Вариант 1 .

1. Дать определения понятиям: географические координаты. Разности широт и долгот.

2. Дальность видимости горизонта и ориентиров в море.

3. Системы счета направлений. Круговая и четвертая система счета. Перевод из одной системы счета в другую.

4.Определения направлений в море с помощью магнитных компасов. Магнитное склонение. Магнитные направления. Девиация магнитного компаса. Компасные направления. Поправка магнитного компаса и ее определение.

5. Морские навигационные карты в проекции Меркатора. Требование к морской навигационной карте: содержание и оформление. Класификация морских навигационных карт.

6. Графические счисления пути судна. Дрейф от ветра.

7. Описать методы определения места судна визуальными способами.

8. Перечислить основные электронавигационные приборы на судне и дать их краткую характеристику.

1. Дать определения понятиям:Географические координаты.Разности широт и долгот.

Пусть судно и находящийся на нем наблюдатель расположены в точке М на поверхности Земли (см. рис. 2). Проведем парал­лель и меридиан этой точки, отметив пересечение последнего с экватором в точке К.

Положение точки на поверхности шара определяется двумя сферическими координатами — широтой ф и долготой X.

Широта — угол между плоскостью экватора и линией, сое­диняющей место наблюдателя на поверхности Земли с центром земного шара. Так, широта точки М выражается центральным углом МОК, измеряемым дугой меридиана КМ. Широта ф изме­ряется в пределах от 0 до 90° от экватора в сторону географиче­ских полюсов ц имеет наименование N — северная или Э — южная в зависимости от того, в каком полушарии находится наблюдатель. Таким образом, географическая параллель ММ'М" является геометрическим местом точек, имеющих одну и ту же широту.

Широта точек, расположенных на. экваторе, равна 0°, широта северного полюса — 90°Ы, а широта южного полюса — 90°8.

Долгота — двугранный угол между- плоскостями нулевого (гринвичского) меридиана и меридиана наблюдателя (точки М). Этот угол измеряют меньшей дугой экватора (но не па­раллели), заключенной между указанными меридианами, от 0 до 180° в обе стороны от начального (гринвичского) меридиана. Так, долгота точки М (см. рис. 2 и 3) измеряется дугой экватора

Долгота имеет наименование О¹³⁴ — восточная или Ш — западная, в зависимости от того, в каком полушарии (за­падном или восточном) находится наблюдатель.

Таким образом, географический меридиан Р_пМРз является геомет­рическим местом точек, имеющих одну и ту же долготу.

Долгота точек, расположенных на гринвичском меридиане (Р„ 0Р₃— — рис. 2 или Р_пС7 — рис. 3), равна 0°; долгота точек, расположенных на меридиане Р_п С?' Р₃ (см. рис. 2), равна 180° О⁵¹* или 180° №.

Морские карты крупных масштабов (см. § 78), предназначенные

для плавания вблизи берегов, позволяют снимать с них географические координаты точки с точностью до десятых долей минуты дуги. Так, маяк Аркона имеет координаты ср = 54°40', 8И и X = 13°26',10⁸*; маяк Балье ср = 53⁰ЗР,7М и X = 9°04⁷,_90⁵‘; маяк Гельголанд ср = = 54°11',0!Ч и X =7°53^,_1|00**;

2. Дальность видимости горизонта и ориентиров в море

Линии N5 и №0⁸* занимают вполне определен­ное положение в любой точке земной поверхности (кроме полю­сов). Направления N. Б и Ш называются главными на­правлениями, или главными румбами.

Главные румбы делят истинный горизонт на четыре четверти:

NO — северо-восточная;

SO - юго-восточная;

SW - юго-западная;

NW - северо-западная.

В эпоху парусного флота каждая часть горизонта разбива­лась на восемь основных направлений — румбов (рис. 8). Эта система называлась румбовой.

С развитием точности судовождения каждая четверть гори­зонта была разбита на 90 направлений. Главные румбы N и Б отмечались 0°, а румбы \¥ и О^г—90°. Наименование же четвер­тей и принцип счета направлений оставался прежним. Эта си­стема разбивки получила название четвертной (средняя шкала на рис. 8). Направления указывались наименованием чет­верти и числом градусов, например: N0 35°, NW 47°, SW 22°,5, SO 86° и т. д.

