Основные задачи кораблевождения, основные дисциплины кораблевождения.
Кораблевождение – наука о точном и безопасном вождении кораблей по оптимально избранным курсам, способах определения их места в море общих основах маневрирования и практических методах решения указанных задач.
Кораблевождение состоит из следующих дисциплин:
- морская навигация;
- морская астронавигация;
- лоции;
- технических средств навигации;
- маневрирования.
Морская навигация – рассматривает теорию, практические методы вождения и способы учета движения кораблей, а также способы контроля за их местонахождения с помощью средств навигационного оборудования, корабельных навигационных приборов и радионавигационных систем.
Морская астронавигация – часть практической астрономии, рассматривающая ориентировку по небесным светилам во времени по месту и направлению движении на море.
Фигура и размеры земли.
Корабли во время плавания перемещаются по поверхности Мирового океана, которая является частью поверхности Земли. Поэтому все расчеты для плавания корабля из одного пункта в другой производятся с учетом формы размеров Земли.
Геоид – геометрическое тело, ограниченная уровенной поверхностью
При решении задач кораблевождения, связанных с обработкой результатов измерений, выполненных на земной поверхности, сложную фигуру геоида заменяют более простой правильной фигурой, эллипсоид – (сфероид) – фигура, образованная вращением эллипса вокруг его малой оси.
Эллипсоид, моделирующий Землю, называют Земным эллипсоидом. Основными элементами земного эллипсоида являются размеры его большой и малой полуосей – величины а и б
3. Основные точки, линии и плоскости на поверхности Земли.
Для определения места корабля, береговых ориентиров и других объектов на земной поверхности служат определенные точки, линии и плоскости 
Диаметр Pn – Ps, вокруг которого вращается Земля, называется осью Земли.
Точки пересечения оси с поверхностью Земли называются географическими полюсами:
Pn – Северный (нордовый) полюс;
Ps – Южный (зюйдовый) полюс;
Большой круг, плоскость которого перпендикулярна земной оси, называется экватором.
Экватор делит Землю на два полушария: Северное и Южное. Малые круги на земной поверхности, плоскости которых параллельны плоскости экватора, называются параллелями.
Меридианы и параллели на земной поверхности являются сеткой географических координат.
Линия, перпендикулярная к поверхности Земли в данной точке, называется отвесной линией.
4. Географические координаты.
Основные точки и линии на поверхности Земли, координатные оси, линии, координаты.
Земная ось - это воображаемая линия, вокруг которой происходит суточное вращение Земли.
Географическим (истинным) полюсом называется точка пересечения земной оси с поверхностью Земли.
Параллель - это малый круг, образованный пересечением эллипсоида плоскостью, перпендикулярной оси вращения Земли.
Экватором называется большой круг, образованный пересечением эллипсоида плоскостью, проходящей через центр Земли перпендикулярно земной оси.
Географическим или истинным меридианом называется большой круг, образованный пересечением эллипсоида плоскостью, проходящей через ось вращения Земли. На карте в меркаторской проекции меридиан — это прямая линия, которая показывает долготу.
Географической широтой называется угол между экватором и нормалью к поверхности эллипсоида. Обозначается буквой . Измеряется дугой меридиана от экватора до параллели заданной точки и может изменяться от 0° на экваторе до 90° на полюсе.
Географической долготой называется угол между гринвичским меридианам и меридианом наблюдателя. Обозначается буквой . Измеряется дугой экватора от 00 до 1800 .
5. Определение направлений в море
Основные плоскости, линии и углы для счёта направлений в море.
Направления в море задаются с помощью следующих углов: ИК, ИП, КУ.
Плоскость, проходящая через место наблюдателя, перпендикулярно отвесной линии, называется плоскостью истинного горизонта.
Диаметральная плоскость (ДП) — это условная вертикальная продольная плоскость, делящая корпус судна на две симметричные части.
Истинным курсом (ИК)называется угол между нордовой частью истинного меридиана и линией курса судна. ИК показывает движение судна в направлении носовой части ДП относительно Nи.
Истинным пеленгом (ИП) называется угол между нордовой частью истинного меридиана и линией пеленга. ИП показывает направление на ориентир относительно Nи.
Курсовым углом (КУ)называется угол между линией курса и линией пеленга. КУ может измеряться как в круговой, так и в полукруговой системах счёта направлений
ИП=ИК+КУ.
6. Понятия курс, пеленг и курсовой угол.
Для обеспечения безопасности плавания корабля и определения его места в море необходимо уметь определять направление движения корабля и направления на видимые с корабля ориентиры.
Направления в море определяется относительно истинного меридиана и называется истинными направлениями.
Направления движения корабля определяется истинным курсом (ИК). Истинным курсом называются горизонтальный угол между северной (нордовой) частью истинного меридиана и диаметральной плоскостью корабля по направлению его движения, измеренный по ходу часовой стрелки (Рис. 11).
Диаметральной плоскостью корабля называются вертикальная плоскость проходящая через продольную ось симметрии корабля. Диаметральная плоскость, пересекаясь с плоскостью истинного горизонта, образует линию курса корабля.
Направления на видимый с корабля ориентир определяется истинным пеленгом (ИП).
Истинным пеленгом называются горизонтальный угол между северной часть истинного меридиана и направлением из точки наблюдения на объект. Истинный пеленг измеряется от северной части истинного меридиана вправо от 0º до 360º. Истинный пеленг всегда имеет положительное значение.
При решении отдельных задач используется направление, противоположное истинному пеленгу. Это направление называется обратным истинным пеленгом (ОИП):
ОИП = ИП ±180º (6)
Курсовым углом называется угол между диаметральной плоскостью корабля и направлением на предмет. Курсовой угол измеряется от носовой части диаметральной плоскости корабля вправо или влево от 0º до 180º.
7. Магнитные направления. Направления, измеряемые относительно магнитного меридиана, называются магнитными направлениями(Рис. 3).
Угол в плоскости истинного горизонта между северной (нордовой) частью магнитного меридиана и диаметральной плоскостью корабля называется магнитным курсом (МК).
Магнитный курс измеряется от северной части магнитного меридиана вправо от 0º до 360º. Магнитный курс отрицательных значений не имеет.
