3. Изолинии навигационных параметров

При перемещении по земной поверхности, т.е при изменении φ и λ в формулах − , значение навигационного параметра будет меняться. Однако на земной поверхности существуют точки, в которых значение навигационного параметра остается постоянным. Например, дистанция при перемещении по окружности вокруг ориентира не меняется, пеленг при перемещении по линии FA (рис. 5.1) также не меняется. Для любого навигационного параметра можно найти такие точки.

Геометрическое место точек на земной поверхности, в которых значение навигационного параметра остается постоянным, называется изолинией.

В общем виде уравнение изолинии можно записать так:

.

Приравняв к константе левые части уравнений − , получим выражения для изолиний конкретных навигационных параметров. Геометрически изолинии могут быть прямыми, кривыми второго порядка на плоскости или сфере.

Основные изолинии, использующиеся в судовождении, имеют собственные названия. Так, например, изолиния расстояния называется изостадией, изолиния пеленга − изопеленгой, изолиния горизонтального угла − изогоной, изолиния высоты светила − кругом равных высот, изолиния разности расстояний − гиперболой (на больших расстояниях − сферической гиперболой).

В пределах изменения навигационного параметра константа в может быть любой и каждой константе соответствует своя изолиния. Подставляя, например, в D = 1 кбт, 2 кбт, 3 кбт и т.д., получим семейство изостадий. Подставляя в значения h = 70^о, 60^о, 50^о и т. д., получим семейство кругов равных высот. На земной поверхности таким семействам соответствуют сетки изолиний.

Понятие изолинии является важнейшим в теории определения места судна, так как измерение навигационного параметра с помощью того или иного прибора позволяет записать конкретное уравнение изолинии, проходящей через место судна. Одно уравнение имеет 2 неизвестных (φ и λ) и не позволяет определить место судна, но измерение второго навигационного параметра дает возможность составить систему двух уравнений с двумя неизвестными, которая в принципе решается и определяет обсервованное место судна.

Использование изолиний в навигации

Основное назначение изолинии − определение места судна. Как уже говорилось, одна изолиния не дает обсервованное место. Для его получения необходимо, как минимум, иметь две изолинии, т.е. следует, по крайней мере, измерить два навигационных параметра. Два навигационных параметра позволяют составить систему двух уравнений вида − , которая решается относительно φ и λ.

Заметим, что прежде, чем подставлять значения измеренных навигационных параметров в уравнения, они должны быть освобождены от всех систематических погрешностей путем введения различных поправок.

Кроме своей основной функции − для определения места судна, изолинии могут служить для ограждения каких-либо опасностей или для задания нужного направления. Так, например, изостадия вокруг какого-нибудь ориентира может ограничить акваторию с несколькими банками, рифами. Две изопеленги маяка могут образовать сектор с аналогичной акваторией. Обычно в таком секторе огонь маяка имеет красный цвет.

Одна изопеленга может использоваться для указания нужного направления при следовании судна каналом или фарватером. Для этого оборудуются специальные створные знаки.

Заранее построенные на карте сетки изолиний позволяют в условиях дефицита времени контролировать местоположение судна без нанесения точки на карту. Измеряя навигационный параметр и сравнивая его со значениями на изолиниях, можно ориентировочно судить о местоположении судна.

Широкое распространение сетки изолиний получили во второй половине ХХ века с внедрением на судах гиперболических радионавигационных систем. Было выпущено большое количество карт с нанесенными на них сетками гипербол − изолиний разности расстояний. При определении места судна с помощью таких сеток гипербола, соответствующая измеренному навигационному параметру, заменялась отрезком прямой и графически интерполировалась между нанесенными изолиниями.

Сетки изолиний использовались ранее и в мореходной астрономии в виде астрографиков.

Особо следует сказать о контрольной функции изолинии в поворотных точках маршрута. Обычно на картах в поворотных точках наносятся контрольные изолинии пеленга или дистанции. Поворот выполняется, как только измеренный навигационный параметр принимает отмеченное на карте значение.

На экране современных РЛС изображается касательная к ограждающей изостадии (так называемая параллельная индексация), которая позволяет заранее увидеть прохождение судном опасного участка и скорректировать в случае необходимости курс судна.