Картушки современных компасов по-прежнему разделены на 360°, но при этом применяется круговая система счета, без раз­личия четвертей. В этой системе главные румбы отмечаются так: N — 0°(360°), О^st — 90°, S — 180° W — 270°. Круговая систе­ма счета проще и нагляднее. Однако решение большинства за­дач по судовождению часто заставляет судоводителей пользо­ваться другими системами. Для этого переводят направления, дан­ные в одной системе, в направления по другой системе, особенно из круговой в четвертную и обратно. В табл. 41 «Мореходных таблиц» (МТ-63) даны румбы в градусах.

Видимый горизонт наблюдателя

Глаз наблюдателя всегда находится на некоторой высоте над поверхностью Земли. Пусть (рис. 10) Н'Н — плоскость истинно­го горизонта наблюдателя, находящегося в точке М на земной по­верхности. Глаз наблюдателя находится в точке А; расстоя­ние МА = е. Лучи зрения расхо­дятся из точки А по направле­ниям АС', АС"... и т. д., каса­тельным к поверхности зем­ного шара. Геометрическое место точек касания лучей зрения с поверхностью Земли представляет собой окруж­ность малого круга С\, С₂, С₃, которую называют видимым горизонтом наблюда­теля.

В окружающей Землю ат­мосфере плотность воздуха по­нижается с увеличением вы- Рис. Ю. соты. Поэтому луч света рас­

пространяется в атмосфере не прямолинейно, а по некоторой кривой, испытывая преломление при прохождении различных по плотности слоев воздуха. В связи с этим наблюдатель видит горизонт не по на­правлению АС', а по направлению АР', касательному к криволи­нейному лучу АВ\ в точке А. По этой причине видимый горизонт будет представлен другой окружностью В_ь В₂, В₃..., отмеченной на рис. 10 пунктиром.

Угол а=НАР' называют наклонением видимого го­ризонта.

Дальность видимого горизонта Д_е, равная дуге МВ_и опреде­ляется следующими выражениями:

Д_е= 2,08 ; (7)

Д_е= 1,145 ; (8)

где <Ем и <Еф — высота глаза наблюдателя, выраженная ответ­ственно в метрах и футах.

Для облегчения работы судоводителя в МТ-63 помещена табл. 22-а значений дальности видимого горизонта.

3. Системы счета направлений. Круговая и четвертая система счета. Перевод из одной системы счета в другую.

Общие сведения. Прокладка, выполняемая без проверки поло­жений судна путем определений его места по береговым пред­метам или по небесным светилам, называется счислением пути судна. Счисление, выполняемое на карте методом гра­фических построений, называется графическим счислением пути судна, а выполняемое с помощью вычислений по специальным формулам — письменным (аналитическим).

Графическое счисление. Сущность этого метода заключается в следующем. В момент определения начальной точки а' (см. рис. 29) замечают время но судовым часам (до 1 мин) и показания счетчика лага (до 0,1 мили). Начальную точку а' обводят круж­ком и около нее на свободном месте делают надпись в виде дро-

18.00

би: числитель — время, знаменатель — показания лага ₂ 5

Если обсервованная точка а' достаточно близка к начальной точке а, то от точки а’ прокладывают линию первого курса в ви­де прямой линии, параллельной линии ас. После этого линию ас стирают с карты, а на вновь проведенной линии надписывают число градусов компасного курса и рядом, в скобках, — рассчи­танную для этого курса общую поправку компаса АК, чтобы всегда можно было установить, по какому курсу правили.

£сли же обсервованная точка а' удалена от точки а настоль­ко, что линия пути судна проходит близко к опасностям (пунк­тир на рис. 29), тогда прокладывают новый курс так, как это бы­ло показано выше в § 25.

На линии пути ежечасно отмечают счислимые места судна. Для этого расстояние, пройденное судном за 1 ч, в масштабе карты откладывают измерителем на пути судна от начальной точки.

