Прокладка на карте курсов и расстояний

Прямая задача

Известно: начальная точка на карте φ_н, λ_н; компасный курс по гирокомпасу ГКК или по магнитному компасу КК; начальный и конечный отсчёты лага ол₁, ол₂; моменты времени Т₁ и Т₂ снятия отсчётов лага.

1. Нанести по известным координатам φ_н, λ_н начальную точку на карту.

2. По ГКК вычислить ИК по формулам (6, 7) и КК по формулам (14 – 18). По отсчётам лага ол₁, ол₂ вычислить РОЛ, затем S по формулам (2, 3).

3. С помощью транспортира установить линейку по направлению ИК, сдвинуть линейку параллельно самой себе в начальную точку и провести карандашом линию ИК от начальной точки.

4. Вычисленную величину S взять на измеритель по боковой рамке карты и отложить по направлению ИК от начальной точки. Полученную точку отметить карандашом на линии ИК короткой чертой (длиной около 5 мм) перпендикулярно ИК.

5. Поставленные на карте начальную и конечную точки подписать соответствующим временем и отсчётом лага. Подпись точки ставится на свободном месте карты вблизи самой точки (т.е. черты на линии ИК) в виде обыкновенной дроби, в числителе которой проставляется время Т (две цифры –часы, точка, две цифры – минуты), а в знаменателе – отсчёт лага ол (две цифры – мили, запятая, одна цифра – десятые доли мили), например, . Горизонтальную черту дроби следует проводить по линейке параллельно напечатанной на карте параллели. Все надписи следует выполнять достаточной жирности контрастным мягким карандашом каллиграфическим почерком, хорошо читаемым при любом, в том числе слабом освещении.

6. Над линией ИК подписать ГКК, в скобках ΔГК, КК, в скобках ΔМК, например, [1]: ГКК 53,7˚ (- 1,0˚) КК 60,5˚ (-7,8˚).

Обратная задача

Известно: начальная точка на карте φ_н, λ_н; истинный курс ИК, начальный и конечный отсчёты лага ол₁, ол₂; моменты времени Т₁ и Т₂ снятия отсчётов лага либо плавание S.

1. Нанести по известным координатам φ_н, λ_н начальную точку на карту.

2. С помощью транспортира установить линейку по направлению ИК, сдвинуть линейку параллельно самой себе в начальную точку и провести карандашом линию ИК от начальной точки.

3. По известному ИК вычислить ГКК как обратную задачу по формулам (10, 11) и КК по формулам (14 – 18).

4. По отсчётам лага ол₁, ол₂ вычислить РОЛ, затем S по формулам (2, 3) или использовать известное значение S.

5. Величину S взять на измеритель по боковой рамке карты и отложить по направлению ИК от начальной точки. Полученную точку отметить карандашом на линии ИК короткой чертой 5 мм перпендикулярно ИК.

6. Поставленные на карте начальную и конечную точки подписать соответствующим временем и отсчётом лага.

7. Над линией ИК подписать ГКК, в скобках ΔГК, КК, в скобках ΔМК. Если для размещения надписи над линией ИК места мало, нужно использовать выносную черту аналогично применяемым в машиностроительном черчении.

УЧЁТ ВЕТРОВОГО ДРЕЙФА

Расчёт угла дрейфа

Угол отклонения пути судна от истинного курса (направления диаметральной плоскости судна) под суммарным воздействием ветра и ветрового волнения в навигации называется ветровым дрейфом. Он зависит от скорости и курсового угла кажущегося ветра, от площадей надводной и подводной поверхности судна, от формы надводной поверхности и её воздушного сопротивления, от скорости судна относительно воды и других факторов.При этом часто, но не всегда, направление волнения оказывается совпадающим с направлением истинного ветра. Направлением ветра считается то направление, откуда дует ветер (мнемоническое правило: ветер в компас).

Учёт ветрового дрейфа в навигации означает определение угла ветрового дрейфа и установление связи между истинным курсом ИК судна и направлением его движения под действием судовых движителей и ветра – ·путевым углом ПУ_α ветрового дрейфа.

В навигации рассматривается несколько способов определения угла дрейфа судна, в том числе с использованием дрейфометра или высокоточных обсерваций по РЛС или СНС. Получаемые таким путём конкретные определения угла дрейфа α остаются справедливыми до тех пор, пока не изменятся ветровые условия, курс или скорость судна или его осадка.

