Вопрос 1.

Навигационный секстан: назначение, устройство, основные тактико-технические данные и выверки. Секстаном - называется угломерный инструмент, построенный на принципе отражательной схемы и предназначенный для измерения углов на подвижной основе. Название "секстан" связано с величиной его дуги лимба, равной приблизительно 1/6 окружности (по-латыни sextantis-шестая часть). Секстан служит для измерения высоты светила, т.е. вертикального угла между плоскостью горизонта и направлением на светило. Кроме вертикальных углов, секстаном можно измерять горизонтальные углы между направлениями на земные ориентиры (предметы) при определении места судна навигационными способами. При измерении секстаном вертикальных и горизонтальных углов один из предметов наблюдается прямовидимо, изображение же другого предмета наблюдатель видит после отражения от двух зеркал. Чтобы измерить угол, эти два изображения необходимо совместить.

С екстан состоит из металлической или пластмассовой рамы в форме сектора. На раме расположен лимб с градусными делениями, а по торцу дуги нарезана зубчатая рейка. На левом радиусе рамы укреплены неподвижное малое зеркало и светофильтры. На правом радиусе рамы имеется угольник с кольцом, служащий для крепления на ней астрономической трубы и подъемного механизма. На подвижном радиусе- алидаде крепится большое зеркало и на противоположном ее конце установлен винт с отсчетным барабаном, наружная поверхность которого имеет 60 минутных делений. Число градусов показывает индекс, нанесенный около выреза на алидаде. Минуты и десятые доли минуты отсчитываются на барабане. При вращении барабана алидада передвигается, что дает возможность точно совместить прямовидимое и отраженное изображения предметов. Точность измерения углов секстаном 0,1. На оборотной стороне рамы имеются ручка и две ножки. Измеряя высоту, нужно в поле зрения трубы секстана совместить светило (или края его диска) с линией видимого горизонта. Совмещение производят в вертикале светила. Установить индекс алидады на 0 и навести трубу на светило. Передвигая алидаду от себя, одновременно опустить секстан к горизонту так, чтобы дважды отраженное изображение светила оставалось все время в поле зрения трубы. Как только появиться прямовидимое изображение горизонта, приступить к точному визированию высоты.

