Навигация и лоция СПГУВК-2004. Дмитриев В. И., Григорян в л., Катенин В. А
 Скачать 24.68 Mb.
|
|
Определение угла дрейфа по трем пеленгам (об- щий случай) Рис. 15.15. Определение угла дрейфа по трем пеленгам (рав- ные промежутки времени) Измерив направление этой линии, получают ПУ α Угол дрейфа ПУ ИК α α = − Действительно, при движении судна постоянными курсом и скоростью отрезки пройденных судном расстояний S 1 и S 2 должны быть пропорциональны промежуткам времени t 1 и t 2 . Из рис. 15.14 видно, что прямые 1 1 a a′ , 2 2 a a′ и 3 3 a a′ параллельны друг другу, следо- вательно, 1 1 2 2 S kt S kt = или 1 2 1 2 1 2 S S kt kt t t = = Решение задачи упрощается, если пеленги измерять через равные промежутки времени (рис. 15.15). В этом случае за равные промежутки времени судно прохо- дит равные расстояния. Для решения задачи из произвольной точки а на линии первого пеленга проводится линия истинного курса. По линии истинного курса от точки b откладывается отрезок bc,равный отрезку ab.Через полученную точку с проводится линия, параллель- ная линии среднего пеленга, до пересечения с третьим пеленгом в точке . c′ Соединив точки а и c′ ,получают линию, параллельную ли- нии пути. При таком построении ab b c ′ ′ ′ = ,т. е. за равные промежут- ки времени судно проходит равные расстояния. Измерив направле- 236 Раздел 4. Счисление пути судна ние полученной линии, получают путь судна с учетом дрейфа ПУ α Угол дрейфа ПУ ИК α α = − Определение угла дрейфа по обсервациям. Способ применя- ется при плавании в видимости берега, когда имеется возможность точно определить место судна по наблюдениям ориентиров и когда в районе плавания отсутствует течение. Определение места судна по наблюдениям береговых ориен- тиров называется обсервацией. При движении судна заданным истинным курсом по наблю- дениям береговых ориентиров выполняется ряд обсерваций (рис. 15.16). Рис. 15.16. Определение угла дрейфа по обсерва- циям Соединив полученные точки прямой линией, получают ли- нию пути. Измерив транспортиром ее направление, получают ПУ α Угол дрейфа ПУ ИК α α = − Для определения изменения скорости ∆V рассчитывается скорость по линии пути (путевая скорость) ( ) 1 2 3 1 V K K T T = − Если места судна при их определении окажутся не на одной прямой, то через них проводится осредненная прямая линия, которая и принимается за линию пути. Недостатком способа является то, что при наличии в районе плавания течения угол дрейфа α будет искажен влиянием сноса суд- на течением. Предвычисление угла дрейфа. На основании исследований действия ветра на судно получены формулы для расчета угла дрейфа. Наиболее простой и теоретически обоснованной является формула, предложенная отечественным ученым Н.Н. Матусевичем: Глава 15. Графическое счисление пути судна 237 2 sin , w W k q V ⎛ ⎞ α = ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ (15.2) где α — угол дрейфа, град; W — скорость кажущегося (наблюденно- го) ветра, м/с; V— скорость судна, уз; q w — курсовой угол кажущего- ся (наблюденного) ветра, град; k — коэффициент дрейфа. При известном коэффициенте дрейфа k угол дрейфа может быть рассчитан для любых значений W, V и q w .Значения этих вели- чин легко определяются на судне. Коэффициент дрейфа может быть рассчитан на основе изучения аэродинамических и гидродинамиче- ских характеристик судна. Такой расчет производится при испыта- нии моделей в процессе создания данного типа судна. Коэффициент дрейфа k также может быть определен по ре- зультатам определения угла дрейфа α. В выражении (15.2) величина угла дрейфа определяется одним из рассмотренных способов, а вели- чина ( ) 2 sin w W V q рассчитывается по значениям составляющих, из- меренных на судне. В результате 2 sin w k W q V α = ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ (15.3) Единичное определение коэффициента дрейфа k является не- точным. Для повышения точности k определяется из многократных наблюдений, по результатам