Магнитные компасы. Уничтожение девиации способом Эри.
Магнитные компасы используются на ряду с гирокомпасом на судах в качестве курсоуказателя, а также для определения места судна в море по пеленгам береговых ориентирах и небесных светил. Компас, используемый для пеленгования и для контроля курса, называется главным . Компас , находящейся в рулевой рубке, по показаниям которого рулевой удерживает судно на заданном курсе, называется путевым.
Уничтожение девиации способом Эри.
Этот способ предусматривает компенсацию двух сил: ВλН и СλН. Задача состоит в том, чтобы в результате наблюдений найти такое положение магнитов-уничтожителей, при котором продольные магниты будут компенсировать силу ВλН, а поперечные - силу СλН.
Рассмотрим самый распространенный вариант применения способа Эри, когда приведение судна на заданный магнитный курс осуществляется с помощью гирокомпаса. В этом случае рекомендуется такая последовательность действий:
привести судно на магнитный курс N (00) . для этого надо лечь по гирокомпасу на курс
Kr.k=MK+d- Δrk
В данном случае ( при МК =00) Kr.k=d- Δrk
выдержав судно на магнитном курсе N (00) в течение нескольких минут , заметить отсчет курса Kм.k судна по магнитному компасу и вычислить девиацию δ N по формуле
δ N= МК - Kм.k
Для магнитного курса МК = 00 формула δ N= МК - Kм.k принимает вид:
δ N=00 – К м.к. ( при К м.к.< 1800), δ N =3600 - К м.к ( при К м.к.> 1800),
продолжая лежать на магнитном курсе N (00) и действуя поперечными магнитами-уничтожителями , добиться, чтобы отсчет курса К м.к судна по картушке магнитного компаса стал равен 00. т.е. надо довести значение девиации δ N до нуля.
привести судно на магнитный курс S ( 1800) . для этого надо лечь по гирокомпасу на курс Kr.k=MK+d- Δrk= 1800 + d- Δ,
выдержав судно на магнитном курсе в течении нескольких минут, заметить отсчет Км.к курса по магнитному компасу и определить девиацию δS по формуле δS=1800- Км.к
действуя поперечными магнитами –уничтожителями, добиться, чтобы девиация δS уменьшилась в два раза. При этом сила СλН будет скомпенсирована.
привести судно на магнитный курс Е ( 900), т.е. лечь по гирокомпасу на курс Kr.k=900+d- Δrk
спустя несколько минут определить девиацию δЕ (δЕ=900- К м.к) и, действуя продольными магнитами-уничтожителями, довести наблюдаемую девиацию δЕ до нуля ( отсчет курса по картушке магнитного компаса при этом должен стать равным 900).
привести судно на магнитный курс W (2700) т.е. лечь по гирокомпасу на курс Kr.k=2700+d- Δrk.
Спустя несколько минут определить девиацию δw (δw=2700- К м.к) и действуя продольными магнитами-уничтожителями довести наблюдаемую девиацию δw до половинного значения. При этом сила ВλН будет скомпенсирована. Полукруговая девиация уничтожена.
При применение способа Эри без использования гирокомпаса сущность действий остается такой же, отличие состоит в том, что приведение судна на магнитные курсы N S E W осуществляются иным путем, например по курсовому углу отдаленного предмета или створа, магнитный пеленг ( МП) которого известен. Предварительно вычисляют значение курсового угла.
КУ = МП – МК
Для магнитных курсов N (00), Е (900), S(1800), W(2700), эта формула принимает вид КУ N = МП - 00, КУ Е = МП - 900, КУ S = МП - 1800, КУ W = МП - 2700,
Следует иметь в виду , что азимутальный круг магнитного компаса как и картушка , имеет разбивку на 3600 поэтому отсчет КУ должен быть всегда положительным в пределах от 0 до 3600.
Чтобы лечь на заданный магнитный курс надо заранее установить пеленгатор компаса по азимутальному кругу на отсчет курсового угла расчитаного по формулам КУ N = МП - 00, КУ Е = МП - 900, КУ S = МП - 1800, КУ W = МП - 2700.
