Определение пройденного расстояния
Как уже было сказано
выше, пройденное судном расстояние
может быть определено с помощью
относительного или абсолютного лагов
или по скорости судна и времени плавания.
Определение пройденного расстояния с помощью относительного лага.
Относительные
лаги вырабатывают расстояния по
измеренной скорости с помощью интеграторов:
Для определения
пройденного расстояния относительно
воды (So)
со счётчика лага снимаются мгновенные
значения, называемые отсчётом
лага (ОЛ), в
начальный (ОЛ1)
и конечный (ОЛ2)
моменты плавания. Разность этих отсчетов
называется разностью
отсчетов лага
(РОЛ):
РОЛ = ОЛ2
ОЛ1
В показаниях лага,
как и каждого прибора, содержится
погрешность. Систематическая погрешность
лага компенсируется поправкой лага
(Л), имеющей обратный
знак. Л выражается
в процентах и представляет собой поправку
на относительную погрешность лага:
; (1.59)
, (1.60)
где
So – фактически пройденное судном
расстояние относительно воды, определяемое
различными точными навигационными
способами; Vo и Vл – скорости
судна относительно воды и показанная
лагом.
Зная Л
и введя её в показания лага, можно
получить пройденное расстояние
относительно воды, рассчитанное по
показаниям лага (Sл):
(1.61)
По этой формуле
составлена таблица 2.17 в
МТ – 2000,
реализующая формулу (1.59). Таблица
составлена для РОЛ до 100. Если РОЛ больше
100, то её разбивают на две части, каждая
из которых меньше 100 и для каждой части
выбирают Si
, которые
суммируют.
Пример:
Выбрать из таблицы 2.17 МТ – 2000 пройденное
расстояние Sл, если РОЛ = 123 и Л
=+6 %.
Для РОЛ
= 100
Sл
= 106,0 мили
+
Для РОЛ
= 23
Sл
= 24,4 мили
Р
ОЛ
= 123
Sл = 130,4 мили
Таблица составлена
для поправок лага до 10 %. Если Л
10 % , то её разбивают
на две части и выбирают расстояния по
каждой из этих составляющих поправки
лага, суммируют их и вычитают один РОЛ.
Пример:
Выбрать из таблицы 2.17 МТ – 2000 пройденное
расстояние Sл,
если
РОЛ = 75 и Л
= 13
%
Для Л
= 10
%
Sл
= 67,5 мили
+
Для Л
= -3% Sл
= 72,8 мили
Sл
= 140,3
Р
ОЛ
= 75,0
Для Л
=
13%Sл
= 65,3 мили
Вместо поправки
лага часто используют коэффициент
лага,
представляющий отношение расстояния
Sл
к разности отсчётов лага:
.
(1.62)
И тогда
(1.63)
Связь
между поправкой лага и коэффициентом
лага выражается формулами
,
(1.64)
.
(1.65)
Переход от Л
к Кл
и обратно очень прост. Например: Кл
= 1,09
Л
= +9%, Кл =
0,97
Л
= 3
%, Л
= +5 %
Кл
= 1,05, Л
=
11 %
Кл
= 0,89.
СКП расстояния,
пройденного относительно воды и
определяемого по относительному лагу
(в %), вычисляется по формуле
,
где
mРОЛ – СКП разности
отсчетов лага в %, определяемая
экспериментально для различных скоростей,
mЛ
– СКП поправки лага в %, определяемая
на мерной линии при определении скорости.
Ориентировочно
.
Недопустимо
определять пройденное расстояние по
показаниям относительной скорости по
лагу, т.к. скорость по шкале указателя
измеряется с большой погрешностью
.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
УЧЕТ ПРОЙДЕННОГО РАССТОЯНИЯ И СКОРОСТИ СУДНА
Для того чтобы точно и в заданный срок провести судно из одной точки в другую, судоводителю надо знать истинный курс судна, его скорость и время лежания на курсе.
Расстояние, проходимое судном, можно рассчитать по формуле, Скорость судна выражается количеством миль в час.
Значение скорости, равное одной миле в час, имеет свое наименование — узел. Этот термин сохранился еще со времен парусного флота. (Лаг—прибор для определения пройденного расстояния – представлял собой в те времена линь, ходовой конец которого крепился к сектору-поплавку, выбрасываемому в воду, а коренной находился в руках наблюдателя. Линь был размечен узелками через 1/120 часть морской мили и по ходу судна свободно выпускался за корму. Наблюдатель в течение 0,5 мин отсчитывал, сколько узелков уйдет за борт, и по их числу определял скорость судна. Название «узел» прижилось и сохранилось до нашего времени.)
Обычно скорость судна определяют между двумя точками, которые точно известны. Расстояние снимают с карты. Тогда скорость, уз,
V=S60/t
где S — расстояние с карты, мили;
t — время лежания на курсе, мин.
Скорость рассчитывают до десятых долей узла.
Пройденное расстояние по курсу
S=Vt/60
Однако надо учитывать, что при разных условиях плавания путевая скорость будет иметь разные значения. Более точно пройденное судном расстояние показывает лаг.