которых рассчитывается его среднее значение. Полученный коэффициент дрейфа используется в дальней- шем для расчета угла дрейфа α при плавании судна. Для облегчения расчета угла дрейфа при счислении исполь- зуются таблицы и графики углов дрейфа. Наибольшее распростране- ние получила таблица дрейфа (табл. 15.1). Учет дрейфа при счислении. Графическое счисление пути судна с Учетом дрейфа на карте начинают с прокладки линии истин- ного курса из точки начала учета дрейфа в виде короткой стрелки. Далее одним из способов определяется угол дрейфа и рассчитывает- ся путевой угол. Линия пути также прокладывается из точки начала учета дрейфа. Все пройденные судном расстояния откладываются по линии пути. 238 Раздел 4. Счисление пути судна Таблица 15.1. Таблица углов дрейфа, град(вариант) q w , W,м/с / V,уз град 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 0-180 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 10-170 0,0 0,0 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 20-160 0,1 0,2 0,3 0,4 0,6 0,7 0,9 1,0 1,2 1,3 1,5 30-150 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 40-140 0,3 0,5 0,9 1,3 1,7 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 50-130 0,4 1,0 1,4 1,9 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,7 60-120 0,6 1,4 1,9 2,4 3,0 3,2 3,5 3,8 4,2 4,6 4,9 70-110 1,0 1,8 2,4 3,0 3,7 2,9 4,2 4,5 4,8 5,2 5,5 80-100 1,6 2,2 2,8 3,5 4,2 4,6 5,о 5,5 5,9 6,3 7,2 90 2,0 2,7 3,3 4,0 5,0 5,5 6,2 7,0 8,0 9,0 9,9 Вдоль линии пути со стороны, противоположной стрелке ис- тинного курса, надписываются величины компасного курса (КК), поправки компаса и угла дрейфа (рис. 15.17). Рис. 15.17. Счисление с учетом дрейфа Моменты начала и окончания учета дрейфа документируются в судовом журнале с указанием направления и силы ветра. При графическом счислении с учетом дрейфа решаются две типовые задачи. Задача 1 (прямая). Расчет путевого угла по заданному ис- тинному курсу, скорости судна, направлению и скорости кажущегося ветра. Глава 15. Графическое счисление пути судна 239 По истинному курсу ИК и направлению кажущегося ветра K w рассчитывается курсовой угол кажущегося ветра q w . w w q K ИК = − (15.4) По скорости кажущегося ветра W, м/с, и скорости судна V, узлы, рассчитывается отношение W/V. По значениям W/V и q w изтаблицы дрейфа выбирается вели- чина угла дрейфа α. По наименованию курсового угла ветра q w опре- деляется знак угла дрейфа. Далее рассчитывается путевой угол ПУ ИК α = + α и проводится линия пути. Задача 2 (обратная). Расчет компасного курса для следова- ния судна по заданной линии пути с определенной скоростью при данном направлении и скорости ветра. Для решения задачи учета дрейфа необходимо знать курсо- вой угол кажущегося ветра. Поскольку истинный курс неизвестен (его еще предстоит определить), то и точное значение курсового угла кажущегося ветра рассчитать невозможно. Поэтому в таблицу дрей- фа входят с его приближенным значением, которое рассчитывается по формуле w w q K ПУ α = − В соответствии со знаком q w определяют знак угла дрейфа и рассчитывают истинный курс судна: ИК ПУ α = − α Далее рассчитывают компасный курс, который и задают ру- левому: КК ИК К = − ∆ Следует учитывать, что при больших углах дрейфа ( α > 5°) пройденное расстояние будет корректнее откладывать по линии ис- тинного курса с последующим переносом полученной точки на ли- нию пути по перпендикуляру к линии истинного курса. Если при решении задач графического счисления с учетом дрейфа точка на поверхности Земли задана истинным пеленгом (кур- совым углом) на приметный ориентир, то необходимо от места ори- ентира проложить заданный (расчетный) истинный пеленг до пере- сечения его с линией пути. Точка пересечения и будет заданной точ- кой. При решении этой задачи важно помнить, что расстояние до ориентира в момент траверза не является кратчайшим расстоянием. 240 Раздел 4. Счисление пути судна Кратчайшим расстоянием до ориентира является расстояние по пер- пендикуляру от ориентира до линии пути. Если точка задана расстоянием до приметного ориентира, то из места ориентира радиусом, равным заданному расстоянию, прово- дится дуга окружности до пересечения с линией пути. Точка пересе- чения является заданной точкой. 15.4 Графическое счисление с учетом течения Классификация течений, источники сведений о течениях. Водные массы океанов и морей находятся в непрерывном движении. Горизонтальное перемещение водных масс называется течением. Те- чение характеризуется направлением (курсом) течения К T и его ско- ростью V T В зависимости от устойчивости направления и скорости те- чения делятся на постоянные, периодические и непериодические. Постоянными называются течения, направление и скорость которых длительное время остаются постоянными. Периодическими называются течения, направление и ско- рость которых изменяются с определенным периодом. К таковым относятся приливные течения. Непериодическими называются течения, направление и ско- рость которых изменяются незакономерно. К непериодическим тече- ниям можно отнести ветровые течения, вектор скорости которых за- висит от направления и скорости ветра. Данные об элементах течения (его направлении и скорости) выбирают из атласов течений, которые издаются для различных рай- онов Мирового океана. Для отдельных районов со значительными приливными течениями издаются таблицы течений. Приближенные сведения о течениях можно получить в лоциях морей. Влияние течения на движущееся судно. При плавании в районе, в котором имеется течение, судно участвует в двух движени- ях: • в движении относительно масс воды по направлению истин- ного курса со скоростью V O .Эту скорость будет показывать относительный лаг; • в движении вместе с массами воды по направлению К T и со скоростью течения V T Глава 15. Графическое счисление пути судна 241 Результирующее движение является геометрической суммой этих двух движений. Для получения суммарного движения произво- дится геометрическое сложение двух векторов и . Для этого на O V T V карте прокладывается линия истинного курса ИК,на которой откла- дывается вектор скорости судна . Из конца этого вектора прокла- O V дывается линия по направлению течения К T , по которой откладыва- ется вектор скорости течения . Соединив начало вектора с T V O V концом вектора , получают вектор суммарного перемещения суд- T V на с учетом течения (рис. 15.18). Рис. 15. 18.Скоростной треугольник Вектор суммарного перемещения судна с учетом течения на- зывается путевой скоростью . Треугольник КАВ,образованный V векторами скоростей , и , называется скоростным тре- O V T V V угольником. Линия KB, по которой фактически перемещается судно с уче- том течения, называется линией пути при течении. Угол ПУ β между северной частью истинного меридиана и линией пути при течении называется путевым углом при течении. Угол между линией истинного курса и линией пути при тече- нии называется углом сноса β. Угол сноса измеряется в полукруговой системе счета и рассчитывается по формуле ПУ ИК β β = − (15.5) Формула (15.5) алгебраическая, в ней следует учитывать знак угла β, который имеет знак "плюс" (+), если течение направлено в 242 Раздел 4. Счисление пути судна левый борт судна и знак "минус" ( −), если течение направлено в пра- вый борт. Учет постоянного течения при графическом счислении. При графическом счислении по относительному лагу решают две типовые задачи. Задача 1 (прямая). Расчет пути и путевой скорости при уче- те течения. По истинному курсу ИК, скорости судна V O и элементам те- чения К Т и V Т необходимо определить путь судна и путевую скорость V. Из точки К,начала учета постоянного течения, прокладыва- ется линия истинного курса ИК (рис. 15.19). Рис. 15.19. Определение пути при течении На этой линии от точки К откладывается вектор скорости судна . Из конца вектора скорости судна (точка А)прокладывает- O V ся линия К Т направления