Графическое счисление пути судна с учетом ветрового дрейфа. Графическое счисление и его точность Решение обратной задачи

ГРАФИЧЕСКОЕ СЧИСЛЕНИЕ ПУТИ СУДНА. Для того чтобы судить о безопасности плавания, ориентироваться в окружающей обстановке и правильно выбирать курсы для дальнейшего перемещения, судоводитель должен в любой момент знать положение своего судна. Для этого он ведет навигационную прокладку .

Перед выходом судна в рейс под руководством капитана по картам и навигационным пособиям изучают условия плавания на всем предстоящем переходе. На основании этих данных выполняют предварительную прокладку . Однако она дает только общее представление об условиях перехода. С момента выхода в рейс окончательный выбор курсов и все принимаемые к учету факторы определяются конкретной обстановкой плавания. Поэтому в рейсе осуществляют исполнительную прокладку . Она включает в себя счисление пути, расчеты и построение на карте, расчеты маневрирования для расхождения с другими судами.

Счислением называется непрерывный учет элементов движения судна (скорости и направления) и воздействий внешних сил с целью определения координат судна (счислимого места) без наблюдений береговых ориентиров и небесных светил (обсерваций). Этот учет осуществляют на основании значений курса, скорости и вектора сноса судна. Исходную точку для счисления на карте определяет капитан. За такую точку могут быть приняты точное место судна, полученное сразу же после выхода за пределы акватории порта, плавучий маяк, приемный буй и т.д. Ее координаты записывают в судовой журнал. К моменту начала исполнительной прокладки следует включить лаг, определить поправку компаса по створам или другим способом.

ВЕДЕНИЕ СЧИСЛЕНИЯ ПРИ ПЛАВАНИИ БЕЗ ДРЕЙФА И ТЕЧЕНИЯ . При плавании без дрейфа и течения линия пути судна на карте совпадает с линией ИК, поэтому учет перемещения судна на карте производится по линиям ИК, по которым откладывают расстояния, пройденные судном по лагу с учетом его коэффициента Кл . От исходной точки на карте прокладывают линию первого курса. Снятый с карты ИК переводят в КК, на который ложатся по магнитному компасу. На карте над линией ИК надписывают курс по компасу и его поправку. Пройденное по курсу расстояние Sл определяют по лагу:

Sл = Кл (ол2 - ол1) ; (Где ол2 ол1 Кл - коэффициент лага).

На линии ИК в указанных ниже случаях наносят счислимое мести судна, т. е. место, рассчитанное по курсу и плаванию. Если плавание совершают вблизи берегов, счислимые точки отмечают каждый час, в открытом море - в конце вахты. Кроме того, счислимое место наносят в точках начала и конца поворотов, при изменении скорости, при получении обсерваций. Рядом с местом судна в виде дроби записывают момент по судовым часам с точностью до 1 мин (Т) и отсчет лага с точностью до 0,1 мили (ол). (См.рис 31).

В реальных условиях морского плавания возможны три основных варианта, определяющих соответствующие практические приемы счисления пути яхты:

плавание в условиях устойчивого полного ветра;
плавание в условиях устойчивого противного ветра;
плавание при неустойчивом по силе и направлению ветре.

В первом случае яхту ведут обычно по линии пути, проложенного при предварительной прокладке. Условия счисления здесь благоприятные. Во втором случае выполняют лавировку относительно генерального курса, при этом прокладываемый фактический путь на каждом галсе не совпадает с предварительной прокладкой. Если лавировочный галс не слишком крутой, то рулевой точно выдерживает заданный курс, что упрощает счисление и повышает его точность. В таких условиях продолжительность галсов зависит от угла лавировки (угол между генеральным курсом и путем яхты). При равенстве углов правого и левого галсов их продолжительность одинакова, а лавировка может быть симметричной. Если нет - счисление и прокладку пути выполняют на каждом частном лавировочном галсе по данным приборов. Если лага нет, скорость рекомендуется оценивать на каждом галсе.

При лавировке может случиться, что рулевой по указанию капитана яхты, выбираясь на ветер, не обращает внимания на компас. Здесь через небольшие, но равные промежутки времени (15 - 30 мин.) определяют и записывают средний КК и соответствующий ему ИК, по которому откладывают данные, полученные по лагу или скорости. При неустойчивом ветре курс рулевому не задают, а ставят задачу править по парусу в поисках ветра, придерживаясь по возможности ближе к генеральному курсу. Иногда в такой ситуации в зависимости от местных признаков и прогноза погоды бывает выгодно уклониться от генерального курса, чтобы скорее получить полный устойчивый ветер (например, бриз под берегом). Во всех этих случаях в интересах счисления пути на яхте фиксируют все повороты и на каждом галсе (в начале и конце галса обязательно) с определенной периодичностью (1-2 раза в час, в зависимости от условий) записывают данные о движении судна (время, курс, скорость, отсчет лага). Эти записи обрабатывают, усредняя курс и скорость каждого галса, а затем прокладывают на карте.

Практика показывает, что точность счисления в таких условиях повышается с увеличением дискретности наблюдений. Ошибки апроксимации криволинейных участков плавания прямолинейными будут незначительны по сравнению с другими ошибками.