В более общем случае угол дрейфа α можно вычислить по формуле Н.Н.Матусевича

, (21)

где W – скорость кажущегося ветра, м/с;

КУ_w – курсовой угол кажущегося ветра;

V_c – скорость судна, выраженная в м/с;

k_д – коэффициент угла дрейфа, определяемый экспериментально.

Для вычисления коэффициента дрейфа k_д используются навигационные определения угла дрейфа α, сопровождающиеся замером посадки судна, фактической скорости судна V_c, скорости W и курсового угла КУ_w кажущегося ветра, после чего вычисляют коэффициент дрейфа

Накопленные при одинаковой осадке значения k_д можно осреднять различными статистическими методами. В целом нужно иметь значения k_д для нескольких осадок судна при типовых загрузках.

Экспериментально определённое значение коэффициента дрейфа УПС «Иван Ползунов» (прототип – судно смешанного плавания типа «Балтийский) в грузу k_д = 1,7. Для архитектуры морских грузовых судов, [2],

k_д = 1,3.

При вычислении α по (21) необходимо знать элементы кажущегося ветра W, КУ_w. Если известен истинный ветер (направление К_U и скорость U), то получать элементы кажущегося ветра удобно в процессе графической прокладки построением ветрового скоростного треугольника, рис. 11.

Рисунок 11. Построение ветрового скоростного треугольника
на навигационной карте (длина векторов подписана только
для наглядности)

На линии ИК или ПУ из счислимой точки отложить скорость судна V_c в одинаковых единицах измерения со скоростью ветра (например, в м/с) в выбранном масштабе скоростей. В конец вектора скорости судна направить вектор истинного ветра (отложить направление К_U, откуда дует ветер, и на нём в выбранном масштабе отложить скорость истинного ветра U). Из начала вектора истинного ветра в счислимую точку проложить отрезок, который представляет собой вектор кажущегося ветра: его длина – это скорость W в выбранном масштабе скоростей, а угол между линией пути и направлением вектора кажущегося ветра в счислимую точку – это курсовой угол кажущегося ветра К_W.

В судовом журнале информацию о кажущемся ветре и учитываемом угле дрейфа записывают в виде «направление-скорость ветра, угол дрейфа», например, W = 110˚ - 11 м/с, α = + 4˚, рис. 12.

Рисунок 12. Запись в судовом журнале информации о кажущемся ветре и принятом угле дрейфа

Необходимо представлять, с какой точностью может быть получен результат по формуле (21).

Во-первых, эта формула даёт удовлетворительный результат при углах дрейфа α<10^с. Во-вторых, коэффициент дрейфа содержит в себе трудно учитываемые теоретически особенности обтекания воздухом корпуса, надстроек, рубок, выступающих частей, что по-разному проявляется в частных ситуациях. Фиксированное значение k_д не может точно описывать величину угла дрейфа для любых случаев. В таблице 4.4 МТ-2000 даётся средняя квадратическая погрешность определения углов дрейфа в пределах 0,5 – 1,5˚. Поэтому:

- в практике судовождения принято углы дрейфа округлять до 0,5˚ (в учебных задачах округлять до 0,1˚);

- скоростной ветровой треугольник для определения элементов кажущегося ветра W и КУ_W можно строить на тех линиях пути, которые известны

на момент построения этого треугольника. Предпочтительность использования линий пути следующая: ПУ_с; ПУ_α; ИК.

Путевой угол дрейфа ПУ_α, истинный курс ИК и угол дрейфа α связаны следующим аналитическим выражением:

Знак угла дрейфа α определяется по следующему правилу:

- если судно идёт левым галсом (ветер слева), то α считается положительным (α > 0);

- если судно идёт правым галсом (ветер справа), то α считается отрицательным (α < 0).

Геометрически выражение (23) иллюстрируется на рис. 13.

Лаг достаточно корректно учитывает пройденный судном путь с дрейфом в пределах небольших углов дрейфа до 15˚, поэтому пройденное судном расстояние нужно откладывать на линии ПУ_α.