Лаги в зависимости от принципа действия и устройства подразделяются на вертушечные, гидродинамические и индукционные.
На судах речного флота в настоящее время применяются гидродинамические и индукционные лаги. В вопросах навигации следует учитывать, что гидродинамические лаги показывают пройденное расстояние относительно воды и течение не учитывают.
Каждый лаг, не являясь абсолютно точным прибором, имеет свою поправку. Обычно для определения поправки лага используют мерную линию.
Поправка лага, %,
ΔЛ = (S-РОЛ)/РОЛ * 100
где РОЛ—разность отсчетов лага, т. е. РОЛ=ОЛ2—ОЛ1.
Пройденное судном расстояние относительно воды с учетом поправки лага
Sл = РОЛ+РОЛ(ΔЛ/100)
или
Sл = РОЛ(1+(ΔЛ/100)
По данным формулам составлены таблицы в МТ—75 для положительных и отрицательных поправок лага. Для входа в таблицы надо знать разность отсчетов лага и поправку лага.
Коэффициент лага используется часто вместо поправки лага.
Коэффициент лага
Кл=S/РОЛ
Этот коэффициент рассчитывают с погрешностью до 0,01.
Между Кл и ΔЛ существует следующая зависимость:
ΔЛ=(S/РОЛ –1)100
Но S/РОЛ=Кл. Следовательно, ΔЛ=(Кл—1)100, откуда Кл=1 + ΔЛ/100
ГРАФИЧЕСКОЕ И АНАЛИТИЧЕСКОЕ СЧИСЛЕНИЕ ПУТИ СУДНА
Важнейшее условие решения задач судовождения и обеспечения безопасности плавания — непрерывное и тщательное нанесение на карту пути перемещения судна, чтобы в любой момент знать место судна и иметь возможность ориентироваться по карте в навигационной обстановке, окружающей судно. Это достигается ведением счисления пути судна.
Счисление — это учет перемещения судна с целью знания его места в любой заданный момент. Счисление ведется по элементам движения судна — по курсу, скорости и времени. Оно должно быть непрерывным, наглядным, точным и обеспечивать быстроту получения места.
На перемещение судна в море могут влиять ветер, создающий дрейф судна, и течения, вызывающие снос.
Счисление может быть графическим и аналитическим. При графическом счислении с помощью прокладочного инструмента на карту наносят истинный курс судна, и по нему откладывают пройденное судном расстояние. Кроме этого, делают и другие построения, позволяющие учесть влияние на перемещение судна ветра и течения.
При аналитическом (письменном) счислении рассчитывают координаты судна на определенный момент по специальным формулам.
Графическое счисление является основным, так как оно наиболее полно удовлетворяет требованиям, предъявляемым к счислению. Недостатком его является зависимость точности счисления от масштаба карты, на которой оно ведется.
Недостаток аналитического счисления—отсутствие непрерывности и наглядности.
Место судна, рассчитанное с помощью счисления, называется счислимым местом.
Для получения счислимого места судна необходимо знать истинный курс и пройденное расстояние.
Графическое счисление выполняют следующим образом. На морской навигационной карте по соответствующим координатам наносится точка, из которой прокладывается истинный курс. У начальной точки записываются время и отсчет лага — Т1 и ОЛ1 Чтобы найти место судна в последующий момент Т2 при отсчете лага ОЛ2, надлежит по линии истинного курса от исходной точки отложить расстояние, пройденное судном за время Т2—Т1. Пройденное расстояние рассчитывается с точностью до 0,1 мили.
Рис. 34. Графическое счисление
Расстояние по лагу
Sл= Kл(ОЛ2-ОЛ1).
Счислимое место судна на карте обозначают небольшой черточкой, пересекающей линию курса. Вблизи ее пишется дробью момент по часам и отсчет лага.
Дробную черту проводят горизонтально с помощью линейки. Вдоль линии курса записывают значение компасного курса с учетом поправки компаса, которую указывают в скобках (рис. 34).
-
Просмотров: 41678
Единицы длины и скорости в навигации
Основной единицей длины в навигации является морская миля. Морская миля — длина одной минуты дуги меридиана эллипсоида: ∆1’m = M * arc 1′ = 1852,3 — 9,3 * cos2φ; М — радиус кривизны меридиана эллипсоида.
Таким образом, морская миля — величина переменная, которая зависит от широты места и составляет I843 метра на экваторе и 1861,6 метра на полюсе. Использовать в качестве единицы длины переменную величину крайне неудобно.
В 1931 году в качестве единицы длины была принята стандартная миля, равная длине одной минуты дуги меридиана эллипсоида в широте 44° 18′ и составляющая 1852 метра. Отклонение длины стандартной мили не превышает 0,5% от экстремальных значений длины одной минуты дуги меридиана на экваторе и полюсе и находится в пределах точности корабельных измерителей скорости и пройденного расстояния.
В настоящее время термин стандартная миля практически вышел из употребления и заменен термином — морская миля. Кабельтов — одна десятая часть морской мили = 185,2 метра.
