Навигация и лоция СПГУВК-2004. Дмитриев В. И., Григорян в л., Катенин В. А
 Скачать 24.68 Mb.
|
|
Круговая система счета направлений. В круговой системе (рис. 2.1) за начало счета направлений принята северная (нордовая) часть ( AN) линии истинного меридиана NS. В этой системе вся плоскость истинного горизонта разделена на 360°. Счет направлений ведется от северной части истинного ме- ридиана только вправо (по часовой стрелке) от 0° до 360°. Отрица- тельных значений система не предусматривает. Форма записи: 25,3°. В навигации круговая система счета направлений является основной и применяется для определения направления движения судна, а также направлений на видимые с судна предметы. Полукруговая система счета направлений. В полукруговой системе (рис. 2.2) плоскость истинного горизонта линией NS разде- лена на две части по 180° каждая. За начало счета направлений (0°) принимают как северную ( N) часть, так и южную (S)часть линии ис- тинного меридиана. Во всех случаях счет ведут к осту ( Е)или весту ( W) от 0° до 180°. Рис. 2.1. Круговая система счета направлений Рис. 2.2. Полукруговая система счета направлений Для исключения многозначности направлениям в полукруго- вой системе счета придают наименования и записывают их следую- щим образом: • вначале буквами N или S обозначают ту часть истинного меридиана, от которой отсчитывают направление; • затем цифрами показывают значение угла в градусах; • в конце записи буквой E или W показывают направление, в сторону которого ведут счет. Например: N70°Е, S125° W. Глава 2. Определение направлений в море 27 Полукруговая система счета применяется в астронавигации для обозначения азимутов светил. Четвертная система счета направлений. В четвертной сис- теме (рис. 2.3) плоскость истинного горизонта линиями NS и EW де- лится на четыре четверти: NE, SE, SW и NW. Рис. 2.3. Четвертная система счета направлений Рис. 2.4. Схема пересчета на- правлений За начало счета направлений (0°) принимают северную ( N) или южную ( S)часть истинного меридиана. Счет ведут от N или S в сторону Е или W OT 0° до 90° в каждой четверти самостоятельно: • в NE четверти от N к Е (по часовой стрелке) от 0° до 90°; • в SE четверти от S к Е (против часовой стрелки) от 0° до 90°; • в SW четверти от S к W (почасовой стрелке) от 0° до 90°; • в NW четверти от N к W (против часовой стрелки) от 0° до 90°. Для исключения многозначности при записи четвертных на- правлений указывают наименование четверти, в которой это направ- ление расположено. Например: NE70,1°; SW38,3°; NW76,9°; SE70,0°. Четвертная система счета направлений применяется в гидро- метеорологии, а также при решении отдельных навигационных и ас- тронавигационных задач. На практике, если заданные направления указаны в разных системах счета, то их предварительно приводят к какой-либо одной системе. При этом используют различные схемы пересчета направ- лений, одна из которых показана на рис. 2.4. 28 Раздел 1. Основные понятия навигации 2.2 Истинные направления Для обеспечения безопасности плавания судна в море необ- ходимо уметь определять направление его движения относительно заданного пути, а также направления на навигационные опасности и видимые с судна ориентиры. Направления в море определяются относительно истинного меридиана и называются истинными направлениями. Направление движения судна определяется истинным курсом ИК. Истинным курсом называется горизонтальный угол между се- верной частью истинного меридиана и диаметральной плоскостью судна по направлению его движения, измеренный по ходу часовой стрелки (рис. 2.5). Рис. 2.5. Истинные направле- ния Рис. 2.6. Соотношение КУ и ОКУ Диаметральной плоскостью судна называется вертикальная плоскость, проходящая через продольную ось симметрии судна. Диаметральная плоскость, пересекаясь с плоскостью истин- ного горизонта, образует линию курса судна. Таким образом, истин- ным курсом ИК является угол между северной частью истинного ме- ридиана и линией курса. Отсчитывается истинный курс в круговой системе счета. Направление с судна на естественные и искусственные объ- екты определяется истинным пеленгом ИП (см.