вся навигация 2. Счисление пути судна

• Название: Счисление пути судна
• Дата: 31.01.2023
• Размер: 2.02 Mb.
• Имя файла: вся навигация 2.doc
• Тип: Решение; #914065
• страница: 2 из 7

Прямая задача. Положение точки А конца поворота определяется курсовым углом промежуточного курса q = /2 и плаванием по этому курсу - d, выбираемыми по углу поворота . Из точки В прокладывают промежуточный курс и на нем откладывают d.

Можно также получить положение точки А конца поворота с использованием d₁. Для этого, отложив по старому курсу К₁ от точки В начала поворота величину d₁, находят точку М пересечения курсов К₁ и К₂. От точки М проводят новый курс и, отложив на нём d₁, получают точку А окончания поворота.

По углу  выбирается также величина и время плавания на циркуляции.

О
Рис. 4.10 Нахождение точки конца поворота при обратной задаче
братная задача. По углу поворота  находят из таблицы расстояние до нового курса d₁, которое откладывается от точки М пересечения старого и нового курсов по К₁ и К₂. Таким образом находят точки В начала и А конца поворота. Величина и время плавания на циркуляции также выбираются по углу поворота .

В таблице циркуляции величина d₁ дана для углов меньших 150, т.к. с приближением к 180 tg /2 быстро увеличивается. Если же   150, положение точки А конца поворота определяют по q= /2 и d, для чего из любой точки старого курса (например В₁ на рис.4.10) проводят ИКпр = ИК₁ + /2, на котором откладывают величину промежуточного курса d. Из полученной точки А₁ проводят линию параллельную К₁ до пересечения её в точке А конца поворота с линией проложенного нового курса К₂.

Диаграмма циркуляции и учёт циркуляции по диаграмме.

У крупнотоннажных судов часто характер кривой циркуляции довольно значительно отличается от окружности и поэтому таблица циркуляции, которая рассчитывается из предположения, что циркуляция является окружностью, на этих судах не может использоваться. Для таких судов строят диаграммы циркуляции, представляющие собой фактические кривые циркуляций, соединяющие нанесённые на планшет точки, полученные по экспериментальным наблюдениям.

Н
Рис. 4.11. Диаграмма циркуляции
а рис. 4.11 показана диаграмма циркуляции, в которой точка В₀ соответствует моменту подачи команды на руль о начале поворота. По осям абсцисс и ординат отложены расстояния в кб. Кривые a, b и c -фактические кривые циркуляции, соответствующие углам перекладки руля 10, 20 и 30. На каждой из этих кривых нанесены точки, соответствующие повороту через 10. По окружности с разбивкой через 10 снимаются курсовые углы промежуточного курса.

Учет циркуляции по диаграмме циркуляции производится нижеследующим образом.

Прямая задача. На кривой, соответствующей положению руля, по углу поворота находят точку А окончания поворота. На рис. 4.11 показан пример нахождения точки А для угла поворота  = 110 на кривой циркуляции а, соответствующей углу перекладки руля 10. Положение точки А на диаграмме определяется отрезком В₀А = d и курсовым углом промежуточного курса, снимаемым по наружной шкале.

Обратная задача. На кривой соответствующей углу перекладки руля по углу поворота находят точку А конца поворота. На рис. 4.11 положение точки А находят по углу поворота  = 110 на кривой циркуляции а соответствующей углу перекладки руля 10. Из этой точки проводят прямую, которая составит с вертикальной шкалой угол равный углу поворота . На оси ординат получают точку М. РасстояниеВ₀ М = d₁, которое откладывается на карте от точки М пересечения старого и нового курса по старому курсу. Получают точку В начала поворота. Расстояние АМ, снятое с диаграммы, равно d₁ по новому курсу. Отложив его на карте от точки М по новому курсу, получают точку А конца поворота.

Для упрощения и ускорения работы по учёту циркуляции при прокладке полезно иметь прозрачную палетку с отверстиями различных диаметров, соответствующих диаметру циркуляции в масштабе карты.