В отмеченном измерителем месте делают засечку в виде корот­кой прямой линии, перпендикулярной линии пути, а также над­пись времени и показания лага.

Если судну необходимо изменить направление движения, то в момент смены курса вновь замечают время и отсчет лага. Рас­считав совершенное от последней счислимой точки плавание, от­кладывают его по линии пути, отмечают точку поворота с записью * / 04.37 \

в виде дроби ( ~70^_2 / ^{и от этои точки} прокладывают новый курс.

Если по каким-либо причинам судно окажется в точке с', ко­торая удалена от намеченной предварительной прокладкой точ­ки с значительно, то новый курс прокладывают так, чтобы выйти

в точку й второго поворота. После этого линию ей также стирают

с карты, а на линии е й' надписывают число градусов КК и ря­дом, в скобках, — общую поправку компаса АК для этого курса.

Ведение графической прокладки позволяет судоводителю иметь наглядное представление о месте судна относительно нави­гационных опасностей.

Точность прокладки зависит от того, насколько правильно проложен курс и учтено пройденное расстояние. Точность про­кладки выражается следующей формулой:

Р = 665^100 (Гв^ + ЗбЫ⁵, (31)

где 5л — величина совершенного судном плавания; е* — ошибка в общей поправке компаса;

е* — ошибка в поправке лага, %.

Пример 26. Определить радиус круга, внутри которого должно быть место судна, прошедшего одним курсом 60 миль, если возможная ошибка в курсе ±1°, а возможная ошибка в поправке лага (—2,0%).

Решение. По формуле (31)

р = щУЮ0-(1)² + 36-(-2)² = 1,6 мили.

Поворот судна с одного курса на другой вносит некоторую до­полнительную ошибку в прокладку, так как после перекладки руля судно не мгновенно изменяет направление движения, а описывает центром тяжести определенную кривую (циркуляцию). Учет циркуляции имеет большое значение при плавании в стес­ненных водах, узкостях, шхерах и т. п. Циркуляцию учитывают следующим образом.

Судно (рис. 30), следуя в направлении К\, в точке А должно повернуть в направлении /С₂ (угол поворота равен а). Для учета циркуляции проводят биссектрису внутреннего угла поворота Р = 180°—а и на ней ищут центр О окружности с радиусом, равным половине тактического диаметра циркуляции Dц, который определя­ют опытным путем и выражают обычно в длинах корпуса судна."

Проведя окружность, отмечают точки В и С касания ее с линиями К\ и К.2' Точку В считают началом поворота.

Письменное счисление. Счислимое место судна может быть получено аналитическим способом письменного счисления в тех случаях, когда нерационально применять графическое счисление пути судна: при пла­вании в высоких ши­ротах, во время ледо­вого плавания, кито­бойного промысла и т. д.

Сущность пись­менного счисления заключается в опре­делении (координат пункта прихода при известных координа­тах пункта отхода, курсе и плавании судна. При помощи письменного счисле­ния можно решить обратную задачу: определить плавание и курс судна по известным координатам пунк­тов прихода и отхода.

Для облегчения работы штурмана в МТ-63 имеются вспомогатель­ные таблицы: табл. 24 дает вели­чины РШ и ОТШ по аргументам 5 (плавание) и /С (курс); табл.

25-а — величины РД по аргумен­там ф_т и ОТШ.

Если счисление ведется на пе­реходе, совершаемом судном од­ним и тем же курсом, то его назы­вают простым, а если нескольки- ки курсами — составным. Состав­ное счисление применяют при пла­вании на течении, особенно на приливо-отливном; при этом тече­ние учитывают как отдельный до­полнительный курс (курсы). При составном счислении РШ и РД вычисляют или выбирают из таблиц по каждому отдельному курсу и плаванию. Составляя алгебраическую сумму всех РШ и ОТШ, по­лучают генеральную РШ и генеральное ОТШ.

4.Определения направлений в море с помощью магнитных компасов. Магнитное склонение. Магнитные направления. Девиация магнитного компаса. Компасные направления. Поправка магнитного компаса и ее определение.

