Виконання штурманських розрахунків курсів, пеленгів і шляхових кутів Мета роботи

1. Дослідити методику розрахунків і переведення курсу ПК залежно від систем відліку напрямку руху.

2. Набути практичних навичок, виконувати штурманські розрахунки при обрахуванні напрямку польоту за відомим параметрами.

Домашнє завдання

Вивчити зміст роботи за підручником «Повітряна навігація». (ч. 1, 4, 16). [ 15]

Стислі теоретичні відомості

Лінії шляху та лінії положення ПК. Більшість розрахунків з літаководіння і графічних робіт на карті зводиться до визначення лінії шляху, ліній положення і місцеперебування літака.

Лінія шляху (трек) – це проекція траєкторії польоту ПК па земну поверхню. Зазвичай траєкторію польоту планують. Екіпаж до вильоту прокладає на карті ЛЗШ відповідно до завдання на політ. У процесі польоту екіпаж, використовуючи технічні засоби літаководіння, визначає ЛФШ. У літаководінні розрізняють дві лінії шляху: ортодромічну і локсодромічну. Вибір лінії шляху залежить від навігаційного устаткування ПК, що забезпечує вимірювання напрямку польоту. Кожна з цих ліній шляху має визначений геометричний вигляд на земній кулі і властивості.

Ортодромія — лінія найкоротшої відстані між двома точками на поверхні земної кулі. Ортодромія — слово грецьке та у перекладі українською мовою означає «прямий шлях». Геометрично ортодромія являє собою дугу великого кола, тобто кола, площина якого проходить через центр земної кулі (рис. 3.1). В окремих випадках може збігатися з меридіаном або з екватором.

Для курсових систем і гіропівкомпасів середньої точності елементи ортодромії вимірюються на спеціальному навігаційному глобусі або сітці центральної полярної стереографічної проекції, де ортодромія – пряма лінія. На невеликі відстані, до 1000 – 1200 км, напрямок ортодромії вимірюють на звичайні польотні карті масштабу 1:500 000, 1:1 000 000, 1:2 000 000.У загальному випадку ортодромія перетинає меридіани під різними кутами. Напрямок польоту по ортодромії вказують ортодромічним шляховим кутом (ОШК), який вимірюють між північним напрямком істинного меридіана початкової точки ортодромії і ЛЗШ. В окремих випадках, коли ортодромія збігається з меридіаном або екватором, ОШК залишається постійним і дорівнює у першому випадку 0 або 180°, а в другому — 90° або 270°.

За допомогою магнітного компаса виконати політ по ортодромії не можна, оскільки для цього треба було б змінювати напрямок польоту від меридіана до меридіана, що практично зробити неможливо. Тому такий політ виконують за допомогою курсових приладів (гіропівкомпаса або курсової системи).

Рис. 3.1. Лінії шляху на Землі

На польотних картах, складених у видозміненій поліконічній проекції, ортодромія між двома пунктами, розташованими на відстані 1000 — 1200 км, прокладається прямою лінією. При цьому шляховий кут і довжину шляху по ортодромії можна виміряти по карті. На великих відстанях ортодромія прокладається кривою лінією, поверненою опуклістю до полюса. Її наносять на карту по проміжних точках, а ОШК і довжину шляху по ортодромії розраховують за формулами.

Довготи проміжних точок беруть довільно, але для зручності розрахунку здебільшого через 10° – 20°. Широти кожної проміжної точки:

де

φ і λ – координати проміжної точки;

φ₁ і λ₁ – координати вихідної точки ортодромії;

φ₂ і λ₂ – координати кінцевої точки ортодромії.

Коефіцієнти А і В для всіх проміжних точок залишаються постійними. Щоб нанести ортодромію на карту, необхідно позначити на ній її проміжні точки, а потім з'єднати їх плавною кривою або відрізками прямих (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Прокладання ортодромічної лінії на карті

Шляховий кут у початковій точці ортодромії

Довжину шляху по ортодромії між двома точками розраховують за однією з таких формул:

Обчислена довжина шляху по ортодромії буде виражена в градусах дуги. Для одержання довжини в кілометрах необхідно результат у хвилинах помножити на 1,852. У разі витримування напрямку польоту за магнітним компасом лінія шляху літака буде являти собою деяку криву, відмінну від ортодромії, що у літаководінні називають локсодромією.

