Графическое счисление пути судна

ГРАФИЧЕСКОЕ СЧИСЛЕНИЕ КООРДИНАТ СУДНА

В современном судовождении одним из основных способов, позволяющих получать текущие координаты относительно поверхности Земли (т.е. относительно дна морей и океанов) является учет перемещения судна.

Перемещение судна относительно морского дна происходит (в основном) под непосредственным воздействием собственных движителей .

Кроме этого на перемещение судна оказывают влияние внешние факторы  ветер и течение .

Для получения текущих (счислимых) координат судна необходимо знать и учитывать - ------- следующие элементы счисления:

- исходные (начальные) координаты судна (место судна на якоре, бочке, у причала и др.)  широту (  1 ) и долготу (  1 );

- истинный курс судна ( ИК ), т.е. исправленный поправкой выработанный курсоуказателем (гирокомпасом, гироазимутом, магнитным компасом и др.) компасный курс ( КК );

- пройденное судном расстояние от исходной точки до заданного времени по показаниям лага ( S Л ) или рассчитанного по оборотам движителей ( V ОБ ) и продолжительности плавания ( t )  S ОБ ;

- дрейф судна, вызываемый ветром (направление и скорость ветра, угол дрейфа);

- снос судна течением (направление и скорость течения);

- время плавания от исходной точки до заданного времени

называемого интервалом счисления .

Счисление пути судна: определение, назначение, сущность и классификация

Определение места судна путем вычисления его текущих (счислимых) координат от известных начальных по курсу, скорости с учетом дрейфа, сноса течением и по времени называется счислением координат судна ( счислением пути судна ) или сокращенно счислением .

Координаты счислимого места судна называются счислимыми координатами и обозначаются:

 С – счислимая широта;

 С – счислимая долгота.

Счислимое место  место судна, определенное на основе счисления координат его места.

Назначением счисления является ориентирование судна относительно местности с точностью, обеспечивающей навигационную безопасность его плавания.

Линия, по которой фактически перемещается судно под действием движителей, ветра и течения, называется линией пути.

Сущность счисления заключается в том, что от известного исходного места на навигационной карте прокладываются направления движения судна и пройденные по ним расстояния с целью получения его места на любой заданный момент времени.

Счисление координат судна классифицируется:

По способу счисления:

 графическое , основанное на непрерывном учете элементов счисления и изображения их на навигационной карте;

 аналитическое , основанное на расчете текущих координат по определенным математическим зависимостям.

По степени автоматизации:

 автоматическое , производимое с помощью специальных вычислительных машин (автопрокладчик, автосчислитель и др.);

 обсервационное , автоматическое счисление, основанное на непрерывном уточнении текущих счислимых координат по внешним ориентирам;

 ручное , производимое с помощью графо-аналитических действий, выполняемых вручную или с помощью таблиц.

Требования, предъявляемые к счислению пути судна

К счислению предъявляются следующие требования:

 счисление должно вестись непрерывно , чтобы в любой момент времени знать место судна (его текущие координаты) относительно местности;

 счисление должно быть точным , чтобы обеспечить навигационную безопасность плавания и решение свойственных данному судну задач;

 счисление должно быть достаточно простым и наглядным .

Предпочтительным способом учета перемещения судна является автоматическое с обязательным ручным графическим счислением , что, по существу, удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к счислению.

Даже при наличии современных навигационных комплексов, в которых процесс счисления полностью автоматизирован и имеет высокую точность, ручное графическое счисление ведется в обязательном порядке для контроля и исключения промахов в случае возникновения неисправностей в приборах.

Ручной графический способ счисления часто называют навигационной прокладкой, хотя последнее  понятие более широкое (+ определение мест и др.).

Навигационная прокладка пути судна – графические построения на морской карте при решении навигационных задач судовождения.

Графическое счисление координат судна без учета дрейфа и течения

Задачи, решаемые при ручном графическом счислении пути судна

При отсутствии ветра и течения судно перемещается относительно морского дна только под действием собственных движителей.

Если пренебречь рысканием судна (отклонениями рулевого от заданного ему курса) и считать поправку курсоуказателя постоянной, то линия пути судна на навигационной карте изобразится прямой линией, совпадающей с направлением истинного курса.

Путь судна  направление перемещения центра массы судна, измеряемое горизонтальным углом между северной частью истинного меридиана и линией пути судна по часовой стрелке от 0  до 360  (круговая система счета).

Линия пути судна  линия, по которой перемещается центр массы судна относительно дна моря (рис. 7.1).