ДРЕЙФ СУДНА. В навигации дрейфом ("a" ) называют снос судна с линии курса под совместным действием ветра и вызванного им волнения. При дрейфе судно перемещается относительно воды под совместным действием судовых машин и ветра. Линия его фактического перемещения (ОВ), называемая линией пути судна при дрейфе, не совпадает с курсом судна (ОА). (См.рис 33). При смещении линии пути вправо от ДП судна (ветер дует в левый борт) a приписывают знак плюс (+), а при смещении влево (ветер дует в правый борт) - знак минус (-). Зависимость между путевым углом с учётом дрейфа (ПУa ), ИК и a :

ПУa = ИК + a ; ИК = ПУa - a ; a = ПУa - ИК

Угол дрейфа может быть определен путем сравнения действительного пути судна, полученного по обсервациям, с ИК . При следовании в виду берегов проводят ряд надежных навигационных наблюдений. Соединив обсервованные точки, получают линию действительного перемещения судна, т. е. линию пути при дрейфе ПУa (рис. 34). Угол между линией пути и проложенной на карте линией ИК соответствует углу дрейфа. Найденный угол дрейфа с его знаком учитывают при дальнейшем счислении. Если в районе плавания имеется течение, то полученный угол сноса будет результатом воздействия на судно не только ветра, но и течения.

УЧЕТ ДРЕЙФА ПРИ СЧИСЛЕНИИ. Если судно испытывает дрейф, то при ведении прокладки на карту наносят линию пути судна при дрейфе. На ней надписывают КК , поправку компаса и принятый к учету угол дрейфа a со своим знаком. По линии пути откладывают пройденные по лагу расстояния Sл . Считается, что при a

Sл = Кл (ол2 - ол1) ; (Где ол2 - отсчёт лага в точке нахождения судна, ол1 - отсчёт лага в исходной точке, Кл - коэффициент лага).

Если судоводитель не уверен в точности угла дрейфа, то для контроля безопасности плавания, кроме линии пути при дрейфе, на карту рекомендуется наносить линию ИК . Обе эти линии должны проходить чисто относительно подводных препятствий. Счисление ведется только по линии пути, по которой и происходит перемещение судна.

МОРСКИЕ ТЕЧЕНИЯ. Морскими течениями называют горизонтальные перемещения больших масс воды. Течение характеризуется его элементами: направлением и скоростью. Направление течения Кт указывают в градусах по круговому счету или румбах и задают по той точке горизонта, к которой течение направлено. Скорость течения Vt измеряют в узлах, а небольшие его скорости - в милях в сутки. По характеру течения классифицируют на постоянные, элементы которых из года в год почти не изменяются, периодические, элементы которых меняются по определенному закону, и временные (случайные), элементы которых могут резко меняться. На практике судоводителю чаще всего приходится иметь дело с постоянными и периодическими (приливо-отливными) течениями. Сведения об элементах постоянных и приливо-отливных течений помещают в лоциях, атласах течений и на картах. При этом указывают средние значения элементов течений, которые могут значительно отличаться от действительных. Перемещение судна относительно грунта при плавании на течении определяют следующими факторами (рис. 36).

Под действием судовых машин судно перемещается относительно воды по направлению его ДП , т. е. линии истинного курса ОА. Скорость судна относительно воды является скоростью Vл показываемой лагом. Одновременно вместе со всей массой воды судно сносится относительно грунта по направлению течения ОД со скоростью течения Vt . В результате относительно грунта судно перемещается по равнодействующей OB со скоростью, называемой истинной скоростью судна V . При этом ДП судна остается параллельной линии ИК . Линия OB, по которой перемещается судно под совместным действием судовых машин и течения, называется линией пути судна на течении. Положение линии пути относительно истинного меридиана определяется углом NOB, который называется путевым углом на течении ПУ . Угол "" , заключенный между линией истинного курса судна ОА и линией пути OB, называется углом сноса течением. При сносе судна вправо от его ДП (течение направлено в левый борт) приписывают знак "+", а при сносе влево - знак "-". Зависимость между (ПУ ), ИК и :

ПУ = ИК + ; ИК = ПУ - ; = ПУ - ИК

СЧИСЛЕНИЕ ПРИ ПЛАВАНИИ НА ТЕЧЕНИИ. При плавании на постоянном течении на карту наносят линию пути судна, по которой оно фактически перемещается относительно грунта. Над линией пути надписывают КК , поправку компаса и угол сноса со своим знаком. Для вспомогательных расчетов тонкой линией наносят также линию ИК , по которой откладывают расстояния Sл , проходимые судном относительно воды по показаниям лага. Точки, полученные на линии ИК , переносят по направлению течения на линию пути (рис.37). У счислимых точек на линии пути делают отметку времени и отсчета лага, а у соответствующих точек на линии курса - только отсчета лага. Точки траверза, открытия и скрытия ориентиров наносят на линию пути (рис.38).

СЧИСЛЕНИЕ ПРИ СОВМЕСТНОМ УЧЕТЕ ДРЕЙФА И ТЕЧЕНИЯ. Рассмотрим случай, когда судно перемещается относительно грунта под совместным действием судовых машин, ветра и течения. Для ведения счисления на карте прокладывают линию пути судна при дрейфе и течении и надписывают КК , поправку компаса и суммарный угол сноса

с = a + .