Угол плоскости истинного горизонта между северной частью магнитного меридиана и направлением на предмет называется магнитным пеленгом (МП).
Магнитный пеленг измеряется от северной части магнитного меридиана вправо от 0º до 360º. Магнитный пеленг отрицательных значений не имеет.
ОМП – обратный магнитный пеленг: ОМП = МП ± 180º
Сравнительная магнитные и истинные направления, можно определить зависимость между ними:
ИК = МК ± d; (2)
ИП = МП ± d;
ОИП = ОМП ± d;
8. Компасные направления:
Стрелка магнитного компаса, расположенного на корабле, устанавливается в направлении компасного меридиана Nк. Направление, измеренные относительно компасного меридиана, называется компасными направлениями (Рис. 4)
Угол между северной частью компасного меридиана и диаметральной плоскостью корабля называются компасным курсом (КК).
Угол между северной частью компасного меридиана и направлением на предмет называются компасным пеленгом (КП).
9. Дальность видимости ориентиров в море.
Географической (геометрической) дальностью видимости предметов Дп называется расстояние, на котором наблюдатель увидит вершину предмета над горизонтом. С учётом разрешающей способности человеческого глаза по углу
где h - высота предмета, м.
Разрешающей способностью человеческого глаза по углу называется наименьший угол, на котором наблюдатель различит предмет (или два предмета раздельно). Зависит от состояния атмосферы и физиологических способностей человеческого глаза 
При расчёте дальности видимости огней ночью =0.Тогда
10. Основные единицы расстояния и скорости.
Движение судна принято делить на относительное со скоростью VО (VЛ), абсолютное со скоростью V (Vа, Vи) и переносное VС под воздействием ветра, течения или их совместном воздействии.
Для измерения скорости и расстояния используются абсолютные и относительные лаги. На судах в основном используются относительные лаги, которые измеряют скорость и пройденное расстояние относительно воды с учётом ветра, но без учёта течения.
Как правило, лаги имеют погрешность, называемую поправкой лага.
Поправкой лага называется систематическая погрешность, выраженная в процентах и взятая с обратным знаком.
(2)
где Sф - фактическое (истинное) расстояние; РОЛ-разность отсчётов лага. РОЛ=ОЛi+1- ОЛi.
- коэффициент лага.
11. Общая характеристика морских карт.
Морские карты являются одним из важнейших элементов обеспечения судовождения. В общей картографической классификации они отнесены к специальным (инженерно-техническим) географическим картам.
Географической картой называют уменьшенное обобщеннее изображение земной поверхности на плоскости, полученное по определенному математическому закону и передающее размещение, и взаимосвязь различных явлений природы и общества.
Морская карта – это специальная карта, предназначенная для обеспечения мореплавания, использования природных ресурсов и решения специальных задач - частный случай географической карты.
По своему практическому назначению морские карты делятся на три основные группы:
навигационные (НМК);
справочные (СК)
вспомогательные (ВК).
12. Математическая основа карты образуется картографической проекцией, масштабом, принятой системой координат опорных пунктов (геодезическая основа), принятыми нулями глубин и высот (высотная основа), а также компоновкой карты, включая ее нарезку и формат.
Математическая основа создает «скелет» карты - картографическую сетку в избранном масштабе и нарезку. Далее такая сетка заполняется элементами общегеографического и специального назначения.
13. Классификация морских карт
Справочные и вспомогательные карты очень разнообразны по содержанию. Первые предназначены для изучения физико-географических и других элементов, которые не могут быть показаны на общенавигационных картах или являются обобщениями для больших морских районов.
Навигационные морские карты, в свою очередь, подразделяются на:
- навигационные морские карты (НМК);
- радионавигационные морские карты (РНК);
- навигационно-промысловые морские карты (НПК)
- карты для внутренних водных путей (КВВП).
14. Чтение навигационных карт.
Чтение карты – это ее изучение с целью получения объективного представления об изображенном на ней районе.
Картографические условные знаки.
Чтение карты немыслимо без знания условных знаков. Картографические условные знаки – это применяемые на картах обозначения различных объектов и их качественных характеристик. Различают условные знаки линейные, площадные и внемасштабные.
Линейные условные знаки – картографические условные знаки, применяемые для изображения объектов линейного характера, длина которых выражается в масштабе карты.
Площадные условные знаки - картографические условные знаки для заполнения площадей объектов, размеры которых не выражаются в масштабе карты.
15. Порядок несения поправок и изменений в морские карты.
1.На кораблях (судах) с неограниченным районом плавания в первую очередь корректируются те карты, которые отнесены к постоянно корректируемой части комплекта. Остальные карты на этих кораблях (судах) корректируются в специально отведенное время в соответствии с установленными сроками их корректуры.
2.Корабли и суда, не получающие полного выпуска ИМ ГУНиО МО РФ и приложения, производят корректуру морских карт по извлечениям из выпусков ИМ ГУНиО МО РФ издаваемым Гидрографической службой флота.
3.Для удобства и ускорения процесса корректуры морских карт рекомендуется на каждую часть комплекта вести «Корректурный журнал морских навигационных карт» по форме.
4.Корректурные журналы выполняют на листах плотной бумаги размером не менее 30х40.
На следующем (за титульным) листе помещаются адмиралтейские номера морских навигационных карт, помещенных в данном журнале, который является описью.
5.При необходимости передачи в море одного из комплектов карт и руководств с одного корабля на другой, вместе с передаваемым комплектом карт передавать и корректурный журнал для этого комплекта.
6.В корректурные журналы морские карты записываются в порядке возрастания их адмиралтейских номеров тушью (пастой), а судовые номера и количество – простым карандашом.
7.По мере поступления ИМ их номера записываются простым остро отточенным карандашом в корректурные журналы против тех карт, которые подлежат исправлению.
8.В выпусках ИМ номер каждой карты, подлежащей корректуре, подчеркивать, а после выполнения корректуры номера откорректированных карт обводить красной тушью (пастой).
Корректурные исправления на картах производятся следующим образом исправления, наносимые на карту по постоянным извещениям мореплавателям, делаются красной тушью (пастой). Ошибочно нанесенные на карту обозначения перечеркиваются синей тушью (пастой);
21.На кораблях сил постоянной готовности морские навигационные карты корабельного комплекта «поднимают» путем нанесения на них дополнительной информации, не впечатанной при издании карты или не объявляемой в Извещениях мореплавателям:
- красной тушью (пастой) наносят полигоны боевой подготовки, учебные фарватеры.
- карандашом красного цвета подкрашивают рекомендованные пути, проложенные подводные кабели, трубопроводы и их охранные зоны
- подкрашивают или обводят карандашом красного цвета естественные и искусственные подводные препятствия, представляющие опасность для корабля
- карандашом желтого цвета подкрашивают районы якорных стоянок;
- карандашом коричневого цвета обводят и подкрашивают ориентиры, используемые при определении места с помощью РЛС.
- наносят границы зон изменения силы тока в обмотках РУ с указанием номеров зон, наименований обмоток и максимальной силы тока в каждой из них: зеленым цветом для широтных, синим – для курсовых обмоток;
- пастой фиолетового цвета наносят границы территориального моря и других необходимых зон РФ и иностранных государств
Границы зон национальной юрисдикции шириной более 24 миль
16. Классификация морских навигационных руководств и пособий.
Морские навигационные руководства и пособия – это официальные издания, которые совместно с морскими картами служат для обеспечения мореплавателей навигационно-гидрографической, гидрометеорологической, астрономической и другой необходимой информацией, а также международно–правовым и справочными сведениями.
По своему назначению и характеру помещаемых в них сведений морские навигационные руководства и пособия для плавания;
· руководства и пособия для плавания;
· морские гидрометеорологические пособия;
· морские астрономические пособия;
· межденародно-правовые руководства, вспомогательные и справочные пособия.
Руководства и пособия для плавания – это официальные издания для мореплавателей, содержащие сведения об элементах навигационной, гидрографической и гидрометеорологической обстановки в описываемом районе, сведения указательного, рекомендательного и правового характера, невыполнение которых возлагает на мореплавателей ответственность за возможные последствия.
17. К руководствам и пособиям для плавания относятся:
- лоции – руководства для плавания, которых на основании подробного последовательного навигационного описания района по определенной схеме излагаются: условия плавания в описываемом районе, особенности выбора маршрута и способов обсервации в различных условиях плавания, меры навигационной безопасности;
- огни – руководства для плавания, в которых содержатся сведения о светящих средствах навигационного оборудования: название и положение СНО, цвет, характер и дальность видимости моря, сектора освещения, направления створов, описание внешнего вида с указанием высоты от основания и от уровня моря;
- радиотехнические средства навигационного оборудования (РТСНО) - руководства для плавания, в которых содержатся сведения о радионавигационных системах, радиомаяках, радиопеленгаторных станциях.
- таблицы радионавигационных систем (РНС) – пособия для плавания, позволяющие получить место корабля по соответствующей РНС без радионавигационных карт.
Морские гидрометеорологические пособия – это пособие, содержащие сведения об элементах гидрометеорологической обстановке: таблицы приливов, гидрометеорологические карты, атласы и др.
Морские астрономические карты – это пособия, содержащие исходные данные и таблицы, необходимые для определения места астрономическими способами: морской астрономический ежегодник.
Международно – правовые руководства, вспомогательные и справочные издания – это официальные издания, служащие для обеспечения мореплавателей необходимыми сведениями, правилами и справочными данными относящимися к плаванию в морях и океанах.
18. Карт и книг – это основные справочные пособия по систематизации корабельного комплекта карт и руководств для плавания. В нем содержатся сведения об изданных картах и навигационных руководствах и пособиях для различных районов Мирового океана.
19. Особенности навигационных условий плавания в заданном районе.
Средства навигационного оборудования. Наиболее обеспечены средствами навигационного оборудования западный берег южной части и восточный берег средней части моря..
Вход в порты, а также в некоторые бухты обеспечивается створами светящих знаков.
Подробные сведения на район Каспийского моря о зрительных, звукосигнальных и радиотехнических средствах навигационного оборудования приведены в пособии «Средства навигационного оборудования и расписание передач навигационных и гидрометеорологических сообщений. Каспийское море», издаваемых ГУНиО МО.
20.
21. Система ограждения навигационных опасностей.
Средства навигационного оборудования (СНО) представляют собой специальные сооружения, конструкций или устройства вне корабля, предназначенные для ориентирования или определения корабля в море, а также для обозначения каналов, фарватеров и ограждения навигационных опасностей.
В зависимости от места расположения СНО разделяются на береговые (наземные), плавучие и космические.
Береговые (наземные) СНО – устанавливаются неподвижно в точках с точно известными координатами на суше или на гидротехнических сооружениях в море.
К береговым СНО относятся:
Маяки – капитальные сооружения башенного типа сплошной или ажурной конструкции, оборудованные светосигнальными аппаратами с дальностью видимости огня ночью не менее 10 миль.
Морские навигационные знаки – служат дневными и ночными или только дневными ориентирами по конструкции того же вида, что и маяки но меньшей конструкции со щитами для улучшения их видимости.
Морские навигационные огни – автоматические светооптические аппараты, установленные на зданиях, мачтах, столбах или других специально построенных для них сооружениях, являющееся ночными навигационными ориентирами.
Радиотехнические СНО (РТСНО) – это средства навигационного оборудования, на которых установлена необходимая радиоаппаратура и устройства для излучения специальных радиосигналов, служащих для определения места корабля или его ориентирования.
К РТСНО относятся радиомаяки, радиопеленгаторные станции, береговые радиолокационные станции, радиолокационные маяки ответчики, радиолокационные отражатели, радионавигационные системы.
Звукосигнальные СНО – устройства излучающие воздушные звуковые сигналы, служащие для предупреждения в условиях плохой видимости о приближении корабля к навигационной опасности.
По принципу действия звукосигнальные СНО могут быть механические(колокол, гонг), пневматическими(сирена, ревун, тифон), электромагнитные, электродинамические.
Плавучие СНО
Морские плавучие предостерегательные знаки – буи или вехи определенной формы и размера, устанавливаемые на якорях в определенных (штатных) местах с известными координатами для ограждения или обозначения навигационных опасностей, водных путей.
Гидроакустические СНО – устройства излучающие подводные звуковые сигналы, служащие для определения места корабля.
Космические СНО – навигационные искусственные спутники Земли предназначенные для определения места корабля в море.
Комплексные СНО – совместно расположенные в одном пункте несколько видов СНО - комплекс СНО (световой маяк, радиомаяк, ревун).
24.
23. Особенности кораблевождения и способы счисления пути корабля.
Для обеспечения безопасности плавания и использования оружия необходимо на любой момент времени знать точное место корабля.
Для этого требуется вести непрерывный учет движения корабля по водной поверхности, т. е. вести счисление пути.
Сущность счисления заключается в том, что от известного исходного места на морской навигационной карте прокладываются направления движения корабля и пройденные по ним расстояния с целью получения места корабля на любой заданный момент времени.
Счисление пути ведется по приборам:
— с помощью компасов определяется направление движения корабля;
— с помощью лагов определяются пройденное кораблем расстояние и скорость движения корабля.
Место корабля, полученное по счислению, называется счисли-мым местом.
Счисление пути корабля должно быть непрерывным, т. е. выполняться от начала и до конца плавания, простым для выполнения, наглядным и точным.
Счисление пути корабля может выполняться двумя способами: графическим и аналитическим.
Графический способ предусматривает прокладку линии пути корабля-и пройденного по нему расстояния, учет циркуляции, сноса от ветра и течения путем графических построений на карте.
Аналитический способ предусматривает расчет координат места корабля на заданный момент времени по специальным формулам с последующим нанесением места на карту.
Графический и аналитический способы счисления .могут выполняться вручную и автоматически.
24. Ручное географическое счисление с учетом циркуляции, с учетом дрейфа и с учетом течения.
Счисление пути корабля с учетом дрейфа.
Дрейфром при счислений называется отклонение направления движения корабля от направлении линии курса под воздействием ветра и вызванного им давления.
 | ||||
 | ||||
 |
Vдр V
Взаимное действие векторов скорости корабля Vл и скорости дрейфа Vдр приводит к появлению результирующего вектора V, который составляет угол с диаметральной плоскостью корабля. Он направлен по линии фактического перемещения корабля называемого линией пути при дрейфе.
Счисление пути корабля с учетом течения.
Горизонтальное перемещение масс воды называется течением.
Элементы течения:
- скорость (уз)
- направление (град).
Течение вытекает из компаса.
Элементы течение определяются по атласам и таблицам течения, а также путем сравнения абсолютной и относительной скоростей.
Циркуляциейназывается процесс движения судна при перекладке руля (или другого средства управления) из нулевого положения на некоторый угол и удержания его в этом положении. Термином циркуляция обозначается также траектория движения судна, сопутствующая этому процессу.
Различают три периода циркуляции: маневренный, эволюционный и установившийся. Маневренный период по времени совпадает с продолжительностью перекладки руля. Эволюционный период начинается с момента окончания перекладки руля и заканчивается, когда элементы движения судна перестанут изменяться во времени. Установившийся период начинается с момента окончания второго периода и длится все время, пока руль находится в переложенном положении. Движение судна в третьем периоде принято называть установившейся циркуляцией.
25. Аналитическое (письменное) счисление
Отшествием (ОТШ) называется длина отрезка параллели между меридианами пункта отхода и прихода, рассчитываемая по средней параллели и выраженная в морских милях.
ОТШ = S sin K
ОТШ = РД cos n
Разность широт рассчитывается по формулам:
РШ = 2 - 1 РШ = ScosK
Курс судна рассчитывается по формулам:
Примечание. Если нет ни ветра ни течения, то в качестве курса К принимается ИК, если есть ветер - то ПУ. Течение учитывается отдельным курсом. Курс получается в четвертном счёте.
Плавание судна рассчитывается по формуле:
S = РШ secK
Аналитическое счисление принято подразделять на простое, составное и сложное.
Простое счисление
Простое аналитическое счисление выполняется, когда судно шло одним курсом. Порядок решения задачи будет следующий.
Составное счисление
Составное счисление используется, когда судно совершает плавание несколькими курсами и требуется определить координаты пункта пришествия. При решении этой задачи на каждом отдельном курсе рассчитываются РШ и ОТШ и находится их алгебраическая сумма, которые будут называться соответственно генеральной разностью широт (Ген РШ и Ген ОТШ)
ГенРШ = РШN РШS ГенОТШ = ОТШE ОТШW.
Дальше расчёт делается по формулам:
Сложное счисление
Сложным счислением называется такое счисление, при котором для каждого курса в точке поворота рассчитывается не только РШ и ОТШ, но и РД. Алгебраическая сумма разностей долгот будет называться генеральной разностью долгот:
ГенРД = РДEРДW
Автоматическое счисление
Системой автоматического счисления и прокладки называется устройство, предназначенное для вычисления текущих координат места корабля и ведения автоматической графической прокладки в масштабе морской навигационной карты или в постоянном масштабе на листе бумаги (миллиметровке, кальке и пр.).
Все автопрокладчики имеют две ярко выраженные системы: счисления и прокладки.
В зависимости от элементной базы автопрокладчики подразделяются на аналоговые и цифровые.
26. Точность графического счисления
В соответствии с резолюцией A.529(13) судоводителю необходимо знать своё место на любой момент времени. Для этого необходимы точные обсервации, а если получение таких обсерваций не может производиться непрерывно, то должен иметься метод оценки места судна между обсервациями, в качестве которого может использоваться счисление.
28. Навигационные параметры и изолинии.
Измеряемая величина имеющее определенную зависимость от положения корабля относительно объекта измерения называется навигационными параметрами.
Навигационные параметры могут измеряться прямо (пеленг, расстояние) или косвенно.
Навигационный параметр снятый со шкалы измерительного прибора называется измеренным.
А если он исправлен поправками, то обсервованным.
Навигационные изолинии.
Изолиниям – линия на земной поверхности, когда точка которая соответствует одному и тому же значению навигационного параметра.
Изоазимута – изолиния при измерении пеленга на ориентир – линия в каждой точке которой угол А между истинным меридианом и направлением на ориентир величина постоянная.
При измерении расстояния изолиния – изостадия – это сферическая окружность проведенная из точки в котором расположен ориентир радиусом равным измеренным расстояниям.
При измерении горизонтального угла изолиния – изогона – это кривая на малых расстояниях окружность проходящее через ориентиры и умещающие измеренный угол.
При измерении высот светил изолиния – круг равных высот.
При измерении разности расстоянии изолиния – гипербола.
При измерении глубины изолиния изобата.
29. Сущность определения места корабля методом обсервации.
Для определения места корабля достаточно иметь две изолинии. Однако для исключения промахов лучше иметь три и более изолинии.
Место корабля полученное независимо от счисления по навигационным параметрам измеренным относительно ориентиров называется обсервованным.
Совокупность действия для получения обсерврванного места называется обсервацией.
Координаты обсервованного места обозначаются 0 0.
Разница между счислимым и обсервованным местом называется невязкой.
Невязка характеризуется направлением от счислимого к обсервованному месту и расстоянием между ними. Обозначается с=750-0,5 мили.
30. Оценка точности обсервованного места и безопасности плавания корабля.
Классификация погрешностей наблюдений
При оценке точности обсерваций, полученным по нескольким линиям положения, существенное значение имеет характер ошибок наблюдений. Все ошибки при наблюдениях подразделяются на случайные, промахи и систематические.
Случайные ошибки - это ошибки, значения которых не подчиняются каким-либо функциональным математическим зависимостям, и могут менять свою величину и знак (СКП поправки лага - mл%). Оцениваются средней квадратичной погрешностью. Случайные ошибки можно обнаружить путём многократного измерения одной и той же величины. Если при этом будут получаться различные результаты, то это означает наличие случайных погрешностей.
Систематические ошибки - это ошибки, величина и направление которых постоянны или изменяются по определённому закону (поправка компаса - ГК).
Промахи - это грубые случайные погрешности, например, в отсчёте по прибору, превышающие значение случайной предельной погрешности. Для исключения этих ошибок необходимо быть внимательным и повторять наблюдения.
31. Средства и способы измерения навигационных параметров.
Навигационные параметры можно измерить с помощью приборов имеющихся на корабле.
Пеленг на ориентир снимается с помощью пеленгатора МК или ГК, а также с помощью РЛС.
Высота и азимут светил с помощью секстана.
Глубина с помощью эхолота.
Расстояния до береговых ориентиров измеряются главным образом с помощью навигационных радиолокационных станций.
Навигационные РЛС обеспечивают измерение пеленгов и расстояний до ориентиров независимо от визуальной видимости.
Принцип измерения расстояний с помощью РЛС основан на измерении времени движения радиолокационного импульса от антенны радиолокатора до ориентира и обратно:
D = ct/2, (1)
где с – скорость распространения радиолокационного импульса (= 300.000км/с);
t – время движения импульса от антенны до ориентира и обратно;
D – дистанция до ориентира (Рис.1)
Максимальная дальность действия навигационной РЛС – наибольшее расстояние, на котором возможно обнаружение объектов, рассчитывается по формуле (2):
Dp = 2,4 ( На + h) где, (2)
На – высота антенны РЛС над уровнем моря.
h – высота ориентира над уровнем моря.
В зависимости от высоты объекта наблюдения, его отражающей способности, технических характеристик РЛС и метеорологических условий береговые ориентиры наблюдаются на расстояниях до 65 миль.
При опознании ориентиров необходимо учитывать следующее:
На экране индикатора РЛС появляются отметки только от тех ориентиров, которые находятся над радиолокационным горизонтом.
· Контур низкого берега отображается слабо с разрывами и искажениями. Линия уреза воды фактически может оказаться значительно ближе, чем засвеченная на экране кромка, если радиоимпульс отражен от более удаленной возвышенной части берега.
· Отметки от высоких и объемных сооружений на берегу (элеваторы, башни, холодильники, портальные краны и т.п.) могут появиться на экране индикатора в виде отдельных отметок раньше, чем изображение береговой черты.
· За высокими строениями и возвышенностями берега образуется зона «тени», в которой отметки от объектов не наблюдается.
· В общем случае изображение обрывистого берега на экране индикатора навигационный РЛС на расстоянии 10-15 миль примерно соответствует изображению его на карте.
Измеренные расстояния, радиолокационные пеленги исправляются поправками, которые определяются при калибровке РЛС на полигоне или выбираются из формуляра РЛС.
D = Dp + Dp (3)
Dp – измеренное с помощью РЛС расстояние;
Dp – поправка к измеренному расстоянию;
32. Способы определения места корабля при плавании в видимости берегов.
Способы определения места корабля по расстояниям измеренных с помощью навигационного РЛС.
Способы определения места по расстояниям до двух или трех ориентиров в прибрежном плавании применяется, как правило в условиях плохой видимости с использованием для измерения расстояний навигационной радиолокационной дальности за изолинию принимается окружность, имеющая радиус равный расстоянию до берегового ориентира.
Определение места по расстояниям до 2-х ориентиров.
Если в видимости корабля имеются два ориентира нанесенные на карту до которых должно измерить расстояния, место корабля можно определить по расстоянию до этих ориентиров.
При определении места по расстояниям до двух ориентиров может иметь место двузначность обсервованного места, которая разрешается просто, если одновременно с расстояниями измерены пеленги на те же ориентиры.
Определение места по расстояниям до 3-х ориентиров.
Если в видимости корабля имеются три ориентира, нанесенные на карту и до которых можно измерить по расстояниям до этих ориентиров.
Определение места корабля по расстояниям методом крюйс – способом.
Эти способы определения корабля применяются в тех случаях, когда в видимости корабля имеется только один ориентир, а на корабле имеется возможность измерить только один навигационный параметр.
Определение места корабля по компасным пеленгом.
За наблюдаемые ориентиры принимаются такие, которые усматриваются с корабля визуально или с помощью радиолокатора.
В качестве ориентиров используются маяки, знаки, огни и естественные ориентиры, нанесенные на карту (мысы, вершины гор, мачты, трубы заводов и т.п.).
Наиболее надежными береговыми ориентирами являются маяки, огни, знаки. Они легко опознаются и поэтому их использование для определения места предпочтительнее по сравнению с другими искусственными ориентирами.