рис. 2.5). Истинным пеленгом называется горизонтальный угол между северной частью истинного меридиана и направлением из точки на- блюдения на объект, измеряемый по часовой стрелке. Вертикальная Глава 2. Определение направлений в море 29 плоскость, проходящая через место наблюдателя и место наблюдае- мого объекта, называется визирной плоскостью. Пересечение визир- ной плоскости с плоскостью истинного горизонта образует линию пеленга, которая и является направлением на объект. Таким образом, истинным пеленгом ИП является угол между северной частью ис- тинного меридиана и линией пеленга. Отсчитывается истинный пе- ленг в круговой системе счета. При решении отдельных задач используется направление, противоположное истинному пеленгу. Это направление называется обратным истинным пеленгом ОИП (см.рис. 2.5): 180 = ± ° ОИП ИП (2.1) Правило знаков: +180°, если ИП < 180°; −180°, если ИП > 180°. При решении задач, для которых особое значение имеет вза- имное расположение курса судна и наблюдаемого объекта, измеряют курсовой угол КУ — горизонтальный угол между носовой частью продольной оси судна и направлением из точки наблюдения на объ- ект (см. рис. 2.5). Таким образом, курсовым углом КУ называется угол между носовой частью диаметральной плоскости судна и лини- ей пеленга. Курсовой угол измеряется в круговой или полукруговой системе счета направлений. В основном курсовые углы измеряют в полукруговой системе и для исключения многозначности им придают наименования, ука- зывающие в сторону какого борта судна (правого или левого) вели счет. Например: КУ= 10° л/б, КУ= 63° п/б. При решении задач курсовые углы правого борта считают положительными, а курсовые утлы левого борта считают отрица- тельными. При решении некоторых задач требуется, чтобы курсовой угол был измерен в круговом счете. Счет при этом ведут от носовой части диаметральной плоскости судна вправо от 0° до 360°. Курсо- вой угол, измеренный в круговом счете, получил название отсчета курсового угла ОКУ. Связь между отсчетом курсового угла и курсо- выми углами, как видно из рис. 2.6, определяется выражениями = ОКУ КУ п/б; 360 = ° − ОКУ КУ л/б (2.2) Некоторым значениям курсовых углов традиционно присвое- ны наименования. Например, КУ = 90° — направление, перпендику- лярное диаметральной плоскости корабля — называют траверзом. 30 Раздел 1. Основные понятия навигации Математическая зависимость между истинными направле- ниями видна из рис. 2.5: = + ИП ИК КУ (2.3) При расчетах по формуле (2.3) следует помнить о необходи- мости учитывать знак курсового угла. Другая особенность заключа- ется в том, что истинный курс и истинный пеленг не могут иметь отрицательных значений. Если все же при решении задач будет по- лучено отрицательное значение ИК или ИП,то его следует вычесть из 360°, а полученный результат считать положительным. 2.3 Принципы измерения направлений Для измерения истинных направлений в море необходимо знать направление истинного меридиана. Для определения направле- ния истинного меридиана на судах используют технические средст- ва, называемые курсоуказателями. Основными из них являются ги- роскопические компасы (гирокомпасы) и магнитные компасы. Гирокомпас. Гироскопический компас (ГК) — электромеха- нический прибор с гироскопическим чувствительным элементом (ЧЭ), центр тяжести которого расположен ниже точки подвеса. Под влиянием вращения Земли и силы земного притяжения, при ограничении свободы поворота гироскопов чувствительного элемента вокруг одной из их осей, возникает момент сил, который стремится привести ось ЧЭ в плоскость истинного меридиана. Путем затухающих колебаний ось ЧЭ приходит в плоскость истинного ме- ридиана и удерживается в этой плоскости. Таким образом, ось ЧЭ гирокомпаса показывает направление истинного меридиана на судне. Показания гирокомпаса с помощью электрической системы передачи передаются на