Локсодромія – це лінія на поверхні земної кулі, що з'єднує дві точки і перетинає меридіани під постійним кутом (див. рис. 3.1). Постійний кут, під яким локсодромія перетинає меридіани, називається локсодромічним шляховим кутом. На поверхні земної кулі локсодромія має вигляд спіральної лінії, що прагне наблизитися до полюсів, але ніколи їх не досягає. Своєю опуклістю вона повернена завжди до екватора. Такий вигляд локсодромії пояснюється тим, що поточний курс при польоті по магнітному компасі вимірюють відносно меридіанів, що пролітають ПК, які на земній кулі не паралельні один одному, а сходяться до полюсів. У разі витримування за магнітним компасом постійного напрямку польоту ПК описує спіральну лінію на земній кулі.

Шлях по локсодромії довший від шляху по ортодромії, крім окремих випадків, коли вона збігається з меридіаном або паралеллю, що є одночасно ортодромією та локсодромією. Якщо відстані між пунктами польоту становлять до 250 км і не дуже велика їх широта зрізниця між довжиною по локсодромії та ортодромії буде незначною. Вона також незначна і в разі великих відстаней польоту, якщо маршрут польоту мало відхиляється (до 15°) від меридіана, або проходить вздовж відповідної паралелі.

Магнітне схилення. Унаслідок того, що магнітні полюси Землі не збігаються з географічними, магнітна стрілка встановлюється не по істинному, а по магнітному меридіані.

Магнітний меридіан – лінія перетинання земної поверхні з вертикальною площиною, у якій розташований вектор напруженості магнітного поля Землі. Кут, укладений між північними напрямками істинного (географічного) і магнітного меридіанів у даній точці, називається магнітним схиленням ∆М. Його вимірюють від 0 до ±180° і відраховують від істинного меридіана на схід (вправо) зі знаком плюс, а на захід (вліво) – зі знаком мінус. Магнітне схилення в різних пунктах Землі не однакове за значенням та знаком, і його завжди визначають і враховують екіпажі при підготовці і виконанні польоту.

Девіація компаса і варіація. Компасний меридіан – лінія, уздовж якої встановлюється магнітна стрілка компаса, що розміщений на ПК. Компасний і магнітний меридіани, як правило, не збігаються.

Девіація компаса ∆К – кут, укладений між північними напрямками магнітного і компасного меридіанів Її відраховують від магнітного меридіана на схід (вправо) зі знаком плюс, а на захід (вліво) – зі знаком мінус.

Девіація компаса викликається дією на стрілку компаса магнітного поля, створюваного сталевими і залізними деталями ПК та електромагнітного поля, що виникає під час роботи електро - і радіоустаткування ПК. Девіація компаса є змінною величиною для кожного курсу і компаса. У польоті її визначають за графіком девіації, розміщеним у кабіні ПК і складеним при її списуванні.

Варіація ∆ – кут, укладений між північними напрямками істинного і компасного меридіанів. Її відраховують від істинного меридіана на схід (вправо) зі знаком плюс і на захід (вліво) зі знаком мінус. Варіація дорівнює алгебричній сумі магнітного схилення і девіації компаса:

∆ = (± ∆М) + (± ∆К).

Азимутальне виправлення ∆_а – кут між опорним меридіаном й істинним меридіаном у даній точці.

Умовне магнітне схилення ∆_м.у – кут, укладений між опорним і магнітним меридіанами. У практиці його іноді називають азимутальним виправленням, виміряним відносно магнітного меридіана. Азимутальне виправлення та умовне схилення відраховують від опорного меридіана вправо зі знаком плюс, а вліво – зі знаком мінус від 0 до ±180°. У даній точці умовне магнітне схилення завжди дорівнює алгебричній сумі азимутального виправлення і магнітного схилення:

∆_м.у = (± ∆_а) + (± ∆М).

Курси ПК. Курс – це напрямок, який вказує поздовжня вісь ПК, виражений у градусах від північного напрямку (дійсного, магнітного, компасного або умовного) меридіана, що проходить через ПК. Курс відраховують у горизонтальній площині від північного напрямку меридіана до проекції поздовжньої осі ПК на цю площину за годинниковою стрілкою від 0 до 360° (рис. 3.3). Залежно від меридіана відліку розрізняють курси: істинний, магнітний, компасний, ортодромічний і умовний (умовно-ортодромічний).

Істинним курсом (ІК) називається кут, укладений між північним напрямком істинного (дійсного) меридіана, що проходить через ПК, і поздовжньою віссю ПК.

.

Магнітним курсом (МК) називається кут, укладений між північним напрямком магнітного меридіана, що проходить через ПК, і поздовжньою віссю ПК:

.

Компасним курсом (КК) називається кут, укладений між північним напрямком компасного меридіана, що проходить через ПК, і поздовжньою віссю ПК:

.

Ортодромічним курсом (ОК) називається курс ПК відносно північного напрямку опорного меридіана. Залежно від виду опорного меридіана, ортодромічний курс може бути істинним і магнітним.

Умовним (умовно - ортодромічним) курсом (УК) називається ортодромічний курс ПК, відносно умовно обраного напрямку відліку:

.

Під час розв’язання задач знаходять магнітне схилення, девіацію компаса і варіацію:

.

Для перерахунку курсів необхідно керуватися такими правилами:

– якщо визначають магнітний або істинний курс по компасному, то девіацію, магнітне схилення і варіацію враховують зі своїм знаком, тобто алгебрично додають;

– якщо визначають магнітний або компасний курс по істинному, то магнітне схилення, девіацію компаса і варіацію враховують з оберненим знаком, тобто алгебрично віднімають (рис. 3.4).

Рис. 3.3. Визначення курсу ПК у різних системах

Рис. 3.4. Визначення знака поправок для курсів ПК

Шляховим кутом (ШК) – називається кут у горизонтальній площині, укладений між північним напрямком меридіана взятим за початок відліку і лінією ЛЗШ або вектором шляхової швидкості. Фактичний шляховий кут (ФШК) характеризує напрямок лінії фактичного шляху (ЛФШ), а заданий шляховий кут (ЗШК) – напрямок лінії заданого шляху (ЛЗШ). Подібно курсам, залежно від вибраного меридіана, ЗШК буває: істинним (ІЗШК), магнітним (МЗШК), умовним (УЗШК) і т.ін.:

.

Кут зносу (КЗ) – кут між поздовжньою віссю літака і лінією шляху. Вимірюється кутом від поздовжньої осі літака до лінії шляху вправо зі знаком плюс, а вліво зі знаком мінус.

Пеленг і курсовий кут орієнтира. Пеленг орієнтира (ПО) – кут, укладений між північним напрямком магнітного меридіана і напрямком на орієнтир (рис. 3.5). Магнітний ПО (МПО) відраховують за годинниковою стрілкою від 0 до 360° від північного напрямку магнітного меридіана до напрямку на орієнтир. Пеленг може бути також істинним ПО (ІПО). Визначають його шляхом пеленгування.

Рис. 3.5. Зв'язок між курсовим кутом та пеленгом орієнтира

Курсовий кут орієнтира (ККО) — кут, укладений між поздовжньою віссю ПК і напрямком на орієнтир. Курсовий кут орієнтира відраховують від поздовжньої осі ПК до напрямку на орієнтир за годинниковою стрілкою від 0 до 360°.

Пеленгом радіостанції (ПР) називається кут, укладений між північним напрямком меридіана, що проходить через місцеперебування літака, і напрямком від літака на радіостанцію або радіонавігаційну точку (РНТ).

П еленг радіостанції вимірюють у градусах від північного напрямку меридіана місцеперебування літака за годинниковою стрілкою від 0 до 360° (рис. 3.6):

Рис. 3.6. Зв’язок між пеленгом та КУР

П еленгом літака (ПЛ) називається кут, укладений між північним напрямком меридіана, що проходить через радіостанцію або РНТ, і напрямком від радіостанції або РНТ на літак (рис. 3.7).

П

Рис. 3.7. Визначення пеленгу ПК

еленг літака відрізняється від пеленга радіостанції на 180° та кутом сходження мередіан. Кут 180° ураховують зі знаком плюс, коли пеленг радіостанції менший за 180°, і зі знаком мінус, коли пеленг радіостанції більший від 180°. Пеленг літака вимірюють від північного напрямку меридіана, що проходить через радіостанцію за годинниковою стрілкою,

у межах від 0 до 360°. Тоді:

_сх = (_Р –_л)sin _сер – кут сходження меридіана РНТ і меридіана ПК (рис. 3.8);

_Р, _л – довгота РНТ і місцеперебування ПК відповідно;

_сер – середня ширина між РНТ і ПК;

, де φ_р,φ_л – широта РНТ і ПК відповідно.

Рис. 3.8. Зв'язок між пеленгами ПК та радіостанції