Основной единицей скорости в навигации является узел — скорость, равная одной морской миле в час.
При решении некоторых задач кораблевождения применяется единица скорости — 1 кабельтов в минуту. Для перехода от скорости в узлах к скорости и каб/мин используется соотношение:
Скорость в узлах / 6 = скорость в каб/мин.
Например, если скорость корабля 18 узлов, то он проходит 18 морских миль в час или 18/6 = 3 кабельтова в минуту.
Скорость корабля
Перемещение корабля относительно земной поверхности (морского дна) происходит под воздействием собственных движителей, а так же под влиянием внешних факторов — ветра и течения.
Скорость корабля относительно поверхности воды под воздействием движителей и ветра — относительная скорость (V0). Под воздействием течения корабль вместе с водными массами перемещается относительно морского дна со скоростью течения (Vт). Таким образом, под воздействием собственных движителей, ветра и течения корабль перемешается относительно морского дна со скоростью V, которая называется абсолютной или путевой.
Направление вектора абсолютной или путевой скорости корабля V относительно меридиана — путь корабля — линия его фактического перемещения.
Измерители скорости на корабле
Лаг — прибор для измерения скорости на корабле:
— относительный — измеряет V0;
— абсолютный — измеряет V.
По физическим принципам измерения относительной скорости лаги подразделяются на:
— гидродинамические: Рп = f (V0), Рп — полное давление набегающего потока волы;
— индукционные: Е = f (V0), Е — э.д.с, образующаяся в проводнике, при его перемещении в магнитном поле.
Конструктивно относительные лаги выполнены в виде двух основных блоков:
— измерения скорости V0;
— вычисления пройденного кораблем расстояния So (счетчик пройденного расстояния)
Расстояние, пройденное кораблем, вычисляется по показаниям счетчика пройденного расстояния как разность двух последовательных отсчетов лага: рол = ОЛ2-ОЛ1
Скорость, снимаемая с приборов относительного лага — Vл — лаговая скорость, содержит инструментальные и методические погрешности и в общем случае не равна относительной скорости корабля V0. Расстояние, вычисленное по показаниям счетчика лага (рол), также содержит погрешность.
Понятие об определении поправок лага
Ежегодно на кораблях ВМФ проводится комплекс мероприятий, называемый определение маневренных элементов. Одной из его составляющих является определение относительной скорости Vo, соответствующей частоте работы движителей No и поправок относительного лага — ∆Л%.
Для определения скорости используются специально оборудованные полигоны, называемые мерными линиями, на которых некоторым образом создается эталонное расстояние Sэ, например, с помощью створных знаков, как показано на рисунке:
По результатам измерений на мерной линии вычисляются:
— относительная скорость корабля Vo на основных режимах движения (СПХ, ПХ, СХ, MX. СМХ);v — соответствующая ей частота вращения движителей по показаниям суммарных счетчиков оборотов — N0,
— лаговая скорость Vn по показаниям счетчика пройденного расстояния лага;
— коэффициент относительного лага: Кл = Vo / Vn;
Если Кл >1 (V0 >Vл) — лаг «отстает» — поправка лага ∆Л% — положительная; Если Кл <1 (V0
— оправка относительного лага АЛ% — относительная суммарная систематическая погрешность лага, взятая с обратным знаком: ∆Л%=[(Vo — Vn) / Vn] −100%; ∆Л% = 100 * (Kл — 1).
Полученные на мерной линии результаты заносятся в Справочные таблицы штурмана (СТШ) для расчета пройденного пл расстояния в процессе плавания и в техническую документацию лага.
Расчет пройденного кораблем расстояния
а) по показаниям счетчика лага:
— так как относительная скорость корабля V0=Vn * Kл, то для получения пройденного кораблем расстояния относительно поверхности воды по показаниям относительного лага S„ необходимо разность двух последовательных отсчетов лага ОЛ2- ОЛ1 = рол исправить коэффициентом лага; Sл = (0Л2- ОЛ1) * Кл = рол * Кл.
Например: в момент окончания поворота на заданный курс показания счетчика лага составили: ол1=17,4. В точке начала поворота на новый курс показания счетчика составили: олг=25,9. Коэффициент лага: Кл=1,05. Пройденное кораблем расстояние на заданном курсе составляет:
Sn= (ОЛ2- 0Л1) * Кл =(25,9 — 17,4) *1,05 = 8,93 мили
— для перехода от поправки лага к коэффициенту используется выражение: Кл = 1 + ∆Л% /100;
Напртшер: если поправка-лага Л%=+5%, то Кл = 1 + 5% /100 =1,05,
б) по относительной скорости и времени плавания:
— из справочных таблиц штурмана по заданной частоте вращения движителей N0 выбрать относительную скорость корабля Vоб;
— рассчитать пройденное расстояние Sоб =Vоб * t, где t — время плавания.
Например: пл следует заданным курсом, имея частоту вращения движителей No=100/100 об/мин. Время плавания заданным курсом t составило 1 час 24 минуты. Рассчитать пройденное пл расстояние.
1. Из СТШ выбрать Vоб = 9,0 узлов.
