Графическое счисление и его точность. Счисление пути судна

Графическое счисление пути судна

Сущность графического счисления

Безопасность плавания в навигационном отношении обеспечивается правильным выбором маршрута между пунктами и следованием по выбранному пути.

Выбор пути – одна из важнейших задач в судовождении , решение которой основывается на тщательном анализе всей обстановки в течении перехода.

Выбранный путь судна наносится на карты – выполняется предварительная прокладка. Предварительная прокладка выполняется до выхода судна в рейс капитаном. Она является она является итогом работы по выбору безопасного и наивыгоднейшего пути судна. Для обеспечения навигационной безопасности плавания на карте намечают места изменения курсов, для чего выбирают такие точки поворотов, чтобы моменты приходы судна в эти точки могли быть быстро определены, например моменты прихода на траверз, на створ и т.д.

Намечают в каком расстоянии будут проходить мысы, маяки, другие ориентиры.

Склонение приводят к году плавания и надписывают его величину карандашом доль всего пути судна..

Над линиями пути надписывают значения истинных курсов.

С карты снимают расстояние в милях по каждому курсу и подсчитывают количество миль всего перехода.

На линии пути отмечают границы дальности видимости маяков и огней для высоты мостика, намечают наиболее целесообразные способы определения места судна на отдельных участках. Учёт времени ведут с оперативного, считая время отхода судна в 00 часов 00 минут.

Перед выполнением предварительной прокладки производится подъём карты (см § 45).

Расчёты выполненные в процессе предварительной прокладки являются ориентировочными и должны корректироваться во время плавания.

Предварительная прокладка выполняется, как правило, на путевых картах.

Вторая важнейшая задача – обеспечение движения судна по выбранному пути, дл этого ведут непрерывно учёт движения судна – счисление пути судна.

Основными элементами счисления являются курс (по компасу) и пройденное расстояние (по лагу).

Графическое счисление судна выражается в ведении исполнительной навигационной прокладки. Её начало совпадает с отходом судна от причала (съёмки с якоря), при выходе из порта штурман основное внимание уделяет глазомерной ориентировке в окружающей обстановке, основанной на знании гавани или рейда и правильного использования ТСС, СНО и естественных ориентиров.

С выходом на чистую воду точно определяют место судна и от полученной точки ведут прокладку.

Перед приходом в эту точку включают лаг, около исходной точки записывают в виде дроби в числителе время, в знаменателе отсчёт лага.

От исходной точки прокладывают линию ИК, на которой каждый час или через четыре часа отмечают счислимые точки, т.е. места, полученные без измерения навигационных параметров внешних ориентиров.

Счислимые точки отмечаются на линии пути короткой поперечной чёрточкой, а толщина самой линии пути должна быть примерно равна толщине меридианов и параллелей.

Все прокладки и расчёты выполняются мягким тонко заточенным карандашом.

Места положения судна по обсервациям, т.е. по результатам измерения навигационных параметров внешних ориентиров наносятся как можно чаще и обязательно, если есть возможность, при изменении курса.

Обсервованные места обозначаются условными знаками согласно РШС-89.

Несоответствие обсервованной точки со счислимой называется невязкой, обозначается буквой «С». В судовой журнал записывается её направление и величина (С=225º -1,5’)

Направление невязки счисляется от счислимой точки к обсервованной.

Ведение прокладки заканчивается при входе судна на акваторию порта или в точке начала манёвров при постановке судна на якорь.

Таким образом прокладкой называется совокупность измерений, вычислений и графических построений, связанных с выбором пути судна, учётом его движения и определением места судна.

Ведение графического счисления и решение

задач при отсутствии дрейфа и течения

Отсутствие дрейфа судна и сноса течением упрощает как графические построения на карте, так и расчёты при решении различных задач.

Во-первых , линия пути судна совпадает с направлением его ДП т.е. с линией ИК.

Во-вторых , расстояние, пройденное судном относительно воды т.е. по показаниям лага, исправленным его ошибкой, одновременно является и действительным расстоянием, пройденным относительно грунта (S Л =S И).