Кроме того, для вспомогательных расчетов на карте прокладывают также линию пути при дрейфе, по которой откладывают плавание судна по лагу Sл . Каждой точке на линии пути при дрейфе соответствует точка на линии действительного перемещения судна. Эти точки связаны между собой вектором течения. Графически задачи, связанные с нахождением на карте линии пути при дрейфе и течении, истинной скорости V и суммарного угла сноса с по заданным КК , Vл , a , и элементам течения, нанесением счислимого места, предвычислением времени и ол на момент прихода в заданную точку, нахождением траверза ориентира, решают так же, как и при плавании на течении, но все вспомогательные построения делают на линии пути при дрейфе, заменяющей линию ИК .

ОЦЕНКИ ТОЧНОСТИ СЧИСЛЕНИЯ. В результате воздействия неучтенных погрешностей действительный путь судна и пройденное им расстояние (плавание) не будут соответствовать тем, которые учитывались при счислении на карте, а фактическое место судна - счислимому. Для ориентировочного суждения о погрешностях в счислении можно пользоваться следующими данными, которые отражают накопленный обобщённый опыт судовождения и проведенные исследования. Продолжительности плавания (часы) соответствует радиальная средняя квадратическая ошибка счисления, % от S :

До 3ч - 10%; 3-6ч - 9%; 6-10ч - 8%; 10-14ч - 7%; 14-18ч - 6%; 18-23ч - 5%; 23-25ч - 4%; более 35ч - 3%.

При прокладке пути судна на карте в том или ином расстоянии от навигационных опасностей необходимо учитывать возможность отклонения судна от линии пути, причем значение отклонения будет возрастать с увеличением пройденного расстояния, в особенности при плавании с дрейфом и течением. Недостаточная точность счисления вызывает необходимость дополнительного контроля за местонахождением судна, т. е. определения его места не только путем счисления, но и по обсервациям: навигационным, астрономическим либо при помощи GPS.

§ 26. Графическое и письменное счисление пути судна

Общие сведения. Прокладка, выполняемая без проверки положений судна путем определений его места по береговым предметам или по небесным светилам, называется счислением пути судна. Счисление, выполняемое на карте методом графических построений, называется графическим счислением пути судна, а выполняемое с помощью вычислений по специальным формулам - письменным (аналитическим).

Графическое счисление. Сущность этого метода заключается в следующем. В момент определения начальной точки а" (см. рис. 29) замечают время но судовым часам (до 1 мин) и показания счетчика лага (до 0,1 мили). Начальную точку а" обводят кружком и около нее на свободном месте делают надпись в виде дроби: числитель - время, знаменатель - показания лага 18,00/2,5 Если обсервованная точка а" достаточно близка к начальной точке а, то от точки а" прокладывают линию первого курса в виде прямой линии, параллельной линии ас. После этого линию ас стирают с карты, а на вновь проведенной линии надписывают число градусов компасного курса и рядом, в скобках, - рассчитанную для этого курса общую поправку компаса АК, чтобы всегда можно было установить, по какому курсу правили.

Если же обсервованная точка а" удалена от точки а настолько, что линия пути судна проходит близко к опасностям (пунктир на рис. 29), тогда прокладывают новый курс так, как это было показано выше в § 25.

На линии пути ежечасно отмечают счислимые места судна. Для этого расстояние, пройденное судном за 1 ч, в масштабе карты откладывают измерителем на пути судна от начальной точки. Б отмеченном измерителем месте делают засечку в виде короткой прямой линии, перпендикулярной линии пути, а также надпись времени и показания лага.

Если судну необходимо изменить направление движения, то в момент смены курса вновь замечают время и отсчет лага. Рассчитав совершенное от последней счислимой точки плавание, откладывают его по линии пути, отмечают точку поворота с записью в виде дроби (04.37/70,2) и от этой точки прокладывают новый курс. Если по каким-либо причинам судно окажется в точке с", которая удалена от намеченной предварительной прокладкой точки с значительно, то новый курс прокладывают так, чтобы выйти в точку d второго поворота. После этого линию cd также стирают с карты, а на линии с"d" надписывают число градусов КК и рядом, в скобках, - общую поправку компаса АК для ЭТОГО курса.

Ведение графической прокладки позволяет судоводителю иметь наглядное представление о месте судна относительно навигационных опасностей.

Точность прокладки зависит от того, насколько правильно проложен курс и учтено пройденное расстояние. Точность прокладки выражается следующей формулой:

где Sлo - величина совершенного судном плавания;

Ek - ошибка в общей поправке компаса;

Es - ошибка в поправке лага, %.

Пример 26. Определить радиус круга, внутри которого должно быть место судна, прошедшего одним курсом 60 миль, если возможная ошибка в курсе ±1°, а возможная ошибка в поправке лага (-2,0%).

Решение. По формуле (31)

Поворот судна с одного курса на другой вносит некоторую дополнительную ошибку в прокладку, так как после перекладки руля судно не мгновенно изменяет направление движения, а описывает центром тяжести определенную кривую (циркуляцию).

