Графическое счисление пути судна. Сущность графического счисления

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

Навигационная прокладка подразделяется на два вида:

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

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

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

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

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

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

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

Графическое счисление без учета дрейфа и течения:

При плавании без дрейфа и течения линия пути судна на карте совпадает с линией ИК, поэтому учет перемещения судна на карте производится по линиям ИК, по которым откладывают расстояния, пройденные судном по лагу с учетом его коэффициента Кл . От исходной точки на карте прокладывают линию первого курса. Снятый с карты ИК переводят в КК (ГКК), на который ложатся по магнитному (гиро) компасу. На карте над линией ИК надписывают курс по компасу и его поправку. Пройденное по курсу расстояние S определяют по лагу:

S = Кл (ОЛ 2 - ОЛ 1) ;

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

На линии ИК в указанных ниже случаях наносят счислимое место судна, т. е. место, рассчитанное по курсу и плаванию. Кроме того, счислимое место наносят в точках начала и конца поворотов, при изменении скорости, при получении обсерваций. Рядом с местом судна в виде дроби записывают момент по судовым часам с точностью до 1 мин (Т) и отсчет лага с точностью до 0,1 мили (ОЛ).

При ведении прокладки возможны два типа задач:

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

или S = РОЛ k л

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

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

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

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

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 суднаназываютсясчислимыми координатами и обозначаются:

φ С – счислимая широта;

λ 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 суднаклассифицируется :

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 следующиетребования:

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.

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.5.3).

Рис. 5.3. Линия пути и путь судна

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 (значенияV Л иОЛ );

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

судовых часов (текущее время).

За исходную точку начала счисления принимается место судна на якоре (бочке, у причала), определенное по наблюдениям береговых ориентиров или по счислению (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Оформление графического счисления пути судна на путевой карте

1. По счислимым координатам (φ С , λ 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:

Если курсоуказание идет от гирокомпаса, то

Если курсоуказание идет от магнитного компаса, то

– 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°).

При следовании судна по заданному курсу рулевой регулярно (через каждые 15 минут) сверяет показания курсов по основному курсоуказателю (по ГК или поГА 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.

Для нахождения счислимого места на заданное (текущее) время следует (рис.5.4):

Зафиксировать показания судовых часов с точностью до ± 1 минуты (11.00) ;

Зафиксировать отсчет лага (ОЛ 1 ) с точностью до 0,1 мили(60,4) ;

(для V Л = 18 уз. →К Л = 1,02)S Л = 1,02 · 11,8 =12,0 мили.

S ОБ =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 (рис.5.5):

Рис. 5.5. Способы задания на карте точки

1. координатами (φ, λ );

   направлением на ориентир (ИП илиКУ );

   расстоянием (D ) до ориентира и др.

Порядок решения задачи .

Учет движения судна с целью определения его текущих координат или нанесения места на карту называется счислением пути судна.

Посредством несложных расчетов или графических построений счисление должно в любой момент отображать место судна относительно окружающей обстановки с точностью, обеспечивающей навигационную безопасность, т.е. оно должно быть непрерывным, наглядным и точным.

Различают два вида счисления: графическое, при котором оно выполняется в виде графических построений на морских навигационных картах, и аналитическое, или письменное, при котором координаты судна вычисляются по формулам.

Оба вида счисления могут выполняться автоматически и вручную. В навигации наибольшее распространение получило графическое счисление, как отвечающее всем предъявляемым требованиям и особенно в части наглядности.

Автоматическое графическое счисление осуществляется с помощью специальных приборов - автосчислителей.

Графическое счисление вручную выполняется штурманом судна с использованием прокладочного инструмента. При этом приходится решать прямую и обратную задачи.

Прямая задача сводится к учету уже совершившегося перемещения судна, когда рулевому задан курс и известны показания лага в исходной и данной на момент расчета точках.

В этом случае решаются формулы (26), (34) для расчета ИК.

Если отсутствует дрейф от ветра и снос течением, то, проложив от исходной точки линию истинного курса, будем иметь на карте направление фактического перемещения судна. Это справедливо в том случае, если поправка курсоуказателя известна безошибочно, а рыскание рулевого незначительно и симметрично относительно заданного КК.

Линия курса на карте проводится простым карандашом мягкости «ТМ», толщиной, равной толщине меридианов и параллелей. Над ней указывается значение компасного курса и поправки компаса (рис. 32).

От исходной точки по направлению истинного курса откладывают найденное расстояние.Полученная таким образом с помощью счисления точка называется счислимой и обозначается на карте в виде перпендикулярного и симметричного к линии движения судна штриха длиной 5 мм. Точка подписывается в виде дроби: в числителе судовое время - часы и минуты, в знаменателе - соответствующее значение отсчета лага с точностью до 0,1. Черточка дроби проводится по линейке горизонтально.

Если в районе плавания действует течение и ветер, то выполняются соответствующие расчеты и построения для их учета.

Часто судоводителю приходится решать обратную задачу. Она возникает каждый раз, когда на карте намечается направление предстоящего движения судна или выполняются расчеты прибытия в заданную точку.

