СЧИСЛЕНИЕ ПУТИ СУДНА

Назначение и виды счисления. Основные задачи,

Решаемые на карте

Счислением называют получение на любой момент места судна по его перемещению из точки, принятой за начальную.

Счисление составляет основу штурманского (инструментального) судовождения. Ведут счисление повахтенно помощники капитана под его контролем в течение всего времени плавания. Начинают счисление тотчас по выходу из порта или съемки с якоря, а заканчивают с приходом на рейд порта назначения. Место и время начала и окончания счисления устанавливает капитан. За начальную точку счисления принимают самое точное место судна, которое может быть получено в данных условиях. Если в плавании обнаруживается большая погрешность счисления, то перенос его в новую начальную точку и изменение принимаемых к учету элементов движения делают также с ведома капитана.

Полученное по счислению место судна на карте и его координаты j_с, l_с называют счислимыми. Возле такой точки проводят горизонтальную черту, над которой надписывают судовое время (часы, минуты), а под – отсчет лага (мили без указания сотен, десятые), Если лаг не работает, то внизу ставят прочерк.

Сохраняя суть счисления, его подразделяют на три вида: графическое, аналитическое и автоматическое. Независимо от этого при необходимости оговаривают, какие условия учитывают – дрейф, течение, циркуляцию.

Счислимые точки положено наносить на карту при всяких изменениях курса и скорости судна, при других изменениях условий плавания, а также при всех событиях, запись о которых вносится в судовой журнал. Если курс и скорость неизменны, то при плавании вдоль побережья счислимые точки наносят на карту каждый час, а при плавании в открытом море (в океане) – через четыре часа при смене вахт.

Обычно счислимое место находят на текущий момент судового времени. Иногда требуется найти предполагаемое счислимое место на задаваемый момент будущего или, напротив, надо восстановить счислимое место на момент какого-либо происшествия в прошлом. Подобные и любые другие задачи счисления можно решать графически или аналитически.

Для графического решения различных навигационных задач пользуются измерительным циркулем, параллельной линейкой и навигационным транспортиром.

Измерительный циркуль служит для измерения и откладывания расстояний на карте. Расстояния измеряют в морских милях. Шкалой служит боковая (вертикальная) рамка карты напротив того места, где производится измерение. Одна минута этой шкалы равна одной морской миле.

Параллельная линейка применяется для проведения на карте прямых линий, параллельных заданному направлению. Она состоит из двух линеек, соединенных металлическими тягами на шарнирах. Такое соединение позволяет передвигать линейку, сохраняя заданное направление, что необходимо при прокладке линий курсов и пеленгов. Применяется и обычный чертежный циркуль, с помощью которого на карте проводят дуги – при определении места по расстояниям до береговых объектов.

Навигационный транспортир необходим для построения и измерения на карте углов. Он представляет собой градуированный полукруг с линейкой с центром в точке "0". На его внешней дуге нанесены градусные деления. Штрихи делений, кратные пяти градусам, удлинены. Против штрихов, отмечающих десятки градусов, нанесены две цифры, отличающиеся на 180°. Верхние цифры соответствуют направлениям северной половины картушки компаса, а нижние – южной. Для того чтобы проложить на карте линию под определенным углом к меридиану, необходимо наложить транспортир на карту так, чтобы с линией меридиана совпали центральный штрих "0" и черта на дуге, обозначающая заданное число градусов. Тогда линия, проведенная вдоль верхнего среза линейки в соответствующую сторону, даст нужной направление.

При прокладке необходимо решать следующие основные задачи:

1) снять с карты широту и долготу данной точки;

2) по данной широте и долготе нанести точку на карту;

3) от данной точки на карте проложить курс или пеленг;

4) отложить от данной точки по данному направлению определенное число

миль;

5) определить направление проложенного на карте курса или пеленга;

6) измерить расстояние между двумя точками на морской карте;

7) проложить на карте от отправной точки курс в заданном расстоянии от

данного предмета;

8) перенести точку с одной карты на другую.

