МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ХЕРСОНСЬКА ДЕРЖАВНА МОРСЬКА АКАДЕМІЯ КАФЕДРА СУДНОВОДІННЯ ТА БЕЗПЕКИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ НА МОРІ ЗАТВЕРЖУЮ Перший проректор __________________Професор Л.Б.Куликова ________________________________ 2016 р. Шифр № XI-КЛ-Б-Д/3В Реєстр № 1,2-17/Г-20, С-21 КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ з дисципліни Навігація та лоція Факультет Cудноводіння Ступінь вищої освіти бакалавр Галузь знань 0701 «Транспорт і транспортна інфраструктура» Спеціальність 7.07010401 «Судноводіння» Професійне спрямування «Судноводіння» Курс II - IV, IIсп, IIIсп/ IIIз -Vз, IIспз, IIIспз Форма навчання денна, заочна Херсон 2015 Конспект лекцій з дисципліни «Навігація та лоція» розробили у відповідності з навчальним планом академії та галузевим стандартом вищої освіти підготовки бакалавра, галузь знань - 0701 «Транспорт і транспортна інфраструктура», напрям підготовки - 6.070104 «Морський та річковий транспорт» доцент кафедри судноводіння та безпеки життєдіяльності на морі, капітан далекого плавання Гуров А.А., і старший викладач кафедрі, капітан далекого плавання Храмцовский В.О Методичні рекомендації розглянуто на засіданні кафедри судноводіння та безпеки життєдіяльності на морі. Протокол № 1, від 28.08.2016 року. Завідувач кафедри судноводіння, та безпеки життєдіяльності на морі д.т.н., професор _________________ С.Е. Селіванов (підпис) Начальник навчально-методичного відділу ____________ В.В.Черненко СОДЕРЖАНИЕ для всех курсов. Всего лекций: 9 + 10(19) + 9(28) +16(44) 2-й курс, 3семестр Лекция 1. Введение. Цели и задачи предмета Навигация. Лоция. История судовождения. Лекция 2. Форма и размеры Земли. Элементы земного эллипсоида Лекция 3. Основные точки, линии и круги на земной поверхности Лекция 4. Географические координаты. Разность широт и разность долгот. Лекция 5. Определение направлений в море. Системы деления горизонта. Лекция 6. Линии и углы в плоскости истинного горизонта. Лекция 7. Дальность видимого горизонта. Дальность видимости предметов в море. Лекция 8. Земной магнетизм и его элементы. Магнитное склонение судового компаса. Лекция 9. Судовой магнетизм та его елементи. Девиация магнитного компаса. Компасные направления. Поправка магнитного компаса и ее определение. 2-й курс, 3семестр Лекция 10. Свойства гироскопа, Превращение гироскопа в гирокомпас. Способы приведения гирокомпаса в меридиан Лекция 11. Гирокомпасные курси и пеленги. Поправка гирокомпаса и способы ее определения. Лекция 12. Определение скорости судна и пройденных им расстояний. Поправка лага. Коеффициент лага. Лекция 13. Графическое счисление пути судна c учетом дрейфа. Прямая и обратная задачи. Лекция 14. Графическое счисление пути судна c учетом течения. Прямая и обратная задачи. Лекция 15. Графическое счисление координат судна с учетом дрейфа и течения. Створы и створные знаки. Назначение и виды створов. Лекция 16. Циркуляция судна и ее графический учет. Прямая и обратная задачи. Лекция 17. Картографические проекции, используемые в навигации. Классификация. Лекция 18. Проекция Меркатора, уравнение. Единицы длины на меркаторской карте. Лекция 19. Масштаб карты. Предельная точность масштаба. 3-й курс. Лекция 20. Морские навигационные карты. Классификация морских карт по их назначению. Степень доверия и требования к карте. Лекция 21. Критерии качества морской навигационной карты. «Подъем» морской навигационной карты. Лекция 22. Аналитическое (письменное) счисление. Сложное и составное письменное счисление Лекция 23. Учет дрейфа и течения при аналитическом счислении. Лекция 24. Основы определения места судна в море по навигационным ориентирам. Навигационные параметры и изолинии. Лекция 25. Основы определения места судна по направлениям на видимые навигационные ориентиры. Определение места судна по 2-м горизонтальным углам 3-х ориентиров. Лекция 26. Определение места судна по расстояниям до навигационных ориентиров с помощью РЛС. Использование судовых РЛС для целей навигации. Чтение РЛС-изображения. Лекция 27. Определение места судна комбинированным методом. Лекция 28. Определение места судна по «крюйс-пеленгу» и «крюйс-расстоянию». 4-й курс. Лекция 29. Локсодромия, ее свойства и элементы. Преимущества и недостатки. Лекция 30. Ортодромия, ее свойства и элементы. Преимущества и недостатки. Ортодромическая поправка Лекция 31. Расчет плавания по ДБК. Лекция 32. Расчет координат промежуточных точек ДБК. Лекция 33. Оценка и анализ точности счисления координат судна. Ошибки вычислений. Лекция 34. Вероятнейшее место судна на карте. Фигуры погрешностей. Лекция 35. Подготовка штурманской части к рейсу. Организация вахты на мостике. Лекция 36. Штурманская работа в рейсе. Ведение предварительной и исполнительной прокладки. Лекция 37. Навигационное обеспечение плавания. Береговые СНО. Лекция 38. Навигационные руководства и пособия для обеспечения мореплавания. Судовая коллекция карт. Комплектование и хранение карт. Каталог карт и книг. Корректура и уход за судовой коллекцией. Лекция 39. Английские морские карты и руководства для плавания. Лекция 40. Плавание в морях с приливами. Элементы приливов. Лекция 41. Таблицы и график приливов. Предвычисление приливов. Лекция 42. Система ограждений МАМС, кардинальная система. Лекция 43. Система ограждений МАМС, латеральная система. Лекция 44. Электронные карты. GPS, ГЛОНАСС их структура и методы ОМС по РНС

