точки В (j 2 l 2 ) легко получить из соотношений:

Рис. 17.1. Аналитическое (письменное) счисление пути судна

Значение разности широт (РШ ) и разности долгот (РД ) можно рассчитать по известным элементам движения: К ® курсу судна и S ® плаванию судна по этому курсу.

Считая Землю за сферу (шар) из элементарно малого треугольника Аа¢в¢ :

® приращение широты;

® приращение отшествия;

® приращение расстояния,

где – разность широт (мили);

– расстояние между меридианами по параллели от т. а¢ до т. в¢ – отшествие (мили);

– плавание судна по локсодромии между точкой А и точкой в¢ (мили).

Если D Аа¢в¢ принять за плоский , можно написать дифференциальные уравнения:

В результате интегрирования значений и при K = const , получим:

то есть . (17.4)

Для вычисления значения разности долгот – РД , воспользуемся соотношением между длиной дуги экватора и параллели:

Умножим числитель () и знаменатель (cos j ) на , тогда

так как из D Аа¢в¢

Решение этого уравнения приводит к известному интегралу:

тогда . (17.5)

Для вывода прямой связи между отшествием (ОТШ ) и разностью долгот (РД ), используем теорему о среднем значении интеграла, которая дает:

где j n – промежуточное значение широты в интервале между j 1 и j 2 .

Тогда для разности долгот – РД можно написать

Приравняв оба значения разности долгот (РД ), полученного по формулам (17.5) и (17.6), получим значение промежуточной широты j n :

откуда . (17.8)

Подставив значение соs j n (формула 17.8) в формулу (17.6) для разности долгот (РД ) и учтя, что

окончательно получим:

где отшествие (ОТШ ) и разность широт (РШ ) в милях.

Таким образом отшествие (ОТШ ) представляет собой длину параллели (в милях) между меридианами точек А и В , широта которой (параллели) определяется соотношением

На практике, при ведении аналитического учета на коротких расстояниях, можно допустить, что в интервале от j 1 до j 2 значение cos j изменяется линейно, тогда

и приближенная формула для расчета разности долгот – РД примет вид:

то есть разность долгот (РД ) равна отшествию (ОТШ ), деленному на косинус средней широты ().

По формулам (17.3) и (17.4) составлены таблица 24 «МТ-75» (с. 260¸272) и таблица 2.19а «МТ-2000» (с. 282¸294) «Разность широт и отшествие». В этих таблицах по плаванию S (от 0 до 100 миль) и курсу (через 1°) можно получить готовые значения разности широт (РШ ) и отшествия (ОТШ ) , величины которых даны в таблице до сотых долей мили и поэтому могут быть использованы для плаваний (S ) в 10 и 100 раз больших (или меньших) ® переносом запятой ® см. табл. 17.8.

Пример: 1) S = 450 миль, К = 37°, РШ = 359,4 мили к N и ОТШ = 270,8 мили к Е ;

2) К = 230°, S = 1860 миль, РШ = 1195,6¢ к S и ОТШ = 1424,8¢ к W (см. табл. 17.1).

В «МТ-75» помещена также специальная таблица 25а «Разность долгот» (с. 273¸278) составленная по формуле (17.13).

Аналогичная таблица 2.20 – см. «МТ-2000» (с. 296¸301).

Разность широт и отшествие

(с. 271 «МТ-75» или с. 293 «МТ-2000»)

ГРАФИЧЕСКОЕ СЧИСЛЕНИЕ ПУТИ СУДНА. Для того чтобы судить о безопасности плавания, ориентироваться в окружающей обстановке и правильно выбирать курсы для дальнейшего перемещения, судоводитель должен в любой момент знать положение своего судна. Для этого он ведет навигационную прокладку. Перед выходом судна в рейс под руководством капитана по картам и навигационным пособиям изучают условия плавания на всем предстоящем переходе. На основании этих данных выполняют предварительную прокладку. Однако она дает только общее представление об условиях перехода. С момента выхода в рейс окончательный выбор курсов и все принимаемые к учету факторы определяются конкретной обстановкой плавания. Поэтому в рейсе осуществляют исполнительную прокладку. Она включает в себя счисление пути, расчеты и построение на карте, расчеты маневрирования для расхождения с другими судами.

Счислением называется непрерывный учет элементов движения судна (скорости и направления) и воздействий внешних сил с целью определения координат судна (счислимого места) без наблюдений береговых ориентиров и небесных светил (обсерваций). Этот учет осуществляют на основании значений курса, скорости и вектора сноса судна. Исходную точку для счисления на карте определяет капитан. За такую точку могут быть приняты точное место судна, полученное сразу же после выхода за пределы акватории порта, плавучий маяк, приемный буй и т. д. Ее координаты записывают в судовой журнал. К моменту начала исполнительной прокладки следует включить лаг, определить поправку компаса по створам или другим способом.