1. Снять с карты широту и долготу данной точки. Эта задача решается с помощью циркуля. Поставив одну иглу циркуля в данную точку, раздвигают его так, чтобы вторая игла пришлась на ближайшую параллель. Проводя циркулем часть окружности, убеждаются, что его игла касается ближайшей параллели только в одной точке. Затем, не изменяя раствора циркуля, переносят его на боковую часть рамки карты и, приложив одну его иглу к той же ближайшей параллели, которой касалась часть окружности, а другую, направив по рамке в сторону данной точки, т.е. к N или S от этой параллели, снимают широту, соответствующую данной точке.

Для снятия долготы ставят одну иглу циркуля в данную точку и, раздвинув его до ближайшего меридиана, описывают второй иглой окружность, касательную к меридиану. Не изменяя затем раствора циркуля, переносят его на нижнюю или верхнюю части рамки карты и, приложив одну его иглу к тому меридиану, до которого проводили часть касательной окружности, ставят на эту рамку вторую иглу в сторону заданной точки и снимают долготу.

Широту и долготу снимают с точностью до 0¢,1, если позволяет масштаб.

2. По данной широте и долготе нанести точку на карту. Для нанесения точки на карту отыскивают на боковой рамке деление, соответствующее числу градусов и минут заданной широты, и, приложив параллельную линейку к параллели, ближайшей к этому делению, сдвигают линейку так, чтобы один из ее срезов пришелся на деление заданной широты; затем в том прямоугольнике, где приблизительно должна находиться точка, между двумя меридианами проводят вдоль среза линейки линию. Отыскав на нижней или верхней части рамки карты деление, соответствующее числу градусов и минут заданной долготы места, и сняв циркулем отрезок от этого деления до ближайшего меридиана, откладывают этот отрезок на проведенной карандашом линии от того же меридиана и получают отыскиваемую точку.

Эта же задача может быть выполнена и с помощью только одной линейки. Для этого, отыскав на боковой рамке заданную широту и приложив линейку к ближайшей параллели, подводят к заданной широте ее срез, вдоль которого и проводят карандашом короткую линию в том прямоугольнике, где находится искомая точка. Затем, отыскав на нижней или верхней части рамки карты деление, соответствующее данной долготе, прикладывают срез линейки к ближайшему меридиану и, сдвигая линейку, подводят один из ее срезов к делению заданной долготы, вдоль которого также проводят короткую линию. Пересечение двух проведенных линий и дает нужную точку.

3. От данной точки на карте проложить курс или пеленг. Для решения этой задачи пользуются транспортиром и линейкой. Прежде чем приступить к решению задачи, необходимо представить себе направление заданного курса или пеленга, т.е. в какой четверти горизонта будет располагаться данное направление. Наложив транспортир с приложенной параллельной линейкой на карту так, чтобы нижний срез линейки составил с меридианом приблизительно заданное направление, поворачивают транспортир, не отводя центрального штриха от меридиана либо вправо, либо влево до тех пор, пока деление транспортира, соответствующее заданному курсу, не совпадет с меридианом.

Добившись совпадения, убирают транспортир и, подведя срез параллельной линейки к данной точке, прокладывают линию курса, проводя ее карандашом вдоль среза линейки. Если линейка транспортира располагается почти в направлении меридиана при курсах, близких к нулю или к 180°, то транспортир лучше прикладывать к параллели и устанавливать на отсчет заданного курса ±90°.

Надписи на делениях транспортира сделаны с таким расчетом, чтобы указать направление курса или пеленга; так при курсах, направленных на N, или вверх, соответствующие надписи на транспортирах находятся вверху, при курсах же или пеленгах, направленных на S, или вниз, надписи находятся внизу.

4. Отложить от данной точки по данному направлению определенное число миль. При решении этой задачи необходимо помнить, что морская миля на меркаторской карте изображается отрезками различной длины, в зависимости от широты.

Заданное расстояние снимается при помощи циркуля на боковой части рамки карты от широты, приблизительно соответствующей широте данной точки. Это расстояние берется к N от этой точки, если курс направлен на N, или к S, если курс направлен на S, и откладывают от данной точки на линии проложенного курса или пеленга. Если величина заданного расстояния не может быть измерена одним раствором циркуля, то это расстояние откладывают по частям, причем каждая из частей снимается в широте, соответствующей этой части.

5. Определить направление проложенного на карте курса или пеленга. Приложив линейку к проложенной на карте линии курса или пеленга и приставив к ней транспортир, подводят линейку вместе с транспортиром к ближайшему меридиану, совмещая центральный штрих транспортира с меридианом. Отсчет на транспортире даст величину (в градусах и долях) определяемого курса или пеленга. Если направление курса или пеленга будет лежать в NЕ или NW четвертях, т.е. в направлении на N, то на транспортире снимается верхний отсчет, если же направление будет в SЕ или SW четвертях, т.е. в направлении на S, то снимается нижний отсчет.

6. Измерить расстояние между двумя точками на морской карте. При измерении расстояния между двумя точками, устанавливают одну иглу циркуля в одну точку, а другую – во вторую и снимают расстояние между этими точками. Затем переносят циркуль к боковой части рамки и в широте, соответствующей измеряемому расстоянию, определяют снятое циркулем расстояние.

Если расстояние между точками не может быть снято одним раствором циркуля, то его измеряют по частям – каждую часть в соответствующей широте.

7. Проложить на карте от отправной точки курс в заданном расстоянии от данного предмета.

Для решения этой задачи снимают заданное число миль с боковой рамки карты, в той ее части, которая приходится против заданного предмета.

Ставят иглу циркуля на карте в точку, соответствующую месту заданного предмета, а карандашом циркуля описывают дугу.

Из отправной точки проводят касательную к описанной окружности.

8. Перенести точку с одной карты на другую.

Эта задача может быть решена двумя способами:

· снимают с одной карты широту и долготу данной точки и по ним наносят точку на другую карту;

· снимают с одной карты истинный пеленг какого-нибудь предмета, нанесенного на обеих картах, и, измерив расстояние от этого предмета до данной точки, прокладывают на другой карте снятый истинный пеленг и откладывают от предмета на линии пеленга измеренное расстояние, беря его в масштабе второй карты.

Учет ветра

Графическое счисление (прокладка) состоит в расчетах и построениях на карте, которые должны возможно точнее отображать перемещение судна.

Простая прокладка при постоянном курсе, когда нет ветра и течения состоит в следующем (рис. 1.15). На карте из начальной (предыдущей счислимой или обсервованной) точки М_о проводят линию намечаемого пути и измеряют транспортиром соответствующий ей истинный курс ИК. Над этой линией (она совпадает в таких условиях с линией курса) надписывают курс по основному компасу, а в скобках – его поправку. Эти курс и поправку округляют до полуградуса так, чтобы их алгебраическая сумма давала ИК (на рис. 1.15 ИК = 67,5°).

По разности отсчетов лага рол для искомой счислимой точки М_с и принимаемой за начальную М_о (на рис. 1.15 рол = 62,5) рассчитывают по формулам плавание судна по лагу S = V·рол. Это плавание откладывают в масштабе карты вдоль линии курса и получают счислимое место М_с. Такое место обозначают черточкой поперек линии курса и надписывают, как всегда, судовое время и отсчет лага. Конечно, на карте не ставят имеющиеся на рис. 1.15 обозначения ИК, М_о, S_л и М_с.

Судно находится на границе между воздушной и водной средой. При движении судна перемещение воздушных масс (ветер) отклоняет его от намеченного курса и изменяет его скорость; кроме того, ветер разводит волну (что приводит к рысканию судна) и создает дрейфовое течение.

Рис. 1.15.

Ветер получает свое название по точке горизонта, от которой он дует

Если, например, ветер дует от NЕ, то он и называется NЕ.

Рис. 1.16.

Принято говорить: ветер «дует в компас», а судно «идет из компаса».

Угол между направлением ветра и диаметральной плоскостью судна называется курсом судна относительно ветра. Если ветер дует в правый борт, то говорят, что «судно идет правым галсом». Если ветер дует в левый борт, то говорят, что «судно идет левым галсом».

Когда угол между диаметральной плоскостью судна и линией ветра будет меньше 8 румбов, или, что-то же, меньше 90°, то говорят, что «судно идет курсом бейдевинд», добавляя при этом название галса: «курс бейдевинд правого галса» или «курс бейдевинд левого галса».

Сокращенно левый галс обозначают л/г., а правый галс – п/г.

Курс бейдевинд может быть крутой и полный.

Курс крутой бейдевинд будет тогда, когда угол между диаметральной плоскостью судна и направлением ветра меньше 6 румбов. Если же этот угол будет больше 6 румбов, то в таком случае курс называется полный бейдевинд.

Когда угол между диаметральной плоскостью судна и линией ветра будет 8 румбов, или 90°, то курс судна называется галфинд, или полветра (рис. 1.16.).

Когда угол между диаметральной плоскостью судна и линией ветра будет больше 8 румбов, но меньше 16 румбов, то курс относительно ветра называется бакштаг (рис. 1.16).

Когда ветер дует прямо в корму, то курс судна называется фордевинд.

Когда ветер дует прямо в нос судна, говорят: "ветер дует прямо по носу" или «судно идет против ветра» (левентик).

Во время хода судна за его кормой остается струя воды, называемая кильватерной. При курсах фордевинд или левентик диаметральная плоскость судна совпадает с кильватерной струей.

При других курсах судно сносится под ветер; такой снос называется дрейфом. При дрейфе диаметральная плоскость составляет с кильватерной струей угол, который называется углом дрейфа (рис. 1.17.).

Таким образом, углом дрейфа a называется угол, составленный диаметральной плоскостью судна с тем направлением, по которому оно фактически перемещается при наличии ветра (путь-дрейф или путевой угол с дрейфом ПУ_a)

Парусные суда имеют наибольший дрейф при курсах крутой бейдевинд. Суда с механическим двигателем наоборот, наибольший дрейф имеют при курсах галфинд, т.е. когда ветер дует перпендикулярно борту.

Вообще же величина дрейфа зависит от различных причин. Например, чем больше будет высота надводного борта, чем меньше при этом осадка судна и чем сильнее дует ветер, тем больше будет дрейф судна.

Глубокосидящее судно при равных условиях будет иметь меньший дрейф, чем мелкосидящее судно.

Величина дрейфа на парусных судах может достигать до 1-2 румбов и даже больше. При большом ходе дрейф будет меньше, чем при малом ходе.

Величину дрейфа можно определить, пользуясь азимутальным кругом компаса, для чего пеленгатор устанавливают по направлению кильватерной струи, получая, таким образом, на азимутальном круге угол между диаметральной плоскостью судна и линией его перемещения, в некоторых случаях применяют формулы, но самое надежное измерение угла дрейфа получают по обсервациям.

Рис. 1.18.

Как видно из определений к рис. 1.18, справедливо

.

Однако основной есть задача следования по линии намеченного пути. Для этого с появлением дрейфа надо изменить курс на угол a в сторону ветра, как говорят "взять на ветер". В таком случае по формуле находим

.

Полученный истинный курс переводят в компасный КК = ИК - DК и задают рулевому или устанавливают на авторулевом.

Счисление с учетом дрейфа ведут вдоль линии пути, откладывая на ней плавание S_л, обозначая и надписывая счислимые точки как и при простейшей прокладке. Чтобы получить место судна на траверзе какого-либо ориентира его пеленг ИП_^ = ИК ±90° проводят засечкой на линии пути.

Надпись на карте над линией пути делают, как показано на рис. 1.18 с расчетом, чтобы алгебраическая сумма компасного курса, его поправки и угла дрейфа давала ПУ_a, проложенный на карте.

Ветровое волнение вызывает рысканье судна на курсе, особенно когда пеленг волнения составляет острый угол с ДП судна; «угол зарыскивания ¡» может достигать £ 4°, и вследствие сложного взаимодействия ветра с надстройкой а волны с корпусом знак ¡ может стать противоположным знаку угла a и большим по величине, т.е. судно будет идти не под ветер, а на ветер: например, a = +2°. ¡ = -3°; суммарный эффект (a + ¡) = -1° (при ветре левого галса судно смещается влево!).

В заключение рассмотрим вопрос, характерный только для парусника:

Если парусному судну необходимо достичь цели «на ветре», т.е. идти против ветра, то необходимо применять лавировку, т.е. идти галсами на встречу ветру (рис. 1.19.).

Точка поворота (смена галса) находится в момент, когда предмет окажется на КУ, равном двойному оптимальному углу лавировки плюс a (оптимальный угол при лавировке = углу наибольшего набора высоты при движении навстречу ветру).

Рис. 1.19.

Учет течения

Вода в морях и океанах в силу различных причин имеет поступательное движение, которое называется течением.

У течения различают два элемента: скорость и направление. Скоростью течения называется число миль, которое частицы воды проходят за час. При слабом течении скорость его определяется числом миль в сутки.

За направление течения принимается то направление, по которому удаляется от наблюдателя плавающий предмет исключительно под действием одного только течения.

Обычно направление течения обозначается в истинных румбах и получает свое название, как и курс судна, по той точке горизонта, к которой оно движется. О направлении течения принято говорить, что течение, как и судно, идет из компаса.

Течения бывают постоянные, периодические (приливо-отливные) и случайные.

Постоянные – это такие течения, направление и средняя скорость которых из года в год почти не меняется. Скорость течения бывает разная и колеблется она от 10 до 120 миль в сутки.

Приливо-отливными называются такие течения, которые происходят от действия приливов.

Скорость приливных течений в некоторых районах достигает значительных скоростей (£ 15 узлов)

Случайные течения происходят в результате ветров, дующих продолжительное время в одном и том же направлении, а также от дождей, идущих длительное время, и т.д.

Все, сказанное ранее в этом разделе о счислении, позволяет учитывать движение судна только относительно воды. Очевидно, что для обеспечения навигационной безопасности необходимо также учитывать течение.

Вектор скорости течения V_т характеризуется его направлением относительно меридиана К_т и скорости V_т. Обозначим вектор относительной скорости судна V_с, а вектор его абсолютной (относительно берегов и дна моря) скорости, которую называют также путевой V_п. По смыслу названных скоростей имеем следующее векторное равенство:

.

Если заданы относительная скорость V_с и курс судна ИК = КК + DК, угол дрейфа a и вектор течения V_Т, то чтобы узнать, куда же и с какой скоростью идет судно, надо решить векторное равенство. Для этого сначала находят, как описано в предыдущем параграфе, ПУ_a и прокладывают линию пути без учета течения. Вдоль этой линии строят вектор V_с, а из его конца – вектор V_Т (рис. 1.20). Замыкающий вектор V_п дает путевой угол ПУ, путевую скорость, а также выявляет угол сноса течением b. Этот угол считают при сносе вправо положительным, а влево – отрицательным. Из определений и рис. 1.20 видим

.

Путевой угол ПУ_с определяет направление линии пути судна, над которой надписывают, как раньше, КК, DК и суммарный угол сноса с = a + b. На этой же линии наносят счислимые точки, но плавание S_л откладывают вдоль линии ПУ_a, откуда засечки переносят на линию пути ПУ_с параллельно вектору V_Т (см. рис. 1.20).

Если действие вектора и течения оценивают по наблюдениям, например, по точным обсервациям, то получают угол сноса с между линиями истинного курса и пути судна

.

Рис. 1.20.

Углом сноса с называют угол между носовой частью диаметральной плоскости судна и вектором его путевой скорости V_п. Снос вправо считают положительным, а влево – отрицательным.

Чаще на практике основную задачу прокладки с учетом дрейфа и течения решают обычно в иной постановке. А именно, заданной явдяется линия пути, по которой должно идти судно несмотря на действие ветра и течения. Угол дрейфа a и вектор течения V_Т известные. Графическое решение такой задачи выполняют следующим образом.

На карте из начальной точки счисления проводят линию заданного пути, которая составляет угол ПУ относительно меридиана (рис. 1.21). Из той же точки строят вектор течения V_Т по его элементам К_т и V_Т, а из конца этого вектора раствором циркуля, равным V_с, делают засечку на линии пути. Этим выявляется путевая скорость V_п, путевой угол ПУ_a и угол сноса течением b ( см. рис. 1.21).

Конечно, вместо векторного треугольника скоростей, стороны которого выражают число миль в час, можно строить подобный ему треугольник расстояний S = Vt за одинаковый интервал времени t.

Счислимые точки, как всегда, наносят на линии пути, для чего плавание S_л откладывают вдоль линии ПУ_a и сносят параллельно вектору V_Т на линию пути.

На судно воздействует суммарное (или полное) течение, направление и скорость которого зачастую известны с большими погрешностями. При необходимости направление К_Т и скорость V_Т могут быть определены "навигационным" способом по обсервациям: при достаточно точном учете ветра К_Т равно среднему значению из нескольких направлений невязок, а V_Т – среднему значению из нескольких приведенных к часу плавания величин невязок.

Рис. 1.21.

Во время плавания штурман должен предвычислять время и (иногда) отсчет лага для наступления различных событий: траверз, кратчайшее расстояние до ориентира, открытие огня маяка, точка доклада и т.д. Для каждого события отмечается точка на карте, а время Т и отсчет лага ОЛ находятся по формулам (рис. 1.22.):

;

; .

Рис. 1.22.

На рис. 1.22 S_п и S_л показаны для траверза маяка, ОИП_^ = ИП_^ ±180°, ИП_^=ИК ±90°.

Учет циркуляции

Циркуляцией называют траекторию движения центра масс судна при постоянной кладке руля.

Для учета при прокладке циркуляцию судов малого и среднего тоннажа принимают дугой окружности с радиусом R_ц (половина тактического диаметра) и времени t₁₈₀ поворота на 180°. Эти характеристики поворотливости определяют из натурных наблюдений обычно при двух кладках руля: полборта - 15° и на борт - 35° для судна в грузу и порожнем.

Если заданы на карте линии курсов до и после поворота, то построение циркуляции выполняют следующим образом (рис.1.23). Проводят биссектрису МО угла пересечения этих линий и находят на ней точку О, из которой дуга радиуса R_ц касательная к ним. Этим определяются точки начала Н и конца К поворота.

Рис. 1.23.

Время поворота на угол a (в градусах) оценивается по формуле

.

В других случаях, если задана точка Н начала поворота и направление

линии нового курса, учет циркуляции при прокладке выполняют иначе (см. рис. 1.23.).

Из точки Н восстанавливают перпендикуляр НО к линии прежнего курса, откладывают по нему радиус R_ц и из полученного центра О проводят дугу этим радиусом. Затем, с помощью транспортира и параллельной линейки проводят линию нового курса касательно к этой дуге, чем определяется конечная точка К.

Те же точки Н и К при заданных R_ц и угле поворота a можно получить расчетами и построениями отрезков d₁ и d₂ или угла q и отрезка d.

Курсовой угол промежуточного плавания , величина промежуточного плавания .

Приход судна в начальную точку Н следует предрассчитать по времени и отсчету лага. Еще важнее наметить секущие пеленг и дистанцию ориентиров прихода в эту точку. Выход на линию нового курса также необходимо контролировать по заранее намеченным пеленгам и дистанциям ориентиров.

При плавании на попутном течении рекомендуется наметить упреждающую точку Н_Т (рис. 1.24.).

­V_Т ;

S_Т = V_Т ^. t_{a ;}

Рис. 1.24.

Направление отрезка S_Т прокладывается из точки Н в противоположную течению сторону, остальное очевидно из рисунка.