2. Время плавания: t =1час 24 мин перевести в часы: t = 1,4 часа.
3. Пройденное пл расстояние: So6 = Vo6 • t = 9,0×1,4 = 12;6 мили.
Способ расчета пройденного расстояния по скорости и времени плавания является резервным при выходе из строя относительного лага, а при работе лага используется для контроля работы счетчика пройденного расстояния: в процессе плавания пл сравнить: Sэ=Sоб.
При соблюдении равенства пройденного расстояния делается вывод:
— лаг работает исправно;
— нет промаха в расчете счислимого места корабля.
Смотрите также
Тема 1.3. Определение скорости судна и пройденного расстояния.
План лекции № 4
1. Приборы для измерения скорости и пройденного расстояния.
2. Поправка и коэффициент лага.
3. Мерная линия. Определение скорости судна и поправки лага.
Цель занятия:
Знать:
– приборы для определения скорости судна и пройденного расстояния;
– мерную линию и порядок определения поправки лага.
Уметь:
– решать задачи по расчету поправки лага;
– определять скорость судна на мерной линии.
1. Приборы для измерения скорости и пройденного расстояния.
Лаг – это прибор, предназначенный для измерения скорости хода судна и пройденного им расстояния.
Ручной лаг (рис. 1) применяется, как правило, только на небольших судах. Он состоит из тяжелого фанерного треугольника сектора, прикрепленного к линю – лаглиню. К нижней кромке сектора крепится свинцовая пластина, которая придает сектору в воде вертикальное положение.
Рис. 1. Ручной лаг. 1 – сектор; 2 – свинцовая пластина; 3 — лаглинь
На лаглине через каждые 7,71 м завязаны узлы. Лаглинь изготавливается из бель-ного растительного троса толщиной 25 мм. Для измерения скорости сектор бросается за борт и замечается число узлов, прошедших за 15 с. Это число укажет величину скорости судна (1 уз. = 7,71 м за 15 с).
Механический лаг (рис. 2.) представляет собой прибор, состоящий из вертушки, линя и счетчика. Вертушка буксируется судном на лине и в зависимости от числа оборотов вертушки на счетчике показывается пройденное расстояние в милях.
Рис. 2. Механический лаг. 1 – вертушка; 2 – лаглинь; 3 – счетчик; 4 – соединительная груша; 5 – маховое колесо.
Имеются модели счетчика, которые помимо расстояния показывают и скорость судна в узлах, которая определяется по числу десятых долей мили, пройденных за 6 минут. Вертушечный лаг имеет вертушку (турбинку) типа мельничного колеса или турбинки (небольшого винта), частота вращения которой с помощью электронных средств или механических передается на дистанционный указатель скорости и пройденного расстояния. Вертушка устанавливается ниже уровня ватерлинии с креплением к корпусу (днищу) судна. Это обстоятельство имеет преимущество перед механическим лагом, который из-за буксирующего линя не может применяться в местах интенсивного движения судов.
Гидродинамический лаг (рис. 3). В основу работы этого лага положено измерение скоростного напора воды с помощью так называемой трубки Пито и мембраны.
Рис.3. Гидродинамический лаг. 1- скоростное давление ; 2-мембрана; 3- стрелка, указатель скорости
Во время стоянки судна на мембрану с обеих сторон действует равное статическое давление воды. С началом движения на мембрану снизу начинает воздействовать скоростное давление, пропорционально квадрату скорости натекания воды, т.е. скорости хода судна. При этом мембрана начинает прогибаться вверх и через шток передавать свое давление стрелке. Угол отклонения стрелки от первоначального положения пропорционален скорости хода судна. Для измерения пройденного расстояния используется электромеханическая схема, которая автоматически подсчитывает пройденное расстояние. Гидродинамические лаги измеряют скорость хода судна более точно, чем механические и электромеханические, но из-за выдвижной трубки Пито могут быть повреждены при плавании на мелководье.
Гидроакустический лаг – гидроакустическая станция для определения скорости судна относительно морского дна и угла сноса судна. Гидроакустический лаг называют также абсолютным лагом. Абсолютный лаг, работающий по принципу эхолота. Обеспечивает достаточную точность при глубинах, не превышающих 300 метров
Существуют 2 типа гидроакустических лагов: доплеровский и корреляционный. Принцип действия доплеровского гидроакустического лага основан на измерении смещения частоты отраженного от дна сигнала, излученного с судна. В доплеровском гидроакустическом лаге обычно используются 2 пары противоположно направленных по отношению к грунту акустических лучей, причем каждая пара предназначена для измерения какой-либо одной составляющей вектора скорости — продольной или поперечной. В корреляционном гидроакустическом лаге используется малонаправленное излучение вертикально вниз и прием сигналов в нескольких (2 — 4) точках на днище судна. Принцип действия корреляционного гидроакустического лага основан на измерении временного сдвига между реализациями отраженных от грунта сигналов, принятых в 2 точках, обеспечивающие максимум функции взаимной корреляции огибающих указанных сигналов, промодулированных при отражении от неровностей и шероховатостей грунта. Гидроакустический лаг нашел наибольшее применение в составе навигационных комплексов подводных аппаратов, а также супертанкеров. Может использоваться также для определения скорости судна относительно глубинных малоподвижных звукорассеивающих слоев моря.