Магнитное направление на отдаленный предмет должно быть известно. Оно , в частности, может быть предварительно определено путем пеленгования отдаленного объекта (или створа) на восьми компасных курсах судна и расчета МП по формуле
также возможно уничтожение полукруговой девиации способом Колонга, основанного на измерении горизонтальных магнитных сил при помощи дефлектора. В настоящее время применяется два типа этого прибора: дефлектор Колонга и дефлектор с равномерной шкалой.
70. Назначение и состав ECDIS. Понятие электронной навигационной карты (ENC) . Понятие системной электронной карты (SENC). Резолюция ИМО А817(19). ECDIS – это навигационно-информационная компьютерная система (НИКС), удовлетворяющая специальным требованиям ИМО , МГО, МЭК , что позволяет судоводителям официально использовать её прокладку на электронной карте вместо прокладки на бумажных картах .
В ECDIS должны использоваться только векторные электронные карты ENC , данные которых подготовлены государственными гидрографическими организациями , стандартизованы по содержанию , структуре , действующему формату обмена картографической информацией и полностью удовлетворяющие специальным требованиям ИМО и МГО .
Аппаратное и программное обеспечение ECDIS должны обязательно сертифицироваться уполномоченным Классификационным Обществом в соответствии с требованиями IEC : International Standart 1174 , Maritime navigation and radiocommunication eguipment systems – Electronic Chart Display and Information Systems (ECDIS) – Operational and Perfomance Requirements , Method of Testing and Required Test Results ,1998 .
Чтобы стать легальным эквивалентом бумажных карт , ECDIS на случай выхода из строя должна быть обеспечена одобренной резервной системой . Требуется , чтобы резервная система имела достаточные средства для обеспечения безопасного судовождения на оставшейся части рейса в случае выхода ECDIS из строя . Резервная система может иметь ограниченные функции ECDIS , либо полностью дублировать её . Между основной и резервной системами должна быть возможность обмена информацией . По крайней мере , в резервную систему от основной должны передаваться данные предварительно прокладки и данные всех корректур .
Навигационно-информационная компьютерная система строится на основе персонального компьютера . Она включает в себя : системный блок , клавиатуру , манипулятор , средства отображения информации о процессе судовождения (СОИ) , устройства документирования и регистрации информации (УРД) , средства сигнализации.
В системномблоке находятся процессор , сопроцессор , оперативная память , накопитель на жестком магнитном диске , дополнительные блоки памяти , устройства для ввода информации с гибких магнитных и оптических дисков , порты ввода/вывода информации и др. устройства .
В качестве манипулятора используется трекбол , джойстик или мышка.
Средствами отображения информации являются один или несколько дисплеев , цифровые или аналоговые индикаторы .
К устройствам регистрации информации относятся устройства печати на бумаге и средства запоминания информации на носителях другого вида.
Потребителями информации НИКСявляются как её датчики , например , для автоматической коррекции скоростной погрешности ГК в него необходимо вводить широту и скорость судна , так и другие системы , например , автоматическое устройство подачи сигналов бедствия .
В результате применения ECDIS судоводитель на ходовой вахте освобождается от выполнения многих рутинных операций . Его основными функциями становится наблюдение за окружающей обстановкой , контроль ECDIS и других средств судовождения , управление их работой для получения требуемой обстановкой информации и принятие решений по управлению судном . ECDIS способна
предоставлять судоводителю в интегрированном виде информацию , характеризующую различные стороны процесса судовождения , что позволяет ему уверенно и обоснованно принимать решения .
Применение ECDIS повышает результативность деятельности судоводителя , обеспечивает использование большего объёма и номенклатуры данных , увеличивает скорость их обработки , улучшает точность и достоверность результатов , повышает безопасность мореплавания и приводит к росту финансовых показателей работы судна .
Понятие электронной навигационной карты.
В общем плане под электронной картой (ЭК) – понимается изображение определённого района Земли в условном виде на экране дисплея или набор данных для построения этого изображения.
В зависимости от полноты информации ЭК подразделяются на полномерные и стилизованные (упрощённые).
В зависимости от цифрового преставления информации карты - на растровые и векторные.
Информация растровых карт в памяти представлена в виде матрицы точек (пикселей). Сведений об отдельных объектах в памяти нет . Получаются растровые карты путём сканирования бумажных карт .