Учет циркуляции имеет большое значение при плавании в стесненных водах, узкостях, шхерах и т. п. Циркуляцию учитывают следующим образом.

Судно (рис. 30), следуя в направлении К1, в точке А должно повернуть в направлении К2 (угол поворота равен а). Для учета циркуляции проводят биссектрису внутреннего угла поворота (3= 180°-а и на ней ищут центр О окружности с радиусом, равным половине тактического диаметра циркуляции Dц который определяют опытным путем и выражают обычно в длинах корпуса судна.

Проведя окружность, отмечают точки В и С касания ее с линиями К1 и К2. Точку В считают началом поворота.

Письменное счисление. Счислимое место судна может быть получено аналитическим способом письменного счисления в тех случаях, когда нерационально применять графическое счисление пути судна: при плавании в высоких широтах, во время ледового плавания, китобойного промысла и т. д.

Рис. 30.

Сущность письменного счисления заключается в определении координат пункта прихода при известных координатах пункта отхода, курсе и плавании судна. При помощи письменного счисления можно решить обратную задачу: определить плавание и курс судна по известным координатам пунктов прихода и отхода.

На основании формул (4) и (5) координаты пункта прихода могут быть выражены так:

Если плавание происходит в невысоких широтах, то выражения для РШ и РД легко получить из рассмотрения так называемого навигационного треугольника ABC (рис. 31), в котором:

А - точка отхода с координатами cp1 и Л2;

В - точка прихода с координатами cp2 и Л2;

К = LСАВ - курс судна при переходе из точки А в точку В;

AB=S - расстояние между пунктами отхода и прихода;

АС=РШ и ВС=ОТШ.

Если допустить, что треугольник ABC плоский и прямоугольный, то непосредственно из рис. 31 получаем:

Далее подставляя значение ОТ Ш из формулы (6), получаем
На самом деле ААВС не плоский и не прямоугольный (фигура АСВС" представляет собой сферическую трапецию). Поэтому РД1 = =РД2(срB=cpA) , а действительное значение
где

- средняя широта .

Для облегчения работы штурмана в МТ-63 имеются вспомогательные таблицы: табл. 24 дает величины РШ и ОТШ по аргументам S (плавание) и К (курс); табл.

25-а - величины РД по аргументам φm и ОТШ.

Рис. 31.

Если счисление ведется на переходе, совершаемом судном одним и тем же курсом, то его называют простым, а если несколькики курсами - составным. Составное счисление применяют при плавании на течении, особенно на приливо-отливном; при этом течение учитывают как отдельный дополнительный курс (курсы). При составном счислении РШ и РД вычисляют или выбирают из таблиц по каждому отдельному курсу и плаванию. Составляя алгебраическую сумму всех РШ и ОТШ, получают генеральную РШ и генеральное ОТШ. Далее вычисляют широту пункта прихода по формуле

φ2 = φ1 + генеральная PШ

И генеральную по формуле

При плавании корабль находится на границе двух сред — воздушной и водной, перемещение которых оказывает на него влияние, отклоняя от курса и изменяя скорость движения.
Снос корабля ветром называется дрейфом. Ветер представляет собой поступательное перемещение воздушных масс. За направление ветра принимается направление (в градусах), откуда дует ветер. Скорость ветра измеряется в метрах за секунду или в баллах.

Рис.1
Пусть V0-скорость корабля относительно воды, обусловленная работой собственных движителей (рис. 1). Сопротивление воздуха движению корабля воспринимается наблюдателем на корабле как встречный поток воздуха, вектор скорости которого (-V0). Пусть u — вектор скорости истинного ветра. Встречный поток воздуха и истинный ветер, складываясь, образуют суммарный поток, наблюдаемый на движущемся корабле и называемый кажущимся (наблюденным) ветром. Вектор скорости кажущегося ветра равен геометрической сумме:
W = u + (-V0) = u — V0.
Скорость кажущегося ветра определяется автоматически с помощью анеморумбометра или вручную с помощью анемометра, направление КW — по анеморумбометру или по направлению флага или вымпела. Кажущийся ветер. Бездействуя на корабль под курсовым углом qW, вызывает полную аэродинамическую силу Р, приложенную к центру парусности корабля. Из-за преломляющих свойств надстройки направление действия силы Р в общем случае не совпадает с направлением кажущегося ветра. Под действием силы Р корабль смещается по направлению этой силы со скоростью дрейфа VДР.
Разложим скорость VДР на составляющие VДР X по диаметральной плоскости и VДР Y по траверзу. Скорость VДР X в зависимости от направления кажущегося ветра вычитается или складывается со скоростью V0. Если лаг работает, он учитывает эту скорость. Поэтому
Vл = V0 + VДР X.
Скорость VДР Y отклоняет корабль от заданного курса. Сложив геометрически скорость корабля Vл со скоростью VДР Y, получим вектор V фактической, или путевой, скорости корабля:
V = Vл + VДР Y.
Как видно, при сложении скоростей Vл и VДР Y корабль перемещается по направлению их равнодействующей.
Линия, по которой фактически перемещается корабль относительно дна моря под действием движителей и кажущегося ветра, называется линией пути при дрейфе. Диаметральная плоскость корабля при перемещении его по линии пути остается параллельной линии истинного курса. Это обусловлено тем, что рулевой постоянно удерживает заданный истинный курс. Следовательно, корабль перемещается по линии пути вперед не носом, а скулой.
Угол в плоскости истинного горизонта между северной частью истинного меридиана и линией пути при дрейфе называется путевым углом при дрейфе ПУ?.
Угол в плоскости истинного горизонта между линиями истинного курса и пути при дрейфе называется углом дрейфа?. Если ветер дует в левый борт корабля, угол дрейфа положительный (путевой угол при дрейфе больше истинного курса). При ветре с правого борта угол дрейфа отрицательный (путевой угол при дрейфе меньше истинного курса).
Угол дрейфа зависит от скорости и курсового угла кажущегося ветра, от скорости и конструктивных особенностей корабля: высоты и архитектуры надстроек, надводной части корпуса и формы обводов корпуса. Угол дрейфа измеряется с помощью дрейфомера. При отсутствии этого прибора углы дрейфа для различных условий плавания выбираются из таблицы дрейфа, составленной по опытным данным. Из рис. 1 видно:

Формулы — алгебраические, угол? берется со своим знаком.
В практике кораблевождения приходится решать в основном две задачи, связанные с дрейфом корабля. Прямая задача:
Рассчитать путевой угол при дрейфе ПУ? (линию пути корабля при дрейфе), если задан истинный курс.
Для решения этой задачи необходимо:
— определить знак угла дрейфа?;
— рассчитать курсовой угол qW кажущегося ветра;
— выбрать величину угла? из таблицы дрейфа по аргументам: по скорости корабля и qW;
— рассчитать путевой угол при дрейфе ПУ?, проложить линию пути на карте.
КК = 79,0°; Vл = 12,0 уз;
?ГК = + 1,0°; ветер 5° -12 м/с.
Решение:
Ветер дует в левый борт корабля — угол? положительный:
ИК = КК + ?ГК = 80,0°;
? = +4,0°; ПУ? = ИК + ? = 84,0°.

2.Прокладка истинных радиопеленгов в случае, если радиомаяк находится за пределами восточной или западной границами рамки карты.

Для нахождения положения определяющей точки (т. М’) через которую будет проведен радиопеленг на КРМК (т. А), необходимо:
1) ? из «РТСНО» выписать координаты КРМКА (?А, ?А);
2) ? рассчитать значение? ? = ?Р – ?А, где?Р – долгота боковой рамки карты;
3) ? провести на карте параллель КРМКА (?А– из «РТСНО») и отложить отрезок;
4) ? через т. А» провести дополнительный меридиан аа;
5) ? от т. А’ провести Лок. П КРМКА А до пересечения с аа – т. М;
6) ? от т. М по аа отложить отрезок и через полученную точку М’ провести радиопеленг на КРМК А? это и будет искомая линия положения (I–I).

Определение места судна путем вычисления его текущих (счислимых) координат от известных начальных по курсу, скорости с учетом дрейфа, сноса течением и по времени называется счислением координат судна (счислением пути судна ) или сокращенно счислением .

Координаты счислимого места суднаназываютсясчислимыми координатами и обозначаются:

φ С – счислимая широта;

λ С – счислимая долгота.

Счислимое место - место судна, определенное на основе счисления координат его места.

Назначением счисления является ориентирование судна относительно местности с точностью, обеспечивающей навигационную безопасность его плавания.

Линия, по которой фактически перемещается судно под действием движителей, ветра и течения, называется линией пути .

Сущность счисления заключается в том, что от известного исходного места на навигационной карте прокладываются направления движения судна и пройденные по ним расстояния с целью получения его места на любой заданный момент времени.

Счисление координат суднаклассифицируется :

По способу счисления :

графическое , основанное на непрерывном учете элементов счисления и изображения их на навигационной карте;

аналитическое , основанное на расчете текущих координат по определенным математическим зависимостям.

По степени автоматизации :

автоматическое , производимое с помощью специальных вычислительных машин (автопрокладчик, автосчислитель и др.);

обсервационное , автоматическое счисление, основанное на непрерывном уточнении текущих счислимых координат по внешним ориентирам;

ручное , производимое с помощью графо-аналитических действий, выполняемых вручную или с помощью таблиц.

Требования, предъявляемые к счислению пути судна

К счислению предъявляются следующиетребования:

счисление должно вестись непрерывно , чтобы в любой момент времени знать место судна (его текущие координаты) относительно местности;

счисление должно быть точным , чтобы обеспечить навигационную безопасность плавания и решение свойственных данному судну задач;

счисление должно быть достаточно простым и наглядным .

Предпочтительным способом учета перемещения судна является автоматическое с обязательным ручным графическим счислением , что, по существу, удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к счислению.

Даже при наличии современных навигационных комплексов, в которых процесс счисления полностью автоматизирован и имеет высокую точность, ручное графическое счисление ведется в обязательном порядке для контроля и исключения промахов в случае возникновения неисправностей в приборах.