2. Поправка и коэффициент лага.
Поправка лага и ее определение. Все лаги показывают скорость только относительно воды. Следует также иметь в виду, что пройденное расстояние определяется с некоторой ошибкой, зависящей от скорости судна. Поэтому показания лага необходимо направлять поправкой. Постоянство поправки лага на данной скорости служит показателем достоинства прибора.
Поправка лага, относящаяся к разности его показаний, выражается формулой
где S — истинное пройденное судном расстояние;
ол2 — ол1 ,— разность отсчетов лаг а по счетчику пройденного расстояния.
Из формулы (14) можно определить истинное расстояние
Вместо поправки лага иногда применяют коэффициент лага, который, воспользовавшись формулой (14) и (15) , можно выразить следующим образом:
Из формулы (16) истинное расстояние
3. Мерная линия. Определение скорости судна и поправки лага.
Для определения поправки лага необходимо знать истинное- расстояние, пройденное судном, и разность отсчетов лага (рол) , соответствующую промежутку времени, затраченному на прохождение этого расстояния.
Поправку лага определяют на специально оборудованном участке, называемом мерной линией.
Мерная линия представляет собой свободный от навигационных опасностей, защищенный от ветров и волнений водный полигон с достаточной глубиной, предназначенный дл я скоростных испытаний судов.
На мерной линии основной является линия ведущего створа АА’ (рис. 15), по которому судно следует во время испытаний.
Рис. 15.
Перпендикулярно ведущему створу устанавливают секущие створы ВВ’ , СС’,… и т. д., отбивающие на ведущем створе точно измеренные расстояния не менее 1 мили.
Зная действительно пройденное судном расстояние и разность отсчетов лага, поправку рассчитывают по формуле (14). Поправка соответствует определенной скорости судна. Делая пробеги на мерной линии с различными скоростями хода, определяют различные значения Ал%. Обычно поправку лага находят для трех скоростей судна, соответствующих работе машины на режимах «полный ход», «средний ход», «малый ход». В дальнейшем поправку лага для данной скорости выбирают линейным интерполированием.
При движении судна в море пройденное расстояние определяется с помощью показаний лага и его поправки по формуле (15). Для облегчения работы судоводителя в МТ-63 приведены вспомогательные таблицы для определения пройденного расстояния при положительных и отрицательных поправках лага.
Контрольные вопросы:
1. Прибор для определения скорости и пройденного расстояния?
2. Поправка лага?
3. Необходимость мерной линии?
1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЙ С СУДНА
1.1. Глазомерный способ
При управлении судном важно уметь быстро определять расстояния до ближайших объектов (например, до встречного судна, знака и др.).
В сложной и быстро меняющейся обстановке судоводитель не всегда имеет возможность произвести точное определение нужного расстояния с помощью измерительных инструментов или выполнять необходимые штурманские расчеты с применением различного рода навигационных устройств.
Радиолокатором не всегда можно воспользоваться, так как он имеет большую мертвую зону и требует заблаговременного включения.
Для приближенного определения расстояний существует несколько способов.
Точность глазомерного определения расстояний зависит от фона местности, остроты зрения, освещенности, натренированности наблюдателя, величины расстояний и т. д.
Глазомерный способ может служить лишь для приближенной оценки расстояний, так как
– на дистанции в 1 км и далее ошибки достигают 50% и больше,
– на малых дистанциях они значительно меньше, а у людей опытных не превышают 10%.
Величина ошибок при определении расстояний невооруженным глазом в зависимости от дистанции следующая:
– ближние дистанции (до 500 м) — 10%,
– средние (от 2 до 4 км) — до 20%,
– большие (свыше 4 км) — до 40—50%.
Для развития глазомера необходимо чаще упражняться в определении расстояний на глаз с высоты рулевой рубки или мостика и с последующей проверкой его каким-либо другим способом.
Упражнения необходимо проводить также ночью, обращая внимание на различную видимость и размер одних и тех же предметов при дневном, сумеречном освещении, а также в условиях постепенно нарастающей темноты.
Каждый человек имеет присущие лишь ему особенности различения предметов.
Эти особенности необходимо выяснить при помощи систематических личных наблюдений.
Наблюдения следует проводить до тех пор, пока ошибка в определении расстояний не будет превышать 10%.
Занижение в определении расстояний происходит в большинстве случаев:
– при ярком солнечном освещении,
– светлом фоне,
– ярко освещенных и ярко окрашенных предметах,
– большой разнице в окраске предметов и фона,
– расположении предметов яркой окраски на однообразной местности,
– при чистом воздухе после дождя,
– положении Солнца за спиной,
– наблюдении снизу вверх.
Расстояния кажутся меньшими также
– на волнистой водной поверхности, когда отдельные участки невидимы,
– за водным пространством (например, противоположный берег всегда кажется ближе, чем в действительности),
– при наблюдении огней
– при угрозе опасности.