Решение прямой задачи

(Задачи по исправлению курса)

При заданном рулевому КК по МК						То же по ГК

Решение обратной задачи

(Задачи на перевод курса)

Решение частных задач

I. Нанесение счислимого места судна на карту.

Дано: Т 1 , ОЛ 1 , Т 2 , ОЛ 2 . Найти : S Л.

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.

выполняемое с помощью вычислений по специальным формулам - письменным (аналитическим).

Графическое счисление. Сущность этого метода заключается в следующем.

В момент определения начальной точки а" 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.

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

Судно с работающими движителями при отсутствии ветра и течения перемещается по линии ИК, а судно на которое воздействует ветер – по линии ПУ α .

Если на движущееся судно одновременно воздействует и ветер и течение, то оно перемещается по линии Пу с.

Направление движения судна при одновременном воздействии на него ветра и течения определяется углом ПУ с

Прямая задачаодновременный учет дрейфа и течения

-Дан ГК и нужно найти ПУс

1.На карте наносим линию ИК (3см) ИК=ГКК+∆ГК

2.Учитываем сначала ветер α=7˚ ИК=300˚ (значит ветер сносит влево, значит α=-7)

3.Считаем Пуα=ИК+(-α)=293˚ (из исходной точки рисуем линию Пуα)

4.Нужно построить ∆ скоростей для это сначала нужно найти относительную скорость. У нас есть Vлаг.(11 узлов) И ∆лаг.=+9% (1.09); V0=Vлаг.*коэф. Л

V0= 11*1,09=12 узлов

При совместно учете работаем на ПУα

Теперь откладываем эти 12 узлов на ПУα и из конца этого вектора откладываем Vтеч. (из условия 3.5 узла,155˚)

5.Из начальной точки проводим линию Пус через конец вектора течения (длинную) и измеряем градус этой линии (284˚)

6.Находим суммарный снос (с) β=Пус-Пуα=-9˚ с=α+β=-16˚сум. Снос.

7.От нашей начальной точки наносим пеленг, у нас ГКП=263˚, переводим в истинный ИП=ГКП+∆ГК=262˚(наносим этот пеленг)

8.На этом пеленге делаем засечку в 14.3 мили(из условия до вышки) и из этой точки (вышка) проводим перп. До ПУс

9.Из точки на Пус (куда провели перп.,)параллельно течению мы проводим линию до Пуα и теперь мы знаем пройденное расстояние судном на Пуα. S=15(допустим)

10.Считаем РОЛ Рол= ; теперь ищем ол2 (он же ол траверз) ОЛ2=ОЛ1+РОЛ.

Счисление пути судна – нахождение текущих координат судна по направлению и пройденному расстоянию – является основой штурманского (инструментального) метода судовождения и позволяет на любой момент времени получить место судна (его счислимые координаты).

Счисление пути ведется непрерывно в течение всего времени плавания судна.

Счисление пути позволяет в любой момент времени оценить положение судна относительно намеченного пути, а также обнаружить неточности (промахи) в обсервациях.

Графическое счисление пути судна выполняется на путевых МНК по данным основного курсоуказателя и измерителя скорости (пройденного S ), исправленным их поправками, с учетом дрейфа от ветра (a °), сноса судна течением (b °) и маневренных элементов судна.

Письменное (аналитическое) счисление вручную практически не используется (только при океанских переходах).

При графическом счислении на путевой карте прокладываются:

[ линия истинного курса (ИК) – при плавании без учета дрейфа от ветра и течения;

[ линия пути – при учете дрейфа от ветра, течения или суммарного сноса.

Если без построения навигационного треугольника скоростей будет допущена большая погрешность счисления пути судна, то на карте строится этот треугольник.

Вдоль линии пути, как правило, сверху подписывают ГКК …(+1,0°) КК a (или β или С) .