Информация векторной карты представлена в памяти в виде записи об картографических объектах . Запись о картографическом объекте включает в себя 4 части:
I –идентификатор (имя объекта )
Т- тип объекта
М- метрика
S- свойства объекта
Система строит ( синтезирует ) карту , используя записи о картографических объектах . Информация векторной карты обычно распределена по определённым тематическим уровням , называемыми слоями карты . Это позволяет системе управлять видимостью этих слоёв.
Для ECDIS ИМО требует по- крайней мере 3 таких слоя – базовая информация, стандартная и полная.
В начале для производства векторных карт использовались дигитайзерные технологии . В настоящее время для производства векторных карт также используются сканерные технологии.
Пока не существует полной коллекции карт , удовлетворяющей требованиям ECDIS , на весь мировой океан . Векторные карты более совершенны , чем растровые , так как позволяют системе распознавать картографический объект.
В зависимости от юридического статуса эл . карты подразделяются на официальные и неофициальные.
Официальные – выпускаются государственными гидрографическими организациями , все остальные – являются не официальными.
В зависимости от системы , требованиям которой удовлетворяют ЭК , ЭК делятся на
ECDIS-карты и ECS-карты. ECDIS-карты – являются обязательно официальными , векторными картами ; по содержанию , цвету , формату представления удовлетворяющие специальным требованиям МГО .
Подробность нагрузки ЭК определяется её масштабом. Масштаб , которому соответствует
нагрузка ЭК , называется оригинальным масштабом . Масштаб , в котором карта отображается – называется масштабом отображения карты .
В зависимости от оригинального масштаба различают :
карта мира : 1: 2,5млн. и меньше
генеральные: 1:300тыс. -1:2,5млн.
прибрежные : 1:80тыс.- 1:300тыс.
подходные: 1:40тыс.- 1:80тыс.
гавани: 1:10тыс.- 1:40тыс.
планы: 1:10тыс. и крупнее
Понятие системной электронной карты (SENC) .
В зависимости от использования в навигационной системе среди векторных карт различают основные и системные карты .Основной называют карту , данные которой размещены в отдельном файле , поставляемом государственной или частной организацией . Данные основной карты не могут быть изменены на судне .
Системная электронная карта (System electronic chart- SENC)- это набор данных для отображения откорректированной навигационной карты , представленный во внутреннем формате системы . Он является результатом преобразования системой информации основной ЭК (электронной карты ) с учётом корректур и данных , добавленных мореплавателем . Это тот набор данных , который составляет дисплейный файл системы для отображения откорретированной навигационной карты и выполнения с её помощью навигационных функций . SENC может содержать информацию и от дополнительных источников. Иными словами системная карта-это карта , которая показывается на экране и строится по данным основной (основных) карты , файлов , корректур и информации , добавленной судоводителем .
Резолюция ИМО А817(19).
Эксплуатационные требования к ECDIS определены резолюцией ИМО А817(19).ряд из них освещён ниже :
1 Назначение.
Первичной функцией ECDIS является обеспечение безопасности мореплавания . При организации соответствующего резервирования она может рассматриваться как эквивалент бумажных карт . Система должна отображать всю картографическую и навигационно-гидрографическую информацию , необходимую для безопасного и эффективного судовождения . Требуется , чтобы система выполняла все действия , связанные с предварительной и исполнительной прокладкой , определениями места , непрерывно отображала текущее место суда и производила надёжную корректуру электронных навигационных карт.
2 Данные ЭК и их структура.
В ECDIS следует использовать только официальные картографические данные , в том числе и корректурные , последнего издания , подготовленные государственными гидрографическими службами.
Для ECDIS ИМО определены следующие уровни используемой в ней информации и содержание этих уровней :
Данные электронной навигационной карты – это набор данных для ЭК , подготовленных
Национальными гидрографическими службами в формате , приемлемом для координатора ЭК .
Базовые данные электронной карты – основные данные для производства и поддержания ЭК , образованные из данных электронной навигационной карты .
Системная электронная навигационная карта (System electronic navigational chart –SENC).
SENC – во внутреннем формате системы для отображения откорректированной навигационной карты. Информация SENC доступная для отображения при планировании маршрута и выполнении прокладки должна быть разделена на три категории :базовая нагрузка ; стандартная нагрузка ;другая информация .
Базовая нагрузка- означает уровень данных SENC , который не может быть удалён дисплея .
Он содержит информацию , требуемую всегда , во всех географических районах и при всех обстоятельствах .