ВЕДЕНИЕ СЧИСЛЕНИЯ ПРИ ПЛАВАНИИ БЕЗ ДРЕЙФА И ТЕЧЕНИЯ. При плавании без дрейфа и течения линия пути судна на карте совпадает с линией ИК, поэтому учет перемещения судна на карте производится по линиям ИК, по которым откладывают расстояния, пройденные судном по лагу с учетом его коэффициента Кл. От исходной точки на карте прокладывают линию первого курса. Снятый с карты ИК переводят в КК, на который ложатся по магнитному компасу. На карте над линией ИК надписывают курс по компасу и его поправку. Пройденное по курсу расстояние Sл определяют по лагу: Sл = Кл (ол 2 - ол 1) ; (Где ол 2 - отсчёт лага в точке нахождения судна, ол 1 - отсчёт лага в исходной точке, Кл коэффициент лага).

В реальных условиях морского плавания возможны три основных варианта, определяющих соответствующие практические приемы счисления пути яхты: плавание в условиях устойчивого полного ветра; плавание в условиях устойчивого противного ветра; плавание при неустойчивом по силе и направлению ветре.

При лавировке может случиться, что рулевой по указанию капитана яхты, выбираясь на ветер, не обращает внимания на компас. Здесь через небольшие, но равные промежутки времени (15 - 30 мин.) определяют и записывают средний КК и соответствующий ему ИК, по которому откладывают данные, полученные по лагу или скорости. При неустойчивом ветре курс рулевому не задают, а ставят задачу править по парусу в поисках ветра, придерживаясь по возможности ближе к генеральному курсу. Иногда в такой ситуации в зависимости от местных признаков и прогноза погоды бывает выгодно уклониться от генерального курса, чтобы скорее получить полный устойчивый ветер (например, бриз под берегом). Во всех этих случаях в интересах счисления пути на яхте фиксируют все повороты и на каждом галсе (в начале и конце галса обязательно) с определенной периодичностью (1 -2 раза в час, в зависимости от условий) записывают данные о движении судна (время, курс, скорость, отсчет лага). Эти записи обрабатывают, усредняя курс и скорость каждого галса, а затем прокладывают на карте.

ДРЕЙФ СУДНА. В навигации дрейфом ("a") называют снос судна с линии курса под совместным действием ветра и вызванного им волнения. При дрейфе судно перемещается относительно воды под совместным действием судовых машин и ветра. Линия его фактического перемещения (ОВ), называемая линией пути судна при дрейфе, не совпадает с курсом судна (ОА). (См. рис 33). При смещении линии пути вправо от ДП судна (ветер дует в левый борт) a приписывают знак плюс (+), а при смещении влево (ветер дует в правый борт) - знак минус (-). Зависимость между путевым углом с учётом дрейфа (ПУa), ИК и a: ПУa = ИК + a ; ИК = ПУa - a ; a = ПУa - ИК

Угол дрейфа может быть определен путем сравнения действительного пути судна, полученного по обсервациям, с ИК. При следовании в виду берегов проводят ряд надежных навигационных наблюдений. Соединив обсервованные точки, получают линию действительного перемещения судна, т. е. линию пути при дрейфе ПУa (рис. 34). Угол между линией пути и проложенной на карте линией ИК соответствует углу дрейфа. Найденный угол дрейфа с его знаком учитывают при дальнейшем счислении. Если в районе плавания имеется течение, то полученный угол сноса будет результатом воздействия на судно не только ветра, но и течения.

УЧЕТ ДРЕЙФА ПРИ СЧИСЛЕНИИ. Если судно испытывает дрейф, то при ведении прокладки на карту наносят линию пути судна при дрейфе. На ней надписывают КК, поправку компаса и принятый к учету угол дрейфа a со своим знаком. По линии пути откладывают пройденные по лагу расстояния Sл. Считается, что при a

Если судоводитель не уверен в точности угла дрейфа, то для контроля безопасности плавания, кроме линии пути при дрейфе, на карту рекомендуется наносить линию ИК. Обе эти линии должны проходить чисто относительно подводных препятствий. Счисление ведется только по линии пути, по которой и происходит перемещение судна.