В судовых условиях выполняют следующие выверки секстана: проверку положения трубы (для СНО-М и дневной СНО-Т) - перед плаванием, но не реже чем через 3 мес.; проверку перпендикулярности большого и малого зеркал (в указанной последовательности) к плоскости лимба не реже раза в неделю и при подозрении, что установка зеркал нарушена. Поправку индекса секстана необходимо определять каждый раз непосредственно до или после измерения высот светил. Подготовка секстана. Проверка параллельности оптической трубы (дневной или универсальной) плоскости лимба. Секстан устанавливают на горизонтальную поверхность. Алидада ставится на середину лимба, отфокусированная труба - на своё штатное место, а диоптры - на край лимба так, чтобы вертикальная плоскость, проходящая через них, была параллельна оси трубы. Прицеливаются диоптрами, на какой- то удалённый предмет (см. рис.) Если этот предмет располагается в поле зрения по вертикали(положение а) ось трубы параллельна плоскости лимба. Если же предмет смещён вверх или вниз (положение б и в), то ось трубы непараллельная плоскости лимба и её следует выправить, действуя винтами, крепящими трубу. Проверка перпендикулярности большого зеркала плоскости лимба. Секстан устанавливают на горизонтальную плоскость большим зеркалом к себе, алидаду на отсчёт лимба около 40°, диоптры - на края лимба так, чтобы их плоскости располагались по касательной к внутренней дуге лимба. Судоводитель должен видеть, помимо большого зеркала (справа), часть диоптра 5, установленного на 0°, а часть другого диоптра - отражённой в большом зеркале. При перпендикулярном зеркале верхние срезы диоптров будут представлять непрерывную линию (положение отражённого диоптра 4). Если же зеркало не перпендикулярно плоскости лимба, то срезы диоптров составят ступеньку (положения 1 и 3 , отражённого диоптра). Вращая регулировочный винт большого зеркала, добиваются положения 4 отражённого диоптра. Проверка перпендикулярности малого зеркала плоскости лимба. Секстан вооружается отфокусированной трубой. Алидада устанавливается на нуль по лимбу и барабану. Труба наводится на какой-то удалённый предмет (лучше светило). Вращая барабан, проводят дважды отражённое изображение предмета через прямовидимое. При перпендикулярном положении зеркала дважды отражённое изображение точно перекроет прямовидимое. В противном случае барабаном выводят дважды отражённое изображение предмета на одну горизонталь с прямовидимым и нижним регулировочным винтом малого зеркала совмещают оба изображения. Проверка параллельности зеркал (определение поправки индекса). При установке алидады на нуль по лимбу и барабану плоскости обоих зеркал должны быть параллельны. Угол их расхождения называется поправкой индекса: i = 360° - OC₁ ( 1 ) Отсчёт погрешности индекса может быть получен одним из четырёх приёмов: по звезде, видимому горизонту, предмету, Солнцу. Методика определения поправки индекса первыми тремя приёмами одинакова. Секстан вооружается отфокусированной трубой. Алидада устанавливается на 0°. Труба наводится на выбранный объект. Вращением барабана дважды отражённое изображение объекта наблюдения совмещается с прямовидимым и снимается ОС₁. Если индекс алидады смещён влево от нуля пункта делений лимба, то градусы записываются 360, 361° и т.д., если же вправо - то 359, 358°С и т.д. Поправка индекса с её знаком определяется по формуле (1). При определении поправки по Солнцу последовательно совмещают верхний и нижний края прямовидимого изображения Солнца с нижним и верхним краями дважды отражённого. Совместив верхний край прямовидимого изображения Солнца 2 с нижним краем дважды отражённого 3 , получают ОС_i1. Совместив нижний край прямовидимого изображения с верхним краем дважды отражённого 1, получают ОС_i2. OCi = OCicp = (ОC_i1 + OC_i2) / 2; Поправка индекса вычисляется по формуле (1). R'e = (OC_i2 – OC_i1) /4 . ( 2 ). Сравнивая полудиаметр Солнца, полученный по формуле 2, с полудиаметром, выбранным на дату наблюдения из МАЕ Re, контролируют правильность определения i, которая считается достоверной, если: R'e- Re  0.3' Если i > 5', её уменьшают. Для этого алидаду вновь устанавливают на нуль по лимбу и барабану и совмещают дважды отражённое изображение объекта наблюдений с прямовидимым верхним регулировочным винтом. После этого вновь производят установку малого зеркала перпендикулярно плоскости лимба и определяют остаточную поправку индекса одним из описанных приёмов.