Счислимое место судна при графической прокладке на МНК обозначают засечкой перпендикулярной линии пути (курса) в следующих случаях :

1. ¨ каждый час при плавании вблизи берегов;
2. ¨ в моменты смены вахт каждые 4 часа (в открытом море);
3. ¨ при переходе с карты на карту (при отсутствии обсерваций);
4. ¨ при каждом определении места судна;
5. ¨ в иных случаях по указанию капитана или по усмотрению ВПК.

Рядом с засечкой счислимого места судна проводят горизонтальную черту – параллельно параллели и над ней проставляют судовое время (17.32), а под ней – отсчет лага (28,3). Если лаг не работает, то под чертой ставят прочерк .

При переходе с карты на карту у точек переноса на обеих картах проставляют: , № МНК с которой переносят точку.

При наличии автосчислителя координат (в ПИ СНС), текущее счислимое место судна рассчитывается автоматически по данным введенных курса и скорости (автоматически от компаса и лага или вручную) и индицируется на дисплее. Поворотные точки, а также путевые точки, с указанной капитаном частотой, наносятся на путевую МНК вручную и обозначаются условным знаком. Эти точки могут соединяться линиями пути, образуя исполнительную прокладку. При автовводах курса и (или) скорости такое счисление всегда точнее ручного за счет учета небольших изменений курса и (или) скорости, в том числе и рыскания судна.

При выходе из района частого маневрирования капитан указывает ВПК путевую точку, которую следует принять за исходную точку исполнительной прокладки на карте.

Если исполнительная прокладка практически совпадает с предварительной прокладкой, счислимые поворотные и путевые точки отмечаются на линии выбранного пути.

Надежность и точность счисления обеспечиваются исправной работой судовых приборов, достоверностью их поправок, принимаемых к учету, точностью удержания судна на курсе, правильным учетом влияния ветра и течения на путь судна.

Счисление контролируется равенством отрезков между путевыми точками, проложенными через равные промежутки времени (30 мин., 60 мин. и т.д.).

Угол ветрового дрейфа и изменение принятой к счислению скорости судна из-за влияния ветра (при отсутствии лага) определяют на основе накопленной информации и учитывают в графическом счислении.

Элементы течения выбирают из навигационных пособий или определяют при анализе невязок.

Следует иметь в виду, что фактические значения дрейфа (a °) и сноса судна течением (b °) могут отличаться от учитываемых. Ветровой дрейф и снос течением заново оценивают при каждом изменении курса и (или) скорости судна и учитывают с разрядностью до целых градусов.

При использовании автосчислителя координат следует:

1) ® своевременно вручную вводить новые курс и (или) скорость судна после завершения маневра (если нет автоввода данных от лага и (или) компаса);

2) ® подключать автоввод сноса только в районах сравнительно стабильных течений, выключать его вблизи берегов при значительных изменениях элементов движения судна (ЭДС) и разбросе невязок.

При использовании автоматизированных регистрирующих устройств навигационных комплексов, частота регистрации данных устанавливается в зависимости от района плавания, скорости судна и частоты его маневров.

Для обеспечения безопасности плавания судоводитель должен в любой момент знать положение своего судна, чего можно достичь ведением навигационной прокладки . Прокладка включает в себя счисление пути, расчеты и построения на карте для определения места судна и расчеты маневрирования для расхождения с другими судами.

Навигационная прокладка подразделяется на два вида:

- предварительная прокладка выполняется перед выходом в рейс для изучения предстоящего перехода по картам, пособиям и руководствам для плавания:она дает общее представление об условиях перехода.

- исполнительная прокладка выполняется с момента выхода в рейс и вплоть до его окончания . При этом выбор курсов и все принимаемые к учету факторы определяются конкретной обстановкой плавания.

Счислением называется учет движения судна по морской карте. В зависимости от условий плавания этот учет осуществляется двумя методами:

-письменное счисление применяется при океанских плаваниях, когда приходится руководствоваться картами мелкого масштаба. Сущность его состоит в расчете координат судна, который производит судоводитель по формулам с последующим нанесением вычисленного места на карту.

- графическое счисление применяется при плавании вблизи берегов, когда на относительно небольших расстояниях от курса могут располагаться опасные глубины, надводные и подводные препятствия, влияние на судно ветра, создающего дрейф, и течения. В этом случае счисление должно вестись особенно тщательно и непрерывно.

