Определение места судна

Рис. 5.21. Аналитическое (письменное) счисление пути судна

Аналитическое счисление с помощью автоматических счетно-решающих устройств производится по формулам с учетом сжатия Земли. В простейших системах решаются формулы без учета сжатия Земли.

Получим основные формулы аналитического счисления (рис.5.21).

Судно из точки А (φ₁ λ₁), следуя постоянным курсом (К) по локсодромии, пришло в точку В (φ₂ λ₂).

Если будут известны сделанные судном разность широт (РШ) и разность долгот (РД) то координаты точки В (φ₂ λ₂) легко получить из соотношений:

Значение разности широт (РШ) и разности долгот (РД) можно рассчитать по известным элементам движения: К → курсу судна и S → плаванию судна по этому курсу.

Считая Землю за сферу (шар) из элементарно малого треугольника Аа′в′:

Aa′ = dφ - приращение широты;
b′a′ = dω - приращение отшествия;
Ab′ = dS - приращение расстояния,

где	dφ – разность широт (мили);
	dω – расстояние между меридианами по параллели от т. а′ до т. в′ – отшествие (мили);
	dS – плавание судна по локсодромии между точкой А и точкой в′ (мили).

Если Δ Аа′в′ принять за плоский, можно написать дифференциальные уравнения:

В результате интегрирования значений dφ и dω при K = const, получим:

1)→

то есть

2)→

то есть

ω = S · sin K

Для вычисления значения разности долгот – РД, воспользуемся соотношением между длиной дуги экватора и параллели:

Умножим числитель (dω) и знаменатель (cos φ) на dφ, тогда

так как из Δ Аа′в′

то

Решение этого уравнения приводит к известному интегралу:

а

тогда

РД = РМЧ · tgK

Для вывода прямой связи между отшествием (ОТШ) и разностью долгот (РД), используем теорему о среднем значении интеграла, которая дает:

где φ_n – промежуточное значение широты в интервале между φ₁ и φ₂.

Тогда для разности долгот – РД можно написать

Приравняв оба значения разности долгот (РД), получим значение промежуточной широты φ_n:

откуда

Подставив значение соs φ_n в формулу для разности долгот (РД) и учтя, что

ОТШ = РШ · tgK,

окончательно получим:

где отшествие (ОТШ) и разность широт (РШ) в милях.

Таким образом отшествие (ОТШ) представляет собой длину параллели (в милях) между меридианами точек А и В, широта которой (параллели) определяется соотношением

На практике, при ведении аналитического учета на коротких расстояниях, можно допустить, что в интервале от φ₁ до φ₂ значение cos φ изменяется линейно, тогда

и приближенная формула для расчета разности долгот – РД примет вид:

то есть разность долгот (РД) равна отшествию (ОТШ), деленному на косинус средней широты (φ_m).

Как бы тщательно ни велось счисление пути судна, в нем неизбежно накапливается погрешность. Основными причинами погрешности счисления являются недостоверность знания и методов учета гидрометеорологических факторов влияющих на перемещение судна, инструментальные погрешности технических средств навигации и ряд других. Возможные погрешности в поправках компаса и лага, недостаточно точное знание элементов течения, труд­ности в учете дрейфа - все это приводит к отклонениям судна от заданного пути.

Величина погрешности счисления растет в определенной зависимости от времени плавания и в некоторый момент достигает такой величины, при которой не обеспечивается навигационная безопасность плавания. Это вызывает необходимость корректуры счисления. Корректура счисления должна быть выполнена таким способом, который не зависит от элементов счисления.

Таким способом корректуры счисления является получение координат судна с помощью внешних источников навигационной информации. При этом обеспечивается. получение информации о месте судна, точность которой в достаточной для обеспечения навигационной безопасности плавания степени превышает точность счислимого места и не зависит от элементов счисления

Навигационная информация необходимая для корректуры счисления судна представляет собой величину, зависящую известным образом от положения точки приема информации на земной поверхности.

Источниками навигационной информации являются специально созданные сооружения или устройства (навигационные знаки, радионавигационные системы, космические навигационные системы и т. п.) и естественные объекты (звезды, планеты, приметные горы и т. п.).

Процесс получения координат места судна по данным от внешних источников называется определением места судна или обсервацией.

В результате обсервации место судна может быть получено в виде географических координат (рассчитанных автоматически или вручную) или точки на карте, полученной в результате геометрических построений на карте. Такое место судна называется обсервованным, а полученные координаты - обсервованными. Они обозначаются (j_о, l_о).

Разработано большое количество способов определением места судна. Их можно разделить в зависимости от источников навигационной информации на несколько групп:

- визуальные определения;

- астрономические определения;

- радиотехнические (радиолокационные, по радионавигационным системам, по космическим навигационным системам и др.)

Основой любого способа определения места судна является измерение каких-либо величин, которые зависят от местоположения судна на земной поверхности, т. е. являющихся функцией географических координат места судна.

Измеряемая величина, зависящая от места судна на земной поверхности, называется навигационным параметром.

Навигационные параметры могут измеряться непосредственно (пеленг, расстояние, угол) или определяться косвенно, например, по измерению параметров электромагнитного поля (амплитуда, фаза, разность фаз и т. п.).

Место судна на поверхности Земли определяется двумя координатами j и l. Чтобы найти два неизвестных j и l необходимо измерить как минимум два навигационных параметра.

Сущность определения места судна рассмотрим на примере определения места по трем пеленгам. С помощью пеленгатора, установленного на крыле мостика, в быстрой последовательности измеряют три пеленга на навигационные ориентиры (маяки). Записывают судовое время и отсчет лага на момент измерений. На карту наносят счислимую точку.

Направление на ориентир (пеленг) измеряется на судне с помощью визуальных и оптических пеленгаторов, визиров и радиолокационных станций.

С помощью всех этих приборов измеряются компасные пеленги (КП), так как все они сопряжены с судовым курсоуказателем (гирокомпас, гироазимут, магнитный компас и др.), которые имеют свои поправки (Δ ГК, Δ ГА, Δ МК и др.).

Поэтому, все измеренные с судна направления на ориентиры должны исправляться поправкой курсоуказателя (Δ К – общее обозначение поправки):

• если курс на репитер пеленгатора поступает от магнитного компаса – Δ МК;
• если курс на репитер пеленгатора поступает от гирокомпаса – Δ ГК;
• если курс на репитер пеленгатора поступает от гироазимута – Δ ГА.

Чаще всего трансляция курса на его репитеры идет именно от гирокомпаса.

В результате исправления компасного направления поправкой того курсоуказателя, от которого идет трансляция курса на репитеры пеленгаторов, мы получаем значение исправленного или истинного направления (пеленга) с судна на ориентир (ИП).

На морской навигационной карте меркаторской проекции, измеренный компасный пеленг, исправленный поправкой курсоуказателя, прокладывается как прямая линия (изолиния пеленга – изопеленга – прямая линия) для небольших расстояний.

Исходя из того, что судно должно находиться на навигационной изолинии, соответствующей значению измеренного и исправленного навигационного параметра, то при наблюдении нескольких береговых ориентиров место судна будет находиться в точке пересечения истинных пеленгов на эти ориентиры.