репитеры — указатели курса, установлен- ные на ходовом мостике и в других частях судна. Гирокомпас позволяет определять направления с точностью до 1°, что удовлетворяет требованиям обеспечения безопасности плавания. При изменении курса и скорости у гирокомпаса возникают инерци- онные погрешности, резко снижающие точность работы. В высоких широтах ( ϕ > 87°) направляющая сила ЧЭ уменьшается настолько, что гирокомпас теряет свойство быть курсоуказателем. Гирокомпас — сложный измерительный прибор и требует специального электри- Глава 2. Определение направлений в море 31 ческого питания и квалифицированного обслуживания. На совре- менных судах гирокомпасы являются основными курсоуказателями. Магнитный компас. Действие магнитного компаса (МК) основано на свойстве свободно подвешенной магнитной стрелки ус- танавливаться по направлению магнитных силовых линий магнитно- го поля. Основной частью магнитного компаса является магнитный чувствительный элемент, состоящий из системы магнитных стрелок. Эта система магнитных стрелок аналогична одной магнитной стрел- ке высокого качества. Под действием магнитного поля Земли, магнитная стрелка устанавливается по направлению силовых линий этого магнитного поля. Однако из-за несовпадения магнитных и географических по- люсов Земли, направление силовых линий не совпадает с направле- нием истинного меридиана. Поэтому направления, измеренные с по- мощью магнитного компаса, не являются истинными. Их необходи- мо исправлять поправками, которые на судне должны быть известны. Для надежной работы магнитного компаса на судне требуется созда- ние специальных условий, ослабляющих влияние судовых магнит- ных и электромагнитных полей. Магнитные компасы просты и не требуют электрического питания, но точность их сравнительно ниже и на современных судах они используются как резервные курсоука- затели. 2.4 Компасные направления. Поправка компаса Теоретически главная ось гирокомпаса должна устанавли- ваться в направлении истинного меридиана. На практике по ряду причин она отклонена от направления истинного меридиана на неко- торый угол. Направление N K , в котором устанавливается главная ось ги- рокомпаса, называется гирокомпасным (компасным) меридианом. Направления, измеренные с помощью компасов (относительно ком- пасного меридиана), называются компасными направлениями (рис. 2.7). Компасный курс КК ГК — угол между северной частью ком- пасного меридиана и диаметральной плоскостью корабля. Измеряет- ся компасный курс в круговой системе счета. 32 Раздел 1. Основные понятия навигации Рис. 2.7. Компасные направ- ления Рис. 2.8. Истинные и компас- ные направления Компасный пеленг КП ГК — угол между северной частью ком- пасного меридиана и линией пеленга. Измеряется компасный пеленг в круговой системе счета. Обратный компасный пеленг ОКП ГК — угол между северной частью компасного меридиана и направлением, обратным направле- нию на предмет. ОКП ГК также измеряется в круговой системе счета. Компасный меридиан отклонен от истинного меридиана на некоторый угол. Угол в плоскости истинного горизонта между ис- тинным и компасным (гирокомпасным) меридианами называется по- правкой компаса (гирокомпаса) ∆ГК (рис.2.8). Поправка гирокомпаса измеряется в полукруговой системе счета. Если компасный меридиан отклонен от истинного меридиана к востоку (вправо), то поправка гирокомпаса считается положитель- ной. Если же компасный меридиан отклонен к западу (влево) от ис- тинного, то поправка гирокомпаса считается отрицательной. Для получения истинных направлений компасные направле- ния, измеренные с помощью гирокомпаса, исправляют известной поправкой гирокомпаса (см. рис. 2.8): ГК = + ∆ ИК КК ГК ; ГК = + ∆ ИП КП ГК ; ГК = + ∆ ОИП ОКП ГК . (2.4) По известным истинным направлениям и известной поправке гирокомпаса можно рассчитать и компасные направления: ГК = − ∆ КК ИК Г ГК К ; = − ∆ КП ИП Г ГК К ; = − ∆ П ОИП ГК ОК . (2.5) Глава 2. Определение направлений в море 33 2.5 Способы определения поправки компаса