Вопрос №2

Время. Организация службы времени на судне. Служба времени организуется на судне для судовождения и для нормальной жизни на судне. В службу времени входят: хронометр, палубные часы, судовые часы, секундомеры, хронометрический журнал, журнал сличения. Повседневная служба времени предусматривает: Ежедневный завод хронометров и палубных часов в одно и то же время; Ежедневное определение поправок хронометра в одно и то же время по радиосигналам точного времени и запись её в хронометрическом журнале; Сличение палубных часов с хронометром и запись его в журнал сличения; Определение суточного хода хронометра и его вариации. Перевод судовых часов при переходе из одного часового пояса в другой; Ежедневное согласование и регулирование всех часов; Отметки времени на ленте самописцев. Категорически запрещается разборка каких-либо измерителей времени. Ремонт – только в мастерских. Хронометр должен выдавать GMT с точностью до 0,5с. Судовые часы в радиорубке должны показывать киевское время с точностью до 6 сек; в штурманской и МКО – судовое время с точностью до 0,5 мин, остальные – до 1 мин. В судовождении используется три системы счета времени: звездное, истинное солнечное и среднее солнечное. Звездное время – промежуток времени, прошедший с момента верхней кульминации токи Овна до данного ее положения. Звездные сутки – промежуток времени между 2 последовательными верхними кульминациями точки Овна. S=t+α – основная ф-ла звездного времени; t - часовой угол светила в круговом счете; α - прямое восхождение; S - звездное время. Человек связывает счет времени с положением Солнца на небесном своде. Ежедневное запаздывание верхней кульминации центра истинного Солнца приводит к тому, что начало звездных суток будет приходиться на разное по освещенности поверхности Земли Солнцем время: 21.03 и истинные и звездные сутки начнутся в полдень, то 22.06 они начнутся в 6 ч по истинному солнечному времени, 23.09 в полночь, 22.12 в 18 ч. Предшествующих суток. Это неудобно, поэтому в повседневной жизни звездное время не используется. Вторая причина – неравенство истинных и звездных часов, минут, секунд. Истинное солнечное время – промежуток времени прошедший с момента верхней кульминации центра истинного Солнца до данного положения его на меридиане. Видимый годовой путь вокруг Земли Солнце совершает по эклиптике, а циферблат истинных часов – небесный экватор. Поэтому стрелкой этих часов является не сам центр истинного Солнца, а точка пересечения его меридиана с небесным экватором. Из сказанного выше следует, что стрелка истинных солнечных часов будет изо дня в день менять скорость своего движения по циферблату (небесному экватору). Такая неравномерность усугубляется еще и тем, что само истинное Солнце движется по эклиптике неравномерно. Поэтому истинное солнечное время не используется для нужд человека. Истинное Солнце заменяют условной точкой, движущейся по небесному экватору с постоянной скоростью, равной средней скорости движения истинного Солнца по эклиптике, в том же направлении что и истинное Солнце. Эта точка – среднее Солнце. Обязательное условие выбора среднего Солнца в перигее: λ_© = α_; где λ_© - долгота истинного Солнца, α_- прямое восхождение среднего Солнца. Перигей – точка эклиптики, ближайшая к Земле. Средним солнечным временем наз промежуток времени от нижней кульминации среднего Солнца до данного его положения. Средние солнечные сутки равны полному обороту Земли вокруг своей оси относительно среднего Солнца. Начало средних солнечных суток приходится в полночь, а в фундаментальной астрономии – в полдень. Такой счет времени принят в повседневной человеческой жизни и получил название гражданского времени. Связь между истинным солнечным и средним солнечным временем определяется уравнением времени η. η =t_ – t_© = α_© – α_; знак уравнения времени считается положительным, если среднее Солнце опережает истинное. Из уравнения времени определяется не только значение, но и знак. Связь гражданского времени с часовым углом среднего Солнца: Т=t_ + 12^ч(180˚). Также η=Т^вк - 12^ч,

Для наблюдателей расположенных на разных меридианах гражданское время разное. Т.к. отсчет его ведется от меридиана наблюдателя. Также существует разновидность гражданского - гринвичское, местное, поясное и летнее время. Демаркационная линия времени – линия при пересечении которой при движении судна с Е на W дата пропускается.

T_м=Тгр±λ^E_W – местное время; S_м=Sгр±λ^E_W – местное время; T_п=Тгр±Ν^E_W – поясное время. Служба времени на судне организуется для обеспечения нормальной жизни на судне. В СВ входят: хронометр, палубные часы, судовые часы, секундомер, хронометрический журнал и журнал сличений. С В предусматривает: 1) ежедневный завод хронометров и палубных часов; 2) ежедневное определение поправок хронометра строго в одно и тоже время по радиосигналам времени с последующей записью в хронометрический журнал; 3) ежедневное сличение палубных часов с хронометром с записью в журнал сличений; 4) ежедневное определение суточного хода и его вариации; 5) перевод судовых часов при переходе из одного пояса в другой; 6) ежедневное согласование часов штурманской рубке и в МО; Тритий помощник капитана возглавляет и организует службу времени.

Вопрос №3

В идимое суточное движение светил и сопровождающие его явления. Наблюдая в течение нескольких часов за звездным небом, заметим, что созвездия, расположенные в восточной стороне небесного свода, поднимутся выше, а находящиеся на западе зайдут. Наблюдателю представляется, что весь небесный свод вместе со светилами вращается вокруг некоторой оси в направлении с востока на запад. Наблюдаемое движение светил в направлении с востока на запад является видимым, т. е. кажущимся. Его причиной на самом деле слу­жит вращение Земли вокруг своей оси с запада на восток. В сфери­ческой астрономии принято, однако, рассматривать все явления так, как они представляются наблюдателю. Поэтому для удобства рассуж­дений будем считать Землю неподвижной, а небесные светила — вра­щающимися. Вместе с наблюдателем остаются неподвижными и свя­занными с ним линии и круги небесной сферы: отвесная линия(ZOn), истин­ный горизонт(NESW) с полуденной линией NS, ось мира(P_N Ps), меридиан наблюда­теля(P_NQ′P_SQ), первый вертикал(ZEnW) и небесный экватор(QЕQ′W).