Завышение в определении расстояний происходит:
– при темном фоне местности,
– пестрой местности, маскирующей предмет,
– наблюдении сверху вниз,
– мерцающем освещении,
– наблюдении против Солнца,
– пасмурной, тусклой, туманной или дождливой погоде,
– в сумерки
и т. д.
1.2. По степени кажущегося уменьшения высоты предмета
Если известна высота объекта, то расстояние может быть определено по степени кажущегося уменьшения высоты предмета в зависимости от удаленности наблюдателя.
Существует приближенная закономерность:
Если расстояние от наблюдателя до предмета в метрах
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000,
то кажущаяся доля высоты предмета, видимая наблюдателем, соответственно равна
2/3, 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 1/6, 1/7, 1/8, 1/9, 1/10
от истинной высоты предмета.
Например, если истинная высота известного предмета равна 10м, а на определенном расстоянии кажущаяся высота составит 2 м, то доля от истинной высоты будет равна 1/5 м и, следовательно, предмет удален от наблюдателя примерно на 500 м.
Способ сопоставления измеряемого расстояния с единицей измерения.
Известной единицей измерения может служить в данном случае длина судна, буксирного троса и т. д.
Эту единицу мысленно откладывают по измеряемому расстоянию, сумма уложившихся единиц составит измеряемое расстояние.
Для удобства и более точного определения измеряемого расстояния рекомендуется разделить его мысленно пополам и на ближайшей половине откладывать выбран¬ную единицу измерения.
Для определения всего расстояния полученный результат надо удвоить.
1.3.По угловой величине судовых предметов
Способ прост, практичен, не требует больших расчетов.
Как видно из рис. 1, высота глаза наблюдателя слагается из высоты мостика Н при действующей осадке судна и высоты h глаза наблюдателя над мостиком.
Расстояние между наблюдателем и объектом по горизонтали S.
Рис. 1. Определение расстояний по угловой величине судовых предметов
Если соединить воображаемым лучом глаз наблюдателя с объектом (берег, судно, буй и т. д.), то на основе подобия треугольников MOK и mpn , то расстояние от наблюдателя до предмета определится по формуле
По данной формуле можно предварительно рассчитать необходимые расстояния.
Для этого измеряют высоту судового предмета и расстояние до него от места, где находится, вахтенный штурман.
Высоту мостика Н над уровнем воды для определения величины D можно найти с помощью отвеса или по чертежу.
Таким образом, для основных осадок можно рассчитать несколько расстояний, которые легко запомнятся в процессе работы.
Можно составить памятную табличку или, например, разделить носовую мачту или флагшток делениями, соответствующими определенным расстояниям (500, 1000, 1500, 2000 и т. д.).
1.4.По правилу радиана
Известно, что для измерения величины углов применяется единица радиан, равная 57,3°.
Отсюда можно приближенно считать, что предмет, занимающий 1° дуги круга, имеет величину, равную 1/60 ее радиуса.
Таким образом, если какое-либо судно длиной 100 м занимает дугу, равную 1°, то, очевидно, что расстояние от наблюдателя до него будет в 60 раз больше, т. е равно 6000 м.
Если это же судно занимает дугу в 10°, то расстояние от него до наблюдателя составит уже 600 м.
Этот способ прост, но требует сведений о размерах предметов, до которых определяется расстояние.
1.5.С помощью бинокля
Между угловыми и линейными величинами существует зависимость:
– длина 1/6000 части окружности приблизительно равна 1/1000 ее радиуса.
Если вообразить себя в центре окружности, проходящей через предмет, до которого определяется расстояние, то 1/6000 этой окружности (рис.2,а) будет равна 1/1000 расстояния от центра до определяемого предмета.
Следовательно, для определения расстояния до предмета, размеры которого известны, необходимо узнать, сколько тысячных долей дуги окружности занимает этот предмет.
Для подсчета числа метров, которым соответствует одна тысячная, общую величину данного предмета нужно разделить на замеренное число тысячных долей.
Помножив полученное значение на 1000, получают определяемое расстояние.
Рис. 2. К определению расстояний с помощью бинокля:
а — зависимость между угловыми и линейными величинами; б — нахождение тысячных с помощью бинокля
Отсюда формула определения расстояния по угловым размерам предметов будет иметь такой вид:
где D — высота или ширина предмета, до которого определяется расстояние;
(р — угловая величина предмета (в тысячных).
Число тысячных можно подсчитать при помощи бинокля.
Некоторые бинокли снабжают угломерной сеткой, которая позволяет измерить углы в тысячных.
Сетка бинокля имеет деления:
большие — равные 10 тысячным,
которые в свою очередь разделены пополам малыми делениями, равными 5 тысячным.
Для измерения угловой величины какого-либо предмета надо:
– навести на него бинокль
– и определить по сетке число тысячных, в пределах которых уместился наблюдаемый предмет (рис. 2, б).
Пример.
Ширина встречного состава занимает на сетке бинокля 6 больших и 1 малое деление, т. е. угловая величина состава равна 65 тысячным.