При ручном графическом счислении координат судна без учета дрейфа и течения решаются следующие задачи:

 расчет и прокладка истинных курсов;

 расчет и прокладка пройденных судном расстояний;

 учет циркуляции – изменения курса судна.

При ведении счисления используются показания приборов:

репитера курсоуказателя (магнитного компаса, гирокомпаса и др.) – КК ;

репитера лага (значения V Л и ОЛ );

тахометров ( N об/мин – число оборотов движителей);

судовых часов (текущее время).

Линия пути и путь судна

Требования к оформлению счисления пути судна на карте

При работе на карте все условные обозначения делаются в соответствии с «Условными обозначениями, применяемыми в судовождении».

Все положенные надписи и линии выполняются на навигационной карте только простым (М, ТМ) карандашом , причем:

 толщина проводимых линий должна соответствовать толщине нанесенных на карту параллелей и меридианов;

 нажим должен быть таким, чтобы после стирания линий и надписей на карте не оставалось следов;

Оформление графического счисления пути судна на путевой карте

 все положенные надписи не должны затемнять (накладываться) на графическое изображение пути судна;

 высота букв и цифр должна быть в 1,5  2 раза больше высоты цифр, обозначающих на карте глубины, т.е.  3 мм (но не  5 мм).

За исходную точку начала счисления принимается место судна на якоре (бочке, у причала), определенное по наблюдениям береговых ориентиров или по счислению

1. По счислимым координатам (  С,  С ) наносим место якорной стоянки, около которого на свободном месте записываем время съемки с якоря и полное показание счетчика лага ( ОЛ 0 ):

Во всех случаях дробная черта записи проводится по линейке и параллельно параллели.

2. Из точки якорной стоянки проводим направление линии истинного курса, рассчитанное по формуле:

где КК – приборный курс по курсоуказателю (его значение задано рулевому);

 К – поправка курсоуказателя от которого транслируется курс на репитеры.

Если курсоуказание идет от гирокомпаса, то

или

Если курсоуказание идет от магнитного компаса, то

где

– поправка магнитного компаса.

Над проведенной из точки якорной стоянки линией истинного курса (линией пути) делается надпись: КК – сокращенное обозначение компасного курса ( ГКК , КК ГЛ , КК П );

127,0  – значение компасного курса, заданное рулевому (знак равенства между КК и 127,0  по правилам не ставится);

(+2,0  ) – величина и знак принятой поправки курсоуказателя указывается в скобках.

Надпись над линией курса позволяет контролировать:

 правильность удержания заданного курса (127,0  ) рулевым;

 величину принятой и учитываемой поправки курсоуказателя (+2,0  );

 правильность проведения направления линии истинного курса на карте (129,0  ).

•  правильность удержания заданного курса (127,0  ) рулевым;  величину принятой и учитываемой поправки курсоуказателя (+2,0  );  правильность проведения направления линии истинного курса на карте (129,0  ).

При следовании судна по заданному курсу рулевой регулярно (через каждые 15 минут) сверяет показания курсов по основному курсоуказателю (по ГК или по ГА или др.) и по магнитному компасу с докладом вахтенному капитану (вахтенному помощнику капитана).

Счислимые координаты судна записываются в судовой журнал:

 при съемке судна с якоря (бочки) и при постановке на якорь (бочку);

 при плавании по счислению, в часы кратные 4-м (00, 04, 08 … 20);

 каждый час при плавании судна по счислению вблизи берега;

 при смене штурманской (ходовой) вахты и в других случаях по указанию капитана.

На навигационную карту счислимое место судна наносится:

 в часы, кратные четырем (00, 04 … 20);

 при изменении судном его курса или скорости;

 при смене штурманской (ходовой) вахты;

 каждый час при плавании судна вблизи берега или в стесненных водах и др. случаях по указанию капитана.

Решение основных задач счисления пути судна на карте

Для нахождения счислимого места на заданное (текущее) время следует:

 зафиксировать показания судовых часов с точностью до  1 минуты (11.00) ;

 зафиксировать отсчет лага ( ОЛ1 ) с точностью до 0,1 мили (60,4) ;

 рассчитать пройденное судном расстояние по лагу:

(для V Л = 18 уз.  КЛ = 1,02) S Л = 1,02  11,8 = 12,0 мили.

 рассчитать пройденное судном расстояние по оборотам его движителей:

где V ОБ – скорость хода судна по оборотам его движителей ( V ОБ = 18,0 );

t – время плавания от исходной точки ( Т0 = 10.20) до заданной ( Т1 = 11.00) ( 40 мин .). S ОБ = 12,0 мили

(3 кб./мин.  40 мин. = 120 кб. = 12,0 мили = 18 уз.  = 12,0 мили).

при условии, что S Л = S ОБ  отложить его значение (в масштабе карты) от исходной точки по линии истинного курса и нанести счислимое место судна (на 11.00) условным знаком ( штрих  линии ИК  5 мм ).

Рядом со счислимым местом записать дробью

При ведении счисления часто возникает необходимость знать время и отсчет лага прихода судна в заданную точку (точку встречи, точку якорной стоянки и т.д.).

Такая точка может быть задана

а)  координатами (  ,  );

б)  направлением на ориентир ( ИП или КУ ); в)  расстоянием ( D ) до ориентира и др.

Порядок решения подобной задачи :

• найти заданную точку на
• линии ИК ( а или б или в );

 измерить расстояние ( S ) по линии ИК от исходной точки до заданной;

 рассчитать время, которое нужно, чтобы пройти это S заданной V

 рассчитать время прихода в заданную точку

 рассчитать значение где КЛ – коэффициент лага для заданной скорости ( V );

 рассчитать значение отсчета лага, которое будет на счетчике лага с приходом в заданную точку

Циркуляция судна и ее графический учет

Если на ходу судна вывести руль из диаметральной плоскости – его нулевого положения, т.е. переложить его на какой-либо угол вправо или влево, то судно начнет описывать на поверхности воды кривую, называемую циркуляцией. Циркуляцией называется криволинейная траектория, которую описывает центр тяжести судна при изменении курса.

В первом приближении кривая циркуляции представляет собой дугу окружности с определенным диаметром (радиусом), зависящим для данного судна от угла перекладки руля, скорости хода и осадки судна (его загрузки).

Циркуляция судна характеризуется следующими основными элементами:

Тактическим диаметром циркуляции. Полупериодом циркуляции.

Тактическим диаметром циркуляции называется кратчайшее расстояние между линией первоначального курса судна и линией его курса после поворота на 180  измеренное в кабельтовых.

Обозначается как – d Ц или Д Ц .

Тактический радиус циркуляции – есть половина d Ц ( Д Ц ) и обозначается как – R Ц .

Полупериод циркуляции  время, в течении которого судно совершает поворот на 180  . Измеряется в минутах и обозначается – t 180  .

Элементы циркуляции определяются в сроки, предусмотренные руководящими документами по правилам, изложенным в ПОМЭС.

Сторона поворота и угол перекладки руля обозначается:

при повороте судна вправо – П-5  , П-10  … П-20  … П-30  ;

при повороте судна влево – Л-5  , Л-10  … Л-20  … Л-30  .

Способы определения элементов циркуляции судна

По траверзным расстояниям , измеренным судовой РЛС

В районе специального буя с РЛП судно развивает необходимую скорость и ложится на курс ( КК1 ) с расчетом пройти траверз буя в расстоянии 2  3 кб.

Когда буй окажется на траверзе, подается команда «Ноль!», по которой:

 включается секундомер(ы) – ТН ;

 замеряется по РЛС расстояние до буя ( D Р1 );

 руль перекладывается на заданное число градусов (П-10  … П-20  ) в сторону от буя.

В момент прихода судна на обратный курс ( КК2 = КК1  180  ) снова подается команда «Ноль!», по которой:

 останавливается секундомер(ы) – ТК ;

 повторно замеряется по РЛС расстояние до буя ( D Р2 );

 руль отводится на «0» (в ДП).

Рассчитывается:

По створу и горизонтальному углу

Судно развивает заданную скорость и ложится на курс ( КК1 ), перпендикулярный линии створа С .

В момент пересечения линии створа подается команда «Ноль!», по которой:

 включается секундомер(ы)  ТН ;

 руль перекладывается на заданное число градусов (П-…  или Л-…  );

 навигационным секстаном измеряется горизонтальный угол (  1 ) между линией створа С и ориентиром ( А ).

В момент пересечения линии створа и прихода судна на обратный курс ( КК2 = КК1  180  ) снова подается команда, по которой:

 останавливается секундомер(ы) – ТК ;

 руль отводится на «0» (в ДП судна);

 повторно навигационным секстаном измеряется горизонтальный угол (  2 ) между линией створа С и ориентиром ( А ).

Рассчитывается:

а

где d – длина перпендикуляра, опущенного из т. А на линию створа.

Этот способ основан на измерении расстояния между кильватерным следом до начала циркуляции ( КК1 ) и кильватерным следом после циркуляции судна на 180  ( КК2 =КК1  180  ). Есть и другие способы определения элементов поворотливости: способ прямых синхронных засечек (2 береговых теодолитных поста); с помощью аэрофотосъемки;

с помощью автопрокладчика (при самом крупном масштабе);

по гирокомпасу и лагу S Л = КЛ  (ОЛ2 – ОЛ1 ) и

По длинам судна

где

 – угол поворота судна.

