Навигация и лоция СПГУВК-2004. Дмитриев В. И., Григорян в л., Катенин В. А
 Скачать 24.68 Mb.
|
|
Расчет момента прихода судна в заданную точку Рис. 15.23. Определение задан- ной точки дистанцией, пелен- гом и траверзом Рассчитываются разность отсчетов лага рол и отсчет лага ол 2 : O Л ; рол S k = 2 1 ол ол рол = + При фактическом прибытии судна в точку С зафиксирован- ные время и отсчет лага сличаются с расчетными. Решение рассмотренных задач имеет особенности, если точка С задается пеленгом на приметный ориентир или дистанцией до не- го. Если точка С задана дистанцией до приметного ориентира, то от него как из центра окружности радиусом, равным заданной дис- танции D З , проводят дугу окружности до пересечения с линией пути. Точка пересечения будет заданной точкой С (рис. 15.23). Если точка С задана пеленгом на ориентир, то для ее нахож- дения нужно заданный пеленг ИП З проложить от центра ориентира до пересечения с линией пути (см. рис. 15.23). Если точка С задана траверзом, то необходимо из центра ориентира опустить перпендикуляр на линию истинного курса и продолжить его до линии пути. Точка на линии пути будет заданной точкой С (см. рис. 15.23). При счислении пути судна с учетом течения на карте обяза- тельно прокладываются две линии: линия истинного курса и линия пути при течении (рис. 15.24). По линии истинного курса откладываются пройденные суд- ном расстояния S O ,рассчитанные по лагу или по скорости и времени плавания. Полученные точки переносятся на линию пути по направ- лению течения. 246 Раздел 4. Счисление пути судна Рис. 15.24.Графическое счисление с учетом течения Все надписи делаются вдоль линии пути: записывается ком- пасный курс, поправка компаса и угол сноса β. У точек, означающих места судна, подписывается время и отсчет лага. При каждом изменении курса или скорости заново выполня- ются графические построения для определения нового угла сноса β. Новый угол сноса β рассчитывается и при изменении элементов те- чения K T или V T . Моменты начала и конца учета течения фиксируют- ся в судовом журнале с указанием учитываемых элементов течения и источника сведений о течении. 15.5 Совместный учет дрейфа и течения Как правило, в открытых районах морей и океанов на судно одновременно действуют и ветер и течение. Возникает задача совме- стного учета дрейфа и течения. В этом случае решение рассмотрен- ных ранее прямой и обратной задач графического счисления имеет особенности. Задача 1. Расчет пути судна при совместном учете дрейфа и течения. По известным истинному курсу ИК,скорости судна V O ,эле- ментам кажущегося ветра K W , W и элементам течения К Т и V Т требу- ется определить путь судна ПУ. Предварительно по известным элементам движения судна и элементам ветра рассчитываются курсовой угол кажущегося ветра KУ W = K W иотношение скоростей W/V О .По этим данным из таблицы углов дрейфа выбирается угол дрейфа а и определяется его знак. Рассчитывается путь судна при дрейфе ПУ α = ИК + α. Глава 15. Графическое счисление пути судна 247 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 V Л (рис. 15.25). Рис. 15.25. Прямая задача совместного учета дрейфа и течения Из полученной точки В на линии ПУ α прокладывается на- правление течения, по которому откладывается вектор скорости те- чения . Соединив начальную точку А с концом вектора течения — T V точкой С,получают линию пути при совместном учете дрейфа и те- чения, направление которой обозначают ПУ С . Угол дрейфа α и угол сноса течением β суммируются: , c α + β = где с — суммарный угол сноса судна. С ПУ ИК с = + Таким образом, вначале учитывается дрейф, а затем — тече- ние. Задача 2. Расчет компасного курса для удержания судна на заданной линии пути при совместном учете дрейфа и течения. Направление пути ПУ С ,элементы ветра K W и W,течения К T и V T и скорость судна V Л заданы. При этой задаче вначале учитывают течение, а уже затем — дрейф. 248 Раздел 4. Счисление пути судна Из точки начала учета дрейфа и течения А прокладывается заданная линия пути (рис. 15.26). Рис. 15.26.Обратная задача совместного учета дрейфа и тече- ния Из этой же точки прокладывается вектор течения . Из кон- T V ца вектора течения — точки В — радиусом, равным скорости судна V Л , проводится дуга окружности до пересечения с линией пути в точке С. Линия ВС параллельна линии пути при дрейфе и с помощью параллельной линейки она переносится в точку А. По полученной линии пути при дрейфе и элементам движе- ния судна и ветра определяется угол дрейфа α и рассчитываются ис- тинный и компасный курсы по формулам: ; ИК ПУ α = − α КК ИК ГК = − ∆ При счислении с учетом дрейфа и течения на карте проводят- ся две линии: линия пути при дрейфе ПУ α и линия пути с учетом дрейфа и течения ПУ С . Вдоль линии пути делается надпись с указа- нием компасного курса, поправки компаса и суммарного угла сноса. Например, КК 70,0°(+1,0°)с = +7,0°. Возле каждой точки на линии пути пишутся время и отсчет лага. Для определения счислимых мест судна на линии пути прой- денное судном расстояние, рассчитанное по лагу, откладывается по линии ПУ α .Полученные точки по направлению течения переносятся на линию пути. Если плавание судна совершается без лага, то для расчета пройденного расстояния учитывается изменение скорости от дейст- вия ветра. Глава 15. Графическое счисление пути судна 249 15.6 Графическое счисление с учетом суммарного течения При плавании в районе с различными видами течений учиты- вается суммарное течение V T , составными частями которого являют- ся приливное , ветровое и постоянное течения. Tпр V TВ V Tп V Вектор скорости суммарного течения складывается из гео- метрической суммы векторов этих течений. Приливные течения изменяются в соответствии с циклич- ностью приливов. Период их изменения имеет суточный или полусу- точный характер. Поэтому приливные течения называют периодиче- скими течениями. Скорость приливных течений уменьшается по ме- ре удаления от береговой черты. В открытом море эти течения при- обретают вращательный характер и изменяются по эллиптическому закону. Элементы приливного течения непрерывно изменяются, по- этому их рассчитывают через каждый час. Элементы приливного течения определяются по Атласу те- чений, с помощью таблиц течений и по данным, приведенным на не- которых путевых картах. В Атласах течений приводятся схемы приливного течения для определенного района плавания. Каждая схема соответствует своему водному часу. Водное время — это время, отсчитываемое в ту и другую сторону от момента наступления полной воды в основ- ном пункте, т. е. в пункте, относительно которого произведены рас- четы в Атласе. Водное время в часах ВЧ,соответствующее судовому време- ни Т C ,рассчитывается как алгебраическая разность этого судового времени и судового времени наступления полной воды Т ПВ ,т. е. С ПВ ВЧ Т Т = − Если в полученной разности количество минут меньше 30, то эти минуты отбрасываются, если превышает 30, то абсолютное зна- чение рассчитанного водного часа увеличивается на единицу. Соответствие судового времени водным часам удобно изо- бражать в виде схемы водного времени (рис. 15.27). 250 Раздел 4. Счисление пути судна Рис. 15.27. Схема водного времени на Т ПВ = 10 ч 20 мин Определение направления и скорости приливного течения по Атласу течений производится в следующем порядке: • по Морскому Астрономическому Ежегоднику (МАЕ) опреде- ляется фаза или возраст Луны на данные сутки и по ним де- лается вывод о скорости течения: при новолунии и полнолу- нии (сизигия) скорость течения максимальна, при фазах Лу- ны, соответствующих первой и третьей четвертям (квадрату- ра), скорость течения минимальна; • по таблице приливов для данного района плавания определя- ются судовое время наступления полной воды Т ПВ , а также высоты полных и малых вод на данные сутки h ПВ и h MB , сред- няя сизигийная и средняя квадратурная величины приливов ∆h СЗ и ∆h КВ ; строится схема водного времени; • по судовому времени начала учета течения с помощью схемы водного времени определяется водный час и судовое время его середины Т О ; • на момент времени Т О с карты измеряются счислимые коор- динаты судна и по ним наносится точка на ту схему Атласа течений, которая соответствует полученному водному часу; • ближайшая к счислимому месту судна стрелка схемы течений укажет направление течения и его скорость в сизигию V СЗ ,и в квадратуру V КВ ; • рассчитывается скорость приливного течения, соответст- вующая средней величине прилива на данные сутки: T СЗ КВ пр СЗ КВ 1 , 2 h h V V h h ∆ ∆ ⎛ ⎞ = + ⎜ ⎟ ∆ ∆ ⎝ ⎠ V Глава 15. Графическое счисление пути судна 251 где ∆h — средняя величина прилива на данные сутки, равная средней арифметической разности последовательных высот полных и малых вод. Полученный вектор скорости течения учитывается только в пределах данного водного часа; затем с карты измеряются координа- ты счислимого места на судовое время, соответствующее середине следующего водного часа, и по ним наносится точка на следующую схему течений, обозначенную очередным водным часом, и после этого повторяются все действия, указанные в двух предыдущих пунктах. В целях систематизации расчетов все полученные данные ре- комендуется сводить в рабочую таблицу течений (форма 15.1). Форма 15.1 Рабочая таблица течений С Т 07.50 08.50 09.50 10.50 11.50 08.50 09.50 10.50 11.50 12.50 ВЧ −II − I 0 +I +II Tпр V TВ V Tп V T V Элементы приливного течения фиксируются каждый водный час в соответствующей строке этой таблицы. Таблицы течений составляются для районов с сильными при- ливными течениями — для проливов и для прибрежных участков моря. В них приводятся элементы приливных течений на каждый четный час суток. Расчет приливных течений с использованием таблицы тече- ний производится следующим образом: • по дате (число, месяц, год) из специальной таблицы «Астро- номические данные N и С для входа в таблицу течений» вы- бираются вспомогательные величины N и С; • по N и времени Т С из таблицы выбираются направление при- 252 Раздел 4. Счисление пути судна ливного течения и табличное значение скорости течения Тпр К Tпр ; V ′ • рассчитывается скорость действующего течения T T пр пр V СV ′ ′ = С помощью таблицы течений можно решить задачу по выбо- ру времени, соответствующего наиболее благоприятным условиям плавания — минимальной скорости течения. Для некоторых точек, обозначенных на карте условными зна- ками А, В,С и т. д., элементы приливного течения указаны непосред- ственно на путевой карте (в виде таблицы). На карте в этом случае указывается прикладной час порта (ПЧП) — средний промежуток времени между моментом кульминации Луны и моментом наступле- ния полной воды. Пользуясь этой величиной, можно приближенно вычислить время наступления полной воды (середину нулевого вод- ного часа), не прибегая к таблице приливов: ( ) ПВ М , E W Т Т ПЧП N = + ± − λ где Т М — местное время кульминации Луны [определяется по мор- скому астрономическому ежегоднику (МАЕ)]; N— номер часового пояса; λ — долгота места судна. Элементы течения для точек, расположенных между указан- ными на карте, вычисляются путем интерполяции. Ветровое течение является следствием воздействия ветра на водную поверхность. Оно наблюдается при значительных ветрах, длительное время дующих в одном направлении. Время развития ветрового течения зависит от глубины моря и колеблется в пределах от 6 до 20 часов. Направление ветрового течения не совпадает с направлением ветра. В Северном полушарии под влиянием силы Кориолиса оно отклоняется вправо от направления ветра, в Южном полушарии — влево. Время затухания ветрового течения примерно равно времени его развития. Элементы ветрового течения изменяются с глубиной. На глу- бине свыше 100 м скорость ветрового течения практически равна нулю. Глава 15. Графическое счисление пути судна 253 Ветровое течение определяется по Атласу течений или рас- считывается по формулам. В Атласе течений приводятся схемы вет- рового течения для различных типов полей ветра (барических обра- зований). Тип поля ветра сообщается в прогнозе погоды или опреде- ляется по синоптической карте. На схему ветрового течения, соот- ветствующую данному типу поля ветра, наносится счислимое место судна и по ближайшей стрелке, изображенной на схеме, определяют- ся направление и скорость ветрового течения. При отсутствии Атласа течений скорость поверхностного ветрового течения в узлах рассчитывается по формуле Tв V Tв 0,36 , sin u V = ϕ где и — скорость истинного ветра, м/с; ϕ — широта места. Угол отклонения поверхностного ветрового течения от на- правления ветра К и в районах с глубинами, превышающими 50 м, составляет примерно 45°, т. е. направление поверхностного течения рассчитывается по формуле Tв 180 45 N S u K K = ± ° ± ° В мелководных районах с глубинами менее 50 м угол откло- нения принимается равным 20—25°. Выбранный из Атласа или вычисленный вектор скорости ветрового течения записывается в соответствующую строку рабочей таблицы. Постоянное (непериодическое) течение определяется по схеме постоянных течений, помещаемой в Атласы течений. Для это- го по координатам судна на схему наносится точка, а ближайшая к этой точке стрелка укажет вероятнейшие направление и скорость постоянного течения. Более достоверные данные о постоянном тече- нии в районе плавания могут быть получены по обсервациям. Элементы постоянного течения фиксируются в соответст- вующей строке рабочей таблицы. После определения элементов приливного, ветрового и по- стоянного течений производится геометрическое сложение их векто- ров (рис. 15.28) для получения вектора скорости суммарного тече- ния. 254 Раздел 4. Счисление пути судна Рис. 15.28. Построение век- тора суммарного течения Этот вектор рассчитывается на средний момент каждого вод- ного часа и записывается в нижнюю строку рабочей таблицы. При счислении пути судна суммарный вектор течения учитывается как обычное постоянное течение. В моменты времени, соответствующие началу каждого водного часа, начинают учитывать новые элементы суммарного течения. 15.7 Точность счисления пути судна Счисление пути судна ведется по показаниям штурманских приборов — компаса и лага. Направление и скорость ветра измеря- ются на судне, а элементы течения выбираются из таблиц. Совре- менные штурманские приборы обладают высокой точностью, их по- грешности незначительны, однако они могут накапливаться за время плавания. Погрешность в угле дрейфа может стать значительной, если судно не имеет дрейфомера. Наиболее значительными бывают погрешности в учете тече- ния. Причина заключается в том, что сведения о течениях выбирают- ся из атласов течений, которые дают лишь средние значения элемен- тов течения, а не те значения, которые действуют в момент плавания судна. Все это приводит к тому, что в положении линии пути и в пройденном расстоянии имеются погрешности, которые с течением времени нарастают. В результате этого в счислимом месте судна на- капливается погрешность счисления М с(t) Экспериментальными исследованиями установлено, что при плавании менее двух часов погрешность счисления пути судна на- растает по линейному закону и определяется формулой c( ) c 0,7 , t M K t = (15.6) Глава 15. Графическое счисление пути судна 255 где К с — коэффициент точности счисления; t — время плавания по счислению, ч. При плавании более двух часов погрешность счислимого места определяется формулой c c ( ) M t K t = (15.7) Коэффициент точности счисления К с зависит от района пла- вания, степени его изученности, типа судна и его технических средств судовождения. Коэффициент точности счисления определяется двумя спо- собами: а) по погрешностям в элементах счисления 2 2 2 ПУ 2 т c Т т 2 , 57,3 100 57,3 K V v m m m K V V V α ⎡ ⎤ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎢ ⎥ = + + ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎢ ⎥ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎣ ⎦ m + (15.8) где т — средняя квадратическая погрешность элементов счисления; б) по совокупности невязок, полученных при плавании по заданному маршруту. Для получения коэффициента К с с достаточной точностью необходимо обработать не менее 50 невязок. Если в одном рейсе та- кого количества невязок не наберется, то обрабатываются невязки нескольких рейсов по одному и тому же маршруту в аналогичных гидрометеорологических условиях. Коэффициент точности счисления по невязкам рассчитывает- ся по следующим формулам: 1 c1 1 1 1,6 , n i i i C K n t = = ∑ (15.9) где n 1 — количество невязок с интервалом времени между ними ме- нее двух часов; 2 c2 1 2 1,13 , n i j i C K n t = = ∑ (15.10) где п 2 — количество невязок с интервалом времени между ними бо- лее двух часов; С i — модули невязок. Если интервалы времени между невязками будут смешанны- ми (более двух часов и менее двух часов), то средний коэффициент 256 Раздел 4. Счисление пути судна c 1 c 2 1 2 c 1 2 K n K n K n n + = + (15.11) Способ расчета коэффициента точности счисления по невяз- кам следует считать более точным, чем способ расчета по погрешно- стям, так как он базируется на фактических данных, полученных при фактическом плавании судна в данном районе. При плавании судна счисление его пути, как правило, про- должается от обсервации, которая имеет свою погрешность М o .В этом случае погрешность счислимого места на заданный момент времени определится по формуле 2 2 c o c( , t M M M = + ) (15.12) где М o — радиальная средняя квадратическая погрешность обсерва- ции, от которой ведется счисление; М с(t) — радиальная средняя квад- ратическая погрешность счисления. Глава16 АНАЛИТИЧЕСКОЕ СЧИСЛЕНИЕ ПУТИ СУДНА 16.1 Аналитический способ расчета счислимых координат Аналитический способ счисления применяется в тех случаях, когда графическое счисление вести невозможно или когда оно со- провождается значительными графическими погрешностями. Анали- тическое счисление применяется: • при океанских переходах, когда нет карт крупного масштаба и карт-сеток и, следовательно, графическое счисление сопро- вождается значительными погрешностями графических по- строений; • когда графическое счисление невозможно вести из-за частых изменений курса судна; Глава 16. Аналитическое счисление пути судна 257 • при определении места по высотам Солнца, когда между на- блюдениями высот счисление должно быть максимально точ- ным; • во всех других случаях, когда необходимо повысить точность счисления пути судна за счет исключения погрешностей гра- фических построений. Формулы аналитического счисления являются основой алго- ритмов автоматизированного счисления. По формулам аналитиче- ского счисления рассчитываются истинный курс и расстояние по локсодромии для перехода судна из исходной точки в заданную точ- ку, координаты которой известны. Сущность аналитического счисления заключается в расчете координат места судна на заданный момент времени по известным формулам: 2 1 ; РШ ϕ = ϕ + 2 1 РД λ = λ + Так как начальные координаты ϕ 1 и λ 1 всегда известны, то задача аналитического счисления сводится к расчету РШ и РД. Для этого используются математические зависимости между изменениями координат РШ и РД,истинным курсом ИК иплавани- ем (пройденным расстоянием) судна S: ( ) 1 , ; РШ f ИК S = ( ) 2 , РД f ИК S = (16.1) Пусть судно из точки А с известными координатами ϕ 1 и λ 1 совершило плавание по локсодромии истинным курсом ИК = К, прошло расстояние S и прибыло в точку В, координаты которой ϕ 2 и λ 2 необходимо определить (рис. 16.1). Примем Землю за шар и разделим расстояние S на равные элементарные отрезки AS. Через полученные точки проведем мери- дианы и параллели. Получим равные элементарные прямоугольные треугольники. Гипотенузой каждого треугольника является отрезок AS, а катетами — отрезки меридианов и параллелей. Эти элементар- ные треугольники по малости сторон можно считать плоскими, и к ним можно применять законы плоской тригонометрии. В элементарном треугольнике Abс катет Ас является отрез- ком меридиана, т. е. элементарной разностью широт ∆ϕ, которая оп- ределяется выражением cos . S K ∆ϕ = ∆ (16.2) |