Ручной графический способ счисления часто называют навигационной прокладкой, хотя последнее → понятие более широкое (+ определение мест и др.).

Навигационная прокладка пути судна – графические построения на морской карте при решении навигационных задач судовождения.

Задачи, решаемые при ручном графическом счислении пути судна

При отсутствии ветра и течения судно перемещается относительно морского дна только под действием собственных движителей.

Если пренебречь рысканием судна (отклонениями рулевого от заданного ему курса) и считать поправку курсоуказателя постоянной, то линия пути судна на навигационной карте изобразится прямой линией, совпадающей с направлением истинного курса.

Путь судна - направление перемещения центра массы судна, измеряемое горизонтальным углом между северной частью истинного меридиана и линией пути судна по часовой стрелке от 0° до 360° (круговая система счета).

Линия пути судна - линия, по которой перемещается центр массы судна относительно дна моря (рис.5.3).

Рис. 5.3. Линия пути и путь судна

При ручном графическом счислении координат судна без учета дрейфа и течения решаются следующие задачи:

расчет и прокладка истинных курсов;

расчет и прокладка пройденных судном расстояний;

учет циркуляции– изменения курса судна.

При ведении счисления используются показания приборов:

репитера курсоуказателя (магнитного компаса, гирокомпаса и др.) –КК ;

репитера лага (значенияV Л иОЛ );

тахометров (N об/мин – число оборотов движителей);

судовых часов (текущее время).

За исходную точку начала счисления принимается место судна на якоре (бочке, у причала), определенное по наблюдениям береговых ориентиров или по счислению (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Оформление графического счисления пути судна на путевой карте

1. По счислимым координатам (φ С , λ С ) наносим место якорной стоянки, около которого на свободном месте записываем время съемки с якоря и полное показание счетчика лага (ОЛ 0 ):

Во всех случаях дробная черта записи проводится по линейке и параллельно параллели .

2. Из точки якорной стоянки проводим направление линии истинного курса, рассчитанное по формуле:

Если курсоуказание идет от гирокомпаса, то

Если курсоуказание идет от магнитного компаса, то

ИК = КК МК + Δ МК

Δ МК = d + δ

– поправка магнитного компаса.

Над проведенной из точки якорной стоянки линией истинного курса (линией пути) делается надпись:

КК – сокращенное обозначение компасного курса (ГКК, КК ГЛ , КК П );

127,0° – значение компасного курса, заданное рулевому (знак равенства между КК и 127,0° по правилам не ставится);

(+2,0°) – величина и знак принятой поправки курсоуказателя указывается в скобках.

Надпись над линией курса позволяет контролировать :

Правильность удержания заданного курса (127,0°) рулевым;

Величину принятой и учитываемой поправки курсоуказателя (+2,0°);

Правильность проведения направления линии истинного курса на карте (129,0°).

При следовании судна по заданному курсу рулевой регулярно (через каждые 15 минут) сверяет показания курсов по основному курсоуказателю (по ГК или поГА или др.) и по магнитному компасу с докладом вахтенному капитану (вахтенному помощнику капитана).

Счислимые координаты судна записываются в судовой журнал :

при съемке судна с якоря (бочки) и при постановке на якорь (бочку);

при плавании по счислению, в часы кратные 4-м (00, 04, 08 … 20);

каждый час при плавании судна по счислению вблизи берега;

при смене штурманской (ходовой) вахты и в других случаях по указанию капитана.

На навигационную карту счислимое место судна наносится :

в часы, кратные четырем (00, 04 … 20);

при изменении судном его курса или скорости;

при смене штурманской (ходовой) вахты;

каждый час при плавании судна вблизи берега или в стесненных водах и др. случаях по указанию капитана.

Для нахождения счислимого места на заданное (текущее) время следует (рис.5.4):

Зафиксировать показания судовых часов с точностью до ± 1 минуты (11.00) ;

Зафиксировать отсчет лага (ОЛ 1 ) с точностью до 0,1 мили(60,4) ;

(для V Л = 18 уз. →К Л = 1,02)S Л = 1,02 · 11,8 =12,0 мили.

S ОБ =12,0 мили

при условии, что S Л = S ОБ → отложить его значение (в масштабе карты) от исходной точки по линии истинного курса и нанести счислимое место судна (на 11.00) условным знаком (штрих линии ИК ~ 5 мм ).

Рядом со счислимым местом записать дробью

При ведении счисления часто возникает необходимость знать время и отсчет лага прихода судна в заданную точку (точку встречи, точку якорной стоянки и т.д.).

Такая точка может быть задана (рис.5.5):

Рис. 5.5. Способы задания на карте точки

координатами (φ, λ );
направлением на ориентир (ИП илиКУ );
расстоянием (D ) до ориентира и др.

Порядок решения задачи .

