Поправка и коэффициент лага

Поправка лага ∆л в процентах и коэффициент лага Кл, соответствующие скорости судна относительно воды Uо, рассчитывают по формулам:

Определение пройденного кораблем расстояния по РОЛ.

Поправку лага Δл в процентах можно выразить следующей формулой:

Δл% = {S - (ол2 - ол1) / (ол2 - ол1)} * 100 = {(S - рол) / рол} * 100

где S — расстояние, пройденное кораблем относительно воды;

рол = ол2 — ол1 — разность отсчетов лага, соответствующая расстоянию S.

Из этой формулы следует, что расстояние S, проходимое кораблем относительно воды и определяемое на основании показаний лага с учетом его поправки, нужно вычислять по формуле

S = рол (1+ Δл% / 100) =рол * кл

Выражение (1+ Δл% / 100) называется коэффициентом лага и обозначается кл. Поправка лага Δл может иметь знак плюс или минус. Если лаг отсчитывает расстояния меньше действительно проходимых кораблем, то поправка лага имеет знак плюс, и наоборот, когда лаг показывает расстояние больше проходимого кораблём в действительности, поправка лага имеет знак минус. При положительной поправке лага коэффициент лага всегда больше единицы, при отрицательной поправке лага коэффициент лага меньше единицы..

4. Локсодромия и её свойства. Аналитические выражения для вычисления локсодромического курса и расстояния по географическим координатам. Меркаторская картографическая проекция, её свойства.

Кривую на поверхности Земли, пересекающую все мередианы под одним и тем же углом, называют локсодромией, что с греческого переводится. как «косой бег».

Расстояние между двумя точками на сфере по локсодромии не является кратчайшим и её применение в мореплавании обьясняется исключительным удобством использования компасов.

Основные свойства локсодромии:

1. Если К = 0 или 180⁰, то очевидно, что локсодромия совпадает с меридианом, то есть с большим кругом.

2. Если К = 90⁰ или 270⁰, то локсодромия совпадает с параллелью или экватором, то есть образует малый или большой круг на поверхности сферы.

3. При любых других курсах локсодромия спиралеобразно стремится к полюсу, никогда его не достигая.

Уравнение локсодромии между точками с координатами , и , для эллипсоида имеет вид:

,

где -эксцентриситет эллипсоида.

Уравнение локсодромии на шаре выглядит так:

.

Из данного уравнения можно получить аналитическое выражение для локсодромичес-кого курса К:

.

Расстояние S между двумя точками выражается следующим образом. В общем случае

, где РШ= , ОТШ= .

Меркаторская проекция относится к классу цилиндрических нормальных равноугольных проекций, в которых параллели нормальной сетки есть параллельные прямые, а расстояние между меридианами пропорциональны соответствующим разностям долгот.

Для получения меркаторской проекции необходимо спроектировать меридианы и параллели Земного шара на внутреннюю поверхность цилиндра касательного к земле в районе экватора. При этом длина меридианов не изменится, и они станут параллельными друг другу. При разворачивании цилиндра в плоскость параллели растянутся и станут по длине равными экватору и параллельными ему. Причем растяжение параллелей увеличивается с ростом широты φ, т.е. длина увеличивается пропорционально secφ, чтобы быть равной длине экватора. Таким образом получается прямоугольная сетка параллелей и меридианов, расположенных на равных расстояниях друг относительно друга. На такой сетке локсодромия, пересекающая все меридианы под одним углом, изобразится прямой линией.

Однако полученная проекция не является равноугольной, так как параллели на ней растянулись пропорционально секансу широты, а величина меридианов осталась неизменной. Для того, чтобы проекция стала равноугольной необходимо произвести растяжение меридианов в каждой точке, так же как растянуты параллели, т. е. пропорционально секансу широты точки. После этого масштабы по меридиану и параллели на каждом небольшом участке карты будут равными. Масштаб полученной проекции меняется при перемене широты, оставаясь постоянным по параллели.

Меркаторская проекция удовлетворяет всем требованиям, предъявляемых к морским навигационным картам. На картах меркаторской проекции можно прокладывать без искажений углы и направления измеренные на местности, а линию пути судна, идущего постоянным курсом (локсодромию), можно прокладывать прямой линией с помощью линейки. Равноугольность проекции обуславливает подобность форм (контуров) объектов в натуре и на карте. Поэтому меркаторскую проекцию относят к конформной, сохраняющей подобие форм.