Исходная точка для прокладки пути судна на карте определяется капитаном. Координаты точки начала прокладки записываются в судовой журнал. К моменту начала прокладки следует включить лаг и определить поправку компаса.

От исходной точки на карте прокладывают линию первого курса. Если плавание совершается вблизи берегов, счислимые точки должны отмечаться каждый час, при плавании в открытом море в конце вахты, в моменты начала и конца поворотов, при изменении скорости, при получении обсерваций. Рядом со счислимым местом в виде дроби записывают момент по судовым часам с точностью до 1 мин и отсчет лага с точностью до 0,1 мили. Для контроля и уточнения счисления место судна в рейсе определяют различными навигационными, радионавигационными и астрономическими методами. Полученные при этом обсервованные точки наносят на карту. При получении обсервованного места дальнейшую прокладку ведут от обсервованной точки, показывая на карте величину и направление отклонения судна от счисления. Кривую линию, соединяющую обсервованную и счислимую точки, называют невязкой.

Графическое счисление без учета 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 (ГКК), на который ложатся по магнитному (гиро) компасу. На карте над линией ИК надписывают курс по компасу и его поправку. Пройденное по курсу расстояние S определяют по лагу:

S = Кл (ОЛ 2 - ОЛ 1) ;

(где ОЛ 2 - отсчёт лага в точке нахождения судна, ОЛ 1 - отсчёт лага в исходной точке, Кл - коэффициент лага).

На линии ИК в указанных ниже случаях наносят счислимое место судна, т. е. место, рассчитанное по курсу и плаванию. 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).

При ведении прокладки возможны два типа задач:

Прямая задача. Известны КК , v л (v об), исходная точка счисления (φ 1 , λ 1 , T 1 , ОЛ 1). Неизвестны ИК, конечная точка счисления (φ 2 , λ 2 , T 2 , ОЛ 2).
Решение:

или S = РОЛ k л

Снять счислимые координаты φ 2 , λ 2 и определить время прихода в эту точку Т 2 = Т 1 + S/v, заметить показания лага ОЛ 2 .

Обратная задача. Известны ИК, v л (v об), φ 1 , λ 1 , T 1 , ол 1 .

Неизвестны КК, φ 2 , λ 2 , T 2 , ОЛ 2 .
Решение:

• Проложить линию ИК от исходной точки счисления;
• Рассчитать КК = ИК - ΔК и задать его рулевому;
• Рассчитать S л = v л t (если счислимая точка рассчитывается заблаговременно), или S = РОЛ k л (если счислимая точка рассчитывается на пройденный момент) и отложить его на линии ИК;
• Снять φ 2 , λ 2 и определить время прихода в эту точку Т 2 = Т 1 + S/v, и в этот момент снять показания лага ОЛ 2 .

ГЛАВА 17. АНАЛИТИЧЕСКОЕ (ПИСЬМЕННОЕ) СЧИСЛЕНИЕ

КООРДИНАТ СУДНА

Сущность и основные формулы аналитического

(письменного) счисления

Кроме графического счисления пути судна, учет его плавания может производиться с помощью аналитического (письменного) счисления.

Аналитическое счисление – вычисление географических координат судна по его курсу и плаванию (по сделанным судном разностям широт и долгот) по формулам вручную или с помощью счетно-решающих устройств.

Аналитическое счисление производится по формулам и применяется при плавнии судна вдали от берегов на океанских переходах, когда ведение графического счисления становится неточным из-за больших погрешностей в графических построениях на морских навигационных картах мелкого масштаба.

Чаще всего аналитическое счисление применяется:

1. ’ при непрерывной выработке текущих счислимых координат места судна, вводимых в системы судовой автоматики. Задача решается с помощью автоматических счетно-решающих устройств (или ЭВМ);
2. ’ при периодическом вычислении счислимых координат места судна в тех случаях, когда необходимо исключить погрешности счисления за счет неточности графических построений, связанных с прокладкой пути судна на мелкомасштабной карте. Задача решается вручную или с помощью счетно-решающих устройств (для контроля точности графических построений на карте; определения места судна по разновременным наблюдениям светил).