Циркуляцию целесообразно учитывать, если путь судна за время поворота изображается отрезком  2 мм.

Дрейф судна и учёт дрейфа при прокладке.

Дрейфом судна называется отклонение движущегося судна с линии намеченного курса под совокупным действием ветра и вызываемого им волнения.

Направление ветра определяется наименованием той точки горизонта, откуда дует ветер (“ветер дует в компас”) и выражается в румбах или градусах. Дрейф судна возникает под действием силы давления потока воздуха на надводную часть судна. Скорость и направление этого потока определяются формулой

, (4.11)

г


Рис. 4.12. Векторы кажущегося и истинного ветра
де - вектор скорости истинного ветра; - вектор скорости судна; - вектор скорости кажущегося ветра (см. рис.4.12).

Под действием порывов ветра, ударов волн, отклонения руля судно получает несимметричные отклонения от курса, т.е. получает дополнительное отклонение от курса, на угол называемый зарыскиванием. Зарыскивание может быть как под ветер, так и на ветер (при кормовых курсовых углах ветра или при больших кормовых надстройках). При практическом определении и учёте дрейфа зарыскивание отдельно не определяется из-за сложности решения задачи и считается неотъемлемой частью дрейфа. Следовательно при учёте дрейфа под термином “дрейф” понимается результирующее отклонение судна с линии истинного курса.

П


Рис. 4.13. Воздействие ветра на судно
олная сила А давления, создаваемого ветром на корпус и надстройки судна, приложена к центру парусности надводной части судна, направлена всегда под ветер и, в общем случае, не совпадает с направлением кажущегося ветра, т.е углы q_w и  не равны (рис.4.13). Сила А определяется равенством

, (4.12)

где С_q -коэффициент сопротивления надводной части судна, зависящий от обтекаемости корпуса судна и его надстроек (он зависит от курсового угла кажущегося ветра q по закону близкому к синусоидальному); - плотность воздуха, зависящая от атмосферного давления, температуры и влажности; W- скорость кажущегося ветра; S_q-площадь проекции надводной части судна, на вертикальную плоскость, перпендикулярную направлению кажущегося ветра.

Р
Рис. 4.14. Путь судна при дрейфе от ветра
азложим силу на две составляющие: продольную и поперечную . Продольная составляющая вызывает изменение скорости судна относительно воды. Это изменение учитывается лагом. Под влиянием силы судно получает боковое смещение со скоростью . Под действием двух скоростей: скорости , направленной по диаметральной плоскости, и , перпендикулярной к ней, судно будет перемещаться относительно воды по линии пути (ОВ) со скоростью , направленной под углом  к диаметральной плоскости судна (см. рис.4.13).

Под действием ветра и волнения судно будет смещаться с линии курса OD и двигаться относительно дна по линии пути ОВ, имея ДП параллельно ИК (Рис.4.14).

Угол между северной частью истинного меридиана и линией пути при дрейфе называется путём при дрейфе (ПУ_).

Угол между линией истинного курса и линией пути при дрейфе называется углом дрейфа ():

 = ПУ_  ИК. (4.13)

Угол  имеет знак “+”, если дрейф левого галса, т.е. ветер дует в левый борт, и знак “”, если дрейф правого галса, т.е. ветер дует в правый борт.

Связь между ИК и ПУ_ выражается формулами:

ПУ_ = ИК + (  ) (4.14)

ИК = ПУ_  (  ) (4.15)

В выражении (4.14)  называется углом дрейфа, а в выражении (4.15) - поправкой на дрейф.

Определение величины угла дрейфа вызывает большие трудности из-за многих факторов, от которых он зависит:

- размеров и форм надводной части корпуса и надстроек. Чем выше борт и больше парусность надстроек, тем больше угол дрейфа;

- осадки, размеров и формы обводов подводной части судна. У коротких судов с малой осадкой угол дрейфа больше, чем у длинных с большой осадкой;

- курсового угла и скорости кажущегося ветра. Угол дрейфа максимален при ветре с траверза и равен нулю при КУ=0 или 180;

- скорости судна. Чем меньше скорость судна, тем больше угол дрейфа.