Стандартная нагрузка – это нагрузка карты , которая должна быть на дисплее при первом вызове карты в ECDIS , составляющая минимальный набор данных , обеспечивающий безопасность при планировании пути . Эта нагрузка в дальнейшем может модифицироваться судоводителем .
Вся другая информацияотображаемая индивидуально по требованию , включает : значение глубин , подводные кабели и трубопроводы , маршруты паромов , детали всех отдельных опасностей , детали навигационных средств , содержание предупреждений мореплавателям ,
Дату издания ЭК, горизонтальный и вертикальный геодезические датумы , магнитное склонение , географические названия и т.д.
3Ориентация изображения , режим движения, другая информация .
Карта в ECDIS должна ориентироваться по меридиану – “Север вверху”. Допускается другой вид ориентации , например ,”Курс вверху” .
Прокладку в системе требуется отображать в режиме истинного движения . Допускается режим относительного движения . В режиме истинного движения необходим контроль подхода символа собственного судна к рамке карты с целью обеспечения своевременного сдвига карты , после которого отметка судна смещается в заданную судоводителем часть экрана .
На ЭК может накладываться радиолокационная или другая навигационная , которая должна чётко отличаться от данных основной ЭК . Накладываемая информация не должна ухудшать или искажать картографическую информацию .
Необходимо , чтобы дополнительная информация была в одинаковой системе координаты с картографической информацией , имела с ней одинаковый масштаб и ориентацию . Радиолокационное изображение должно регулироваться вручную и , при необходимости , немедленно сниматься с экрана .
4Цвета и символы . Требования к дисплею .
Для отображения информации SENC должны использоваться цвета и символы, соответствующие стандартам МГО, которые публикуются в специальных изданиях этой организации (Специальная публикация МГО S-52, Приложение 2). •
Кроме картографической информации, требуется на дисплее ECDIS отображать следующие навигационные элементы и параметры : судно , пройденный путь с отметками времени , вектор путевой скорости , подвижный маркер дальности и/или электронный визир , курсор , счислимое место и время, обсервованное место и время , линию положения и время , смещенную линию положения и время , предвычисленный вектор течения с указанием времени и скорости эффективного действия , фактический вектор течения с указанием тех же значений , особые опасности , линии безопасности , заданный курс и скорость , путевые точки , расстояние по заданной линии пути , планируемое местоположение с датой и временем , дуги дальности открытия/закрытия огней , место и время перекладки руля для поворота. Форма отображения указанной информации и её цветность стандартизированы ИМО и приведены в публикации МЭК 1147.
ECDIS должна позволять отображать все данные , необходимые судоводителю при выполнении предварительной и исполнительной прокладок , а также при решении дополнительных навигационных задач. Эффективный размер экрана для представления карты при исполнительной прокладке должен быть не менее 270x270 мм.
Возможность отображения цветов и разрешающая способность дисплея ECDIS должны соответствовать требованиям МГО (S-52).
Необходимо в ECDIS обеспечение ясной видимости на дисплее отображаемых данных более чем одним наблюдателем в условиях нормальной освещенности, как днем, так и ночью .
5 Предварительная прокладка.
В системе должна быть возможность простым и надежным способом планировать путь судна. Требуется выполнять планирование основного и, при необходимости, альтернативного маршрутов. Планируемый маршрут должен четко отличаться от других маршрутов на карте.
При предварительной прокладке следует обеспечивать нанесение прямолинейных и криволинейных участков пути по планируемому основному и альтернативному маршрутам и внесение необходимых отметок. Судоводитель должен иметь возможность ввода пределов отклонения от заданного маршрута и активизации при исполнительной прокладке автоматической сигнализации о превышении заданного отклонения от линии пути. Для ситуаций планирования пути через опасную изобату и районы со специальными условиями необходимо предусматривать предупредительную индикацию. При корректировке планируемого маршрута должна быть возможность:
• Добавления путевой точки;
• Уничтожения путевой точки;
• Изменения положение путевой точки;
• Изменения порядка точек в маршруте.
6 Исполнительная прокладка.
