Астрономическне способы определения места судна. Порядок выполнения определений

Астрономические способы определения места судна предусматривают использование высотных линий положения. Основная идея обсервации места судна методом линий положения заключается в следующем.

Каждое светило проецируется на поверхность земли и проекция называется полюсом освещенности. Географические координаты полюса освещенности φ и λ (на поверхности земли) определяются координатами светила на небесной сфере, т.е. его склонением δ и гринвичским часовым углом tгр, причем широта φ полюса освещенности равна склонению светила δ, а долгота λ – его гринвичскому часовому углу tгр, φ= δ и λ= tгр. Полюса освещенности можно рассматривать как навигационные ориентиры с известными координатами, поэтому их можно использовать для определения места судна. Если измеряется высота светила над плоскостью истинного горизонта, то зенитное расстояние (90° – высота) определяет на поверхности земли изолинию, на которой находится судно, причем изолиния представляет собой окружность, центром которой является полюс освещения светила, а радиусом – зенитное расстояние, выраженное в милях. Таким образом, если измерить высоты нескольких светил, то можно получить их изолинии, в точке пересечения которых находится обсервованное место судна (аналогично обсервации по расстояниям нескольких ориентиров).

Положение полюсов освещенности светил, в отличие от береговых ориентиров, изменяется, поэтому при измерении высоты светила необходимо фиксировать момент времени для определения координат полюса освещенности. Второй особенностью астрономических наблюдений является то, что радиусы изолиний, равные зенитным расстояниям, в общем случае достаточно большие, чем затрудняется построение изолиний относительно полюсов освещенности. Так, при высоте светила 45° радиус изолинии относительно полюса освещенности равен 2700 миль, а при высоте 60° - равен 1800 миль. Поэтому, если высоты светил меньше 88°, то использовать полюса освещенности для построения изолиний на карте невозможно.

В этом случае применяется способ, заключающийся в замене небольшого участка изолинии прямой линией положения, касательной к изолинии вблизи счислимого места. На рисунке показана сферическая изолиния на меркаторской карте, точка s – полюс освещенности; точка - счислимое место судна; - азимут светила, т.е. направление из счслимой точки на полюс освещенности. Переносом n= К определяется расстояние от счислимой точки до точки К, в которой изолиния заменяется прямой линией положения ЛП. На этой линии находится место судна. Таким образом, для получения высотной ЛП необходимо знать азимут светила и перенос n.

Азимут светила можно рассчитать, располагая счислимыми координатами судна , , склонением δ и гринвичским часовым углом tгр с помощью формулы сферической тригонометрии:

.

Величина переноса n является разностью между обсервованной и счислимой высотой светила. Обсервованная высота измеряется с помощью секстана с последующими исправлениями, а счислимая высота рассчитывается по формуле:

При использовании двух высотных линий положения І-І и ІІ-ІІ, проложенных из счислимой точки перпендикулярно азимутам и с заданными переносами (на рис. +4,2 и -3,6) обервованная точка находится на пересечении линий положения.

К астрономическим способам определения места судна относятся следующие:

- по одновременным наблюдениям светил;

- по разновременным наблюдениям Солнца;

- по соответствующим высотам Солнца;

- при высотах Солнца больше 88°;

- определение широты по меридиональной высоте Солнца и по Полярной звезде.

Определения места по одновременным наблюдениям светил:

Одновременными условно называют наблюдения двух и более светил, выполняемые в быстрой последовательности. Такие наблюдения обычны для сумерек при определениях по звездам и (или) планетам, а в периоды квадратур возможны определения по одновременным наблюдениям Солнца и Луны. Общим для всех таких определений места является то. что перемещение судна за время между измерениями высот учитывается приведением их к одному месту (зениту). Различаются такие определения по числу наблюдаемых светил, от чего зависит наивыгоднейшая разность их азимутов, выбор места относительно, фигуры погрешностей и оценка точности результатов.

Порядок действий при определении места по одновременным наблюдениям светил:

- подобрать светила с наивыгоднейшей разностью азимутов — 50—70° для двух светил, примерно по 120° для трех и по 90° для четырех светил;

- измерить в быстрой последовательности высоты светил (желательно по 3—5 раз каж­дого), замечая моменты по хронометру;

- заметить судовое время Т_с и отсчет лага, снять с карты счислимые координаты судна φ_с и λ_с на этот момент, записать курс ИК, и скорость V;

- определить поправку индекса секстана (можно до наблюдений) и если позволяют условия, измерить наклонение горизонта;

- если измерения выполнялись сериями, то найти средние из моментов по хронометру и отсчетов секстана для каждого светила;

- найти приближенное время и дату на Гринвиче по Т_с и номеру часового пояса, рассчитать точные моменты Т_гр по хронометру и его поправке для каждого измерения высоты пли среднего из серии;

- определить координаты светил t_гр и δ на дату и моменты Т_гр;

- решить параллактические треугольники и перевести азимут А в круговой счет:

- исправить высоты светил и привести их к одному месту (зениту), которому соответству­ют Т_с и ОЛ;

- рассчитать переносы h₀ — h_с, проложить линии положения, найти обсервованное место и невязку;

- оценить точность полученной обсервации.

Прокладка всех линий положения выполняется одинаково: через счислимую точку про водят линию азимута, отмечая стрелкой направление на светило; вдоль этой линии откладывают перенос h₀ — h_с в сторону светила (если он положителен) или в противоположную (если он отрицателен); через полученную определяющую точку проводят перпендикулярно линии азимута высотную линию положения (ВЛП). Прокладку лучше всего выполнять на карте, на которой ведут счисление, и в том же масштабе. При прокладке на бумаге произвольную точку принимают счислимой, от нее откладывают по линиям азимутов переносы в одинаковом масштабе и в том же масштабе измеряют разность широт Δφ и отшествие Δω между счислимой и обсервованной точками, а также величину невязки С между ними. Величину Δω переводят в разность долгот Δλ = Δω*secφ_с (табл. 25-а МТ—75) и вычисляют обсервованные координаты:

φ₀ = φ_с + Δφ

λ₀ = λ_с + Δλ

В широтах до 70° часто пользуются угловым масштабом: строят угол, равный счислимой широте, вдоль его наклонной шкалы выбирают масштаб расстояний, по которому изме­ряют h₀ — h_с, Δφ и С, а проекция этой шкалы на горизонтальную сторону угла дает шкалу измерения Δλ.

При определениях по двум светилам обсервованное место принимают в точке пересечения их линий положения. Средняя квадратическая погрешность места М зависит от разности азимутов ΔА = А2 — А светил по формуле Каврайского:

где ε_h и σ_h — средние квадратические значения случайных и повторяющихся погрешностей высот.

Круг радиуса.V/c центром в обсервованной точке содержит действительное, место с вероятностью 63—68%. Если радиус этого круга увеличить вдвое, то вероятность захвата им действительного места возрастает примерно до 95%.