Ортодромия, пересекающая параллельные меридианы под разными углами, на меркаторской проекции изображается кривой линией, что усложняет прокладку дуги большого круга, что затрудняет плавание по кратчайшему расстоянию.

Меркаторская проекция имеет и другие недостатки:

- проекция не сохраняет равенство площадей;

- невозможно создание меркаторской карты для приполюсных районов;

- масштаб на картах меркаторской проекции изменяется с широтой, что вносит искажения измеренных циркулем расстояния даже в пределах одного листа карты.

Меркаторской милей называется длина изображения одной минуты дуги меридиана D_ф в проекции меркатора, выраженная в линейных единицах в масштабе карты:

- знаменатель масштаба по экватору.

Линейный морской масштаб l_ф показывает, сколько морских миль содержится в одном сантиметре карты и представляет величину, обратную меркаторской миле:

.

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

Морской картой называется построенное по определенному закону, уменьшенное и обобщенное изображение на плоскости поверхности океанов и морей Земли, передающее размещение и взаимосвязь различных объектов и явлений природы при помощи условных знаков.

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. В эту группу входят: карты-сетки, карты в гномонической проекции для прокладки дуги большого круга, 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 карты содержат все навигационные подробности.

Содержанием карты называется совокупность всех наносимых на карту элементов. Оно включает в себя:

- математическую основу карты;

- общегеографическую нагрузку;

- специальную нагрузку;

- элементы оформления.

Математическую основу карт составляют картографическая проекция, масштаб, принятая система координат опорных пунктов (геодезическая основа), нуль глубин и высот (высотная основа), а также компоновка карты, включающая ее формат, нарезку, внутренние рамки и их разбивку.

Наиболее часто применяются следующие картографические проекции:

- а). цилиндрические, к которым относятся:

- нормальная и поперечная проекции Меркатора;

- поперечная равноугольная цилиндрическая проекция Гаусса;

- б). канонические:

- нормальная равноугольная каноническая проекция;

- равнопромежуточная каноническая проекция (нормальная и косая);

- в). азимутальные:

- гноманическая проекция (нормальная, косая и поперечная);

- стереографическая проекция (нормальная, косая и поперечная);

- равнопромежуточная азимутальная проекция Постеля (нормальная, косая и

поперечная);

- равновеликая азимутальная проекция Ламберта (нормальная, косая и

поперечная).

Геодезической основой морских карт является опорная сеть геодезических пунктов, координаты которых приведены в установленную для данного района земной поверхности систему координат, а высоты приведены к принятому уровню.

К общегеографической нагрузке относятся:

- береговая линия с обозначением характера берега (песчаный, скалистый, обрывистый);

- рельеф и гидрография суши;

- элементы гидрографической сети;

- населенные пункты с элементами инфраструктуры;

- почвенно-растительный покров;

- государственные границы.

Специальные элементы морских карт включают в себя:

- гидротехнические сооружения, портовые объекты и сооружения на море, рельеф морского дна (глубины и подводные опасности);

- навигационные опасности;

- поверхностные грунты морского дна;

- средства навигационного оборудования;

- навигационные ориентиры;

- магнитное склонение, магнитные аномалии;

- сетки изолиний для определения места судна по различным РНС.

Элементы оформления карты включают внешнюю рамку карты, надписи и элементы дополнительной характеристики. Надписи на картах являются необходимым текстовым дополнением их содержания. Сюда относятся заголовок карты, различные пояснения, предупреждения и примечания.

Морские навигационные руководства и пособия для плавания являются книжными изданиями, содержащими международно – правовую, навигационно-гидрографическую, гидрометеорологическую и геофизическую информацию по районах Мирового океана, правила и рекомендации по обеспечению безопасности плавания, а также необходимые мореплавателям справочные сведения. К ним относятся следующие:

Международно-правовые руководства

- Международные правила предупреждения столкновений судов;

- Международный свод сигналов;

- Система А – комбинированная кардинально-латеральная система плавучего ограждения;

- Общие положения об установлении путей движения судов;

- Пределы действия территориальной юрисдикции государств в Мировом океане.

Руководства для плавания

- Лоции и дополнения к ним;

- «Огни и знаки»;

- Радиотехнические средства навигационного оборудования;

- Расписание передач навигационных предупреждений и гидрометеорологических сообщений радиостанциями;

- Расписание факсимильных гидрометеорологических радиопередач;

- Режимы плавания судов;

- Правила плавания;

- Руководства для захода судов в порты.