В этом случае от исходной точки на карте намечается линия предстоящего плавания судна и снимается ее направление. При отсутствии дрейфа от ветра и течения полученное направление является истинным курсом судна. Исходя из этого рассчитывают компасный курс для рулевого по формулам (27) и (35).

где Т 1 , ол 2 - время и отсчет лага в исходной точке;

Т 2 , ол 2 - время и отсчет лага прибытия в заданную точку.

Рассмотрим, какова точность счислимого места при условии отсутствия внешних факторов (ветра и течения).

Предположим, что судну необходимо перейти одним и тем же курсом из точки А в удаленную от нее на расстояние S точку В (рис. 33).

В связи с тем что поправка компаса известна судоводителю с какой-то ошибкой ± m 0 Δк, то судно, пройдя расстояние S, в зависимости от знака ошибки может оказаться либо в точке В", либо в точке В " .

Таким образом, ошибка места судна от ошибки в поправке компаса изобразится дугой ВВ" = ВВ", величина которой легко определяется из выражения

или для приближенных расчетов

Ошибка в учете пройденного судном расстояния ΔS из-за ошибки в поправке лага ±т Δл, выраженной в процентах, или коэффициента лага ±m кл, выраженной в долях К л , может быть определена по формулам

Рис. 33. Площадь вероятного место- Рис. 34. Эллиптическая ошибка счис-

нахождения судна лимого места судна

При положительном значении ΔS судно с учетом ошибки в его курсе окажется на дуге D"D", при отрицательном - на дуге С"С".

Отсюда можно сделать вывод, что при одновременном действии ошибок в показаниях компаса и лага место судна будет находиться в пределах так называемой фигуры погрешности C"D"D"C".

Заменяя полученную фигуру погрешности кругом с радиусом М с , получим

(61)

Круг радиуса М с принято называть кругом погрешности, а радиус М с - круговой (радиальной) ошибкой счисления.

В связи с неодинаковым влиянием на точность счисления ошибок в курсе судна и в пройденном расстоянии вероятное местонахождение судна лучше характеризует эллипс с полуосями (рис. 34):

Значение ошибок в поправках приборов судоводителю неизвестно, так как они имеют случайный характер. Для расчетов их значения принимаются на основе опыта практического плавания.
Анализ формулы (61) показывает, что ошибка знания места судна увеличивается пропорционально пройденному расстоянию. По этой причине периодически возникает необходимость исключать накопившуюся ошибку счисления с помощью обсерваций (обсервованных мест), т.е. определений места судна визуальными, радиотехническими и астрономическими способами. Расхождение между счислимым и обсервованным местом на один и тот же момент называется невязкой. Невязка выражается направлением из счислимой точки в обсервованную и расстоянием между ними в милях. Записывается в следующем виде: С = 305° - 2,8 мили. Знак невязки на карте представляет собой волнистую линию, соединяющую обе точки (см. рис. 32). Графическое изображение на морской карте пройденного судном маршрута, выполненное автоматически или вручную на основе измерений и вычислений, называется навигационной прокладкой.
Навигационная прокладка маршрута судна, выполненная предварительно исходя из намеченного маршрута судна, отвечающего требованиям безопасного плавания, поставленным задачам и экономической целесообразности, называется предварительной прокладкой.
Навигационная прокладка ведется с выходом судна непрерывно до его прибытия в порт или постановки на якорь. За исходную точку начала ведения прокладки принимается проход входных молов порта, боновых ворот, входного буя или обсервованное место судна.
На переходе задача судоводителя сводится к тому, чтобы фактическое движение судна как можно ближе совпадало с намеченным ранее маршрутом. Это даст возможность использовать расчеты, выполненные в процессе предварительной прокладки и, следовательно, облегчит работу судоводителя в море.

Прокладка, выполняемая без проверки положений судна путем определений его места по береговым предметам или по небесным светилам, называется счислением пути судна .

Счисление, выполняемое на карте методом графических построений, называется графическим счислением пути судна.

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

Графическое счисление. Сущность этого метода заключается в следующем.

В момент определения начальной точки а" замечают время но судовым часам (до 1 мин) и показания счетчика лага (до 0,1 мили). Начальную точку а" обводят кружком и около нее на свободном месте делают надпись в виде дроби: числитель - время, знаменатель - показания лага 18,00/2,5 Если обсервованная точка а" достаточно близка к начальной точке а, то от точки а" прокладывают линию первого курса в виде прямой линии, параллельной линии ас. После этого линию ас стирают с карты, а на вновь проведенной линии надписывают число градусов компасного курса и рядом, в скобках, - рассчитанную для этого курса общую поправку компаса АК, чтобы всегда можно было установить, по какому курсу правили.

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

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

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

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

Прямая задачаодновременный учет дрейфа и течения

-Дан ГК и нужно найти ПУс

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

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

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

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

V0= 11*1,09=12 узлов

При совместно учете работаем на ПУα

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

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

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

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

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

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

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

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

Счисление пути ведется непрерывно в течение всего времени плавания судна.

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

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

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

При графическом счислении на путевой карте прокладываются:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

При использовании автосчислителя координат следует:

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

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

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