- •Практическое судовождение
- •Введение
- •Краткий исторический очерк
- •Навигация
- •1.1.1. Форма и размеры Земли
- •1.1.2. Географические координаты и их разности
- •1.1.4. Измерение глубины моря. Лоты
- •1.1.5. Дальность видимости огней на море
- •1.1.6. Системы деления горизонта
- •1.1.7. Направления на море
- •1.1.8. Магнитные меридиан и склонение
- •1.1.9. Компасы. Компасный меридиан. Девиация
- •1.1.10. Перевод и исправление румбов (направлений)
- •1.1.11. Определение поправки компаса
- •1.2. Счисление пути судна
- •1.2.1. Назначение и виды счисления. Основные задачи,
- •1.2.2. Учет ветра
- •1.2.3. Учет течения
- •1.2.4. Учет циркуляции
- •1.2.5. Аналитическое счисление
- •1.2.6. Точность счисления
- •1.3. Определение места судна
- •1.3.1. Основы определения места судна и оценка точности
- •1.3.2. Визуальные определения
- •1.3.3. Определение места по радионавигационным системам (рнс)
- •1.3.4. Радиолокационные определения места судна
- •2. Помехи от аэрозолей
- •1.3.5. Спутниковые навигационные системы (снс)
- •1.4. Плавание при особых условиях
- •1.4.1. Плавание в стесненных водах
- •1.4.2. Плавание в морях с приливами.
- •1.4.3. Плавание в условиях шторма
- •1.4.4. Плавание по Дуге Большого Круга.
- •2. Морская лоция
- •2.1. Навигационно-географическая терминология и сно
- •2.1.1. Подразделения Мирового океана
- •2.1.2. Рельеф морского дна
- •2.1.3. Берег. Порт
- •2.1.4. Средства навигационного оборудования (сно)
- •Система ограждения навигационных опасностей плавучими предостерегательными знаками мамс
- •2.2. Картографические проекции и морские карты
- •2.2.1. Картографические проекции. Масштабы
- •2.2.2. Локсодромия. Ортодромия
- •2.2.3. Классификация картографических проекций
- •2.2.4. Меркаторская проекция
- •2.2.5. Классификация морских карт
- •2.2.6. Чтение мнк
- •2.2.8. Подъем и корректура карт
- •2.2.9. Навигационные пособия
- •2.3. Навигационная проработка перехода
- •2.3.1. Подбор карт, руководств и пособий, их корректура
- •2.3.2. Гидрометеорологические условия
- •2.3.3. Навигационно-гидрографические условия
- •2.3.4. Сведения о портах
- •2.3.5. Выбор пути судна
- •2.3.6. Предварительная прокладка
- •2.3.7. Естественная освещенность
- •2.3.8. Приливные явления
- •2.3.9. Составление табличного плана перехода
- •3. Мореходная астрономия
- •3.1. Небесная сфера
- •3.2. Видимое суточное движение светил
- •Азимут истинного восхода и захода светил
- •3.3. Видимое годовое движение Солнца
- •3.4. Видимое движение Луны и Планет
- •3.5. Измерение времени
- •3.6. Морские астрономические ежегодники
- •3.7. Звездное небо и звездный глобус. Основные созвездия и навигационные звезды
- •3.8. Измерение и исправление высот светил
- •3.9. Определение полправки компаса
- •3.10. Определение места судна методом высотных линий положения
- •3.11. Определение места судна по разновременным наблюдениям Солнца
- •3.12. Частные и аварийные способы определения координат
- •4. Навигационная гидрометеорология
- •4.1. Метеорология
- •4.1.1. Атмосфера
- •4.1.2. Метеорологические элементы
- •Осадки, образующиеся на поверхности Земли и земных предметов
- •4.1.3. Циклоны умеренных широт
- •4.1.4. Тропические циклоны
- •4.1.5. Факсимильные карты и метеобюллетени
- •4.2. Океанография
- •4.2.1. Морская вода
- •4.2.2. Ветровое волнение
- •Наблюдения над волнением с судна
- •4.2.3. Течения
- •Балтийское море
- •Северное море и проливы
- •Средиземное море и Гибралтарский пролив
- •Черное море, проливы и другие моря
- •Понятие о статической теории приливов
- •Суточные неравенства
- •Полумесячное фазовое неравенство
- •Параллактическое неравенство
- •Явление прилива на реках и в устьях рек
- •4.2.5. Некоторые природные явления
- •Большие волны в бухте
- •Падающие ветры
- •Заключение
1.3.3. Определение места по радионавигационным системам (рнс)
Развитие радиоэлектроники вообще и применительно к техническим средствам навигации достигло впечатляющих успехов облегчая тяжелый труд судоводителей и повышая безопасность мореплавания. Тем не менее, роль и значения таких средств не должна переоцениваться и их использование требует взвешенного критического отношения. Высказывающиеся мнения о том, что методы "классической навигации" отжили свое надо рассматривать как авантюристические.