Элементы циркуляции определяются для различного положения руля (П или Л 5  , 10  , 20  , 30  ).

По определенным значениям элементов поворотливости ( d Ц или R Ц и t 180  ) для различных значений скорости хода судна и угла перекладки руля заполняются таблицы циркуляции РТШ и формуляр судна Примечание: d 180 о – пройденное судном расстояние на циркуляции.

Таблица циркуляции (учебная)

V Л , узлы

Угол перекладки руля

П (Л) – 10 

6

R Ц , кб.

t 180  ,мин.

9

8

d 180  ,мили

12

П (Л) – 20 

25

8

R Ц , кб.

15

2,5

8

16

12

7

2,5

18

t 180  ,мин.

7

9

П (Л) – 30 

7

21

d 180  ,мили

2,5

7

22

R Ц , кб.

24

2,2

7

7

7

15

2,2

t 180  ,мин.

6

2,2

6

6

11

6

27

2,2

2,2

19

5

6

2,2

8

6

30

d 180  ,мили

6

6

1,9

1,9

5

13

4

6

1,9

6

8

5

5

5

3

1,9

1,9

1,9

6

1,6

5

5

1,9

1,9

4

4

1,6

5

5

1,6

4

4

4

1,6

3

1,6

3

1,6

4

1,3

3

3

1,3

2

1,3

0,9

Графический учет циркуляции при счислении пути судна

При графическом учете циркуляции при счислении пути судна возникают в общем случае 2 частные задачи:

Определение (нахождение на навигационной карте) точки окончания поворота при известной точке начала поворота и известному новому курсу.

Определение (нахождение на навигационной карте) точки начала поворота для выхода на заданную линию курса.

Определение точки окончания поворота

Исходные данные:

Линия первоначального курса ( ИК1 = 247,0  );

• Линия первоначального курса ( ИК1 = 247,0  );

Время и отсчет лага точки начала поворота

Значение нового курса ( ИК2 = 110,0  ).

Задача: Определить (найти) точку окончания поворота

Порядок решения задачи:

Из счислимой точки начала поворота проводим перпендикуляр в сторону поворота и на нем откладываем величину R Ц , выбранную из таблицы циркуляции РТШ (по V уз. и углу перекладки руля), в масштабе карты  получим т. О .  Из полученной на перпендикуляре точки (т. О ) проводим дугу окружности радиусом R Ц (карандаш в т , иглу на  ).

Устанавливаем параллельную линейку (с помощью штурманского транспортира) в направлении нового курса судна ( ИК2 = 110,0  ) и, перемещая линейку параллельно установленному направлению, проводим касательную к дуге окружности.

• Устанавливаем параллельную линейку (с помощью штурманского транспортира) в направлении нового курса судна ( ИК2 = 110,0  ) и, перемещая линейку параллельно установленному направлению, проводим касательную к дуге окружности.
• Устанавливаем параллельную линейку (с помощью штурманского транспортира) в направлении нового курса судна ( ИК2 = 110,0  ) и, перемещая линейку параллельно установленному направлению, проводим касательную к дуге окружности.

• Из т. О опускаем перпендикуляр на линию нового курса. Пересечение этого  с линией нового курса и даст нам точку окончания поворота (т. )  Около точки окончания поворота записываем

Примечание:

Т1, ОЛ1 – фиксируются в момент начала поворота, Т2, ОЛ2 – в момент его окончания.

Определение точки начала поворота

(Такая задача возникает при выходе судна на рекомендованный курс, ось ФВК и др. случаях).

Исходные данные:

Линия первоначального курса ( ИК1 );

Линия нового курса ( ИК2 );

• Линия первоначального курса ( ИК1 ); Линия нового курса ( ИК2 );

Исходная точка счисления

Задача: Определить точку начала поворота и точку окончания поворота .

Порядок решения задачи:

 Из произвольных точек начального и нового курсов (тт. а, б ) проводим перпендикуляры к линиям этих курсов в сторону поворота и откладываем на них величину R Ц , выбранную из «Таблицы циркуляции» РТШ по значениям скорости хода судна и угла перекладки руля.

•  Из произвольных точек начального и нового курсов (тт. а, б ) проводим перпендикуляры к линиям этих курсов в сторону поворота и откладываем на них величину R Ц , выбранную из «Таблицы циркуляции» РТШ по значениям скорости хода судна и угла перекладки руля.
•  Из произвольных точек начального и нового курсов (тт. а, б ) проводим перпендикуляры к линиям этих курсов в сторону поворота и откладываем на них величину R Ц , выбранную из «Таблицы циркуляции» РТШ по значениям скорости хода судна и угла перекладки руля.

 Через полученные точки (тт. с, д ) проводим прямые, параллельные линиям курсов, точка пересечения которых (т. О ) и даст нам центр окружности с радиусом R Ц . Проведем эту окружность.

 Из т. О опускаем перпендикуляры на линии курсов, точки пересечения их и будут точками: – начала поворота и окончания поворота .

 Рассчитываем время и отсчет лага на моменты начала и окончания поворота как было уже рассмотрено.

 Около точек начала и конца поворота пишем и .

•  Через полученные точки (тт. с, д ) проводим прямые, параллельные линиям курсов, точка пересечения которых (т. О ) и даст нам центр окружности с радиусом R Ц . Проведем эту окружность.  Из т. О опускаем перпендикуляры на линии курсов, точки пересечения их и будут точками: – начала поворота и окончания поворота .  Рассчитываем время и отсчет лага на моменты начала и окончания поворота как было уже рассмотрено.  Около точек начала и конца поворота пишем и .
•  Через полученные точки (тт. с, д ) проводим прямые, параллельные линиям курсов, точка пересечения которых (т. О ) и даст нам центр окружности с радиусом R Ц . Проведем эту окружность.  Из т. О опускаем перпендикуляры на линии курсов, точки пересечения их и будут точками: – начала поворота и окончания поворота .  Рассчитываем время и отсчет лага на моменты начала и окончания поворота как было уже рассмотрено.  Около точек начала и конца поворота пишем и .

№№ зад.

Условие

Нач. точка

1

φ С ( N )

λ С (Е)

2

ГКК

Δ ГК

3

43  55,0′

39  10,0′

V Л

4

43  50,0′

39  10,0′

300,0 

Зад. точка

5

320,0 

Ответ

43  48,0′

38  06,0′

+ 5,0 

φ 3 ( N )

λ 3 (Е)

− 5,0 

41,0 

43  55,0′

38  06,0′

6

6,0

Т 1

час., мин.

7

6,0

44  01,0′

38  04,0′

44  06,8′

38  46,6′

64,0 

+ 4,0 

ОЛ 1

44  06,8′

38  46,6′

62,0 

8,0

− 4,0 

8

44  05,0′

38  04,0′

09.26

9

8,0

+ 3,0 

44  04,6′

38  29,0′

44  01,0′

38  04,0′

09.58

33,6

79,0 

44  04,6′

38  29,0′

10

10,0

44  05,0′

38  04,0′

293,0 

− 3,0 

10.55

39,1

44  09,8′

38  30,2′

39,3

10,0

43  45,0′

37  37,0′

11

11.24

+ 2,0 

287,0 

12.05

47,0 

− 2,0 

43  55,0′

37  37,0′

8,0

35,9

12

44  09,8′

38  30,2′

44  10,5′

37  35,5′

8,0

+ 3,0 

68,0 

48,7

43  45,0′

37  37,0′

12.58

44  10,5′

37  35,5′

− 3,0 

10,0

206,0 

43  55,0′

37  37,0′

58,7

14.50

44  07,4′

38  13,7′

10,0

287,0 

15.41

65,6

+ 4,0 

44  07,4′

38  13,7′

75,4

17.28

8,0

− 4,0 

96,3

17.55

43  58,7′

37  14,4′

8,0

43  58,7′

37  14,4′

107,5

18.39

44,1

19.05

50,5

Выводы

Счисление (счисление координат судна, счисление пути судна) это определение места судна путем вычисления его текущих координат от известных начальных по курсу, скорости с учетом дрейфа от ветра, сноса течением и по времени.

Назначением счисления является ориентирование судна относительно местности с точностью, обеспечивающей навигационную безопасность плавания судна.

Сущность счисления заключается в том, что от известного исходного места на навигационной карте прокладываются направления движения судна и пройденные по ним расстояния с целью получения места судна на любой заданный момент времени.

Счисление должно вестись непрерывно, быть точным, достаточно простым и наглядным.

Необходимым условием точности счисления координат судна является постоянный контроль всех измерений и вычислений.

Непрерывное и точное графическое счисление координат судна – одно из непременных условий предупреждения навигационных происшествий.

Примечание: Самоконтроль знаний по теме проводится по тестовым заданиям к главе на базе приложения «Компьютерная система тестирования знаний « OPENTEST »».