ГРАФИЧЕСКОЕ СЧИСЛЕНИЕ ПУТИ СУДНА. Для того чтобы судить о безопасности плавания, ориентироваться в окружающей обстановке и правильно выбирать курсы для дальнейшего перемещения, судоводитель должен в любой момент знать положение своего судна. Для этого он ведет навигационную прокладку. Перед выходом судна в рейс под руководством капитана по картам и навигационным пособиям изучают условия плавания на всем предстоящем переходе. На основании этих данных выполняют предварительную прокладку. Однако она дает только общее представление об условиях перехода. С момента выхода в рейс окончательный выбор курсов и все принимаемые к учету факторы определяются конкретной обстановкой плавания. Поэтому в рейсе осуществляют исполнительную прокладку. Она включает в себя счисление пути, расчеты и построение на карте, расчеты маневрирования для расхождения с другими судами.

Счислением называется непрерывный учет элементов движения судна (скорости и направления) и воздействий внешних сил с целью определения координат судна (счислимого места) без наблюдений береговых ориентиров и небесных светил (обсерваций). Этот учет осуществляют на основании значений курса, скорости и вектора сноса судна. Исходную точку для счисления на карте определяет капитан. За такую точку могут быть приняты точное место судна, полученное сразу же после выхода за пределы акватории порта, плавучий маяк, приемный буй и т. д. Ее координаты записывают в судовой журнал. К моменту начала исполнительной прокладки следует включить лаг, определить поправку компаса по створам или другим способом.

ВЕДЕНИЕ СЧИСЛЕНИЯ ПРИ ПЛАВАНИИ БЕЗ ДРЕЙФА И ТЕЧЕНИЯ. При плавании без дрейфа и течения линия пути судна на карте совпадает с линией ИК, поэтому учет перемещения судна на карте производится по линиям ИК, по которым откладывают расстояния, пройденные судном по лагу с учетом его коэффициента Кл. От исходной точки на карте прокладывают линию первого курса. Снятый с карты ИК переводят в КК, на который ложатся по магнитному компасу. На карте над линией ИК надписывают курс по компасу и его поправку. Пройденное по курсу расстояние Sл определяют по лагу: Sл = Кл (ол 2 - ол 1) ; (Где ол 2 - отсчёт лага в точке нахождения судна, ол 1 - отсчёт лага в исходной точке, Кл коэффициент лага).

В реальных условиях морского плавания возможны три основных варианта, определяющих соответствующие практические приемы счисления пути яхты: плавание в условиях устойчивого полного ветра; плавание в условиях устойчивого противного ветра; плавание при неустойчивом по силе и направлению ветре.

При лавировке может случиться, что рулевой по указанию капитана яхты, выбираясь на ветер, не обращает внимания на компас. Здесь через небольшие, но равные промежутки времени (15 - 30 мин.) определяют и записывают средний КК и соответствующий ему ИК, по которому откладывают данные, полученные по лагу или скорости. При неустойчивом ветре курс рулевому не задают, а ставят задачу править по парусу в поисках ветра, придерживаясь по возможности ближе к генеральному курсу. Иногда в такой ситуации в зависимости от местных признаков и прогноза погоды бывает выгодно уклониться от генерального курса, чтобы скорее получить полный устойчивый ветер (например, бриз под берегом). Во всех этих случаях в интересах счисления пути на яхте фиксируют все повороты и на каждом галсе (в начале и конце галса обязательно) с определенной периодичностью (1 -2 раза в час, в зависимости от условий) записывают данные о движении судна (время, курс, скорость, отсчет лага). Эти записи обрабатывают, усредняя курс и скорость каждого галса, а затем прокладывают на карте.

ДРЕЙФ СУДНА. В навигации дрейфом ("a") называют снос судна с линии курса под совместным действием ветра и вызванного им волнения. При дрейфе судно перемещается относительно воды под совместным действием судовых машин и ветра. Линия его фактического перемещения (ОВ), называемая линией пути судна при дрейфе, не совпадает с курсом судна (ОА). (См. рис 33). При смещении линии пути вправо от ДП судна (ветер дует в левый борт) a приписывают знак плюс (+), а при смещении влево (ветер дует в правый борт) - знак минус (-). Зависимость между путевым углом с учётом дрейфа (ПУa), ИК и a: ПУa = ИК + a ; ИК = ПУa - a ; a = ПУa - ИК

Угол дрейфа может быть определен путем сравнения действительного пути судна, полученного по обсервациям, с ИК. При следовании в виду берегов проводят ряд надежных навигационных наблюдений. Соединив обсервованные точки, получают линию действительного перемещения судна, т. е. линию пути при дрейфе ПУa (рис. 34). Угол между линией пути и проложенной на карте линией ИК соответствует углу дрейфа. Найденный угол дрейфа с его знаком учитывают при дальнейшем счислении. Если в районе плавания имеется течение, то полученный угол сноса будет результатом воздействия на судно не только ветра, но и течения.

УЧЕТ ДРЕЙФА ПРИ СЧИСЛЕНИИ. Если судно испытывает дрейф, то при ведении прокладки на карту наносят линию пути судна при дрейфе. На ней надписывают КК, поправку компаса и принятый к учету угол дрейфа a со своим знаком. По линии пути откладывают пройденные по лагу расстояния Sл. Считается, что при a

Если судоводитель не уверен в точности угла дрейфа, то для контроля безопасности плавания, кроме линии пути при дрейфе, на карту рекомендуется наносить линию ИК. Обе эти линии должны проходить чисто относительно подводных препятствий. Счисление ведется только по линии пути, по которой и происходит перемещение судна.

