Использование карт водохранилищ для расчета курса судна

Судоходство на внутренних водных путях осуществляется в основ­ном по фарватерам, огражденным навигационными знаками судоход­ной обстановки. Движение по фарватерам требует лоцманских приемов судовождения, основанных на личном знании судоводителями рай­она плавания и использовании приемов глазомерного способа опреде­ления места судна. Исключением являются крупные озера, где приме­ним штурманский способ судовождения.

На водохранилищах штурманские методы судовождения примени­мы в отдельных случаях и на отдельных участках пути, удаленных на значительное расстояние от берегов, а также в условиях плохой видимости, когда не видно знаков судоходной обстановки или имеется сомнение в ее правильности.

Для расчета курса по карте водохранилища, имеющей проекцию Гаусса, необходимо знать направление истинного меридиана, соединяющего географические полюса.

Земля окружена магнитным полем, воздействующим на магнит­ную стрелку компаса. Магнитные силовые линии выходят из южного магнитного полюсаSм, и сходятся в северном Nм, образуя замкнутые кривые. Географические полюса Nи и Sи и магнитные полюса Nм и Sм не совпадают между собой. Поэтому стрелка компаса будет показывать направление не на географический, а на магнитный полюс.

Вертикальная плоскость, проходящая через ось стрелки, которая находится только под воздействием сил земного магнетизма, называет­ся плоскостью магнитного меридиана или магнитным меридианом.

Угол, составляемый плоскостями истинного и магнитного меридиа-нов, проходящих через одну и ту же точку, называется склоне­нием.

Склонение обозначается в навигации буквой d, а в топографии 6. Оно считается восточным (знак +), если северный конец стрелки ук­лоняется к востоку от истинного меридиана, и западным (знак — ) при уклонении его к западу. Магнитное склонение в разных пунктах Зем­ли неодинаковое. На территории СССР оно изменяется в пределах от +25° (у берегов Карского моря) до —13° (в районе Якутской АССР). Магнитное склонение изменяется также с течением времени в преде­лах от 0° до 0°2—0°3 в год. В СССР наибольшей величины измене­ние склонения достигает на Кольском полуострове (4-8 в год) и у устья Лены (—14 в год)

Для определения координат точек на картах в проекции Гаусса используются полярные координаты.

Полярные координаты имеют ось Х (рис. 70, а) и начальную точку О. Ось Х называют полярной осью, точку О — полюсом. Относительно оси Х и полюса О положение любой точки М на местно­сти определяется углом положения» и расстоянием D от полюса О до точки М. Угол положения а измеряется по ходу часовой стрелки от 0 до 360°.

Имеются три угла положения: а, А и Ам (рис. 70, б, в).

Дирекционный угол а — это угол, измеряемый по хо­ду часовой стрелки от 0 до 360° между северным направлением вертикальной линии координатной сетки х и направлением на оп­ределенную точку М.

Истинный азимут А — это угол, измеряемый по ходу часовой стрелки от 0 до 360° между северным направлением истинного меридиана Ny и направлением на определенную точку М.

Магнитный азимут Ам — это угол, измеряемый по хо­ду часовой стрелки от 0 до 360° между северным направлением магнит­ного меридиана Nм и направлением на определенную точку М.

Румбом называется угол между северным или южным направ­лением меридиана и определяемым направлением. Румбы отсчитывают-

Рис. 70. К определению координат точек на картах в проекции Гаусса:

а — полярные координаты; бив— схемы для определения углов положения

ся в обе стороны от северного или южного направления меридиана от О до 90°. Величина румба сопровождает­ся названием той четверти горизонта, к которой относится данное направле­ние. Четверти обозначаются первыми буквами названий стран света: NO, NW, SO, SW.

Рис. 71. К определению поправок направления на картах в проек­ции Гаусса:

/ — осевой меридиан; 2 — вертикальные линий координатной сетки; 3 — истинные меридианы

Вертикальные линии 2 (рис. 71) координатной сетки образуют с на­правлением 3 истинных меридианов углы Y₁, y₂ и т. д. Объясняется это тем, что меридианы сходятся у полю­са в одной точке, а вертикальные ли­нии координатной сетки параллельны между собой.