Порядок действий при определении места корабля по компасным пеленгам:
· Убедиться в правильном опознании ориентиров, в правильном подборе их наличии ориентиров на карте;
· В быстрой последовательности произвести измерения компасных пеленгов, записывать время и отсчет лога. Первым следует пеленговать ориентир, пеленг на который меняется медленнее, т.е. курсовой угол на который ближе к 0° или 180°. Ночью первым следует пеленговать ориентир, при измерении пеленга на который надо затратить больше времени (например, проблесковый огонь с большим периодом);
· Исправить измеренные пеленги поправкой компаса и приложить на карте от мест ориентиров обратные истинные пеленги до их взаимного пересечения;
· Измерить направление и величину невязки счисления и произвести запись на правой странице навигационного журнала.
Определения места корабля по двум пеленгам.
Этот способ определения места корабля применяется в тех случаях, когда в видимости корабля имеются только два ориентира. Для определения места по двум пеленгам одновременно измеряются компасные пеленги по гирокомпасу на два видимых с корабля ориентира КПА и КПв. Для получения истинных пеленгов измеренные компасные пеленги исправляются поправкой гирокомпаса.
КПА + ГК = ИПА; (1)
КПв + ГК = ИПв;
Определение места корабля по трем пеленгам.
Определение места корабля по трем пеленгам возможно в случае, когда в видимости корабля имеются три ориентира для определения одновременно измеряются компасные пеленги на три ориентира: КПА, КПв, КПс. Измеренные компасные пеленги исправляются поправкой гирокомпаса:
КПА' + ГК = ИПА (4)
КПв' + ГК = ИПв
КПс' + ГК = ИПс
Определение места корабля по пеленгам методом крюйс – способом.
Эти способы определения места корабля применяются в тех случаях, когда в видимости корабля имеется только один ориентир, а на корабле имеется возможность измерить только один навигационный параметр. С помощью одного навигационного параметра можно получить только одну изолинию, но одна изолиния места корабля не определяется.
33.
34. Общая характеристика космических навигационных систем.
Спутниковые навигационные системы обладают рядом достоинств, ставящих их на одно из первых мест среди других средств коррекции:
- Глобальность. Система охватывает всю поверхность нашей планеты, позволяя производить определение места в любой точке Мирового океана, вне зависимости от расстояния до берега.
- Высокая точность определения места в единой общеземной системе координат. При этом потребители, не нуждающиеся в высокой точности, могут пользоваться СНС, применяя более простую аппаратуру или упрощенные методы решения навигационной задачи.
- Независимость от гидрометеорологических условий, времени суток и сезона года, в отличие от других радионавигационных систем.
- Обеспечение высокой точности навигационных определений независимо от положения корабля в рабочей зоне.
Принцип построения и работы КНС
Спутниковые радионавигационные системы (СРНС) отличаются рядом особенностей, выделяющих их в самостоятельный класс средств обсервации. К этим особенностям относятся:
— навигационные определения производятся радиотехническими методами по радиосигналам, изучаемым быстродвижущимися космическими аппаратами;
— нормальное функционирование системы обеспечивается специальным центром управления, который контролирует работу навигационных спутников, корректирует их движение и уточняет программу передачи навигационной информации.
В настоящее время в СРНС входят:
· наземный комплекс управления (НКУ);
· космодром;
· орбитальная группировка космических аппаратов;
· среда распространения радиосигналов;
· аппаратура потребителя (АП).
НКУ содержит следующие взаимосвязанные стационарные элементы: центр управления системой (ЦУС); центральный синхронизатор (ЦС); командную станцию слежения (КСС); контрольные станции (КС); систему контроля фаз (СКФ); квантово-оптические станции (КОС); аппаратуру контроля поля (АКП).
НКУ выполняет следующие функции:
• проведение траекторных измерений для определения, прогнозирования и непрерывного уточнения параметров орбит всех спутников;
1. временные измерения для определения расхождения бортовых шкал времени всех НКА с системной шкалой времени системы, синхронизация БШВ каждого НКА с временной шкалой ЦС и службы единого времени (СЕВ) путем фазирования и коррекции БШВ;
• формирование массива служебной информации (навигационных сообщений), содержащего спрогнозированные эфемериды, альманах и поправки к БШВ каждого НКА и другие данные, необходимые для формирования навигационных кадров;
• передача (закладка) массива служебной информации в память бортовой ЭВМ каждого НКА и контроль за его прохождением;
• контроль по телеметрическим каналам за работой бортовых систем НКА и диагностика их состояния;
• контроль информации в навигационных сообщениях НКА, прием сигнала вызова НКУ;
• управление полетом спутников и работой их бортовых систем путем выдачи команд управления и контроля их прохождения на борт;
• контроль характеристик навигационного поля;
• определение сдвига фазы дальномерного навигационного сигнала НКА по отношению к фазе сигнала ЦС;
• планирование работы всех технических средств НКУ, автоматизированная обработка и передача данных между элементами НКУ.
НИСЗ непрерывно передает параметры своего движения (так называемая эфемеридная информация).
Радиосигналы, принимаемые на объекте, позволяют определить дальность до ИСЗ, разность дальностей до двух ИСЗ, радиальную скорость спутника, его угловые координаты и другие навигационные параметры.
Принципиальной основой использования ИСЗ для целей навигации является закономерный характер его движения относительно Земли. Это дает возможность прогнозировать координаты спутника и иметь о них информацию с определенной точностью на любой момент времени.
Для разделения сигналов от различных НС используется частотная селекция.
Дальномерный метод используется в системах 2-го поколения ГЛОНАСС и GPS.
Закономерности траекторного движения навигационных спутников
|
Основные кинематические особенности движения планет в Солнечной
системе (околоземных НС) были впервые определены Кеплером (1571–1630 г.г.), а затем получили динамическое обоснование Ньютоном (1643-1727 г.г.) на основе законов механики и всемирного тяготения.
Закон всемирного тяготения: Две материальные частицы взаимно притягиваются с силой F прямо пропорционально произведению их масс и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.