Пособия для плавания

- Каталоги карт и книг;

- Мореходные таблицы;

- Таблицы морских расстояний;

- Океанские пути мира;

- Таблицы приливов (издаются ежегодно) и приливных течений;

- Морской астрономический ежегодник;

- Астронавигационный альманах;

- Таблицы «Высоты и азимуты светил» (ВАС-58);

- Таблицы вычисления высот и азимутов (ТВА-57).

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

Согласно СОЛАС-74, все суда должны быть снабжены приведенными на уровень

современности картами, наставлениями для плавания, пособиями по огням, знакам,

радиотехническим средствам, извещениями мореплавателям, таблицами приливов

и другими специальными публикациями, необходимыми на предстоящий рейс.

Требуемые карты могут быть обеспечены и путем их отображения на экране ЭКДИС.

Это касается и других необходимых на рейс навигационных пособий, информация

которых также может быть показана на экране ЭКДИС. Таким образом, ЭКДИС может быть эквивалентом бумажных навигационных карт и пособий для плавания. Это

означает не физическую эквивалентность прокладок на электронной и бумажной

картах, а юридическое признание использования ЭКДИС без применения бумажных

карт на район плавания.

6. Счисление пути судна. Учёт дрейфа и течения при счислении, точность счисления. (203 стр)

Счислением пути судна называется непрерывный учет движения судна по водной поверхности с целью определения его точного места на любой момент времени.

Счисление заключается в том, что от начального места с известными координатами на морской навигационной карте прокладываются все истинные курсы, которыми шло судно, по каждому истинному курсу откладывается пройденное судном расстояние, учитывается влияние ветра на перемещение судна и его снос течением.

К элементам счисления относятся: - истинный курс и относительная скорость судна; - направление и скорость ветра; - направление и скорость течения; время плавания.

Счисление является автономным способом определения координат судна, при этом используются гироскопические и магнитные компасы для определения направления движения судна, т.е. его истинный курс, лаги для определения пройденного судном расстояния, с помощью графических построений выполняется учет сноса судна течением.

Место судна, полученное по счислению, называется счислимым местом. Счисление пути судна ведется непрерывно от начала и до конца плавания.

Счисление пути судна может выполняться графическим или аналитическим способом.

При графическом способе счисления на карте прокладываются линии пути судна и пройденные по ним расстояния, производится учет влияния ветра и течения, а также циркуляции судна. При этом на карте графически изображается траектория движения судна. Положительными качествами графического счисления является его наглядность.

Аналитический способ счисления заключается в расчете координат места судна по специальным формулам на заданный момент времени с последующим нанесением этого места на карту. Недостатком способа является отсутствие наглядности, преимуществом – более высокая точность.

При плавании без учета влияния ветра и течения направление перемещения судна совпадает с истинным курсом, а величина этого перемещения равна расстоянию, пройденному судном. Пройденное судном расстояние рассчитывается по данным лага.

Учет дрейфа судна при счислении.

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.

Рис. 1

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.

Угол a между линией истинного курса и линией пути судна называется углом дрейфа (рис.1).

Угол между северной частью истинного меридиана 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.

При графическом счислении с учетом дрейфа решаются две типовые задачи.

Прямая задача. Расчет путевого угла по заданному истинному курсу, скорости судна и углу дрейфа судна α. Вначале рассчитывается путевой угол

а затем проводится линия пути, как показано на рис. 2.

Рис. 2.

Обратная задача. Расчет компасного курса для следования судна по заданной линии пути при данном угле дрейфа. Вначале рассчитывается истинный курс судна , а затем вычисляется гирокомпасный курс, который задается рулевому:

.

Графическое счисление с учетом течения.

При плавании в районе, в котором имеется течение, судно участвует в двух движениях:

- в движении относительно масс воды по направлению истинного курса со скоростью , которую показывает относительный лаг;

- в движении вместе с массами воды по направлению и со скоростью течения.

Результирующее движение является геометрической суммой этих двух движений. Для получения суммарного движения производится геометрическое сложение двух векторов и . Для этого на карте прокладывается линия истинного курса ИК, на которой откладывается вектор скорости судна . Из конца этого вектора прокладывается линия по направлению течения , по которой откладывается вектор скорости течения . Соединив начало вектора с концом вектора , получают вектор суммарного перемещения судна с учетом течения, как показано на рис. 3, который называется путевой скоростью.

Рис. 3.