Вертикальные линии координат­ной сетки и истинные меридианы пе­ресекаются между собой в точках М1, M2, M3, M4 и т.д.

Угол между истинным меридианом данной точки и вертикальной линией координатной сетки называется сближением мери­диан о в у.

Можно заметить, что на всем протяжении осевого меридиана 1 (см. рис. 71) его сближение у равно 0. У вертикальных линий сближе­ние Y1, Y2 Y3 и т. д. увеличивается по мере удаления от осевого мериди­ана к краям зоны; на краях зоны Y = 3°. Если вертикальная линия сет­ки отклоняется северным концом к востоку от истинного меридиана, то сближение меридианов считается восточным (со знаком « + »), при отклонении в противоположную сторону — западным (со знаком «—»).

Вертикальные линии координатной сетки с магнитным меридианом образуют некоторый угол. Этот угол называется в топографии п о-правкой направления Я или отклонением магнитной с трелки, а в навигации — ориентир-н ы м у г л о м А. Угол Д равен алгебраической разности магнитно­го склонения d и сближения меридианов у:

Сведения о величинах ориентирного угла А, сближении меридиа­нов у и магнитном склонении d помещают в виде схемы на полях кар­ты водохранилища с соответствующим объяснением. Измерение и по­строение дирекционных углов на карте производятся с помощью транс­портира.

Пример. Определить в соответствии с прил. 3 величину и знак ориентир­ного угла Д.

Решение. Используя формулу (60), будем иметь Д = (+ 5°00) —(—0°09)== = + 5°09. Полученное значение совпадает с результатом, приведенным на карте водохранилища (см. прил. 3).

Для перехода от дирекционного угла а к магнитному азимуту Aм и обратно надо ввести поправку с соответствующим знаком (см. рис. 70, б, е).

Дирекционный угол равен алгебраической сумме магнитного ази­мута и ориентирного угла:

а=Aм+(±A). (61)

Магнитный азимут равен алгебраической разности дирекционного угла и ориентирного угла:

Aм=a—(±A). (62)

Для перехода от дирекционного угла а или магнитного азимута А к истинному азимуту А необходимо ввести поправки с соответствую­щими знаками (см. рис. 70, б, в).

Истинный азимут равен алгебраической сумме дирекционного уг­ла и сближения меридианов или алгебраической сумме магнитного ази­мута и склонения:

А=а+(±Y), (63)

A=Ам+(±d). (64)

Чтобы не сделать ошибки в определении поправки направления магнитного азимута и дирекционного угла, необходимо проверить конечный итог вычерчиванием простейших схем (см. рис. 70, б, в).

На берегу магнитная стрелка компаса устанавливается по направ­лению магнитного меридиана, но на судне на нее, кроме земного маг­нетизма, оказывает сильное влияние судовое железо. Поэтому стрел­ка на судне установится по другому направлению, которое называ­ется компасным меридианом.

Угол между магнитным и компасным меридианом называется д е-виацией 6. Девиация бывает восточного (знак +) и западного (знак —) наименования в пределах от 0 до 180°.

На судах при помощи магнитов девиацию уничтожают, но полно­стью ее уничтожить не удается, поэтому у судовых компасов имеется так называемая остаточная девиация.

При разных курсах судна намагничивание судового железа в маг­нитном поле Земли, а следовательно, и его влияние на компасную стрел­ку будут различными. Поэтому при определении остаточной девиации для штурманов составляется таблица, где в зависимости от курса суд­на указано значение остаточной девиации

Магнетизм судового железа с течением времени может меняться, поэтому девиацию определяют и уничтожают ежегодно и даже несколь­ко раз в год.

Следует твердо помнить, что движение судна по компасу с помощью карты возможно лишь при достоверных сведениях о девиации компаса.

