1.Основные понятия и определения

Основные понятия и определеня


Слово "навигация" произошло от латинского "navigatio" - судоходство. Судовождение является предметом штурманской специальности. От знаний и опыта штурмана зависит безаварийное плавание судна.
ФОРМА И РАЗМЕРЫ ЗЕМЛИ. В результате исследований установлено, что действительной формой Земли является геоид - неправильное геометрическое тело, близкое по форме к эллипсоиду вращения (сфероиду). Эллипсоид вращения образуется при вращении эллипса PnQPsQ/ вокруг его малой оси PnPs (рис. 1). Разность между длинами большой и малой полуосей земного сфероида составляет только 21 382 м, т. е. всего 0,3 % длины большой полуоси. Поэтому при решении большинства навигационных задач допустимо для упрощения всех расчетов принимать Землю за шар с радиусом 6371,1 км., имеющий поверхность и объем почти одинаковые с земным эллипсоидом.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ][ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КООРДИНАТЫ. Положение различных объектов на поверхности Земли может быть определено с помощью географических координат. Для отсчета координат на земной шар условно нанесена система точек и кругов (рис. 2). Введем ряд определений. Воображаемая прямая, вокруг которой происходит суточное вращение Земли, называется земной осью. Точки пересечения ее с поверхностью Земли называются географическими или истинными полюсами: северным Pn и южным Ps. При сечении шара плоскостью получается круг, а на поверхности шара образуется окружность. Если секущая плоскость проходит через центр шара, то круг имеет наибольшие размеры и называется большим. Круги, образующиеся от сечения шара плоскостями, не проходящими через его центр, называются малыми. Окружность большого круга QQ/, плоскость которого перпендикулярна земной оси, называется экватором. Он делит земной шар на северное и южное полушария. Окружности малых кругов, плоскости которых параллельны плоскости экватора, называются параллелями (рр/). Окружности больших кругов, плоскости которых проходят через ось Земли, называются географическими или истинными меридианами. Половину окружности меридиана PnMPs, заключенную между полюсами и проходящую через данную точку М, называют меридианом места. Меридиан PnGPs, проходящий через астрономическую обсерваторию в Гринвиче (Англия), носит название гринвичского (начального) меридиана. Гринвичский меридиан вместе с противоположным ему меридианом РnG/Ps делит земной шар на восточное и западное полушария.
В систему географических координат входят две сферические координаты: широта и долгота. Географической широтой какой-либо точки называется угол при центре Земли, составленный отвесной линией (земным радиусом), проведенной через данную точку, и плоскостью экватора (угол MOL, см. рис. 2). Широта измеряется дугой меридиана от экватора до параллели данной точки. Она отсчитывается к северу или югу от экватора от 0 до 90°. Если точка находится в северном полушарии, ее широте приписывается наименование N (северная), если в южном - S (южная). Широту обозначают греческой буквой "[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]" (фи).
Географической долготой какой-либо точки называется двугранный угол между плоскостью гринвичского меридиана и плоскостью меридиана данной точки (угол GOL, см. рис. 2). Долгота измеряется меньшей из дуг экватора между гринвичским меридианом и меридианом точки и отсчитывается от гринвичского меридиана к востоку или западу от 0 до 180°. Если точка находится в восточном полушарии, то долготе приписывают наименование Е (восточная), если в западном - W (западная). Долготу обозначают греческой буквой "[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]" (ламбда).
Разность широт и разность долгот. Географические координаты судна в результате сделанного перехода изменяются. Изменения широты и долготы судна называются разностями широт и долгот. Разность широт (РШ) двух точек на земной поверхности измеряется дугой меридиана, заключенной между параллелями этих точек. Наибольшее значение РШ может составить 180°, что соответствовало бы перемещению судна из одного полюса в другой. Если судно перемещалось по какой-либо одной параллели, то РШ равна 0°. Вычисленной РШ приписывается наименование к N или к S в зависимости от того, в каком направлении перемещалось судно. Разность долгот (РД) двух точек на земной поверхности измеряется меньшей из дуг экватора, заключенных между меридианами этих точек. Так как за разность долгот принимается всегда меньшая из дуг экватора, то ее значение не может превышать 180°. Если при сложении разноименных долгот получено значение, большее 180°, то за РД принимается дополнение до 360°. Такой случай может возникнуть при пересечении судном меридиана 180°. Вычисленному значению РД приписывается наименование к Е или W в зависимости от того, в каком направлении перемещалось судно. Если северной широте и восточной долготе условно приписать знак "плюс" (+), а южной широте знак "минус" (-), то значение РШ и РД можно вычислить по алгебраическим формулам:
РШ = [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]2 - [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]1 ; РД = [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]2 - [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]1 (Здесь [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]2 и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]2 - координаты конечной, а [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]1 и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]1 - начальной точек плавания).
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Знак результата, полученного при вычислении по формулам, покажет наименования РШ и РД. Если при вычислении РД берется дополнение до 360°, то наименование РД меняется. Чтобы не ошибиться в значении и наименовании вычисляемых РШ и РД, следует хорошо представлять взаимное расположение меридианов и параллелей на земном шаре (см. рис. 3, а и б). На практике бывает нужно найти координаты точки, в которую пришло судно, если заданы координаты пункта отхода, а также РШ и РД, характеризующие положение точки прихода. Вычисления можно произвести по алгебраическим формулам:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]2 = [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]1 + РШ ; [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]2 = [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]1 + РД (Здесь [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]2 и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]2 - координаты конечной, а [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]1 и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]1 - начальной точек плавания).
ЕДИНИЦЫ ДЛИНЫ И СКОРОСТИ В СУДОВОЖДЕНИИ. За основную единицу длины, служащую для измерения расстояний в море, в судовождении принята морская миля. Морской милей называется линейное значение 1/ дуги земного меридиана. Принято округленное значение средней величины морской мили, равное 1852 м. Кабельтов - единица длины для измерения небольших расстояний. Он равен одной десятой части мили. Округлённо кабельтов считается равным 185м.
Глубины моря и высоты предметов на большинстве навигационных карт измеряются в метрах. На старых английских картах для указания высот предметов применялись футы (0,3048 м), а для указания глубин - футы и морские сажени (6 футов, или 1,83 м). Скорость судна при плавании в море измеряют узлами.
Узел - это единица скорости, равная 1 морской миле в час, т.е. 1,852 км/ч.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ][ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
ОСНОВНЫЕ ЛИНИИ И ПЛОСКОСТИ НАБЛЮДАТЕЛЯ. ВИДИМЫЙ ГОРИЗОНТ НАБЛЮДАТЕЛЯ И ЕГО ДАЛЬНОСТЬ. Для ориентирования в море принята система условных линий и плоскостей наблюдателя. На рис. 4 изображен земной шар, на поверхности которого в точке М располагается наблюдатель. Его глаз находится в точке А. Буквой е обозначена высота глаза наблюдателя над уровнем моря. Линия ZMn, проведенная через место наблюдателя и центр земного шара, называется отвесной или вертикальной линией. Все плоскости, проведенные через эту линию, называются вертикальными, а перпендикулярные ей - горизонтальными. Горизонтальная плоскость НН/, проходящая через глаз наблюдателя, называется плоскостью истинного горизонта наблюдателя. Вертикальная плоскость VV/, проходящая через место наблюдателя М и земную ось, называется плоскостью истинного меридиана. В пересечении этой плоскости с поверхностью Земли образуется большой круг РnQPsQ/, называемый истинным меридианом наблюдателя. Прямая, полученная от пересечения плоскости истинного горизонта с плоскостью истинного меридиана, называется линией истинного меридиана или полуденной линией N-S. Этой линией определяется направление на северную и южную точки горизонта. Вертикальная плоскость FF/, перпендикулярная плоскости истинного меридиана, называется плоскостью первого вертикала. В пересечении с плоскостью истинного горизонта она образует линию Е-W, перпендикулярную линии N-S и определяющую направления на восточную и западную точки горизонта. Линии N-S и Е-W делят плоскость истинного горизонта на четверти: NE, SE, SW и NW. Плоскость истинного горизонта наблюдателя НН/ может быть представлена только в воображении. В открытом море наблюдатель видит вокруг судна водную поверхность, ограниченную малым кругом СС1 (рис. 5). Этот круг называется видимым горизонтом наблюдателя. Расстояние De от места судна М до линии видимого горизонта СС1 называется дальностью видимого горизонта. Теоретическая дальность видимого горизонта Dt (отрезок AB) всегда меньше его действительной дальности De. Это объясняется тем, что из-за различной плотности слоев атмосферы по высоте луч света распространяется в ней не прямолинейно, а по кривой АС. В результате наблюдатель может видеть дополнительно некоторую часть водной поверхности, расположенную за линией теоретического видимого горизонта и ограниченную малым кругом СС1. Этот круг и является линией видимого горизонта наблюдателя. Явление преломления световых лучей в атмосфере называется земной рефракцией. Рефракция зависит от атмосферного давления, температуры и влажности воздуха. В одном и том же месте Земли рефракция может меняться даже на протяжении одних суток. Поэтому при расчетах берут среднее значение рефракции. Формула для определения дальности видимого горизонта:
De = 2,08 [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]e (Здесь: De в морских милях; e - высота глаза наблюдателя над уровнем моря - в метрах).
В результате рефракции наблюдатель видит линию горизонта в направлении АС/ (см. рис. 5), касательном к дуге АС. Эта линия приподнята на угол r над прямым лучом АВ. Угол r также называется земной рефракцией. Угол d между плоскостью истинного горизонта НН/ и направлением на видимый горизонт называется наклонением видимого горизонта.
ДАЛЬНОСТЬ ВИДИМОСТИ ПРЕДМЕТОВ И ОГНЕЙ. Дальность видимого горизонта позволяет судить о видимости предметов, находящихся на уровне воды. Если предмет имеет определенную высоту h над уровнем моря, то наблюдатель может обнаружить его на расстоянии:
Dn = Dh + De = 2,08 [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]e + 2,08 [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]h (Здесь: Dn в морских милях, e - высота глаза наблюдателя над уровнем моря - в метрах, h - высота предмета над уровнем моря - в метрах).
На морских картах и в навигационных пособиях приводится заранее вычисленная дальность видимости огней маяков Dk с высоты глаза наблюдателя 5 м. С такой высоты De равна 4,7 мили. При е, отличной от 5 м, следует вносить поправку. Её величина равна:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]Dk = 2,08 [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]e - 4,7
Тогда дальность видимости маяка Dn равна:
Dn = Dk + [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]Dk (Здесь: Dn, Dk и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]Dk в морских милях, e - высота глаза наблюдателя над уровнем моря - в метрах).
Дальность видимости предметов, расчитанная по данной формуле, называется геометрической, или географической. Вычисленные результаты соответствуют некоторому среднему состоянию атмосферы в дневное время суток. При мгле, дожде, снегопаде или туманной погоде видимость предметов, естественно, сокращается. Наоборот, при определенном состоянии атмосферы рефракция может быть очень большой, вследствие чего дальность видимости предметов оказывается значительно больше рассчитанной.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Дальность видимого горизонта Таблица 22 МТ-75 :
Таблица вычислена по формуле:
Де = 2.0809 [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ],
Входя в табл. 22 MT-75 с высотой предмета h над уровнем моря, получают дальность видимости этого предмета с уровня моря. Если к полученной дальности прибавить дальность видимого горизонта, найденную в той же таблице по высоте глаза наблюдателя е над уровнем моря, то сумма этих дальностей составит дальность видимости предмета, без учета прозрачности атмосферы.
Для получения дальности радиолокационного горизонта Дp принято выбранную из табл. 22 дальность видимого горизонта увеличивать на 15%, тогда Дp=2.3930 [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]. Эта формула справедлива для стандартных условий атмосферы: давление 760 мм, температура +15°C, градиент температуры 0.0065 градуса на метр, относительная влажность, постоянная с высотой, 60%. Любое отклонение от принятого стандартного состояния атмосферы обусловит частичное изменение дальности радиолокационного горизонта. Кроме того, эта дальность, т. е. расстояние, с которого могут быть видны отраженные сигналы на экране радиолокатора, в значительной степени зависит от индивидуальных особенностей радиолокатора и отражающих свойств объекта. По этим причинам пользоваться коэффициентом 1.15 и данными табл. 22 следует с осторожностью.
Сумма дальностей радиолокационного горизонта антенны Лд и наблюдаемого объекта высотой А представит собой максимальное расстояние, с которого может вернуться отраженный сигнал.
Пример 1. Определить дальность обнаружения маяка высотой h=42 м от уровня моря с высоты глаза наблюдателя е=15.5 м. Решение. Из табл. 22 выбирают: для h = 42 м ..... . Дh= 13.5 мили; для е = 15.5 м . . . . . . Де = 8.2 мили, следовательно, дальность обнаружения маяка Дп = Дh+Дe = 21.7 мили.
Дальность видимости предмета можно определить также по номограмме, помещенной на вкладыше (приложение 6). MT-75
Пример 2.Найти радиолокационную дальность объекта высотой h=122 м, если действующая высота радиолокационной антенны Hд= 18.3 м над уровнем моря. Решение. Из табл. 22 выбирают дальности видимости объекта и антенны с уровня моря соответственно 23.0 и 8.9 мили. Суммируя эти дальности и умножая их на коэффициент 1.15, получают, что объект при стандартных условиях атмосферы, вероятно, будет обнаружен с расстояния 36.7 мили.

Заголовок 115

Приложенные файлы

  • doc 16674223
    Размер файла: 119 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий