Глава 5
Скорость судна и пройденное расстояние
5.1 Морские единицы длины и скорости
Географические координаты выражаются в угловой мере (градусы, минуты дуги). Для определения пройденного судном расстояния применяют линейные единицы (метры, километры). Для того чтобы выразить одним и тем же числом расстояние в линейной и угловой мере, за единицу длины приняли морскую милю (далее милю), равную одной минуте дуги меридиана. На сфероиде длина дуги меридиана переменная величина и зависит от широты места. В 1928 году международное гидрографическое бюро в качестве международной стандартной морской мили приняло округленное значение средней величины, равной 1852 метра (6080 фут).
Десятая часть морской мили называется кабельтов = 185,2 метра (608 фут).
Хотя Великобритания и перешла на метрическую систему измерения расстояний, в некоторых пособиях и на навигационных картах (давнего издания) сохранились и старые морские единицы длины:
Морская сажень = 1,828 метра или 6 футов,
Фут = 30,48 сантиметра,
Сажень еще находит применение при обозначении глубин, а фут, кроме того, и осадки судна.
Ярд = 91,44 сантиметра или 3 фута. Этой единицей измеряются небольшие расстояния.
В технике сохранились производные от единицы длины фут:
Дюйм = 1/12 фута или 2,54 сантиметра и другие.
За единицу скорости в морской навигации принят узел. 1 узел = 1 миле/час.
Понятие скорости «узел» пришло к нам в практику из эпохи парусного флота, когда измерение скорости производилось на ходу судна с помощью лаглиня (троса, прикрепленного к деревянному сектору). На лаглине через определенные промежутки длины (1/120 мили) делались отметки в виде узлов. Скорость измерялась в течение 30 секунд, что составляло 1/120 часа. Количество вытравленных за борт узлов на ходу судна в течение 30 секунд (применялись песочные часы) соответствовало скорости миль в час.
В начале расстояние между узлами было 15,4 метра, а затем, для учета проскальзывания сектора из-за натяжения лаглиня уменьшили до 14,6 метра.
При расчетах, связанных со скоростью ветра, и в других случаях используют единицу скорости метр/секунда (м/с). 1м/с 2 узла, а 1 узел 0,5 м/с.
Соотношение скоростей в различных единицах приведено в таблице № 37 МТ – 75.
5.2 Принципы измерения скорости судна. Определение относительной скорости и пройденного расстояния
Судно, перемещаясь по водной поверхности Земли, совершает движение в двух средах водной и воздушной, которые также движутся относительно дна морей и океанов. Движение судна принято делить на относительное (относительно водных масс) и абсолютное (относительно поверхности Земли). Перемещение судна под воздействием ветра и течения называется переносным движением.
Рис.1.20
- вектор абсолютной скорости,
- вектор скорости сноса судна ветром,
- вектор относительной скорости,
- вектор скорости течения,
- вектор переносной скорости.
Выработка расстояния относительными лагами производится по измеренной скорости с помощью интеграторов.
S0 =
(1.35)
Расстояние S0 от некоторого нуля фиксируется специальным счетчиком, а его мгновенное значение в данный момент называется отсчетом лага (ОЛ).
Лаг, как и любой прибор, определяет скорость (V0) с погрешностью. В дальнейшем, для избежания путаницы, относительную скорость V0 обозначим VЛ или VC.
Математически погрешность показаний лага компенсируется поправкой, называемой поправкой лага (Л). Лаг показывает пройденное расстояние с нарастающим итогом. Чтобы определить пройденное судном расстояние, нужно заметить отсчеты лага в начале плавания ОЛ1 и при его окончании ОЛ2 и рассчитать разность этих отсчетов ОЛ2 – ОЛ1. Сокращенно Разность Отсчетов Лага пишут как РОЛ. Для определения пройденного судном расстояния необходимо рассчитать погрешность лага и учесть ее при исправлении РОЛ.
КЛ = 1 +
SЛ = КЛ * РОЛ
Скорость судна и правильность работы лага определяется на ходовых испытаниях на специальном полигоне, называемом мерная линия. Полигон оборудован секущими, а иногда и ведущими створами. Между секущими створами на мерной линии показывается расстояние с точностью до 0,0001 мили. Поправка лага зависит от относительной скорости, поэтому скорость и поправку лага определяют на различных режимах работы главного двигателя (как минимум на ППХ, СПХ и МПХ).
Развив необходимую скорость, судно ложится на ИК перпендикулярный секущим створам. При пересечении створа запускают секундомер и замечают ОЛ1. При пересечении второго створа останавливают секундомер и замечают ОЛ2. При отсутствии течения относительную скорость рассчитывают по формуле:
VЛ = 3600
(1.36)
где S0 – расстояние между створами в милях,
t – время плавания между створами в сек.
Теоретически достаточно одного пробега, но для убедительности проводят измерения и на обратном курсе. Усредняя результаты измерений, исключают воздействие на судно неизвестных факторов (течения).
VЛ =
При скоростных испытаниях судно удерживают на курсе не по ведущему створу, а по показанию компаса. Необходимость такого управления судном видна на рисунке.
Напишем уравнение проекций на направление S:
S = VЛ*t1 + Vт*Cosqт*t1 при следовании судна от точки А к точке В и
S = VЛ*t2 – Vт*Cosqт*t2 при следовании судна в обратном направлении.
S
A V0*t1 C
V1 B
V0*t2
qт V2
Рис.1.21
Решение этих
двух уравнений дает: V0
=
,
.
Но так как V1
=
,
а V2 =
можно записать:
VЛ =
При трех пробегах относительная скорость определится:
VЛ
=
Л =
,
а при четырех
пробегах: VЛ =
,
Л
=
Точность определения скорости на мерной линии определяют из выражения:
mV0
=
.
mV0
– точность измерения скорости на мерной
линии зависит от длины пробега (S).
Приняв среднюю квадратическую погрешность
измерения времени mt
равной 1,5 сек (mt=1,5сек),
получим оптимальную длину пробега (S).
S =
.
S = 0,8
1,5 мили
Относительную скорость судна V0 и поправку лага в море определяют с помощью свободно плавающего буя или вехи. Для этого выбирают погоду со слабыми ветрами и, после установки буя, отходят от него на расстояние, достаточное для пробега и видимости буя на экране радиолокатора. Затем, следуя курсом на буй, разгоняют судно до нужной скорости и приступают к замерам.
D1 T1 ОЛ1
D2 T2 ОЛ2
Рис.1.22
В момент T1 замечают дистанцию до буя и отсчет лага ОЛ1, пройдя расстояние чуть более одной мили, на момент T2 замечают дистанцию до буя и отсчет лага ОЛ2
VЛ
=
;
РОЛ = ОЛ2 – ОЛ1
л =