Лекция 1. Введение. Дисциплина Навигация. Лоция. История судовождения.

План лекции:

1. Введение

2. Цели и задачи предмета «Навигация»

3. Цели и задачи предмета «Лоция»

4. История судовождения и географических открытий

Литература: в соответствии с порядковым номером Перечня - 5,10,11,12

Главная задача судоводителя – провести судно из одного пункта в другой наивыгоднейшим путем и в кратчайший срок, учитывая все обстоятельства плавания, безопасно для людей, груза и самого судна.

Таким образом, основной задачей судовождения является обеспечение навигационной безопасности в любых условиях плавания.

Исходя из этой основной задачи, методика современного судовождения предусматривает решение следующих частных задач:

• предварительный выбор наиболее выгодного пути судна;

• плавание судна по заранее намеченному пути и осуществление контроля за плаванием по этому пути;

• изучение внешних факторов, влияющих на движение судна, сущность этого влияния и методы его учета.

Решение этих задач, обеспечивающее навигационную безопасность плавания и управление судном для достижения намеченных целей называют судовождением.

На современном этапе развития науки и техники судовождение включает следующие дисциплины:

1. Морскую навигацию и лоцию,

2. Мореходную астрономию,

3. Маневрирование и управление судном,

4. Технические средства судовождения (ТСС),

5. Морскую гидрометеорологию.

Основой комплексной науки судовождения является морская навигация – наука о вождении судна в море намеченным маршрутом с учетом влияния внешней среды на направление и скорость движения судна.

Навигация – основная дисциплина судовождения, разрабатывающая теоретические обоснования и практические методы вождения судов наивыгоднейшими путями и использующая для этой цели современные штурманские приборы, мореходные инструменты, морские навигационные карты, руководства и пособия для плавания.

В навигации рассматриваются следующие основные вопросы:

• основные понятия о фигуре и размерах Земли;

• основные линии и плоскости наблюдателя, а также измерение направлений и расстояний в море;

• маневренные элементы судна и ведение графического счисления его пути;

• влияние внешних факторов (течений и ветра), вызывающих отклонение судна от выбранного курса, а также методические приемы их учета в различных условиях плавания;

• определение места судна различными способами;

• судовождение в различных условиях плавания.

Если основой комплексной науки судовождения является морская навигация, то морская лоция открывает эту науку.