Ширина состава, состоящего из двух лесовозных барж, учаленных пыжом, — 26 м.
Найти расстояние до состава.
Решение.
Из выражения
Подставляем значения известной ширины встречного состава и измеренного биноклем количества делений:
Недостаток рассмотренного способа — необходимость знать величину предмета, до которого определяется расстояние.
1.6.По времени и скорости движения судна
Пройденный судном путь определяется как произведение времени движения от последнего известного пункта на скорость хода.
Откладывая на карте вычисленное расстояние, определяют местонахождение судна, которое затем уточняют на местности по приметным объектам.
Расстояния могут быть определены также по навигационным картам и справочникам.
2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА
2.1. Определение скорости движения судна по лагу
Точность ориентировки во многом зависит от достоверных сведений о скорости движения судна.
При плавании на озерах и водохранилищах средняя скорость относительно дна может быть определена по лагу.
Лаги бывают различной конструкции.
Вертушечные лаги, работающие на принципе гидрометрической вертушки, – стационарные и выдвигаются по мере надобности из днища судна.
Гидродинамические лаги представляют собой две трубки, с помощью которых измеряют давление забортной воды при движении и стоянке.
Чем больше скорость, тем больше давление в одной из трубок. По разности давлений можно судить о скорости судна.
В целом лаги являются сложными электромеханическими приборами.
Речной поток, воздействуя на лаг, позволяет определять по нему только скорость судна относительно спокойной воды, но не относительно берегов.
Кроме этого, неровные течения и движение судна в поворотах русла искажают показания лага.
2.2. По длине корпуса судна
Скорость движения судна относительно дна можно определить одним из излагаемых ниже способов.
На носу и корме выбирают две плоскости надстроек, перпендикулярных диаметральной плоскости судна, или два предмета, создающих створные визирные плоскости.
В носовой и кормовой визирных плоскостях стоят два наблюдателя Н и К (рис.3).
Наблюдатели выбирают неподвижный предмет П, расположенный на берегу или воде.
В момент прихода предмета в носовую визирную плоскость наблюдатель Н подает сигнал, по которому наблюдатель К замечает время.
В момент прихода предмета П в кормовую визирную плоскость наблюдатель К. также делает отметку времени.
По расстоянию между визирными плоскостями и времени рассчитывается скорость.
Засечки времени может делать третий наблюдатель, находящийся на мостике, по знакам наблюдателей Н и К в момент прихода предмета П в визирные плоскости.
Рис.3. К определению скорости движения судна по длине его корпуса
Менее точно скорость рассчитывают при визировании объекта П по одному судовому предмету, когда створная визирная плоскость отсутствует или, когда объект визирования окажется на траверзе форштевня и ахтерштевня судна.
2.3. С помощью пеленгования предмета
Сущность этого простого и надежного способа заключается в следующем.
В диаметральной плоскости судна, движущегося прямолинейным курсом, между точками а и b (рис.4) измеряют расстояние l, называемое базисом.
Находясь в точках a и b, наблюдатели в одни и те же моменты измеряют углы a1 a2 a3 B1 B2 B3 и т. д. между базисом и направлением на предмет П.
При обработке полученных замеров на листе бумаги проводят произвольную линию, на которой проставляют точку, обусловливающую пеленгуемый предмет.
Из этой точки под замеренными углами a1, B1 и т. д. проводят линии пеленгов произвольной длины.
Замечая на линейке в любом масштабе длину базиса,
вмещают ее между линиями пеленгов
, параллельно курсу, пока она не коснется их соответствующими отметками.
Таким образом, определяют положения корпуса судна в моменты пеленгования.
Пройденное судном расстояние за время пеленгования с учетом принятого масштаба снимают непосредственно со схемы.
Для построения схемы достаточно двух пеленгований, но более надежным получается результат при нескольких пеленгованиях.
Пеленгование предмета осуществляют при помощи компаса или другого угломерного инструмента.
При отсутствии их используют планшет, которым может служить лист фанеры, плотный картон, обрезок широкой доски или палубный столик.
Планшет с листом бумаги устанавливают над местом визирования.
На листе чертят линию, совпадающую с линией базиса.
Пеленгатором служит деревянный брусок с ровным краем.
Наблюдатель в момент пеленгования, направляя срез бруска на предмет, проводит карандашную линию и обозначает ее номером замера.
Углы с планшета снимают при помощи транспортира.
Рис.4.К определению скорости движения судна с помощью пеленгования с него предмета
Пеленгование осуществляют следующим образом.
Наблюдатели, сверив свои часы, расходятся по местам.
В одни и те же моменты, например через 15 или 20 с, они пеленгуют один и тот же предмет.
Пеленгование может происходить по сигналам третьего наблюдателя.
Определив пройденное расстояние и время, легко рассчитать скорость.
Предлагаемый способ применим для определения маневренных качеств судна: инерционного пути, циркуляции и др.
2.4. По относительной скорости сближения судов
Зная расстояния между встречными или обгоняемыми судами, а также скорость встречного или обгоняемого судна, можно определить скорость своего судна или, наоборот, по своей скорости рассчитать скорость встречного или обгоняемого состава.
