19

Министерство аграрной политики Украины

Государственный комитет рыбного хозяйства Украины

Керченский государственный морской технологический университет

Кафедра «Судовождение»

НАВИГАЦИЯ И ЛОЦИЯ

(часть 2)

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

для студентов специальности 6. 070104

«Морской и речной транспорт»

Керчь, 2009

Автор: Жуплий В.И., ст. преподаватель кафедры «Судовождение»______КГМТУ.

Рецензент:

Конспект лекций рассмотрены и одобрены на заседании кафедры «Судовождение» КГМТУ,

протокол № ___от__________200__ г.

Конспект лекций рассмотрен и рекомендован к утверждению на заседании методической комиссии МФ КГМТУ,

протокол № ___от__________200__ г.

Конспект лекций утвержден на заседании Методического совета КГМТУ,

протокол № ___от__________200__ г.

Содержание

Введение	2
Раздел 1. Визуальные способы определения места судна в море	4
Глава 1. Основные понятия и определения
Основные понятия, связанные с определением места судна	4
Сущность определения места судна по навигационным параметрам	6
Влияние и учет неодновременности измерения навигационных параметров	7
Оценка точности обсерваций по двум навигационным изолиниям	8
Последовательность действий при обсервации	10
Глава 2. Определение места судна по пеленгам и горизонтальным углам	11
2.1. Определение места судна по пеленгам двух навигационных ориентиров	11
2.2. Определение места судна по пеленгам трех навигационных ориентиров	13
2.3. Определение места судна по двум горизонтальным углам	16
Глава 3. Определение места судна по расстояниям	22
Глава 4. Определение места судна по разновременным линиям положения	25
4.1. Определение места судна по крюйс-пеленгу	26
4.2. Определение места судна по крюйс-расстоянию	28
4.3. Кратчайшее расстояние до ориентира по двум разновременным пеленгам до него	29
4.4. Исправленный крюйс-пеленг
Глава 5. Комбинированные способы определения места судна	32
5.1. Определение места судна по пеленгу и вертикальному углу	32
5.2. Определение места судна по пеленгу и горизонтальному углу	34
5.3. Определение места судна по горизонтальному и вертикальному углу	35
5.4. Определение места судна по створу и измеренным навигационным параметрам
Раздел 2. Сопутствующие линии	38
Глава 6. Понятие о сопутствующей линии положения	38
Раздел 3. Использование радиотехнических средств в навигации	40
Глава 7.	41
7.1. Назначение и принцип действия судовых РЛС	41
7.2. Способы определения места судна с помощью РЛС	43
7.3. Определение места судна с использованием радиолокационных маяков-ответчиков и отражателей	46
7.4. Средства автоматической радиолокационной прокладки	49
Раздел 4. Методы навигации в особых условиях плавания	51
Глава 8. Плавание в стесненных водах	51
8.1. Характеристика стесненных вод	51
8.2. Подготовка к плаванию в узкостях	51
8.3. Использование сеток изолиний и ограждающих линий положения	54
Раздел 5. Требования к точности судовождения	54
Глава 9. Требования к точности судовождения	54
9.1. Стандарт точности судовождения ИМО	55
9.2. Требования МАМС	57
9.3. Национальные требования к точности судовождения	58
Глава 10. Навигационная подготовка к рейсу судна	59
10.1. Международные требования, регламентирующие подготовку к рейсу	60

Введение

Навигация – часть общей науки о судовождении, состоящей из целого комплекса отдельных дисциплин, которые теоретически и практически решают следующие задачи:

• Выбор кратчайшего и наивыгоднейшего пути судна с учетом навигационной и гидрометеорологической обстановки;

• Безаварийное проведение судна по выбранному пути;

• Изучение старых и новых методов вождения судов с помощью штурманских приборов и радионавигационных систем, отвечающих современному уровню развития науки и техники.

Навигация занимает ведущее место в комплексе дисциплин судовождения, так как ее основные теоретические положения и требования являются основой для развития и совершенствования других дисциплин.

В навигации рассматриваются:

• Основные понятия о форме и размерах Земли;

• Основы теории картографических проекций, применяемых в судовождении, и решение с их помощью штурманских задач по проводке судна с учетом воздействия различных факторов (ветра, течения и т.д.);

• Вопросы определения направлений и пройденного расстояния в море;

• Методы счисления пути и способы определения места судна в море по береговым ориентирам с помощью штурманских приборов, радионавигационных и спутниковых систем, а также различные способы определения поправок этих приборов и оценки точности определения места;

• Вопросы управления и безаварийной проводки судна при особых условиях плавания;

• Наивыгоднейшие способы выбора маршрута при плавании на большие расстояния с учетом экономической выгоды при этом.

Навигация – наука, построенная на строгой математической основе. Ее теоретические положения и требования разработаны с большой точностью. Однако конкретная обстановка на море, подчас очень сложная, не всегда позволяет штурману получить необходимую навигационную информацию с требуемой точностью даже при помощи современных технических средств. Достоверность и точность полученной информации во многом зависит от опытности судоводителя. Поэтому судовождение, основанное на научно-математической базе в соединении с рекомендациями хорошей морской практики, обеспечивает безопасность плавания в любой обстановке.

Насколько точно будет проведено судно в порт назначения, в какой срок и в каком состоянии будет доставлен груз – все это зависит от всех судоводителей судна. Умение осуществлять безопасное плавание, определять место судна делает знание навигации.