Линия КБ, по которой фактически перемещается судно с учетом течения, называется линией пути при течении. Угол между северной частью истинного меридиана и линией пути при течении называется путевым углом при течении.

Угол между линией истинного курса и линией пути при течении называется углом сноса β, причем .

Угол сноса β имеет знак плюс (+), если течение направлено в левый борт, и знак минус (-), - если в правый борт.

При графическом счислении по относительному лагу решают две типовые задачи.

Прямая задача. Расчет пути и путевой скорости при учете течения. Для решения этой задачи на карте прокладывается линия истинного курса ИК, на которой откладывается вектор скорости судна . Из конца этого вектора прокладывается линия по направлению течения , по которой откладывается вектор скорости течения . Соединив начало вектора с концом вектора , получают вектор путевой скорости, как показано на рис. 3.

Обратная задача. Расчет компасного курса для следования по заданной линии пути при течении. По заданному пути с учетом течения , известным скорости судна , элементам течения , и поправке компаса следует определить необходимый компасный курс.

Из точки К начала учета движения прокладывается заданная линия пути (рис. 4).

Рис. 4.

Из этой точки прокладывается линия по направлению течения , по которой откладывается вектор скорости течения . Из конца вектора течения (точка А) радиусом, равным скорости судна , делается засечка на линии пути (точка В). линия АВ параллельна направлению линии истинного курса ИК. С помощью параллельной линейки по направлению линии АВ из точки К проводится линия истинного курса. Направление ИК этой линии измеряется с помощью транспортира. Значение компасного курса

ГКК= ИК- задается рулевому.

Относительный лаг измеряет пройденное судном расстояние по направлению истинного курса и течение не учитывает. Поэтому при ведении графического счисления с учетом течения, пройденное расстояние откладывается по линии истинного курса, а затем полученное место переносится на линию пути по направлению течения (рис.5).

При счислении пути судна с учетом течения на карте обязательно прокладываются две линии: линия истинного курса и линия пути при течении. По линии истинного курса

Рис. 5.

откладываются пройденные судном расстояния , рассчитанные по лагу. Полученные точки переносятся на линию пути по направлению течения, как показано на рис. 6.

Рис.6.

Совместный учет ветра и течения. Прямая задача. По известным истинному курсу ИК, скорости судна , углу дрейфа α и элементам течения и требуется определить путь судна ПУ. Вначале рассчитывается путь судна при дрейфе

По рассчитанному направлению прокладывают линию пути при дрейфе и на ней строят скоростной треугольник. Из точки начала совместного учета дрейфа и течения А по линии пути прокладывается вектор скорости судна АВ, рассчитанный по показаниям лага (рис. 7).

Рис. 7

Из полученной точки В на линии прокладывается направление течения , по которой откладывается вектор скорости течения . Соединив начальную точку А с концом вектора течения - точкой С, получают линию пути при совместном учете дрейфа и течения, направление которой обозначено .

Угол дрейфа α и угол сноса течением β суммируются:

,

где с – суммарный угол сноса судна.

.

Таким образом, вначале учитывается дрейф, а затем – течение.

Обратная задача. Расчет компасного курса судна для удержания на заданной линии пути при совместном учете дрейфа и течения. Заданы направление пути ПУс, угол дрейфа

α, элементы течения и скорость судна Vл. В этой задаче вначале учитывают течение, а затем – дрейф.

Из точки начала учета дрейфа и течения А прокладывается заданная линия пути (рис. 8). Из этой точки прокладывается вектор течения . Из конца вектора течения – точки В радиусом, равным скорости судна , проводится дуга до пересечения с линией пути в точке С. Линия ВС параллельна линии пути при дрейфе и она с помощью параллельной линейки переносится в точку А. По полученной линии пути при дрейфе и углу дрейфа α рассчитываются истинный и компасный курсы судна по формулам ,

.

Рис. 8.

Точность счисления. Экспериментальными исследованиями установлено, что при плавании менее двух часов погрешность счисления пути судна нарастает по линейному закону и определяется формулой:

,

где - коэффициент точности счисления; t – время плавания по счислению.

При плавании более двух часов погрешность счисления пути судна определяется с помощью выражения:

.

Коэффициент точности определяется по погрешностям элементов счисления:

где m– средняя квадратическая погрешность элементов счисления.

Аналитическое счисление. Сущность аналитического счисления пути заключается в вычислении координат пункта прихода при известных координатах пункта отхода, курсе и плавании и судна. Координаты пункта прихода выражаются так:

В свою очередь

где