Обозначим:
S — расстояние между судами,
v1 — скорость нашего судна,
v2 — скорость встречного или обгоняемого судна,
t — время сближения.
Тогда
В этой формуле знак плюс «+» берется для случая встречи судов, а знак минус (—) – обгона.
При обгоне судов относительная скорость сближения равна разности скоростей, а при встречах — сумме скоростей обоих судов.
Другими словами, в первом случае обгоняемое судно как бы стоит на месте, а обгоняющее идет со скоростью, равной разности их скоростей.
Во втором — одно из судов как бы стоит, а другое идет со скоростью, равной сумме скоростей обоих судов.
Во время плавания приведенная формула имеет ограниченное применение и может быть использована лишь в частных случаях.
Поэтому определение скорости, а также времени и расстояния, проходимых судами при встречах и обгонах, может быть произведено по универсальной номограмме Д.К.Земляновского (рис.5).
Она проста в использовании, применима в судовых условиях и позволяет быстро решить любую задачу без промежуточных расчетов при условии, что суда движутся одинаковыми или параллельными курсами.
Номограмма имеет три шкалы, причем каждая из них для удобства — двойную размерность.
Правило пользования номограммой понятно по ее ключу.
Например, между теплоходом, идущим со скоростью 20 км/ч, и толкаемым составом в момент подачи сигналов на расхождение расстояние равно 2,5 км. Требуется определить скорость состава, если время сближения равно 300 с.
Для определения скорости толкача прикладывают линейку (карандаш, лист бумаги, нитку) на верхней шкале к отметке 300 с(см. рис. 5), а на средней — к отметке 2,5 км.
Ответ читают на нижней шкале — 30 км/ч.
Это — совместная скорость сближения, следовательно, скорость толкача 10 км/ч.
Рис. 5. Номограмма для определения скорости движения судна, времени и расстояния, проходимых судами при встречах и обгонах
Как известно, в судовых условиях при плавании по внутренним водным путям зачастую нет возможности выполнять даже несложные арифметические расчеты.
Поэтому номограмма может быть использована для решения задач о времени и пути при встречах и обгонах судов.
Способы расчета по номограмме на примерах.
Судоводители не должны стремиться к получению излишне точных величин, например десятых долей метра и секунды.
При больших значениях расстояний вполне допустимо округление получаемых значении до сотни метров, при малых — до десятка или до метра.
Пример l.
Скорость двух встречных сухогрузных теплоходов: идущего вниз— 23 км/ч, идущего вверх — 15 км/ч.
Расстояние между судами 1,5 км.
Следует определить время и расстояние, проходимое теплоходами до встречи.
Решение.
Сумма скоростей теплоходов составит 38 км/ч.
Находим на нижней шкале точку с отметкой 38 км и прикладываем к ней линейку.
Другой конец линейки прикладываем к отметке 1500 м на шкале расстояний, а ответ читаем на верхней шкале — 140 с.
Скорость сверху идущего теплохода 23 км/ч.
Прикладываем линейку на нижней шкале к отметке 23 км, а другой конец линейки к отметке 140 с, ответ читаем на шкале расстояний — 900 м.
Тогда путь, проходимый снизу идущим теплоходом, равен 600 м.
Пример 2.
Состав длиной 150 м, идущий вверх со скоростью 8 км/ч, с расстояния 300 м, давая отмашку, начинает обгонять грузовой теплоход длиной 50 м, который идет со скоростью 14 км/ч.
Рассчитать полное время и расстояние обгона.
Решение
Полное расстояние, т.е. с учетом длин теплохода и состава, равно 500 м (300 + 150 4″ 50 = 500 м).
Разница в скоростях составляет 5 км/ч.
Для определения времени один конец линейки прикладываем на левой шкале к отметке 6 км/ч, а середину линейки к отметке 500 м на шкале расстояний.
Ответ читаем на верхней шкале — 320 с.
Полное расстояние, проходимое обгоняющим теплоходом с начала отмашки, равно произведению его скорости на время обгона.
По номограмме это определяется уже известным способом.
Конец линейки прикладываем к отметке 14 км/ч, а правый конец к отметке времени 320 с.
Ответ читаем на средней шкале — 1250 м.
Как видно из приведенных примеров, с помощью номограммы можно легко и просто решать любые задачи по расхождению и обгону судов, находясь непосредственно на судне.
2.5. С помощью РЛС
Для определения скорости движения наибольшее применение из числа технических средств находят радиолокаторы.
На экране РЛС имеются неподвижные круги дальности (НКД), с помощью которых можно определять расстояния.
Некоторые РЛС имеют подвижные круги дальности (ПКД), с помощью которых еще удобнее измерять расстояния.
Измерив по какому-либо предмету с помощью РЛС пройденное расстояние и заметив время, рассчитывают скорость движения.
2.6. По навигационной карте или по справочнику
В этом случае по карте или справочнику определяют пройденное расстояние, а по часам – время.
Путем деления длины пройденного участка на время вычисляют скорость движения.
Этот способ наиболее распространен при плавании на речных судах.