Видимое суточное движение све­тил происходит по небесным парал­лелям в направлении по часовой стрелке, если смотреть на сферу со стороны Северного полюса ми­ра pn. В зависимости от соотношения широты наблюдателя ф и склоне­ния д все светила при своем дви­жении по параллелям будут про­ходить те или иные характерные положения. Кульминацией светила называется точка пересечения центром све­тила меридиана наблюдателя. Если светило находится на полуденной части меридиана наблюдателя, то его кульминация называется верх­ней, а если на полуночной, — нижней. Истинным восходом светила называется точка пересечения цент­ром светила е-й части истинного горизонта, а истинным заходом — точка пересечения его W-й части. Следовательно, условием восхода и захода светил в данной широте является неравенство б < 90° — ф.

Особенности видимого суточного движения светил для наблюда­телей на полюсах или экваторе. Для наблю­дателя, находящегося на полюсе (ф = 90°), полюсы мира P_N и ps сов­падают с точками Z и п, ось мира — с отвесной линией, а экватор — с истинным горизонтом. Наблюдателю доступна только одна половина небесной сферы. Наблюдатель не видит светил, склоне­ние которых разноименно с широтой. В суточном движении светила описывают круги, параллельные горизонту, высоты светил не изме­няются и равны склонениям. Светила не имеют точек кульминации, восхода и захода. Для наблюдателей на экваторе (= 0°) полюсы мира pn и P_S совпадают с точками горизонта N и S, ось мира — с полуденной ли­нией, экватор — с первым вертикалом. Здесь все светила восходят и заходят. Параллели светил перпендикулярны горизонту и делятся пополам, т. е. время нахождения светил над горизонтом и под ним одинаковое.Расчеты Тс различных явлений: 1. Определение времени кульминации cветил. В ежедневных таблицах на правой странице дается местное время на гринвичском меридиане верхней и нижней кульминаций Солнца и Луны на каждый день. Там же на левой странице под колонкой суточных эфемерид навигационных планет приведено местное время кульминации планеты на гринвичском меридиане на среднюю дату разворота. Рассчитываем суточное изменение  как разность двух моментов кульминаций для восточных долгот из предшествующего момента вычитаем настоящий момент, для западных из последующего настоящий. По вспомогательной таблице (приложение 1Б в МАЕ; поправка за долготу ) по аргументам -долгота и -разность моментов выбираем поправку за долготу Т. Знак поправки одинаков со знаком . Получаем местное время кульминации Тм. Переводим местное время в судовое (через Гринвич). ТкТ=Тмс=Тгр№=Тп+1или 2 часа=Тд=Тс. 1 час если часы идут по декретному времени с 01.10 по 01.04, и 2 часа с 01.04 по 01.10; где Тп – поясное время. Тд – декретное время. 2.Определение времени восхода и захода Солнца и Луны, начала и конца сумерек. В ежедневных таблицах МАЕ на правой странице разворота приводятся моменты явления Тт на среднюю дату трехсуточного интервала. Момент явления выбирается для широты, ближайшей меньшей к заданной широте. В случае если заданная дата не совпадает со средней, используя суточные изменения необходимо рассчитать момент явления на заданную дату. Для предыдущей даты суточное изменение берется слева, для последующей справа. Моменты начала или конца сумерек выбираются на среднюю дату без интерполяции. Здесь же находим разность 1 (значение и знак) между моментом для последующей большей табличной широты, разность  между заданной широтой и меньшей табличной широтой, а так же замечаем величину табличного интервала широт (2,5или 10), между которыми производится интерполирование. Из таблицы приложения 1 (А. Поправка за широту) по аргументам  и 1 для соответсвующего интервала широт находим поправку Т (с тем же знаком , что и 1). Из таблицы приложения 1 (Б. Поправка за долготу) по аргументам  и суточные изменения 2 находим поправку Т (знак одинаков со знаком 2). Суточные изменения приведены слева и справа от моментов восхода и захода.Если долгота восточная берем слева, если западная справа. Знак суточных изменений определяется в зависимости от возрастания или убывания моментов к предыдущим или последующим суткам. При расчете начала сумерек поправкой за долготу можно пренебречь. Прибавляем со своими знаками найденные поправки Т , Т к выбранному моменту Тт и получаем местное вре6мя явления Тм. Приемом через Гринвич переводят Тм в Тс. Тт  Т  Т = Тм   =Тгр N = Тс