Во время плавания судно переходит из одной точки в другую, пере­мещаясь по линии, расположенной под некоторым углом к меридианам.

Угол между северной частью меридиана или вертикальной линией координатной сетки и диаметральной плоскостью судна называется

курсом судна К. Курс измеряется от северной части меридиана по часовой стрелке до носовой части диаметральной плоскости и мо­жет изменяться от 0 до 360°. Проведенное на карте направление диа­метральной плоскости называется линией курса.

При применении магнитного компаса на судне различают три мери­диана: истинный, магнитный, компасный и, кроме этого, вертикаль­ную линию координатной сетки. Следовательно (в зависимости от того меридиана, откуда ведется счет), получаются четыре курса (рис. 72):

истинный И К,, магнитный МК, компасный КК и дирекционный Т.

Истинным курсом называется угол между северной ча­стью истинного меридиана и диаметральной плоскостью судна.

Магнитным курсом называется угол между северной частью магнитного меридиана и диаметральной плоскостью судна.

Компасным курсом называется угол между северной частью компасного меридиана и диаметральной плоскостью судна.

Дирекционным курсом называется угол между север­ной частью вертикальной линии координатной сетки и диаметраль­ной плоскостью судна.

Все меркаторские карты составляются относительно истинного ме­ридиана. С помощью таких карт можно снять или проложить только истинные курсы, поэтому необходимо уметь делать переход от истин­ных курсов к компасным.

Совместное действие магнитного поля Земли и судового железа от­клоняет магнитную стрелку на некоторый суммарный угол, называе­мый общей поправкой компаса Д/С. Общую поправку называют осто­вой (0^st) или вестовой (W) и ставят знак плюс или минус в зависимос­ти от того, к осту или весту отклонена северная часть компасного ме­ридиана от северной части истинного меридиана. Общая поправка,

Рис. 72. Графические схемы определения компасного курса судна

склонение и девиация связаны следующими алгебраическими соотно­шениями (см. рис. 72, а, б):

ДK=(±d)+(±б);

d=(±AK)-(±6); (65)

б=(±ДK)-(±d).

Вследствие того что девиация компаса выбирается из таблицы де­виации в зависимости от компасного курса, необходимо знать предва­рительный компасный курс.

Пользуясь морской картой, судоводитель может решить две зада­чи: наблюденный по компасу компасный курс перевести в истинный для прокладки (вычерчивания) курса на карте или же снятый с карты истинный курс перевести в компасный, по которому рулевой ведет суд­но. Задачи могут быть решены геометрически при помощи чертежа или алгебраически. В каждом случае для этого надо строить чертеж, подоб­ный рис. 72, а, б.

Решение задачи алгебраическим путем выполняется исходя из того, что истинный курс равен алгебраической сумме компасного курса и общей поправки компаса:

ИK=KK+(±d)+(±6)

ИК=КК+(±ДК); (66) КК:==ИК-(±ДК}

В отличие от морской карты все направления на карте, составлен­ной в проекции Гаусса, берутся от вертикальной линии координатной сетки. Курсы по такой карте определяются так же, как и по мерка-торской, но при переводе и исправлении румбов учитывается еще сбли­жение меридианов Y. Следовательно, вместо поправки АК для опреде­ления дирекционного курса Т вводится поправка дирекционного кур­са ДТ (см. рис. 72, а, б), которая представляет собой угол между вер­тикальной линией координатной сетки Х и компасным меридианом Nк

Поправка дирекционного курса АГ, общая поправка компаса Л/С, ориентирный угол А и девиация 6 связаны между собой следу­ющим соотношением:

ДT=(±ДК)-(±Y)=(±Д)+(±б)=(±d)+(±б)-(±Y), (67)

т. е. поправка дирекционного курса АГ равна алгебраической разно­сти общей поправки компаса ДК и сближения меридианов у или алгеб­раической сумме ориентирного угла Д и девиации 6.