Во-первых, все новейшие радиотехнические средства навигации реализуют методы классической навигации, без глубокого знания которых использование новейших средств часто оказывается неэффективным и рискованным.
Во-вторых, любым техническим средствам присущи помехи, сбои и неожиданные отказы и навигационная безопасность может обеспечиваться умелым применением относительно простых и надежных методов классической навигации.
В-третьих, только грамотное совместное использование всех доступных средств и методов с их взаимным контролем реально способствует повышению безопасности мореплавания.
А. Определение места судна по пеленгам круговых радиомаяков
Первым радионавигационным прибором стал радиопеленгатор. В середине 20-х годов были созданы судовые радиопеленгаторы с рамочными антеннами направленного приема. С начала 60-х годов на смену слуховым приходят более совершенные визуальные радиопеленгаторы.
В настоящее время радиопеленгаторы признаны устаревшими и от применения которых на судне можно отказаться. Для новых судов отсутствует требование об установке на них радиопеленгатора.
Однако в мире еще работают морские круговые радиомаяки и аэрорадиомаяки с дальностью действия 25-300 миль; в некоторых случаях может возникнуть необходимость определить место по пеленгам круговых радиомаяков: при возникновении сомнений в надежности обсервации, полученной другим способом, предупреждения промахов в счислении, в опознании местности или объектов наблюдений, определение места судна, подающего сигналы бедствия.
Способы определения места судна по радиопеленгам основаны на измерении направлений на радиостанции, координаты которых известны. Обсервованное место получают, как и при визуальных определениях, по двум, трем линиям положения.
Круговой радиомаяк – специальная радиостанция с известными координатами, излучающая радиоволны вокруг всего горизонта.
Направление на радиомаяк (РМк) определяется с помощью судового радиопеленгатора – специализированного радиоприемника, позволяющего осуществлять направленный прием.
Направление из точки приема на излучатель радиосигналов, определяемое с помощью радиопеленгатора, является ортодромическим.
Ортодромический радиопеленг (орт РП), принятый на судне, определяется углом, заключенным между северной частью меридиана и касательной в точке приема к ортодромии, соединяющей радиомаяк Р и судно С. Этим двум точкам соответствует вполне определенная локсодромия (рис.1.41.).
Рис. 1.41.
Известно, что угол между ортодромией и локсодромией, проходящий через две точки на карте в меркаторской проекции равен ортодромической поправке . Следовательно, для расчета локсодромического пеленга используется формула:
.
Значение определяется с помощью таблиц или по формулам:
,,.
Знак определяется из условия изображения ортодромии на меркаторской карте, где она обращается своей выпуклостью к ближайшему полюсу, как показано на рис. 1.41. В Северном полушарии знак положителен при направлениях с судна на радиомаяк от 0до 180и отрицателен при направлениях от 180до 360. В южном полушарии знаки ортодромической поправки в рассмотренных направлениях противоположны.
Наличие вблизи рамочной антенны проводов (например, проводов судовых антенн) и больших металлических масс (корпус судна) вызывает ошибки в определении направления. Все окружающие рамку судовые устройства излучают часть принятой ими энергии радиоволн. В результате этого на рамочную антенну действует суммарное электромагнитное поле, фронт волны которого уже не совпадает с направлением фронта волны от радиостанции. Это физическое явление называют радиодевиацией.
Рис. 1.42.
В геометрическом смысле радиодевиация – это угол f в плоскости истинного горизонта наблюдателя в точке приема С между направлением «судно-радиомаяк» и направлением, по которому фактически измерен принятый сигнал радиомаяка (рис. 1.42.).
При неблагоприятных условиях расположения рамочной антенны на судне величина радиодевиации может достичь нескольких десятков градусов. Поэтому периодически производятся работы по уничтожению (компенсации) радиодевиации. Однако полностью уничтожить радиодевиацию практически не удается, и при определении направлений необходимо учитывать остаточную радиодевиацию.
Остаточная радиодевиация определяется на нескольких длинах радиоволн по сравнению курсовых углов, измеренных визуально, и курсовых углов, снятых со шкалы радиопеленгатора на работающий радиомаяк:
По результатам измерений составляется таблица радиодевиации, которая используется при обработке радиоизмерений. Аргументом для входа в таблицу радиодевиации является отсчет радиокурсового угла (ОРКУ).