Навигационная безопасность плавания существенно зависит от точности измерения направлений в море, которая во многом опре- деляется точностью знания поправок курсоуказателей. Это обстоя- тельство вызывает необходимость систематического определения поправок компасов. Сущность всех способов определения поправки компасов едина и заключается в сравнении направления, измеренно- го при помощи компаса (компасного направления) с истинным зна- чением этого же направления по формулам: ГК ∆ = − ГК ИП КП ; ГК ∆ = − ГК ИК КК (2.6) Различие способов определяется лишь методикой получения истинного направления. Определение поправки компаса по пеленгу навигацион- ного створа. Навигационный створ представляет собой систему из двух- трех ориентиров, расположенных на линии с известным истинным направлением (рис. 2.9). Направление линии створа показывают на картах и указыва- ют в навигационных пособиях. Для определения поправки компаса судно ложится на курс с таким расчетом, чтобы пересечь линию створа. В момент пересечения линии створа с помощью оптического пеленгатора, установленного на репитере этого компаса, измеряют компасный пеленг створа КП СТВ . Истинный пеленг створа ИП СТВ считывают с карты. Поправку гирокомпаса находят по формуле СТВ СТВ ∆ = − ГК ИП КП (2.7) Определение поправки гирокомпаса по пеленгу отдален- ного ориентира. Способ применяется в порту, когда место стоянки судна у причала точно известно. В видимости с судна необходимо иметь от- даленный ориентир Р,нанесенный на карту (рис. 2.10). Для определения поправки гирокомпаса место судна наносят на карту крупного масштаба и с этой карты измеряют истинный пе- ленг ИП Р с судна на ориентир Р. Гирокомпасный пеленг ГКП Р на этот же ориентир измеряют с помощью пеленгатора. Поправка гирокомпаса ∆ = − Р Р ГК ИП ГКП . (2.8) 34 Раздел 1. Основные понятия навигации Рис. 2.9. Определение поправки компаса по пеленгу створа Рис. 2.10. Определение по- правки гирокомпаса по пе- ленгу отдаленного ориенти- ра Определение поправки компаса по пеленгу светила. Спо- соб применяется в основном при плавании в открытом море, если погодные условия позволяют измерить компасный пеленг КП С на небесное светило (Солнце, Луну, планеты, навигационные звезды). За истинный пеленг светила принимают счислимый азимут (расчет- ный пеленг) светила А С , рассчитанный с использованием методов мореходной астрономии. Поправка компаса С С ∆ = − ГК А КП . (2.9) Определение поправки компаса по сличению. Способ применяется для определения поправки компаса ∆ГК 1 , когда на суд- не имеется второй курсоуказатель, поправка которого ∆ГК 2 известна. При этом два наблюдателя одновременно замечают показания курса судна по двум компасам КК 1 и КК 2 Исправляя показания второго компаса известной поправкой ∆ГК 2 , получают истинный курс судна ИК: 2 2 = + ∆ ИК КК ГК . Далее находят искомую поправку первого гирокомпаса Глава 2. Определение направлений в море 35 2 1 1 1 1 2 или ∆ = − ∆ = − + ∆ ГК ИК КК ГК КК КК ГК (2.10) 2.6 Земной магнетизм. Магнитные направления Земля обладает магнитными свойствами. Магнитные полюса Земли не совпадают с географическими полюсами и имеют коорди- наты (рис. 2.11): северный магнитный полюс P N M ( ϕ = 72°N, λ = 96°W); южный магнитный полюс Р S M ( ϕ = 70°S,λ = 150°Е). Рис. 2.11. Элементы земного магнетизма Вектор напряженности магнитного поля Земли направлен на северный магнитный полюс Земли и в общем случае не параллелен земной поверхности. Он находится под некоторым углом J к гори- зонтальной плоскости, который называется магнитным наклонением. Вектор напряженности Т можно разложить на две составляющие (рис. 2.12): горизонтальную Н = T cos J и вертикальную Z = T sin J. Таким образом, на магнитную стрелку, помещенную в маг- нитное поле Земли, действуют две силы: горизонтальная (полезная) составляющая Н,которая стремится удержать магнитную стрелку в направлении на северный магнитный полюс, и вертикальная состав- ляющая Z, которая стремится наклонить магнитную стрелку. |