Морская лоция описывает руководства и пособия для плавания, дает указания о содержании материала и его расположение в них, устанавливает порядок выбора необходимой информации, освещает отдельные вопросы по созданию таких пособий для судоводителей, а также рекомендует методику выбора пути судна в конкретном случае.

С самого зарождения мореплавание преследовало основную цель – безопасно провести судно из одной точки в другую и на первых этапах эта задача решалась лоцманским методом, основанном на личном опыте и искусстве лоцмана – морского проводника.

Следующей, после безопасного плавания, задачей судовождения явилась потребность провести судно из одного пункта в другой наиболее выгодным путем, что сразу же вызвало необходимость предварительного выбора такого пути.

Первыми средствами судовождения явились карты и лоции, обобщавшие и закреплявшие мировой опыт мореплавания, а также оборудование морских путей.

Предметом морской лоции является установление оптимального и безопасного пути морского судна в предстоящем плавании.

Морская лоция учит методам использования морских карт, навигационных руководств и пособий для изучения района плавания и навигационного обеспечения методов судовождения в целом.

Морская лоция дает указания о способе поддержания материала морских навигационных карт, руководств и пособий для плавания на современном уровне, содержит рекомендации по методике сбора сведений для их обновления и пополнения.

Сведения об условиях предстоящего плавания судоводитель получает из специальных источников – морских карт, навигационных руководств и пособий для плавания. Большинство элементов морской и береговой обстановки изменяется в течении времени. Судоводитель же должен всегда иметь информацию о всех происходящих и вероятных изменениях навигационно-гидрографических и гидрометеорологических элементов как в качественном так и в количественном отношениях.

Потому, для поддержания морских карт, руководств и пособий для плавания на современном уровне, необходимо пользоваться специальной навигационной информацией, доводимой до судоводителей или печатными изданиями или по радио.

Для контроля за движением судна по избранному пути необходимо вести наблюдения за искусственными и естественными навигационными ориентирами и измерять значения их навигационных параметров непосредственно на судне, с помощью технических средств навигации.

Морские карты, навигационные руководства и пособия, информация об изменениях навигационно-гидрографических и гидрометеорологических элементов морской обстановки, предупреждения о навигационных опасностях, навигационное оборудование морских путей, оборудование судов техническими средствами навигации – все это направлено на создание условий для правильного выбора оптимального пути судна и безопасной проводки его по этому пути в кратчайшие сроки. Совокупность же таких средств и методов называется обеспечением судовождения.

Уровень развития методов и средств судовождения определяется уровнем развития экономики и производства в конкретную историческую эпоху.

Процесс исторического развития методов и средств судовождения можно разделить на четыре основных этапа:

1. Судовождение, основанное только на лоцманском методе.

2. Судовождение с использованием лоцманского метода и графического счисления пути судна.

3. Судовождение, основанное на штурманском методе.

4. Современное судовождение, основанное на штурманском методе с использованием средств автоматизации счисления пути судна и определения его места в море различными способами и методами.

На первом этапе развития методы судовождения были весьма примитивными. Отсутствие компаса вынуждало мореплавателей совершать только прибрежное плавание. В этот период применяется только лоцманский метод, основанный на использовании для ориентировки в море приметных береговых объектов и небесных светил. Только в конце XII века европейцам стало известно от арабов о простейшем указателе направления в море – магнитной игле.

Начало второго этапа развития методов судовождения относится к эпохе Возрождения и Великих Географических Открытий, когда начинается ускоренное развитие методов и средств судовождения.

Потребности быстрого экономического развития отдельных стран вызвали бурное развитие торговли и, как следствие, мореплавания. На судах появляются магнитные компасы, карты и песочные часы. Наличие этих, хотя и примитивных, средств обусловило возможность ведения счисления пути судна и обеспечило плавание судов вдали от берегов.

12.Х.1492 г. генуэзец Христофор Колумб (1451÷1506 гг.) открыл американский материк. В 1499 г. португалец Васко да Гама (1469÷1524 гг.) обогнул Африку и достиг берегов Индии. В 1504 г. флорентиец Америго Веспуччи (1454÷1512 гг.) вторично достиг берегов Америки. В 1519÷1521 гг. португалец Фернан Магеллан (~ 1480÷1521 гг.) совершил первое кругосветное плавание.

В 1569 г. фламандец Герард Крамер – лат. Меркатор (1512÷1594 гг.) предложил свою знаменитую картографическую проекцию.

Дальнейшему усовершенствованию счисления пути судна, как основы штурманского метода судовождения, способствовало появление часов с балансиром, меркаторских карт и ручного лага. Однако счисление пути судна в море в XVI веке было весьма приближенным из-за недостаточной точности морских карт и несовершенства приборов счисления.

Третий этап развития судовождения связан с появлением навигационных способов определения места судна. К концу XVII века, благодаря применению триангуляции, значительно повысилась точность геодезических работ и морские навигационные карты территорий, охваченных триангуляцией, стали достаточно точными и позволили определять место судна в море по наблюдениям береговых ориентиров.

В XVIII веке мореходные инструменты пополнились навигационным секстаном (~ 1732 г.) и хронометром (~ 1761 г.), что дало возможность производить определения места судна по наблюдениям небесных светил.

Появление паровых судов, увеличение их скорости хода потребовало повышения точности плавания, а это вызвало, в свою очередь, дальнейшее совершенствование средств и методов счисления пути, а также способов навигационных и астрономических определений места судна в море.

Штурманский метод судовождения, основанный на применении счисления пути судна и контроле счисления навигационными и астрономическими обсервациями, становится основным методом судовождения.

Третий этап развития судовождения характеризуется быстрым развитием теории судовождения, образованием отдельных дисциплин этой прикладной науки, охватывающей широкий круг вопросов, связанных с различными отраслями. Большой вклад в развитие судовождения внесли многие ученые и мореплаватели и среди них Г.И.Бутаков (1820÷1892 гг.), С.О. Макаров (1848÷1904 гг.) и многие, многие другие. На основании их трудов создаются теоретические основы судовождения как научной дисциплины.

Четвертый этап развития судовождения начинается с появлением электронавигационных приборов и открытием в 1895 г. радио великим ученым А.С.Поповым (1859÷1906 гг.). Увеличение скорости хода морских судов потребовало значительного повышения точности их плавания. Решению этой задачи способствовало создание гироскопических курсоуказателей (~ 1913 г.) и электромеханических лагов, использование которых не только повысило точность счисления пути судна, но и дало возможность автоматизировать процесс ведения счисления.

Необходимость высокой точности счисления пути судна потребовала обстоятельно разработать вопросы, связанные с влиянием внешних факторов (ветра и течения) на перемещение судна.

В 1939 г. для определения места судна в любых условиях видимости начали применять радиолокацию.

Использование радиопеленгования, радионавигационных систем и радиолокации в судовождении привело к значительному повышению точности определения места и в корне изменило представления мореплавателей о плавании в малую видимость, так как стало возможным непрерывно наблюдать за перемещением судна относительно навигационных опасностей.

Развитие средств и методов контроля счисления пути судна сопровождалось разработкой теоретических положений об определениях места судна в море.

Создание мощной индустрии в развитых странах позволило создать большой морской и океанский флот. На судах этого флота установлены лучшие образцы курсоуказателей, лагов, эхолотов, радиопеленгаторов, радиолокаторов, приемоиндикаторов береговых и спутниковых радионавигационных систем.

С 1967г. в коммерческом судоходстве начинают использоваться низкоорбитальные спутниковые радионавигационные системы «Транзит» (США) и «Цикада» (РФ), а с 1991 г. и среднеорбитальные спутниковые радионавигационные системы «Навстар» (США) и «Глонасс» (РФ), что позволило мореплавателям определять место своего судна в любой точке Мирового океана, в любое время, при любых условиях плавания и с высокой точностью.

Высокая точность современного судовождения обеспечивается не только с помощью новейшей навигационной техники, но и отличным знанием судоводителями любого ранга штурманской специальности, что достигается кропотливым и систематическим изучением всех тех вопросов, которые непосредственно связаны с мореплаванием.

Вопросы для самоконтроля:

1. Как и откуда зародилось мореплавание?

2. Каковы цели и задачи предмета «Навигация»?

3. Каковы цели и задачи предмета «Лоция»?

4. Каким образом развивались методы и средства судовождения?