, (1.4)
где к=6,672×10-11 м3/кгс2 – универсальная гравитационная постоянная;
М=5,974242×1024 кг – масса Земли;
m=кМ=3,9860044×1014 м3/с2 – геоцентрическая гравитационная постоянная.
Траектория полета НС называется орбитой (рисунок 3).
Под невозмущенным (кеплеровым) движением спутника понимают его движение под действием силы притяжения Земли (шара), т.е. одного притягивающего центра. Сила притяжения направлена к центру Земли.
Законы Кеплера:
1_й закон Кеплера: орбита НС представляет собой эллипс, в одном из фокусов которого находится Земля. Радиус-вектор точки эллипса выражается формулой:
, (1.5)
где p=b2/a – фокальный параметр;
a – малая полуось орбиты;
b – большая полуось орбиты;
J - истинная аномалия (угол между направлением на перигей и на спутник;
- эксцентриситет.
Если е=0, то орбита представляет собой окружность;
при 0<е<1, - эллипс;
при е=1 – парабола;
при е>1 – гипербола.
2_й закон Кеплера: Площади, описываемые радиус-вектором НС в равные промежутки времени равны.
. (1.6)
3 закон Кеплера: квадраты звездных периодов обращения относятся как кубы больших полуосей.
2. Навигационное использование низкоорбитных космических систем.
Методы определения места корабля в СРНС
Методы определения координат места корабля различаются видами используемых навигационных параметров и их комбинациями. Существуют, например, дальномерный, угломерно-дальномерный, разностно-дальномерный, радиально-скоростной, угломерный и другие методы. Теоретически возможно большое количество подобных комбинаций, но практическое применение в морской навигации находят лишь немногие. Это объясняется главным образом тем, что различные комбинации не эквивалентны по точности при достигнутом уровне технического совершенства измерительных средств. В частности, пока не находят применения в СРНС угломерные методы определения координат.
Дальномерный метод определения места корабля
Дальномерный метод основан на измерении расстояний между ИСЗ и объектом навигации. Найдем выражение для навигационной функции метода и установим вид навигационной изоповерхности, соответствующей определяемому навигационному параметру.
Наиболее простой - дальномерный способ определения места. Установим зависимость, связывающую НП с широтой и долготой.
, (1.1)
где x,y,z – координаты потребителя;
xi,yi,zi – координаты i-го НС или одного и того же НС, но в i моменты времени и приведенные к одному моменту.
Разностно-дальномерный метод определения места корабля
Разностно-дальномерный метод основан на измерении разности расстояний между объектом навигации и двумя навигационными точками. Иногда этот метод еще называют доплеровский интегральный. Разностно-дальномерные базы можно образовать при одновременном использовании двух ИСЗ с нетождественными элементами орбиты. Возможно также последовательные во времени положения одного ИСЗ рассматривать как навигационные точки, образующие соответствующие базы, учитывая при этом перемещение объекта навигации по поверхности Земли в интервале между моментами навигационных измерений. Найдем навигационную функцию и установим вид навигационной изоповерхности, соответствующей измеренной разности расстояний до двух ИСЗ.
Радиально-скоростной метод определения места
Радиально-скоростной (псевдорадиально-скоростной) или частотный метод основан на эффекте Доплера-Белоцерковского.
Эффект Доплера был открыт и основан австрийским физиком и астрономом в 1842г. применительно к акустическим и световым колебаниям, а в 1900г. выдающимся русским астрономом А. А. Белоцерковским распространен применительно к электромагнитным колебаниям.
В 1958г. академик Котельников В. А. Предложил его использовать для определения орбит (траекторных измерений) ИСЗ. Зная координаты наземных СТИ можно получить координаты ИСЗ. Обратная задача тоже возможна. Зная координаты и скорость НС можно определить неизвестные координаты потребителя на Земле.
Принцип (эффект) Доплера заключается в следующем: При изменении расстояния (сближении, удалении) между источником и приемником электромагнитных колебаний (радиоволн) частота принимаемого колебания отличается от частоты излучаемых колебаний, причем разность этих частот (доплеровский сдвиг частоты) пропорционален скорости изменения расстояния.
В настоящее время существуют СРНС двух поколений: СРНС 1-го поколения (Цикада-м и Цикада), построенные на низкоорбитных спутниках (4 – 6 шт.) с высотой орбит ИСЗ около 1000 км, и СРНС 2-го поколения (ГЛОНАСС и NAVSTAR GPS), построенные на среднеорбитных спутниках (не менее 24 шт.) с высотой орбит ИСЗ около 20 тыс. км.
Эти системы имеют следующие достоинства по сравнению с другими средствами навигации:
· глобальность действия;
· высокая точность и надежность определения навигационных параметров потребителя;
· независимость от гидрометеоусловий, времени суток, времени года.
В ГЛОНАСС применяются навигационные космические аппараты (НКА) на практически круговых геоцентрических орбитах с высотой 19100 км над поверхностью Земли.
35. Исправление измеренных глубин. Изолиния глубины.
Измерение глубин на корабле производится с помощью специального электронавигационного прибора – эхолота.
Навигационный эхолот предназначен для измерения глубин в целях обеспечения безопасности плавания корабля. Принцип измерения глубины эхолотом сводится к измерению промежутка времени t, в течении которого ультразвуковой импульс, посланный с корабля в сторону дна, пройдет от вибратора – излучателя до морского дна и отразившись от него возвратится к кораблю – вибратору – приемнику: (1)
Н = 1/2 Cо t , (1)
где Н – глубина моря;
Cо – вертикальная скорость звука в воде (как правило, эхолоты рассчитываются на
Со = 1500м/с)
Индикация на эхолоте измеренного промежутка времени осуществляется вспышкой неоновой лампы против деления его шкалы, соответствующего измеренной глубине или отметкой на ленте самописца. В более современных эхолотах применяется электронная цифровая индикация.
Таким образом исправленное значение глубины будет иметь вид.
Н = Нэ + Нс + hв – Ну (3)
Таким образом, после измерения глубины с помощью эхолота штурман должен на карте найти изобату, соответствующую измеренной глубине, эта изобата и будет изолинией, на который находился корабль в момент измерения глубины.
Определение места корабля с помощью навигационного эхолота.
Для определения места выбирается район, пригодный для этой цели. Измеряется и рассчитывается среднее расстояние между соседними глубинами по направлению истинного курса корабля S. Рассчитывается время t, за которое корабль пройдет это расстояние:
t = S/V (4)
Измеренные глубины исправляются поправками на листе кальки проводится линия истинного курса (пути). На линии истинного курса на кальке отмечаются точки пишется исправленная глубина. Калька накладывается на карту в районе плавания корабля.
36. НАВИГАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОСТАНОВКИ КОРАБЛЯ НА ЯКОРЬ.
Расчет места якорной стоянки.
При выборе места якорной стоянки командир корабля совместно со старшим помощником и штурманом должны учитывать следующие требования предъявляемые к месту якорной стоянки:
- подходы к точке отдачи якоря должны быть безопасными;
- величина свободной акватории должна обеспечивать удобство размещения корабля во избежание посадки его на мель, камни, берег или навала на соседние корабли в случае дрейфа или обрыва якорной цепи при сильном ветре или течении;
- место стоянки должно иметь надежную систему навигационного оборудования или естественные ориентиры для обнаружения дрейфа в темное и светлое время суток и быть по возможности защищенным от ветра и волны;
- качество грунта, рельеф дна и глубины должны обеспечивать надежность удержания корабля якорем;
- подводные лодки, кроме того, должны иметь запас глубины для покладки на грунт;
- удаление места якорной стоянки от берега пли навигационных опасностей должно быть таким, чтобы было достаточно места для маневрирования при съемке с якоря как в обычных условиях, так и при внезапном изменении гидрометеорологической или навигационной обстановки.
При выборе места якорной стоянки учитывается навигационная безопасность корабля.
Минимальная глубина Н, обеспечивающая навигационную безопасность якорной стоянки, с учетом осадки корабля Т, высоты волны hв и дополнительного запаса воды под килем (2—3 м):
Н=Т+0,5hв+2.
В морях с приливами Н рассчитывается для малой воды.
Окружность радиусом R, имеющая центром место якоря, должна помещаться на чистом от опасностей участке акватории и не быть ближе к опасной изобате, чем 2R (рис.1).
Становиться на якорь в точках, глубина которых более 2/3 длины якорной цепи, не рекомендуется. На неровном дне с резким изменением глубин якорь держит хуже, контроль за дрейфом по измеряемым глубинам затруднен.
Лучшими для якорной стоянки являются рейды, имеющие ровное дно, постепенно повышающееся в сторону берега или навигационной опасности.
Грунт по своим держащим свойствам подразделяется на:
- хороший (густой ил, ил с песком, мягкая глина, мелкий песок);
- средний (твёрдая глина, круппыи песок, мягкий ил, мелкий камень, ракушка с песком),
- плохой (крупный камень, плитняк, галька, ракушка).
Рекомендуемая длина якорной цепи при постановке на якорь
| Глубина места, м | Длина якорной цепи, м |
| 10 — 20 | 50 — 60 |
| 20 — 30 | 60 — 80 |
| 30 — 40 | 80 — 100 |
| 40 — 60 | 100—120 |
| 60 — 80 | 120—140 |
| 80 —120 | 140—180 |
Существует три способа постановки корабля на якорь:
- по способности,
- по диспозиции;
- «все вдруг».
Постановка на якорь «По способности»
заключается при одиночной стоянке корабля на рейде. Командир самостоятельно выбирает место якорной стоянки, сообразуясь с задачами корабля и обстановкой.
Постановка на якорь «По диспозиции»
основной способ при якорной стоянке группы кораблей, так как позволяет наилучшим образом учесть навигационную безопасность стоянки и организацию всех видов обороны. В местах диспозиции часто ставятся бачки-вешки или буйки с номерами стоянок.
Постановка на якорь способом «все вдруг»
одновременная постановка на якорь соединения кораблей по сигналам флагмана.
Постановка корабля на один якорь и съемка с якоря
Приказанием для окончательного приготовления корабля к постановке на якорь являются:
- сигнал «Аврал» и команда по корабельной трансляции «По местам стоять, на якорь становиться» (без сигнала «Аврал» подается команда «Баковым—на бак, готовым—на ют. На якорь становиться.»
Вахтенный офицер по сигналу «Аврал» сдает вахту старшему помощнику командира и занимает свое место согласно расписанию.
Постановка на якорь при наличии ветра или течения
При выполнении этого условия после отдачи якоря корабль будет дрейфовать от якоря, и якорная цепь не пойдет на излом под корпус корабля. Постановка на якорь при наличии ветра и течения (рис. 5).
К точке отдачи якоря подходят, располагая курсы против большего из действующих факторов. В зависимости от инерционных качеств корабля, скорости течения и силы ветра маневр рассчитывается так, чтобы в точке отдачи якоря корабль имел небольшую инерцию назад, полученную кратковременной работой машин на задний ход и под воздействием ветра и течения. При наличии ветра и течения якорь отдают с борта, противоположного направлению дрейфа.
37. Задачи и содержание навигационной подготовки к походу
Цель и задачи навигационной подготовки к походу
Безаварийное плавание корабля и успешное решение всех поставленных кораблю задач во многом зависит от качества навигационной подготовки к походу.
Главная цель подготовки состоит в создании и выборе условий, обеспечивающих не только качественное выполнение поставленных кораблю боевых и тактических задач, но и максимальную вероятность безопасного плавания. Эта цель достигается решением перед выходом в море комплекса организационных, технических и расчетно-аналитических задач, направленных на приведение штурманской службы корабля в готовность к походу и к выполнению свойственных ей функций по обеспечению навигационной безопасности плавания и к выработке навигационных данных, необходимых для ведения кораблем боевой деятельности.
Организационные задачи состоят в планировании процесса подготовки, в пополнении комплекта карт и навигационных пособий, в организации взаимодействия с подразделениями гидрографической службы и с флагманским штурманом соединения, а также в организации подготовки личного состава штурманской службы.
Предварительная подготовка начинается от момента получения информации о предстоящем плавании корабля и о его задачах и продолжается в течение времени, указанным командиром. Она завершается приведением штурманской службы в заданную готовность к выходу в море.
38. ОСНОВЫ МАНЕВРИРОВАНИЯ.