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 стандартнойморской милиприняло округленное значение средней величины, равной1852 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 или6 футов,

Фут = 30,48 сантиметра,

Сажень еще находит применение при обозначении глубин, а фут, кроме того, и осадки судна.

Ярд = 91,44 сантиметраили 3 фута. Этой единицей измеряются небольшие расстояния.

В технике сохранились производные от единицы длины фут:

Дюйм=1/12 футаили 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 называетсяпереносным 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 S₀от некоторого нуля фиксируется специальным счетчиком, а его мгновенное значение в данный момент называетсяотсчетом лага (ОЛ).

Лаг, как и любой прибор, определяет скорость (V₀) с погрешностью. В дальнейшем, для избежания путаницы, относительную скоростьV₀обозначимV_ЛилиV_C.

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 ОЛ₁и при его окончании ОЛ₂и 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.

К_Л= 1 +

S_Л= К_Л* РОЛ

Скорость судна и правильность работы лага определяется на ходовых испытаниях на специальном полигоне,называемоммерная 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:

V_Л = 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).

V_Л =

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=V_Л*t₁+V_т*Cosq_т*t₁при следовании судна от точки А к точке В и

S=V_Л*t₂–V_т*Cosq_т*t₂при следовании судна в обратном направлении.

S

A V₀*t₁ C

V₁ B

V₀*t₂

q_т V₂

Рис.1.21

Решение этих двух уравнений дает: V₀=,.

Но так как V₁=, аV₂=можно записать:

V_Л=

При трех пробегах относительная скорость определится:

V_Л= _Л=,

а при четырех пробегах: V_Л= ,_Л=

Точность определения скорости на мерной линии определяют из выражения:

m_V0 = .

m_V0– точность измерения скорости на мерной линии зависит от длины пробега (S). Приняв среднюю квадратическую погрешность измерения времениm_tравной 1,5 сек (m_t=1,5сек), получим оптимальную длину пробега (S).S =.S = 0,8  1,5 мили

Относительную скорость судна V₀и поправку лага в море определяютс 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

D₂T₂ОЛ₂

Рис.1.22

В момент T₁замечают дистанцию до буя и отсчет лага ОЛ₁, пройдя расстояние чуть более одной мили, на моментT₂замечают дистанцию до буя и отсчет лага ОЛ₂

V_Л=;РОЛ = ОЛ₂– ОЛ₁

л =