Дирекционный курс Т и дирекционный угол а можно определить графиком или алгебраически, пользуясь следующими соотношениями (см. рис. 72, б):

Т=ИК—Y=МК+Д=КК+ДТ; (68) а=ИП—Y=МП+Д=КП+ДТ; (69) КК=Т—ДТ. (70)

Решим две задачи, воспользовавшись для этой цели картой водо­хранилища (см. прил. З):

Пример. Рассчитать дирекционные и компасные курсы при движении по трассе от буя 329 к бую 333 и обратно; находясь на 60-м км трассы, определить дирекционныи угол и компасный пеленг по направлению на задний знак створа №36.

Принимаем, что карта издана в 1961 г., год плавания 1966; при движении от буя 329 к бую 333 девиация 6 = + 5°10, при движении в обратном нап­равлении 6= —1°30.

Решение l. Определяют величину склонения на 1966 г. По данным карты, склонение восточное 5°00, а годовое изменение склонения также восточное 0°02, Тогда за 5 лет (с 1961 по 1966 г.) произойдет увеличение склонения к во­стоку на 0°10. Отсюда общая величина склонения на 1966 г. d = 5°10.

2. Прикладывая транспортир к линии трассы, определяют, что дирекцион-ный курс Т при движении от буя 329 к бую 333 равен 102°33 и при движении в обратном направлении 282°33. Это соответствует значениям, надписанным у трассы на карте.

3. Определяют поправку дирекционного курса при движении от буя 329 к бую 333: ДГ == (± d) + (± 6) — (± V) = (5°10) + (3°30) - (- 0°09) = = 8°49.

С учетом поправки Т компасный курс при движении от буя 329 к бую 333 КК = Т — ДГ = 102°33 — 8°49 = 93°44.

4. Определяют поправку дирекционного курса ДГ при движении от буя 333 к бую 329: ДГ = (5°10) + (— 1°30) — (— 0°09) == 3°49.

С учетом поправки ДГ компасный курс при движении от буя 333 к бую 329 будет таким: КК = 282°33 — 3°49 = 278°44.

5. Величину дирекционного угла к определяют с помощью транспортира. В соответствии с картой а = 37 20.

С учетом ранее рассчитанной поправки ДГ К.П == к — ДГ = 37°20* — —3°49 = 33°ЗГ.

Используя приведенные выше формулы, на картах водохранилищ, составленных в проекции Гаусса, можно решать все необходимые нави­гационные задачи.

На некоторых картах водохранилищ, например Куйбышевского, Горьковского, координатная сетка не приводится, а у судоходных трасс надписывают только значение дирекционного курса, который называет­ся «истинный курс-азимут» и обозначается вместо Т буквой d. Опреде­ление компасного курса по таким картам может осуществляться толь­ко с учетом остаточной девиации 6, тем более что наши водохранилища имеют большую протяженность и величина склонения может значитель­но меняться. Расчеты компасных курсов без учета склонения недопус­тимы.

Чтобы при плавании по водохранилищу определить компасный курс, если на карте не приведены сведения о склонении d и сближении меридианов у, можно использовать метод предварительного определе­ния поправки дирекционного курса AT. При движении судна по ство­рам на специальном полигоне определяют поправку дирекционного курса ЛГ как разность дирекционного курса Т и компасного курса. Если полигона нет, то для определения девиации можно использовать створы основных и дополнительных судоходных трасс, положение ко­торых точно обозначено на карте.

На больших водохранилищах АГ следует определить для их юж­ной и северной частей, так как величина склонения может изменять

свой знак и величину. По результатам наблюдений нужно составить таблицу, где в зависимости от дирекционного курса Т указать поправ­ку дирекционного курса АГ.

При обычном рейсе и хорошей видимости створов судоходной трас­сы желательно чаще уточнять поправку дирекционного курса ЛГ, над­писывая ее значение и значение компасного курса карандашом на со­ответствующих линиях трасс. В плохую видимость данные о дирекци-онных и компасных курсах значительно облегчают ориентировку и оп­ределение направления движения судна.