Гониометрическое устройство современных радиопеленгаторов позволяет определить направление приходящих к судну радиоволн как относительно ДП судна, так и относительно меридиана.
Внутренняя шкала гониметра неподвижна, ее начало счета (ноль) совпадает с направлением носовой части ДП, счет курсовых углов производится по круговой системе, Таким образом, с внутренней шкалы гониометра судоводитель может снять отсчет радиокурсового угла (ОРКУ). Внешняя шкала, электрически связанная и согласованная с показаниями гирокомпаса, позволяет фиксировать отсчет радиопеленга (ОРП).
Использование при определении радиопеленга показаний гирокомпаса вызывает необходимость учета поправки гирокомпаса ГК.
Расчет локсодромических пеленгов (Лок П), которые прокладываются на морской навигационной карте, выполняются по следующим схемам:
А. Подвижная шкала связана с гирокомпасом:
ОРКУ = ОРП - ГКК
ОРП +f + ГК |
262,о5 -2,1 +0,5 |
Орт П + |
260,9 -0,5 |
Лок П |
260,4 |
В. Подвижная шкала гониометра не связана с гирокомпасом, а также при использовании магнитного компаса:
-
ОРК
+ f
+ ИК
72,5
-2,1
190,5
Орт П
+
260,9
-0,5
Лок П
260,4
Обратный локсодромический пеленг прокладывается от места радиомаяка на карте прямой линией.
Радиомаяки определенной группы работают на одной длине радиоволны и включаются в действие по установленному расписанию, строго последо-вательно, т.е. с окончанием работы первого радиомаяка в работу включается второй, затем третий и далее все последующие радиомаяки группы. Практически интервалы времени между измерениями радиопеленгов могут составить от 2 до 10 мин. Поэтому для получения обсервации необходимо линии радиопеленгов приводить к одному моменту.
Если радиомаяки расположены в пределах путевой карты, на которой ведется навигационная прокладка, приведения линий радиопеленгов целесообразно производить путем прокладки их от смещенных мест радиомаяков, как показано на рис. 1.43.
Рис. 1.43.
Для этого рассчитываются смещения первых двух радиопеленгов на величину плавания за время между измерениями по формулам:
или;
или,
и по направлению курса (пути) судна откладываются от мест радиомаяков. Из полученных точек Аи Впроводят линии радиопеленгов ЛокРП1и ЛокРП2.
Обсервация, полученная таким способом, будет соответствовать времени и отсчету лага третьего измерения.
Обсервованная точка обозначается следующим образом: . Если место судна определяют по радиопеленгу в сочетании с другой линией положения (например, высотой), то место называют комбинированным, а обсервованную точку обозначают .
95%-ная погрешность места, полученного по двум локсодромическим пеленгам рассчитывается по формуле:
,
где П – угол пересечения пеленгов, градусы,
D1 и D2 - расстояние между судном и радиомаяками, мили,
m13- средние квадратические погрешности локсодромических
радиопеленгов.
Б. Определение места по импульсно-фазовой РНС "Лоран-С"
Все станции РНС "Лоран-С" работают на одной несущей частоте f= 100 кГц (длина волны= 3 км). Такие волны дальше распространяются вдоль поверхности Земли, а это обеспечило расширение района действия до 1000 миль по поверхностным сигналам и более 2000 миль – по пространственным.
Цепочка этой РНС состоит из ведущей и нескольких ведомых станций, сигналы которых синхронизированы по моментам излучения и фазе.
Ведущая станция излучает пакет импульсов, который распространяется со скоростью С и проходит расстояние D1до судна за времяtвщ=D1/С. Этот же пакет, пройдя базу за времяt=b/с, переизлучается ведомой станцией, а затем, пройдя расстояниеD2от этой станции до судна будет принят на нем через времяtвм. Таким образом, интервал времениТ =tвм–tвщизмеренный на судне между моментами приема пакетов импульсов однозначно соответствует разности расстоянийD=D2–D1до станций:
.
Для такого навигационного параметра изолинией является гипербола.
Более точное измерение Т достигается измерениями разности фаз высокочастотных несущих колебаний, заполняющих каждый импульс.
Автоматические судовые ПИ разных фирм позволяют выполнять измерения при соотношении сигнал / шум 0,1 по поверхностным сигналам
на расстояниях 1500 миль со средней квадратической погрешностью
m= 0,10,4 мкс. Такие ПИ имеют встроенный микропроцессор с жестко защитой программой и могут индицировать в цифровой форме либо измеряемые параметры либо, по желанию судоводителя – обсервованные географические координаты на эллипсоидеWGS-84.
Погрешность места в зависимости от расстояния до станции изменяется от нескольких метров до нескольких кабельтов.