- Навигация
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ НАВИГАЦИИ, ЛОЦИИ
И ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ
Навигация
Навигация — основная дисциплина судовождения, разрабатывающая теоретические обоснования и практические методы вождения судов наивыгоднейшими путями и использующая для этой цели современные штурманские приборы, мореходные инструменты и морские навигационные карты и пособия.
Прокладка курса судна выполняется на навигационной карте. Навигационная карта — это графическое изображение на плоскости (бумаге) водных районов Земли и прилегающих к ним участков суши, выполненное в определенных картографических проекциях и определенных масштабах. Для второстепенных водных путей (с нерегулярным судоходством) издаются схемы судового хода.
На этих картах и схемах района плавания штурман судна ведет прокладку пути судна. Чтобы начертить на карте истинное движение судна, необходимо знать, в каком направлении и с какой скоростью движется судно. В этом случае штурман в любой момент определит местонахождение своего судна на карте.
В предмете навигации рассматривается три вида направлений (истинные, магнитные и компасные) и два вида скорости судна, которая может быть относительной и абсолютной (относительно воды и относительно дна).
Истинные, магнитные и компасные направления
Исходной плоскостью при определении направлений на движущемся судне принимается плоскость истинного меридиана, т.е. плоскость, проходящая через центр картушки компаса и земную ось. Положение истинного меридиана определяет целый ряд гироскопических приборов: гирокомпас, гироазимут, инерциальная система и т.д.
Рекомендуемые материалы
След от пересечения плоскости истинного горизонта диаметральной плоскостью судна называется линией курса. Угол в плоскости истинного горизонта между северной (нордовой) частью по линии истинного меридиана и линией курса судна называется истинным курсом (ИК).
В эпоху парусного флота, когда единственным указателем направлений в море был магнитный компас, господствовала четвертная система деления горизонта, в которой плоскость истинного горизонта делится линиями истинного норда — зюйда (N—S) и истинного оста — веста (Ost— W) на четыре четверти: NOst, SOst, SW и NW. Каждая четверть разбивается на 90о и счет направлений ведется от точек N и S от 0 до 90o в сторону Ost или W. Направления N, Ost, S, W называются главными румбами.
В судовождении кроме четвертной системы счета используются еще полукруговая и круговая системы.
В полукруговой системе счет направлений ведется как от точки N, так и от точки S от 0 до 180° в сторону Ost или W.
В круговой системе истинный горизонт делится на 360°. Счет направлений ведется от северной части истинного меридиана по часовой стрелке (в сторону Ost) от 0 до 360°. Эта система является основной системой счета направлений.
Истинный курс судна отсчитывается от северной части истинного меридиана до линии курса судна по часовой стрелке от 0 до 360°.
В свою очередь Земля представляет собой огромный магнит, имеющий северный и южный магнитные полюса.
Известно, что магнитные полюса не только не совпадают с истинными (географическими), но и «дрейфуют», меняя свое место. Направление на северный магнитный полюс указывает северный конец магнитной стрелки компаса (намагниченная стрелка располагается вдоль силовых линий магнитного поля Земли в направлении север—юг).
Плоскость, в которой располагается магнитная стрелка судового компаса (установленного на берегу), называется плоскостью магнитного меридиана. Угол между нордовой (северной) частью магнитного меридиана Nм и линией курса судна называется магнитным курсом (МК).
Если судовой магнитный компас установить на судне, то определение направлений с его помощью осложнится тем, что на стальном корпусе судна магнитная стрелка устанавливается не по магнитному меридиану, а в направлении, определяемом вертикальной плоскостью, проходящей через ось находящейся в равновесии магнитной стрелки на судне. Это так называемый компасный меридиан, который не совпадает с магнитным меридианом.
Угол между нордовой (северной) частью компасного меридиана (Nk) и линией курса называется компасным курсом (КК).
Таким образом, судно со стальным корпусом одновременно следует «тремя курсами»: истинным, магнитным и компасным. В действительности судно может идти только одним курсом, просто между перечисленными ИК, MК, KK есть жесткая связь.
Угол в плоскости истинного горизонта между истинным и магнитным меридианами называется магнитным склонением и обозначается буквой d. Магнитное склонение отсчитывается от северной части истинного меридиана к Ost или к W от 0 до 180o. Восточное склонение принято считать положительным, оно имеет знак «+», а западное — отрицательным, оно имеет знак «—».
Магнитное склонение имеет большое значение в судовождении, так как его постоянно приходится учитывать при определении истинных направлений, наносимых на карту при пользовании магнитным компасом. Курс, заданный вахтенному рулевому по магнитному компасу (МК), также рассчитывается с помощью величины d, которую штурман берет с карты для отдельных точек земной поверхности. В заголовке карты указывается величина годового изменения.