Аналитическое счисление с помощью автоматических счетно-решающих устройств производится по формулам с учетом сжатия Земли. В простейших системах решаются формулы без учета сжатия Земли.

Получим основные формулы аналитического счисления (рис. 17.1).

Судно из точки А (j 1 l 1 ), следуя постоянным курсом (К ) по локсодромии, пришло в точку В (j 2 l 2 ).

Если будут известны сделанные судном разность широт (РШ ) и разность долгот (РД ) то координаты точки В (j 2 l 2 ) легко получить из соотношений:

Рис. 17.1. Аналитическое (письменное) счисление пути судна

Значение разности широт (РШ ) и разности долгот (РД ) можно рассчитать по известным элементам движения: К ® курсу судна и S ® плаванию судна по этому курсу.

Считая Землю за сферу (шар) из элементарно малого треугольника Аа¢в¢ :

® приращение широты;

® приращение отшествия;

® приращение расстояния,

где – разность широт (мили);

– расстояние между меридианами по параллели от т. а¢ до т. в¢ – отшествие (мили);

– плавание судна по локсодромии между точкой А и точкой в¢ (мили).

Если D Аа¢в¢ принять за плоский , можно написать дифференциальные уравнения:

В результате интегрирования значений и при K = const , получим:

то есть . (17.4)

Для вычисления значения разности долгот – РД , воспользуемся соотношением между длиной дуги экватора и параллели:

Умножим числитель () и знаменатель (cos j ) на , тогда

так как из D Аа¢в¢

Решение этого уравнения приводит к известному интегралу:

тогда . (17.5)

Для вывода прямой связи между отшествием (ОТШ ) и разностью долгот (РД ), используем теорему о среднем значении интеграла, которая дает:

где j n – промежуточное значение широты в интервале между j 1 и j 2 .

Тогда для разности долгот – РД можно написать

Приравняв оба значения разности долгот (РД ), полученного по формулам (17.5) и (17.6), получим значение промежуточной широты j n :

откуда . (17.8)

Подставив значение соs j n (формула 17.8) в формулу (17.6) для разности долгот (РД ) и учтя, что

окончательно получим:

где отшествие (ОТШ ) и разность широт (РШ ) в милях.

Таким образом отшествие (ОТШ ) представляет собой длину параллели (в милях) между меридианами точек А и В , широта которой (параллели) определяется соотношением

На практике, при ведении аналитического учета на коротких расстояниях, можно допустить, что в интервале от j 1 до j 2 значение cos j изменяется линейно, тогда

и приближенная формула для расчета разности долгот – РД примет вид:

то есть разность долгот (РД ) равна отшествию (ОТШ ), деленному на косинус средней широты ().

По формулам (17.3) и (17.4) составлены таблица 24 «МТ-75» (с. 260¸272) и таблица 2.19а «МТ-2000» (с. 282¸294) «Разность широт и отшествие». В этих таблицах по плаванию S (от 0 до 100 миль) и курсу (через 1°) можно получить готовые значения разности широт (РШ ) и отшествия (ОТШ ) , величины которых даны в таблице до сотых долей мили и поэтому могут быть использованы для плаваний (S ) в 10 и 100 раз больших (или меньших) ® переносом запятой ® см. табл. 17.8.

Пример: 1) S = 450 миль, К = 37°, РШ = 359,4 мили к N и ОТШ = 270,8 мили к Е ;

2) К = 230°, S = 1860 миль, РШ = 1195,6¢ к S и ОТШ = 1424,8¢ к W (см. табл. 17.1).

В «МТ-75» помещена также специальная таблица 25а «Разность долгот» (с. 273¸278) составленная по формуле (17.13).

Аналогичная таблица 2.20 – см. «МТ-2000» (с. 296¸301).

Разность широт и отшествие

(с. 271 «МТ-75» или с. 293 «МТ-2000»)