течения, по которой откладывается вектор скорости течения . Соединив точку К сконцом вектора скорости T V течения (точкой В),получают линию пути. Измерив направление ли- нии пути КВ транспортиром, получают путь судна с учетом течения ПУ β . Величина отрезка КВ является вектором путевой скорости V Угол сноса рассчитывается по формуле (15.5). Задача 2 (обратная). Расчет компасного курса для следова- ния по заданной линии пути при течении. Глава 15. Графическое счисление пути судна 243 По заданному пути с учетом течения ПУ β , известным скоро- сти судна V О , элементам течения K T , V T и поправке компаса ∆ГК сле- дует определить необходимый компасный курс. Из точки K начала учета течения прокладывается заданная линия пути ПУ β (рис. 15.20). Из этой же точки прокладывается линия по направлению течения K T , по которой откладывается величина скорости течения . Из конца вектора течения (точка А)радиусом, T V равным скорости судна V О , делается засечка на линии пути (точка В). Линия АВ параллельна направлению истинного курса ИК.С помо- щью параллельной линейки по направлению линии АВ из точки К проводится линия истинного курса. Направление ИК этой линии из- меряется с помощью транспортира. Угол β рассчитывается по фор- муле (15.5). Рассчитанное далее значение компасного курса КК = = ИК — ∆ГК задается рулевому. Рис. 15.20. Определение ком- пасного курса Рис. 15.21. Расчет координат текущего места судна Как видно из построений при решении рассмотренных задач, далее графически решается выражение O T V V V = + Относительный лаг измеряет пройденное судном расстояние по направлению истинного курса и течения не учитывает. Поэтому при ведении графического счисления с учетом течения, пройденное судном расстояние откладывается по линии истинного курса, а затем полученное место переносится на линию пути по направлению тече- ния. При этом решаются следующие типовые задачи. Задача 3. Расчет координат текущего места судна. Исходная точка А на момент Т 1 отсчет лага ол 1 , истинный курс ИК,скорость судна V O ,элементы течения K T и V T известны. 244 Раздел 4. Счисление пути судна При необходимости определить координаты судна следует заметить время Т 2 по морским часам, а по репитеру лага заметить его отсчет ол 2 . Рассчитывается пройденное судном расстояние S O = (ол 2 − ол 1 ) k Л Для контроля рассчитывается расстояние и по времени пла- вания: S O = V O (Т 2 − Т 1 ). Расстояния, рассчитанные по лагу и по времени, должны сходиться. При получении расхождения в расстояниях следует про- верить расчеты и исключить возможную ошибку. Полученное расстояние S O откладывается по линии истинно- го курса (рис. 15.21). Из полученной вспомогательной точки В про- водится линия, параллельная направлению течения, до пересечения с линией пути. Точка пересечения С и будет искомой точкой текущего места судна С. Возле нее записывают время Т 2 и ол 2 .При необходи- мости с карты могут быть измерены счислимые географические ко- ординаты ϕ С и λ С этой точки. Аналогичным образом решается задача предвычисления ко- ординат на любой заданный момент времени. Так как в этом случае отсчет лага неизвестен, пройденное расстояние рассчитывают по времени и назначенной скорости плавания: ( ) O O 2 1 S V T T = − Задача 4. Предвычисление отсчета лага и времени прибытия судна в заданную точку. Исходное место А на момент времени Т 1 и отсчет лага ол 1 ,ис- тинный курс ИК и скорость V О ,а также элементы течения К Т и V Т из- вестны. Для решения из заданной точки С проводится линия, парал- лельная вектору течения, в противоположную сторону до пересече- ния с линией истинного курса в точке В (рис. 15.22). Далее с помощью циркуля измеряется длина отрезка АВ,ко- торая соответствует относительному расстоянию S О . Именно это рас- стояние предстоит пройти судну, чтобы с учетом течения оказаться в заданной точке С.Далее рассчитываются время плавания t и момент Т 2 : O O ; t S V = 2 1 T T t = + |