Основной режим отображения карты при исполнительной прокладке должен обеспечивать нахождение отметки судна в пределах окна высвечивания. Для возможности в процессе перехода просматривать районы, где нет судна, следует иметь дополнительный режим отображения. В дополнительном режиме ECDIS должна продолжать учитывать перемещение судна, отображать его кинематические параметры, выполнять функции предупредительной сигнализации и индикации, а также предоставлять судоводителю возможность одним действием немедленно возвращаться к основному режиму отображения.
Положение судна должно определяться с помощью позиционной системы непрерывно и с точностью, соответствующей требованиям безопасного судовождения. Где только возможно, необходимо использовать для обсерваций вторую независимую позиционную систему, причем ECDIS должна определять различия между определениями места по этим системам.
Геодезические датумы системы определения места судна и системной навигационной карты должны быть одинаковыми.
В ECDIS требуется иметь возможность отображения намеченного альтернативного маршрута в дополнение к основному. Необходимо,, чтобы отображаемый запланированный маршрут четко отличался от других путей на карте. В течение рейса судоводитель должен иметь возможность модификации запланированного маршрута либо изменения его на альтернативный.
Кроме того, при прокладке система должна выполнять следующие функции:
• Отображать пройденный путь с отметками времени, интервал между которыми может устанавливаться от 1 до 120 мин .
• Представлять вектор путевой скорости, особые отметки, наносимые судоводителем при ведении прокладки и другие символы , требуемые с навигационной целью (счислимое место и время , обсервованное место и время, подвижный круг дальности и визирную линию) и ряд других данных .
• Обеспечивать возможность изменения местоположения судна на карте вручную. Этот процесс должен сопровождаться отображением координат судна в буквенно-цифровом виде;
• Преобразовывать географические координаты в экранные и обратно ; рассчитывать истинные дистанцию и пеленг длядвух любых точек ; определять географические координаты любой точки экрана, дистанцию и пеленг от собственного места на эту точку; вычислять длину локсодромии , ортодромии ; определять место судна по данным РНС и СНС .
7 Регистрация данных. Сигнализация и индикация.
Система должна иметь возможность отложения в памяти и при необходимости запоминания на длительное время информации о протекании процесса судовождения за последние 12 часов с интервалом в 1 мин, и возможность повторного воспроизведения этой ситуации на экране в любое время .При этом регистрируются данные о времени , месте , курсе и скорости своего судна и взятых на сопровождение судов-целей, электронных картах, на которых ведется прокладка , и корректурах к ним.
Для восстановления всего плавания необходимо в ECDIS обеспечивать запись координат места судна с начала рейса с интервалом времени, не превышающем 4 часа.
Не должно быть возможности изменения зарегистрированной информации и манипуляции с ней. Требуется в ECDIS иметь защиту зарегистрированных данных от стирания и изменений.
В ECDIS необходимо иметь следующую сигнализацию и предупредительную индикацию , где под сигнализацией понимается сообщение акустическими или акустическими и визуальными средствами об условиях и ситуациях , требующих внимания оператора ; а под индикацией - визуальное представление оператору определенной информации о событиях, о функционировании системы или оборудования. Согласно требованиям ИМО в ECDIS должна быть :
• Сигнализацияо выходе за границы фарватера , пересечении безопасной изобаты, превышении заданного отклонения от маршрута, приближении к критической точке (например, к точке поворота), разных геодезических дату мах систем определения места и карты ;
• Сигнализация или индикацияо перемасштабировании , прохождения пути через районы со специальными условиями, неправильном функционировании ECDJS ;
• Индикация , что есть карта более крупного масштаба, что информация SENC и добавочная (например, от РЛС) в разных координатных системах , о планировании маршрута через безопасную изобату , о планировании маршрута через специальный район , о выходе из строя системы определения места , об ошибках при тестировании системы .
8 Точность. Сопряжение с другой аппаратурой.
Требуется, чтобы точность всех вычислений , выполняемых ECDIS , соответствовали точности SENC и не зависела от характеристик выходных устройств .
Точность отображения на экране пеленгов , дистанций и других элементов прокладки должна быть не хуже той , которая обеспечивается разрешающей способностью дисплея.
Необходимо сопряжение ECDIS с системами и устройствами , обеспечивающими непрерывное место определение , выдачу информации о курсе и скорости, а также решение других задач судовождения.
ECDIS не должна ухудшать характеристики подключенных к ней устройств и точность их информации . Соответственно, при сопряжении с другой аппаратурой характеристики ECDIS не должны ухудшаться.