Морские единицы длины и скорости

В процессе судовождения приходится решать задачи, связанные с измерением углов и угловых расстояний. Метрическая система мер для этих целей неудобна т.к. усложняет решения задач навигации, в том числе и вычисление координат судна. Поэтому в качестве основной единицы для измерения расстояний в море принята длина одной минуты дуги меридиана земного сфероида.

Для референц-эллипсоида Красовского длина одной минуты такой дуги выражается формулой

l’ = 1852,23  9,34 cos2. (1.56)

Как видно из этой формулы длина одной минуты дуги меридиана величина переменная, зависящая от географической широты. На экваторе она равна 1842,9м, а на полюсе 1861,6. Пользоваться переменной величиной для измерения расстояний неудобно. Поэтому в 1928г. Международное гидрографическое бюро приняло Международную стандартную морскую милю, имеющую постоянную величину, равную 1852м. В нашей стране стандартная морская миля принята в 1931 году.

Одна десятая часть морской мили называется кабельтов (кб):

1 кб = 0,1м. мили = 185,2м.

За единицу скорости в судовождении принят узел (уз):

1уз = 1м. миля/ч.

Понятие узел пришло из эпохи парусного флота, когда скорость измерялась по длине вытравленного за борт судна лаглиня, прикреплённого к деревянному сектору. Лаглинь был разбит узелками на части равные 1/120 мили. Так как сектор оставался в воде неподвижным, то скорость судна измерялась подсчётом числа узелков, вытравленных за борт за 30 с, т.е. за 1/ 120часа, что соответствовало числу миль, пройденных за 1 час.

Переход от скорости в узлах к скорости в кабельтовых в минуту производится по формуле

V кб/мин = V уз / 6; 1 уз = 0, 17 кб/мин.

Для некоторых расчётов, в том числе связанных со скоростью ветра, используется единица метр в секунду (м/с):

1м/с = 1,944 уз  2уз; 1уз = 0,514 м/с  0,5 м/с.

Соотношение скорости в различных единицах приведено в табл.5.15 МТ - 2000.

В картографических материалах других стран могут встретиться другие единицы длины:

сажень морская, равная 1,83м или 6 футам применяется при обозначении глубин;

фут, равен 30,48 см или 12 дюймов (1 дюйм = 2,54 см), применяется для обозначения высот побережья, малых глубин и осадки судна;

ярд, равен 3 футам или 91,44 см , используется для измерения небольших расстояний в США.

Скорость судна и принципы её измерения

Для учёта движения судна кроме определения направления его движения надо знать ещё и пройденное по курсу расстояние, которое определяется или по показаниям специального прибора - лага, или по скорости судна и времени плавания.

С

Рис. 1.32. Относительное, абсолютное и переносное движение

удно, перемещаясь по водной поверхности Земли, совершает движение в двух средах - водной и воздушной, которые сами движутся относительно дна морей и океанов. Движение судна относительно водных масс считается относительным, а относительно поверхности Земли - абсолютным. Перемещение судна под действием ветра и течения называется переносным движением (рис.1.32).

Связи скоростей выражаются следующими формулами:

; (1.57)

, (1.58)

где - вектор абсолютной скорости; - вектор относительной скорости, - вектор переносной скорости, т.е. вектор общего сноса ветром и течением; - вектор сноса судна ветром; - вектор скорости течения.

В зависимости от типа измеряемой скорости лаги делятся на абсолютные и относительные. В настоящее время реализованы два физических принципа измерения абсолютной скорости движения судна: по доплеровскому сдвигу частоты и с помощью инерциальных систем навигации. Относительная скорость измеряется в основном двумя типами лагов: гидродинамическими и индукционными. Принцип работы гидродинамических лагов заключается в измерении динамического давления набегающего потока воды при движении судна, которое и определяет относительную скорость:

V₀ = (P_Д)

Принцип работы индукционных лагов основан на электромагнитной индукции. Магнитное поле, создаваемое специальным устройством под днищем судна, перемещается в потоке морской воды, являющейся проводником, и поэтому в ней наводится ЭДС, которая является функцией относительной скорости судна:

V₀ = (ЭДС)

Переносная скорость измеряется дрейфомерами и измерителями течений.

Таким образом, истинной или абсолютной скоростью называется скорость судна относительно Земли (дна), т.е. учитывается не только движение самого судна относительно воды, но и дрейф от ветра и снос течением.

Относительной скоростью Vo называется скорость судна относительно водных масс.

На скорость судна влияют различные факторы.

1. Изменение осадки судна. Установлено, что изменение осадки, а следовательно водоизмещения судна незначительно влияет на скорость судна. Изменение водоизмещения судна на 5% вызывает изменение скорости в среднем на 1% , а увеличение водоизмещения на 10 % уменьшает скорость на 2-3%. Конкретное судно при различных вариантах загрузки в различных гидрометеоусловиях может вести себя по-разному.

2. Обрастание корпуса судна. В результате обрастания ракушками и водорослями подводная часть судна становится шероховатой, что увеличивает трение судна о воду и уменьшает скорость. Значительное обрастание может уменьшить скорость на 25-30%. Для очистки корпуса судно ставят в док и используют специальные антиобрастающие покрытия корпуса.

3. Крен судна. При наличии крена давление воды в носовой части судна меньше

со стороны повышенного борта. Для удержания судна на курсе необходимо держать руль переложенным на другой борт. При этом тормозящее действие руля уменьшает скорость судна.

4. Дифферент судна. Незначительный дифферент судна на корму не оказывает влияния на скорость судна, но его увеличение приводит к потере скорости из-за уменьшения эффективности работы винта. При большом дифференте на корму судно уваливается под ветер и, для приведения его на курс необходимо держать руль переложенным преимущественно на один борт. При этом руль оказывает тормозящее действие на движение судна и скорость уменьшается.

Дифферент на нос значительно влияет на скорость судна из-за увеличения лобового сопротивления движению и уменьшения эффективности работы винтов. Кроме того, корма увеличивает парусность и уваливается под ветер, поэтому для удержания судна на курсе приходится держать руль переложенным преимущественно на один борт, что оказывает тормозящее действие и уменьшает скорость судна.

5. Рысканье судна. Рысканье снижает скорость за счёт перекладок руля и увеличивает проходимое расстояние.

6. Мелководье. При плавании на мелководье скорость судна уменьшается иногда до 10-15 % за счёт увеличения сопротивления воды движению судна.

7. Изменение числа работающих винтов. Экспериментально установлено, что если у двухвинтового судна работает один винт, то его скорость уменьшается примерно на 20 %. Если у трех винтового судна работает один винт, то его скорость уменьшается на 30 %.

8. Волнение и ветер. Волнение и ветер обычно уменьшают скорость судна. Но при попутном ветре и несильном волнении скорость может увеличиться на 3-5 %.

9. Течение. Встречное течение уменьшает скорость, а попутное течение её увеличивает.

Определение истинной скорости судна является одной из важнейших задач судовождения, определяющих точность счисления пути судна, что в значительной мере способствует безопасности мореплавания.