Основным прибором на судне, указывающим направление его движения и направления на различные земные и небесные ориен­тиры, является компас. По компасу определяют также направ­ление ветра и течения. Компасы подразделяют на магнитные, ги­роскопические и гиромагнитные. В судовождении используют магнитные и гироскопические компасы.

В магнитных компасах используют свойство намаг­ниченной стрелки располагаться вдоль магнитных силовых линий магнитного поля Земли в направлении север — юг. На судне на магнитную стрелку, кроме магнитного поля Земли, действуют маг­нитные поля, создаваемые судовым железом и электроустановка­ми. Поэтому магнитная стрелка компаса, установленного на судне, будет располагаться в так называемом компасном мери­диане.

Простота устройства, автономность, постоянная готовность к действию и малые размеры — преимущества магнитного ком­паса по сравнению с другими типами компасов.

К его недостаткам относятся необходимость исправлять по­казания поправкой на разность направлений компасного и геог­рафического (истинного) меридианов. Величина и знак этой поправки изменяются в зависимости от курса судна, местоположе­ния его на земной поверхности я других причин. В высоких широ­тах точность показаний магнитного компаса уменьшается, а в рай­оне магнитного и географического полюсов Земли магнитный ком­пас вообще перестает действовать.

В гироскопических компасах используется свойст­во быстровращающегося тела (гироскопа) сохранять неизменное направление главной оси в мировом пространстве. При помощи специальных устройств в гирокомпасе ось гироскопа устанавли­вается в плоскости гирокомпасного меридиана, направление ко­торого почти совпадает с плоскостью истинного меридиана.

Гирокомпас обладает рядом преимуществ по сравнению с маг­нитным. Являясь механическим прибором, он не зависит от маг­нитных полей Земли и судна, которые подвержены изменениям. Хорошо отрегулированный гирокомпас позволяет получать истин­ные направления и курсы, не требующие дополнительных вычис­лений. Ось гирокомпаса занимает устойчивое положение в плос­кости истинного меридиана, что повышает точность ведения суд­на по курсу и позволяет осуществить автоматическое удержание судна на курсе при помощи прибора авторулевого.

Недостатками гирокомпаса является сложность конструкции и необходимость непрерывного специального обслуживания. Ги­рокомпас нельзя использовать немедленно, так как требуется не­которое время для приведения его главной оси в меридиан. Боль­шое количество вспомогательного электрооборудования лишает гирокомшас автономности. В районе географического полюса Земли гирокомпас также перестает указывать направления.

Современные суда снабжаются магнитными компасами и гиро­компасами, что позволяет взаимно контролировать работу этих приборов.

Земной магнетизм и его элементы. Магнитные карты.

Пространство, в котором действуют магнитные силы Земли, называют магнитным полем Земли. Принято считать, что маг­нитные силовые линии земного поля выходят из южного маг­нитного полюса и сходятся в северном, образуя замкнутые кри­вые.

Положение магнитных полюсов не остается неизменным, коор­динаты их медленно меняются.

Магнитная ось Земли — прямая, соединяющая магнитные по­люса, проходит вне центра Земли, и составляет с ее осью враще­ния приближенно угол около 11°,5.

Сила магнитного поля Земли характеризуется вектором напря­женности Т, который в любой точке земного магнитного поля на­правлен по касательным к силовым линиям. На рис. 18 сила земно­го магнетизма в точке А изображена по величине и направлению вектора Л/\ Вертикальную плоскость в которой распола­

гается вектор АР, а следовательно, и ось свободно подвешенной

магнитной стрелки, называют пл ос­ту,, костью магнитного меридиана. Эта плоскость составляет с плоскостью ис­тинного меридиана NuAZM угол РАН, кото- ^ рый называют магнитным склонени- ^м е м и обозначают буквой й.

Магнитное склонение й отсчитывается от северной части истинного меридиана к востоку и западу от 0 до 180°. Восточному магнитному склонению приписывают знак «плюс», а западному — знак «минус». На­пример: ^=+4°,6 или й=—11°,0.

Угол А^И/⁷, образуемый вектором АР с плоскостью истинного горизонта М_иАН, на­зывают магнитным наклонением и обозначают буквой 0.

Магнитное наклонение 0 отсчитывают от горизонтальной плоскости вниз от 0 до 90° и считают положи­тельным, если опущен северный конец магнитной стрелки, и отри­цательным, — если опущен южный конец.

Точки на земной поверхности, в которых вектор Т направлен горизонтально, образуют замкнутую линию, дважды пересекаю­щую географический экватор и называемую магнитным эк­ватором. Полную силу земного магнетизма — вектор Т — можно разложить на горизонтальную Н ^ вертикальную 2 со­ставляющие в плоскости магнитного меридиана.

Распределение элементов земного магнетизма по поверхности земного шара принято изображать на специальных картах в ви­де кривых линий, соединяющих точки с одинаковым значением того или иного элемента. Такие линии называют изолиния­ми. Кривые равного магнитного склонения — изогоны на­носят на карты изогон (рис. 19); кривые, соединяющие точки с равным магнитным напряжением, называют изодинами, или изодинамами. Кривые, соединяющие точки с равным магнитным наклонением — изоклину, наносят на карту изо­клин.

Магнитное склонение — наиболее сажный элемент для судо­вождения, поэтому его, помимо специальных магнитных карт, указывают на навигационных морских картах, на которых запи­сывают, например, так: «Скл. к. 16°,5 Ш».

Все элементы земного магнетизма в любой точке земной по­верхности подвержены изменениям, носящим название вариа­ций. Изменения элементов земного магнетизма делятся на пери­одические и непериодические (или возмущения).

К периодическим относятся вековые, годовые (сезонные) и су­точные изменения. Из них суточные и годовые вариации невели­ки и для судовождения во внимание не принимаются. Вековые же вариации представляют собой сложное явление с периодом, равным нескольким столетиям. Величина векового изменения маг­нитного склонения колеблется в различных точках земной поверх­ности в пределах от 0 до 0,2—0°,3 в год. Поэтому на морских кар­тах магнитное склонение компаса приводится к определенному году с указанием величины годового увеличения или уменьшения. Чтобы привести склонение к году плавания, надо рассчитать его изменение за истекшее время и на полученную поправку увели­чить или уменьшить склонение, указанное на карте в районе плавания.

Пример 18. Плавание происходит в 1968 г. Склонение компаса, снято с карты, й = 11°, 50^ приведено к 1960 г. Годовое увеличение склонения 5' .При­вести склонение к 1968 г.

Решение. Промежуток времени с 1968 по 1960 г. равен восьми годам; изме­нение = 8 X 5 = 40' »0°, 7. Склонение компаса в 1968 г. й = 11°,5 + 0°,7 = = 12°, 2 0⁵‘ •

Внезапные кратковременные изменения элементов земного магнетизма (возмущения) называются магнитными бурями, воз­никновение которых обусловлено северными сияниями и количе­ством пятен на Солнце. При этом наблюдаются изменения скло­нения в умеренных широтах до 7°, а в полярных областях — до 50°.

В некоторых районах земной поверхности склонение резко от­личается по величине и знаку от его значений в прилегающих точках. Это явление носит название магнитной аномалии. На морских картах указывают границы районов магнитной аномалии. При плавании в этих районах необходимо внимательно следить за работой магнитного компаса, так как точность работы нарушается.

Девиация магнитного компаса и ее уничтожение

Стальной набор корпуса судна, его обшивка приобретают маг­нитные свойства с момента постройки. В магнитном поле Земли все продольные, поперечные и вертикальные связи судна намаг­ничиваются неодинаково. Судовое железо в магнитном отноше­нии принято делить на твердое и мягкое.

Твердое судовое железо обладает свойством постоянных маг­нитов. Постоянный магнетизм, приобретенный судном во время постройки, сохраняется годами. Мягкое в магнитном отношении судовое железо не «задерживает» магнитное состояние надолго. Оно обладает индуктивным магнетизмом, зависящим от положе­ния корпуса судна относительно магнитного меридиана.

Таким образом, на маг­нитную стрелку компаса, установленного на судне, оказывают влияние магнит­ные силы твердого и мяг­кого в магнитном отноше­нии железа, причем дейст­вие их различно. Кроме то­го, в результате действия магнитных сил, возникаю­щих от магнитного поля, создаваемого различными

работающими судовыми агрегатами, контурами с током, стрелка компаса отклоняется от магнитного меридиана.

Вертикальную плоскость, проходящую через полюсы подве­шенной за центр тяжести магнитной стрелки на судне, имеющей свободное вращение вокруг вертикальной оси, называют плос­костью компасного меридиана в данной точке судна. Компасный меридиан — это воображаемая ли­ния пересечения плоскости истинного горизонта наблюдателя с плоскостью компасного меридиана, проходящей через данную точку на судне.

Угол в плоскости истинного горизонта наблюдателя между магнитным и компасным меридианами называют девиацией магнитного компаса (б). Этот угол отсчитывают от нор­довой части магнитного меридиана к О⁸* нли XV от 0 до 180°. Де­виацию называют остовой (восточной), если северная часть ком­пасного меридиана отклоняется от северной части магнитного меридиана к востоку, западной (вестовой), если северная часть компасного меридиана отклоняется от северной части магнит­ного меридиана к западу. Остовой девиации приписывают знак «плюс», а вестовой — знак «минус» (рис. 20). Величина и знак девиации зависят от влияния, которое оказывает на магнит­ную стрелку компаса магнитное поле судна совместно с земным магнитным полем.

По характеру возникновения различают полукруговую, чет­вертную и креновую девиации. Полукруговая создается твердым в магнитном отношении железом, четвертная — мягким, креновая возникает во время качки судна.

Значительная девиация создает большие неудобства при пользо­вании магнитным компасом. Поэтому на судах уничтожают де­виацию путем искусственного создания в центре компаса сил, 2—933 одинаковых по характеру, равных по величине и противополож­ных по направлению силам, вызывающим девиацию¹. Для этого бруски твердого и мягкого железа располагают около компаса в специальных приспособлениях. Компас будет автономным и на­дежным курсо-указателем в том случае, если силы, вызывающие девиацию, компенсируются.

Уничтожение девиации компаса на судне — трудоемкая ра­бота, обычно выполняемая специалистами-девиаторами, а иног­да и судоводителями.

После уничтожения девиации у судовых магнитных компа­сов определяют остаточную девиацию, которая обыч­но не превышает 2—3°. Ее находят из наблюдений на восьми равноотстоящих главных и четвертных курсах.

Для определения остаточной девиации компасов существует несколько способов. Чаще всего ее определяют по:

створам;

пеленгу отдаленного предмета;

взаимным пеленгам;

пеленгам небесных светил.

Простой и наиболее точный способ — это определение девиа­ции по створам. Для этого, следуя одним из курсов, пересекают линию створных знаков, магнитное направление которых изве­стно. В момент пересечения створов, по магнитному компасу за­мечают компасный пеленг створов.

Определив остаточную девиацию, по специальным формулам вычисляют таблицу девиации для компасных курсов через 15 или 10° (табл. 1).

Правилами технической эксплуатации предусмотрено уничто­жение девиации магнитного компаса не реже раза в шесть меся­цев. Если на судне производились ремонтные работы с примене­нием электросварки, а также после погрузки грузов, изменяющих магнитное состояние судна (металлические конструкции, трубы, рельсы и т. п.), необходимо дополнительно уничтожить девиа­цию. В этих случаях при выдаче капитану плана-задания на рейс следует учитывать время, необходимое для уничтожения и опре­деления девиации компаса. Обычно на девиационные работы тре­буется 2—4 ч. Судно приводят в походное состояние, трюмы за­крывают, грузовые стрелы укладывают по-походному, палубный груз прикайтовывают, а затем выходят на рейд, оборудованный и девиатор производит все работы по специальными створами, уничтожению девиации.