МОРСКИЕ ТЕЧЕНИЯ. Морскими течениями называют горизонтальные перемещения больших масс воды. Течение характеризуется его элементами: направлением и скоростью. Направление течения Кт указывают в градусах по круговому счету или румбах и задают по той точке горизонта, к которой течение направлено. Скорость течения Vt измеряют в узлах, а небольшие его скорости - в милях в сутки. По характеру течения классифицируют на постоянные, элементы которых из года в год почти не изменяются, периодические, элементы которых меняются по определенному закону, и временные (случайные), элементы которых могут резко меняться. На практике судоводителю чаще всего приходится иметь дело с постоянными и периодическими (приливо-отливными) течениями. Сведения об элементах постоянных и приливо -отливных течений помещают в лоциях, атласах течений и на картах. При этом указывают средние значения элементов течений, которые могут значительно отличаться от действительных. Перемещение судна относительно грунта при плавании на течении определяют следующими факторами (рис. 36).

Под действием судовых машин судно перемещается относительно воды по направлению его ДП, т. е. линии истинного курса ОА. Скорость судна относительно воды является скоростью Vл показываемой лагом. Одновременно вместе со всей массой воды судно сносится относительно грунта по направлению течения ОД со скоростью течения Vt. В результате относительно грунта судно перемещается по равнодействующей OB со скоростью, называемой истинной скоростью судна V. При этом ДП судна остается параллельной линии ИК. Линия OB, по которой перемещается судно под совместным действием судовых машин и течения, называется линией пути судна на течении. Положение линии пути относительно истинного меридиана определяется углом NOB, который называется путевым углом на течении ПУ. Угол " " , заключенный между линией истинного курса судна ОА и линией пути OB, называется углом сноса течением. При сносе судна вправо от его ДП (течение направлено в левый борт) приписывают знак "+", а при сносе влево - знак "-". Зависимость между (ПУ), ИК и:

ПУ = ИК + ; ИК = ПУ - ; = ПУ - ИК

СЧИСЛЕНИЕ ПРИ ПЛАВАНИИ НА ТЕЧЕНИИ. При плавании на постоянном течении на карту наносят линию пути судна, по которой оно фактически перемещается относительно грунта. Над линией пути надписывают КК, поправку компаса и угол сноса со своим знаком. Для вспомогательных расчетов тонкой линией наносят также линию ИК, по которой откладывают расстояния Sл, проходимые судном относительно воды по показаниям лага. Точки, полученные на линии ИК, переносят по направлению течения на линию пути (рис. 37). У счислимых точек на линии пути делают отметку времени и отсчета лага, а у соответствующих точек на линии курса - только отсчета лага. Точки траверза, открытия и скрытия ориентиров наносят на линию пути (рис. 38).

СЧИСЛЕНИЕ ПРИ СОВМЕСТНОМ УЧЕТЕ ДРЕЙФА И ТЕЧЕНИЯ. Рассмотрим случай, когда судно перемещается относительно грунта под совместным действием судовых машин, ветра и течения. Для ведения счисления на карте прокладывают линию пути судна при дрейфе и течении и надписывают КК, поправку компаса и суммарный угол сноса с=a+.

Кроме того, для вспомогательных расчетов на карте прокладывают также линию пути при дрейфе, по которой откладывают плавание судна по лагу Sл. Каждой точке на линии пути при дрейфе соответствует точка на линии действительного перемещения судна. Эти точки связаны между собой вектором течения. Графически задачи, связанные с нахождением на карте линии пути при дрейфе и течении, истинной скорости V и суммарного угла сноса с по заданным КК, Vл, a, и элементам течения, нанесением счислимого места, предвычислением времени и ол на момент прихода в заданную точку, нахождением траверза ориентира, решают так же, как и при плавании на течении, но все вспомогательные построения делают на линии пути при дрейфе, заменяющей линию ИК.

ОЦЕНКИ ТОЧНОСТИ СЧИСЛЕНИЯ. В результате воздействия неучтенных погрешностей действительный путь судна и пройденное им расстояние (плавание) не будут соответствовать тем, которые учитывались при счислении на карте, а фактическое место судна - счислимому. Для ориентировочного суждения о погрешностях в счислении можно пользоваться следующими данными, которые отражают накопленный обобщённый опыт судовождения и проведенные исследования. Продолжительности плавания (часы) соответствует радиальная средняя квадратическая ошибка счисления, % от S: До 3 ч - 10%; 3 -6 ч - 9%; 6 -10 ч - 8%; 10 -14 ч - 7%; 14 -18 ч - 6%; 18 -23 ч - 5%; 23 -25 ч - 4%; более 35 ч - 3%. При прокладке пути судна на карте в том или ином расстоянии от навигационных опасностей необходимо учитывать возможность отклонения судна от линии пути, причем значение отклонения будет возрастать с увеличением пройденного расстояния, в особенности при плавании с дрейфом и течением. Недостаточная точность счисления вызывает необходимость дополнительного контроля за местонахождением судна, т. е. определения его места не только путем счисления, но и по обсервациям: навигационным, астрономическим либо при помощи GPS.