Морские единицы длины и скорости. Поправка и коэффициент лага. Определение пройденного расстояния по РОЛ.

Метрическая система неудобна для измерений расстояний на море, так как в процессе судовождения приходится решать задачи, связанные с измерением углов и угловых расстояний.

Для референц-эллипсоида Красовского длина одной минуты такой дуги выражается следующей формулой:

D = 1852,23 – 9,34cos2f

Стандартная морская миля соответствует длине минуты меридиана референц-эллипсоида Красовского на широте 44⁰ 18’. Она отличается от значений на полюсах и экваторе всего на 0,5%.

Одна десятая часть морской мили называется кабельтов (кб) 1кб = 0,1 мили = 185,2 м

За еденицу скорости в морской навигации принят узел (уз) – 1уз = 1 миля/час.

Переход от скорости в узлах к скорости в кабельтовых в минуту производится по формуле:

V_кб/мин = V_уз/6

При расчетах, связанных со скоростью ветра, и в других случаях используется единица метр в секунду (м/с) – 1м/с = 2уз.

Расстояние S_o от некоторого нуля фиксируется специальным счётчиком, а его мгновенное значение в данный момент называется отсчётом лага (ОЛ). Пройденное судном расстояние определяется с помощью относительного лага как разность между его последовательными отсчётами (РОЛ) в моменты времени, снятыми со счётчика лага:

РОЛ = ОЛ_i+1 - ОЛ_i

Лаг, как любой прибор, определяет скорость с погрешностью. Систематическая погрешность в показаниях лага может быть скомпенсирована поправкой лага _DЛ, имеющей обратный знак. Такая поправка, выраженная в процентах, называется поправкой лага. Она расчитана по следующим формулам и может иметь как положительный, так и отрицательный знаки:

_DЛ = (S_o – РОЛ)/РОЛ * 100%

_DЛ = (V_o – V_л)/ V_л * 100%

S_o – фактически пройденное судном расстояние.

V_o и V_л – скорости судна относительно воды и показанная лагом.

Вместо поправки часто используют коэффициент лага:

К_л = 1 + _DЛ/100 = S_л/РОЛ

S_л = РОЛ * К_л

Скорость судна и правильность работы лага, то есть поправка лага, определяется на ходовых испытаниях.

4. Локсодромия и её свойства. Аналитические выражения для вычисления локсодромического курса и расстояния по географическим координатам. Меркаторская картографическая проекция, её свойства.

Кривую на поверхности Земли, пересекающую все мередианы под одним и тем же углом, называют локсодромией, что с греческого переводится как «косой бег».

Расстояние между двумя точками на сфере по локсодромии не является кратчайшим и её применение в мореплавании обьясняется исключительным удобством использования компасов.

Основные свойства локсодромии:

1. Если К = 0 или 180⁰, то очевидно, что локсодромия совпадает с меридианом, то есть с большим кругом.

2. Если К = 90⁰ или 270⁰, то локсодромия совпадает с параллелью или экватором, то есть образует малый или большой круг на поверхности сферы.

3. При любых других курсах локсодромия спиралеобразно стремится к полюсу, никогда его не достигая.

Уравнение локсодромии для эллипсоида:

Более краткая запись выглядит так:

,

где V_1,2 – изометрическая широта.

,

Меркаторская проекция относится к классу цилиндрических нормальных равноугольных проекций, в которых параллели нормальной сетки есть параллельные прямые, а расстояние между меридианами пропорциональны соответствующим разностям долгот.

Основные этапы проектирования карты:

1-й этап: Осуществление геодезических измерений на поверхности Земли и их координатная привязка к конкретному референц-эллипсоиду.

2-й этап: Уменьшение размеров референц-эллипсоида до определённого масштаба с целью его дальнейшего развёртывания на плоскости, то есть создание условной эллипсоидальной модели Земли (глобуса) в масштабе, пригодном для изготовления карт. Это математическое преобразование эллипсоид – глобус сохраняет геометрическое подобие контуров изображений. Масштаб преобразования называется главным масштабом m_o будущей карты.