МОРСКИЕ ТЕЧЕНИЯ. Морскими течениями называют горизонтальные перемещения больших масс воды. Течение характеризуется его элементами: направлением и скоростью. Направление течения Кт указывают в градусах по круговому счету или румбах и задают по той точке горизонта, к которой течение направлено. Скорость течения Vt измеряют в узлах, а небольшие его скорости - в милях в сутки. По характеру течения классифицируют на постоянные, элементы которых из года в год почти не изменяются, периодические, элементы которых меняются по определенному закону, и временные (случайные), элементы которых могут резко меняться. На практике судоводителю чаще всего приходится иметь дело с постоянными и периодическими (приливо-отливными) течениями. Сведения об элементах постоянных и приливо -отливных течений помещают в лоциях, атласах течений и на картах. При этом указывают средние значения элементов течений, которые могут значительно отличаться от действительных. Перемещение судна относительно грунта при плавании на течении определяют следующими факторами (рис. 36).

Под действием судовых машин судно перемещается относительно воды по направлению его ДП, т. е. линии истинного курса ОА. Скорость судна относительно воды является скоростью Vл показываемой лагом. Одновременно вместе со всей массой воды судно сносится относительно грунта по направлению течения ОД со скоростью течения Vt. В результате относительно грунта судно перемещается по равнодействующей OB со скоростью, называемой истинной скоростью судна V. При этом ДП судна остается параллельной линии ИК. Линия OB, по которой перемещается судно под совместным действием судовых машин и течения, называется линией пути судна на течении. Положение линии пути относительно истинного меридиана определяется углом NOB, который называется путевым углом на течении ПУ. Угол " " , заключенный между линией истинного курса судна ОА и линией пути OB, называется углом сноса течением. При сносе судна вправо от его ДП (течение направлено в левый борт) приписывают знак "+", а при сносе влево - знак "-". Зависимость между (ПУ), ИК и:

ПУ = ИК + ; ИК = ПУ - ; = ПУ - ИК

СЧИСЛЕНИЕ ПРИ ПЛАВАНИИ НА ТЕЧЕНИИ. При плавании на постоянном течении на карту наносят линию пути судна, по которой оно фактически перемещается относительно грунта. Над линией пути надписывают КК, поправку компаса и угол сноса со своим знаком. Для вспомогательных расчетов тонкой линией наносят также линию ИК, по которой откладывают расстояния Sл, проходимые судном относительно воды по показаниям лага. Точки, полученные на линии ИК, переносят по направлению течения на линию пути (рис. 37). У счислимых точек на линии пути делают отметку времени и отсчета лага, а у соответствующих точек на линии курса - только отсчета лага. Точки траверза, открытия и скрытия ориентиров наносят на линию пути (рис. 38).

СЧИСЛЕНИЕ ПРИ СОВМЕСТНОМ УЧЕТЕ ДРЕЙФА И ТЕЧЕНИЯ. Рассмотрим случай, когда судно перемещается относительно грунта под совместным действием судовых машин, ветра и течения. Для ведения счисления на карте прокладывают линию пути судна при дрейфе и течении и надписывают КК, поправку компаса и суммарный угол сноса с=a+.

Кроме того, для вспомогательных расчетов на карте прокладывают также линию пути при дрейфе, по которой откладывают плавание судна по лагу Sл. Каждой точке на линии пути при дрейфе соответствует точка на линии действительного перемещения судна. Эти точки связаны между собой вектором течения. Графически задачи, связанные с нахождением на карте линии пути при дрейфе и течении, истинной скорости V и суммарного угла сноса с по заданным КК, Vл, a, и элементам течения, нанесением счислимого места, предвычислением времени и ол на момент прихода в заданную точку, нахождением траверза ориентира, решают так же, как и при плавании на течении, но все вспомогательные построения делают на линии пути при дрейфе, заменяющей линию ИК.

ОЦЕНКИ ТОЧНОСТИ СЧИСЛЕНИЯ. В результате воздействия неучтенных погрешностей действительный путь судна и пройденное им расстояние (плавание) не будут соответствовать тем, которые учитывались при счислении на карте, а фактическое место судна - счислимому. Для ориентировочного суждения о погрешностях в счислении можно пользоваться следующими данными, которые отражают накопленный обобщённый опыт судовождения и проведенные исследования. Продолжительности плавания (часы) соответствует радиальная средняя квадратическая ошибка счисления, % от S: До 3 ч - 10%; 3 -6 ч - 9%; 6 -10 ч - 8%; 10 -14 ч - 7%; 14 -18 ч - 6%; 18 -23 ч - 5%; 23 -25 ч - 4%; более 35 ч - 3%. При прокладке пути судна на карте в том или ином расстоянии от навигационных опасностей необходимо учитывать возможность отклонения судна от линии пути, причем значение отклонения будет возрастать с увеличением пройденного расстояния, в особенности при плавании с дрейфом и течением. Недостаточная точность счисления вызывает необходимость дополнительного контроля за местонахождением судна, т. е. определения его места не только путем счисления, но и по обсервациям: навигационным, астрономическим либо при помощи GPS.