Раздел 1 визуальные способы определения места судна в море

Глава 1

Основные понятия и определения

1.1 Основные понятия, связанные с определением места судна

Основным автономным методом получения текущих координат места судна является счисление его пути. Погрешности элементов счисления (курса и скорости судна, дрейфа, направления морского течения и его скорости) обусловливают погрешность счисления, которая накапливается с течением времени. Возникает необходимость периодической коррекции результатов счисления. Эта коррекция производится посредством определения места судна (ОМС) с использованием физических величин, не связанных с элементами счисления.

Рассмотрим общий подход к решению задачи определения места судна в море и основные положения общей теории навигации, относящейся к данной проблеме.

Основными понятиями обшей теории навигации, связанными с ОМС, являются понятия:

• навигационного параметра,

• навигационного ориентира,

• навигационной функции,

• навигационной изолинии,

• линии положения,

• градиента навигационного параметра.

Навигационный параметр — это физическая величина, опреде­ляющая положение судна в пространстве. В общем случае он обозначается символом U. К навигационным параметрам относятся: направления, углы, расстояния, разности расстояний, скорости изменения расстояний и т. д.

Измерение навигационных параметров производится относи­тельно материальных объектов или условных линий, положение и направление которых в пространстве известны.

Объекты с отличительными признаками и известным положением, наблюдаемые для ОМС, называются морскими навигацион­ными ориентирами. Ориентиры, которые наблюдатель видит невооруженным глазом или с помощью оптических средств, называются визуально наблюдаемыми наземными ориентирами.

Измеренные значения навигационного параметра (навигационных параметров) позволяют, после их исправления поправками и соответствующей обработки, получить координаты места судна. Процесс измерения и обработки навигационных параметров, ре­зультатом которых является место судна, получаемое в виде коор­динат или в виде точки на морской навигационной карте, называется определением места судна или обсервацией.

Отметим, что обсервацией часто называют и само место судна, полученное в результате измерения и обработки навигационных параметров.

Измеренный судовым навигационным прибором и исправленный всеми поправками навигационный параметр называется обсервованным и обозначается символом U0.

Математическое выражение, устанавливающее связь между навигационным параметром и координатами места судна, называется навигационной функцией U = f (, ).

Линия, каждая точка которой соответствует одному и тому же значению навигационного параметра, называется навигационной изолинией.

Таким образом, измерив навигационный параметр U, можно заключить, что судно в момент измерения находится на навигаци­онной изолинии U = U (, ), соответствующей этому параметру.

Наиболее распространенным в судовождении навигационным параметрам соответствуют следующие навигационные изолинии:

при измерении пеленга на ориентир — изоазимута, линия, в каждой точке которой угол Л между истинным меридианом и направлением по кратчайшему расстоянию на ориентир есть величина постоянная;

при измерении пеленга с ориентира на судно — ортодромия, линия, пересекающая меридиан ориентира под измеренным углом A0;

при измерении расстояния — изостадия, сферическая окружность, проведенная из точки, в которой расположен ориентир, радиусом, равным измеренному расстоянию D;

при измерении горизонтального угла или разности азимутов - изогона, кривая (при малых расстояниях до ориентиров — окружность), проходящая через ориентиры и вмещающая измеренный угол;

при измерении высоты светила — круг равных высот (высотная изолиния), сферическая окружность, проведенная из географического места светила (полюса освещения) как из центра, радиусом, равным зенитному расстоянию светила;

при измерении разности расстояний до ориентиров, расположенных в разных точках, — сферическая гипербола, в каждой точке которой разность расстояния D до рассматриваемых ориентиров есть величина постоянная;

при измерении глубин — изобата, линия, соединяющая точки с равными глубинами.

Существуют также навигационные изолинии, соответствующие постоянным значениям скорости сближения с искусственным спутником Земли (изодола), скорости изменения расстояния, пеленга и т. п.

Уравнения и форма навигационных изолиний, как правило, сложны. Это вызывает определенные затруднения с прокладкой изолиний на навигационных картах и приводит к необходимости замены изолинии отрезком прямой. Отрезок прямой, которым заменен ограниченный по длине отрезок изолинии, называется линией положения. Этой линией может быть отрезок касательной к изолинии или хорда, соединяющая две точки изолинии.

Каждой точке пространства соответствует определенное значение навигационного параметра U. Таким образом, можно говорить о поле навигационного параметра. Это поле является скалярным. Важная характеристика этого поля - градиент навигационного параметра. Он обозначается символами gradU и характеризует направление и максимальную скорость изменения навигацион­ного параметра.

Градиент навигационного параметра — вектор, направленный по нормали к навигационной изолинии и характеризующий скорость изменения навигационного параметра по этому направлению. По абсолютной величине он равен пределу отношения приращения навигационного параметра dU к соответствующему смещению изолинии dn:

Lim (1.1)

при n —> 0,

где U— навигационная функция. Из выражения (1.1) следует, что

dn =

Перейдя к конечным приращениям, можно записать

n = (1.2)

где U = (U2 – U1) — разность значений параметра двух соседних изолиний (разность их оцифровок, U2 > U1);  — кратчайшее расстояние от заданной точки изолинии U1 = const до изолинии U2 = const.

Из этого соотношения можно заключить, что градиент является коэффициентом пропорциональности между изменением навигационного параметра и смещением линии положения.

Если U - случайная погрешность навигационного параметра, характеризуемая средней квадратической погрешностью mП, то средняя квадратическая погрешность положения навигационной изолинии или линии положения mЛП определяется выражением

mЛП = (1.3)