3-й этап: Выбор картографической проекции для развёртывания условного глобуса на плоскость и проектирование (преобразование глобус – карта). Из теории искажений известно, что при проектировании эллипсоида на плоскость масштаб m_oостаётся постоянным лишь на определённом множестве точек карты. В общем случае при удалении от этого множества масштаб изменяется и становится частным масштабом m другого множества точек. Величина называется увеличением масштаба.

Отношение частного масштаба к главному называется в картографии модулем параллели:

Меркаторской милей называется длина изображения одной минуты дуги меридиана D_ф в проекции меркатора, выраженная в линейных единицах в масштабе карты:

Линейный морской масштаб l_ф показывает, сколько морских миль содержится в одном сантиметре карты и представляет величину, обратную меркаторской миле:

Классификация карт, используемых в судовождении. Содержание карт. Руководства и пособия для плавания. Требования конвенции СОЛАС в отношении карт и пособий для плавания.

Картой называется обобщённое и уменьшённое изображение поверхности Земли с применением определённой картографической проекции.

Планом называется плоское изображние небольшого участка земной поверхности, в пределах которой кривизной земной поверхности пренебрегают.

Морские карты и другие навигационные пособия на все районы океанов и морей издаются Главным управлением навигации и океанографии (ГУНиО), а в зарубежных странах – гидрографическими службами (департаментами).

Морские карты издаются главным образом в меркаторской проекции и по своему назначению подразделяются на три вида:

1. Навигационные предназначаются для ведения счисления пути и определения места судна в море. К морским навигационым картам относятся общенавигационные, радионавигационные и т. д.

2. Специальные предназначены для решения ряда задач судовождения при использовании особых технических средств. К специальным относятся рулонные и маршрутные карты и т. д.

3. Вспомогательные и справочные морские карты, под названием которых объединены различные картографические издания ГУНиО. В эту группу входят: карты-сетки, карты в гномонической проекции для прокладки дуги большого круга, радиомаяков и радиостанций часовых поясов и т. д.

Общенавигационные карты являются основной подгруппой морских карт, обеспечивающих безопасность мореплавания. На них наиболее полно отражается рельеф дна, характер берегов и вся навигационная обстановка (огни, знаки, буи, фарватеры и др.).

В зависимости от масштаба общенавигационные морские карты подразделяются на: генеральные, имеющие масштаб от 1:1000000 до 1:5000000; путевые – от 1:100000; частные – от 1:25000 до 1:100000; планы – от 1:100 (при производстве различных гидрографических работ) до 1:25000.

Частные карты содержат все навигационные подробности. Дополнительно к картам издаются различные пособия и справочники, из которых можно почерпнуть много полезных, необходимых сведений. К таким пособиям можно отнести руководства для плавания (лоции), в которых собраны все необходимые для мореплавателя сведения, включая рекомендованные пути и советы по ориентировке при плавании вблизи берегов.

Для подбора карт и пособий издаётся специальный «Каталог карт и книг». Все карты и пособия имеют свой номер, который называется адмиралтейским.

Номера карт состоят из пяти цифр, которые означают: первая – океан или его часть (1 – Северный Ледовитый Океан, 2 и 3 – Северная и Южная часть Атлантики, 4 – Индийский Океан, 5 и 6 – Южная и Северная часть Тихого Океана), вторая – масштаб карты (каждой группе масштаб соответствует цифре от 0 до 4), третья – район моря, в пределах которой находится карта, четвёртая и пятая – порядковый номер в данном районе.

Навигационные морские карты и карты-сетки имеют номера, первой цифрой которой является 9. Вторая цифра обозначает океан или его часть; третья цифра – масштаб; последние две являются порядковыми номерами карты в океане.

Содержание Британских карт:

1. Номер карты Британского Адмиралтейства.

2. Latticad – L.

3. Номер международный.

4. Место публикации карты.

5. © Crown Copyright.

6. New Edition, Large correction.

7. Small corrections.

8. Dimensions.

9. Corner coordinates.

10. Название страны, океана.