При прокладке необходимо учитывать дрейф, для чего надо знать угол дрейфа, который можно определить из наблюдений или вычислить по формулам, специальным таблицам или номограммам.

Определение угла дрейфа по кильватерной струе. Кильватерная струя это след фактического перемещения судна относительно воды, т. е. ПУ_, который можно определить пеленгуя удалённую часть кильватерной струи. Взяв несколько компасных пеленгов или отсчетов курсового угла, получают угол дрейфа:

 = ГКП_ср  180  ГКК = ОКП_ср  КК = ОКУ_ср  180. (4.16)

Этот способ самый простой, но недостаточно точный, поэтому он может применяться при больших углах дрейфа.

Определение угла дрейфа по створу. Плавание по створу даёт возможность весьма просто определить угол дрейфа. Для этого ложатся на такой курс, чтобы судно следовало точно по створу. В этом случае направление створа и есть путь судна. При отсутствии течения это будет ПУ_:

 = ИП_ств  ИК. (4.17)

Определение угла дрейфа по обсервациям. Это самый распространённый и надёжный способ. Сущность его заключается в измерении угла между линией истинного курса и линией, соединяющей серию из нескольких обсерваций, полученных наиболее точными методами. Линия, осредняющая обсервованные точки и является линией пути. Угол между линией пути и линией курса и есть суммарный угол сноса, а при отсутствии течения в районе наблюдений, это угол дрейфа. Наибольшая точность достигается при наличии 4 - 6 обсерваций.

О


Рис. 4.15. Определение угла дрейфа по пеленгам и расстояниям до свободноплавающего ориентира
пределение угла дрейфа по измерениям пеленгов и расстояний до свободноплавающего ориентира.

Если в районе плавания предполагается наличие течения, то можно определить угол дрейфа по свободноплавающему ориентиру, не имеющему значительного дрейфа. Положение ориентира может быть и неизвестным.

В секторе курсовых углов 50 70 измеряются пеленги и расстояния до ориентира. На карте или планшете из произвольной точки М нанести полученные точки и соединить их осредняющей прямой линией (рис.4.15). Направление этой линии относительно истинного меридиана даст ПУ_. Угол дрейфа рассчитывается по формуле (4.13).

Определение угла дрейфа по пеленгам свободноплавающего ориентира. Этот способ основан на следующем: при равномерном и прямолинейном движении судна отрезки пройденных расстояний между тремя пеленгами S₁ и S₂, должны быть пропорциональны промежуткам времени плавания между этими пеленгами t₁ и t₂ и поэтому должны вмещаться между линиями соответствующих пеленгов.

Д


Рис. 4.16. Определение угла дрейфа по пеленгам свободноплавающего ориентира и времени



Рис. 4.17. Определение угла дрейфа по пеленгам свободноплавающего ориентира, измеренным через равные промежутки времени
ля получения линии пути берут 3 пеленга свободноплавающего ориентира при разностях пеленгов более 30 с фиксацией секундомером промежутков времени t₁ и t₂. На свободном месте карты из произвольной точки М проводят 3 пеленга и линию ИК (рис.4.16). От точки пересечения первого пеленга с линией ИК (точка А) откладывают два отрезка S₁= kt₁ и S₂= kt₂, где k - произвольно выбранный коэффициент. Для получения большей точности ПУ_ надо коэффициент k выбрать таким, чтобы отрезки S₁ и S₂ были достаточно большими. Из полученных точек В и С проводят прямые параллельные первому пеленгу. Прямая bc будет линией параллельной линии пути судна.

Если пеленги измерять через равные промежутки времени (t₁ = t₂), то построение упрощается: из произвольной точки на втором пеленге В проводят прямые параллельные первому и третьему пеленгам (рис.4.17). Линия, соединяющая полученные точки a и с, будет линией параллельной пути судна. С карты снимают угол ПУ_ и по формуле (4.13) определяют угол дрейфа.

Определение угла дрейфа по курсовым углам на ориентир.

П
Рис. 4.18. Определение угла дрейфа по курсовым углам на ориентир
ри следовании постоянным курсом трижды измеряют пеленги так, чтобы курсовые углы были:

q₁ = (ИП₁ИК)  90,

q₂ = (ИП₂ ИК) = 90,

q₃ = (ИК₃ ИК)  90 (рис.4.18).

Промежутки времени фиксируются секундомером. Тогда угол дрейфа в градусах рассчитывается по формуле

,

где t_ - промежуток времени между первым и траверзным пеленгами; t - промежуток времени между первым и третьим пеленгами.

Если угол   5, то вместо tg можно принять

(4.18)

Определение угла дрейфа с помощью дрейфомера.

Этот прибор служит для систематического определения угла дрейфа. Он состоит из чувствительных элементов двух индукционных лагов, один из которых измеряет скорость V_л по направлению диаметральной плоскости судна, а другой V_- скорость движения в перпендикулярном направлении. Геометрическая сумма V_л и V_ даёт угол дрейфа  и скорость судна по линии пути

, . (4.19)

Возможны и другие варианты дрейфомеров. Дрейфомеры позволяют автоматизировать счисление судна.

Кроме способов определения угла дрейфа существуют приёмы вычисления углов дрейфа, основанные на анализе модельных испытаний и статистических материалов, полученных во время плавания судна.

Способ Н.Н. Матусевича. Н.Н. Матусевич вывел приближённую формулу, определяющую зависимость угла дрейфа от условий плавания и конструктивных особенностей судна. В основу способа вычисления угла дрейфа положено, что при установившемся дрейфе проекция силы А (рис. 4.13) на направление, перпендикулярное диаметральной плоскости



равна противоположно направленной силе сопротивления воды

,

где H и H - коэффициенты,  и _o -соответственно плотность воздуха и воды, S и S_o - соответственно площадь надводной и подводной частей корпуса судна; W и V - соответственно скорость кажущегося ветра и путевая скорость судна в м/с, q_w- курсовой угол кажущегося ветра, град.

Из равенства Z = Z₀ можно определить



или при малых углах дрейфа:

_. (4.20)

Считая величину постоянной и, обозначив её К, формулу (4.20) можно написать в виде

, (4.21)

где К называется коэффициентом дрейфа и выражается в градусах.

Эта формула и предложена автором для практического вычисления угла дрейфа.

Все величины, стоящие в правой части уравнения кроме К могут быть измерены. Однако коэффициент К из-за особенности каждого судна рассчитать трудно. Поэтому его надо вычислить из обработки натурных наблюдений большого числа (не менее 30) значений угла дрейфа, определённых навигационным методом при замеренных q_w, V и W с достаточной точностью (скорость - до 0,1 уз, q_w с точностью  5).

Обозначим ,

и тогда формулу (4.21) можно написать

 = К с. (4.22)

Значение К может быть получено решением по способу наименьших квадратов уравнения

с = К cc, (4.23)

где с = c₁₁ +c₂₂ + . . . +c_n_n; cc= c²₁ +c²₂+ . . . +c²_n.

Из уравнения (4.23) коэффициент дрейфа вычисляется по формуле

. (4.24)

Схема вычисления приведена в таблице 4.1

Таблица 4.1

№ набл.	W, м/с	V0, м/с	qw, град.	, град	W/V	(W/V)2	c	c2	c
1 2 . . . n	16 ... 12	14 ... 8	60 ... 45	3,5 ... 2,8	1,14 ... 1,5	1,30 ... 2,25	1,13 ... 1,59	1,28 ... 2,53	3,95 ... 4,45
								cc	c

Такие вычисления выполняются для двух вариантов загрузки: в грузу и в балласте.

Исследование способа Н.Н. Матусевича показало, что формула (4.21) справедлива только для углов дрейфа до 10. Коэффициент дрейфа К не является постоянной величиной, а является функцией (W/ V)² , т.е.

,

и только при отношениях W/ V  6, его можно считать постоянным. Для повышения точности необходимо для каждого значения W/ V произвести 8 - 10 определений К.