В связи с тем, что навигационные карты издаются периодически, судоводитель должен учитывать изменение магнитного склонения, указанное на карте, за число лет, прошедших от года издания карты до года плавания. Расчет выполняется по формуле:
d = d0 ± nΔd, где d0 — склонение, указанное на карте; n — число лет от момента, на который указано склонение на карте, до года плавания; Δd— годовое изменение склонения, указанное на карте.
Направления на какие-либо ориентиры могут быть пересчитаны с истинных на магнитные и, наоборот, по формулам:
ИП = МП + d; МП= ИП- d.
Это же относится и к курсам:
И К = МК + d; МК= ИК- d.
При расчетах необходимо учитывать знак склонения.
Как отмечалось выше, использование магнитного компаса на судне (судно само является магнитом) осложнено тем, что магнитная стрелка компаса устанавливается не в плоскости магнитного меридиана, а принимает некоторое направление, соответствующее направлению силовых линий равнодействующего магнитного поля.
Угол в плоскости истинного горизонта между магнитным и компасным меридианами называется девиацией магнитного компаса и обозначается буквой δ.
При повороте судна изменяется угол между его диаметральной плоскостью и магнитными силовыми линиями Земли, а также изменяется магнитное поле судна и величина δ.
Девиация отсчитывается от нордовой части магнитного меридиана к Ost или к W от 0 до 180°. Восточную девиацию принято считать положительной, она имеет знак «+», а западную — отрицательной, она имеет знак минус «—».
На каждом судне перед началом навигации проводят так называемые девиационные работы. Они заключаются в определении величины девиации магнитных компасов судна:
•главного (по которому назначается курс);
•путевого (по которому рулевой управляет судном). Определение величины δ производится на различных курсах, и если эта величина для главного компаса превышает ±3°, а для путевого — ±6°, ее положено уничтожить. Эту работу выполняют специалисты-девиаторы. Принцип уничтожения заключается в создании искусственных магнитных сил вблизи компаса, равных по величине и противоположных по направлению магнитным силам судна на определенных курсах. Эти силы создаются с помощью постоянных магнитов и брусков мягкой стали. Но даже в идеале полностью уничтожить девиацию магнитного компаса нельзя, поэтому ее небольшие величины (на разных курсах) остаются.
После уничтожения девиации производится определение остаточной девиации с составлением таблицы, которая является рабочей таблицей судоводителя.
Данные из таблицы используются при расчете задаваемых рулевому курсов или магнитных направлений на различные ориентиры для определения места судна.
Зависимость между компасными и магнитными направлениями:
МК = ККМК + δ
МП = КПМК + δ
ККМК = МК – δ
КПМК = МП - δ
В этих алгебраических формулах δ всегда берется со своим знаком.
Исходя из вышеуказанного можно сделать вывод, что истинный курс и истинный пеленг (направление) вычисляются по формулам:
ИК = ККМК + δ + d;
ИП = КПМК + δ + d.
Алгебраическую сумму (δ + d) принято называть поправкой магнитного компаса (ΔМК):
ΔМК = δ + d
Рассмотрение истинных, магнитных и компасных направлений будет неполным без
гирокомпасных курсов и пеленгов.
На большинстве речных судов в настоящее время установлены различные гироскопические компасы. Принцип действия этого прибора (или системы приборов) основан на свойстве гироскопа сохранять направление своей оси в пространстве при отсутствии внешних воздействий и изменять это направление под воздействием внешних сил («приводиться в истинный меридиан»). Ось вращающегося с большой скоростью гироскопа искусственно устанавливается примерно в направлении на географический Северный полюс (гирокомпас «приводят в меридиан»), а затем ось гирокомпаса строго удерживает это направление и с помощью следящей системы гирокомпаса передает его на посты управления и определения места судна. Гирокомпас (как и любой прибор) имеет поправку ΔГК.
Поправка считается положительной, если нордовая часть гироскопического меридиана гирокомпаса отклонена к Ost от нордовой части истинного меридиана, и отрицательной, если она отклонена к W.
Поправка гирокомпаса рассчитывается по формулам:
ΔГК = ИК- ККГК
ΔГК = ИП- КПГК.
Лекция "Практическое занятие Р" также может быть Вам полезна.
Зависимость между курсами по магнитному компасу и гирокомпасу выражается следующими формулами:
ККмк = ККГК + ΔГК - ΔМК
ККГК = ККМК - ΔГК + ΔMK.
С навигационных карт снимают предварительно проложенные истинные направления, а наблюдения ведут по компасу (магнитному или гироскопическому) и получают компасные направления.
Поэтому и возникла задача перевода направлений из истинных в компасные и обратно (из компасных в истинные). Исправление направлений производится по формулам:
ИК= КК + ΔГК (ΔMK) ИП= КП + ΔГК (ΔMK)