11. Explanatory notes.

12. Эмблема гидрографии.

13. Scale of chart.

14. Linear scale (на крупных картах).

15. Linear border scale.

16. Cautionary notes.

17. Source (WGS-84).

18. Reference to large-scale chart.

19. Adjoining chart No.

20. Instruction to refer to related publications.

a. Reference to the units used for draft.

b. Conversion scale.

Руководства и пособия для плавания:

1. Правила плавания.

1. Навигационно-гидрографические обзоры.

2. Радиолокационное описание маршрутов.

3. Руководство для захода в отдельные порты.

5. Карты, лоции для районов интенсивного судоходства.

В соответствии с требованиями SOLAS (ч. 1, гл. 5, правило 20): «все суда должны иметь на борту приведенные на уровень современности карты, лоции, перечни огней и знаков, Извещения Мореплавателям, таблицы приливов и любые другие навигационные публикации, необходимые для планируемого плавания».

6. Способы определения дрейфа судна. Учёт дрейфа и течения при счислении, точность счисления.

Дрейфом судна называется отклонение движущегося судна с линии намеченного курса под воздействием ветра и ветрового волнения. Направление ветра определяется по той точке горизонта, откуда дует ветер (ветер дует в компас) и выражается в румбах или градусах.

Дрейф возникает под воздействием силы давления набегающего потока воздуха на надводную часть судна. Скорость и направление этого потока соответствует вектору скорости кажущегося (наблюдаемого) ветра.

,

где n - вектор скорости истинного ветра; V – вектор скорости судна; W – вектор скорости кажущегося ветра.

Несимметрические отклонения от курса под действием порывов ветра, ударов волн, отклонения руля вызывают зарыскивание судна, которое может быть как под ветер, так и на ветер.

Говоря об определении и учёте дрейфа, под термином «дрейф» будем понимать результирующее отклонение судна с линии истинного курса.

Угол a между линией истинного курса и линией пути судна называется углом дрейфа.

Угол между северной частью истинного мередиана и линией пути при дрейфе называется путевым углом a.

,

Угол a имеет знак «+» - если ветер дует в левый борт, и «-» - если в правый.

Для учёта дрейфа при прокладке необходимо знать угол дрейфа, Угол дрейфа можно определить из наблюдений или вычислить по формулам, специально составленным таблицам или номограммам.

1. По кильватерной струе .

2. По обсервациям.

3. Аналитический:

Формула Дёмина С.И.

tg a - отрицательный, то a=0.

W – сила (скорость) ветра, м/с.

V – скорость судна, м/с.

q – курсовой угол к ветру.

Т – осадка судна, м.

L – длина судна судна, м.

В – ширина судна, м.

j – коэффициент полноты ватерлинии.

S_н – боковая площадь надводной части.

S_п – боковая площадь подводной части.

с = ПУ – ИК; , где

b - угол сноса от течения,

с – снос.

Погрешность счисления слагается из погрешностей в принятом направлении движения судна (курса, угла дрейфа, угла сноса, поправки гирокомпаса и др.) и погрешностей в пройденном расстоянии (поправка лага или скорости, принятой для счисления погрешности в учёте течения или неучёта последнего).

Погрешности первой группы вызывают боковое смещение судна: , а погрешности второй группы – смещение вдоль линии курса:

.

Значения а и b могут быть приняты за полуоси эллипса погрешности счисления. Они позволяют вычислить СКП счисления: . Для случая, когда течение отсутствует: .

На больших переходах формулы для расчёта а и b дают завышенные результаты, так как погрешности счисления на одном отрезке пути частично компенсируются таковыми на другом отрезке. В этом случае для расчёта а и b рекомендуется использовать формулы: , , где а_сут, b_сут – возможные смещения судна за сутки; N – продолжительность плавания (сут), больше единицы.

Производя статическую обработку погрешностей счисления, можно получить коэффициент точности счисления , тогда .

Следует помнить что погрешность счисления не тождественна погрешности счислимого места, так как в последнюю входит и погрешность исходной точки.