а) угол дрейфа отрицательный (α = - 4˚);

б) угол дрейфа положительный (α = +4˚)

в) различие в истинном и компасных курсах при разных знаках α

Рисунок 13. Геометрическая связь ИК, ГКК, КК, α и ПУα

Прокладка на карте

Прямая задача

Известно: начальная точка на карте φ_н, λ_н; истинный курс ИК и скорость судна V_c; истинный ветер К_U, U; начальный и конечный отсчёты лага ол₁, ол₂; моменты времени Т₁ и Т₂ снятия отсчётов лага.

1. Нанести по известным координатам φ_н, λ_н начальную точку на карту и подписать временем и отсчётом лага.

2. С помощью транспортира и линейки провести из начальной точки линию ИК (тонкая линия).

3. Решить ветровой скоростной треугольник:

- выбрать масштаб для прокладки скоростей;

- отложить на линии ИК скорость судна, выраженную в одинаковых единицах со скоростью ветра. Для перевода скорости из узлов в м/с использовать соотношение

. (24)

- в конце вектора скорости судна с помощью транспортира и линейки провести направление истинного ветра К_U и на этой линии отложить в выбранном масштабе скорость истинного ветра U. Вектор истинного ветра направлен в конец вектора скорости судна;

- из начала вектора скорости истинного ветра провести вектор кажущегося ветра в начальную точку. Измерить длину этого вектора и оцифровать в масштабе скоростей – получить скорость кажущегося ветра W. Измерить угол между линией ИК и вектором кажущегося ветра (навстречу ветру) – получить курсовой угол кажущегося ветра КУ_W. Измерить угол между нордовой частью меридиана и вектором кажущегося ветра в круговом счёте – получить направление кажущегося ветра К_W.

4. Рассчитать угол ветрового дрейфа α по (21) и определить знак α.

5. Вычислить путевой угол дрейфа ПУ_α по (23).

6. Из начальной точки провести линию ПУ_α (средней жирности).

7. Над линией ПУ_α (или над выносной чертой) подписать:

ГКК (ΔГК) КК (ΔМК) α (25)

8. При необходимости рассчитать пройденное судном расстояние S по ол₁, ол₂, k_л по формулам (2, 3) и отложить его от начальной точки по линии ПУ_α, пользуясь масштабом на боковой рамке карты. Полученную точку подписать временем и отсчётом лага.

9. Проверить правильность расчётов и построений: алгебраическая сумма ГКК + ΔГК + α должна быть равна снятому транспортиром с карты направлению ПУ_α:

аналитически ГКК + ΔГК + α = ПУ_α графически. (26)

10. В судовой журнал помимо обязательных Т, ГКК, КК, ол внести запись ΔГК, ΔМК, направление, скорость и курсовой угол кажущегося ветра, учитываемый угол дрейфа.

Обратная задача

Известно: начальная точка на карте φ_н, λ_н; путевой угол дрейфа ПУ_α и скорость судна V_c; истинный ветер К_U, U; начальный и конечный отсчёты лага ол₁, ол₂; моменты времени Т₁ и Т₂ снятия отсчётов лага.

1. Нанести по известным координатам φ_н, λ_н начальную точку на карту и подписать временем и отсчётом лага.

2. С помощью транспортира и линейки провести из начальной точки линию ПУ_α (средней жирности).

3. На линии ПУ_α решить ветровой скоростной треугольник аналогично п.3 прямой задачи. Определить скорость, курсовой угол и направление кажущегося ветра.

4. Рассчитать угол ветрового дрейфа α по (21) и определить знак α.

5. Вычислить истинный курс судна

. (27)

6. Из начальной точки с помощью транспортира и линейки тонкой линией провести короткий отрезок (около 5 см) истинного курса.

7. Рассчитать поправку гирокомпаса и гирокомпасный курс по
(10, 11).

8. Рассчитать компасный курс по магнитному компасу по (14 – 18).

9. Над линией ПУ_α подписать ГКК (ΔГК) КК (ΔМК) α.

10. При необходимости рассчитать пройденное судном расстояние S по ол₁, ол₂, k_л по формулам (2, 3) и отложить его от начальной точки по линии ПУ_α, пользуясь масштабом на боковой рамке карты. Полученную точку подписать временем и отсчётом лага.

11. Проверить правильность расчётов и построений по (26).

12. В судовой журнал внести запись ΔГК, ΔМК, направление, скорость и курсовой угол кажущегося ветра, учитываемый угол дрейфа.

УЧЁТ ТЕЧЕНИЯ