учет дрейфа и течения при прокладке
Учет дрейфа при прокладке.
П
ри наличии дрейфа на карте прокладывают две линии: линиюИК в виде небольшого отрезка и линию ПУα, являющуюся линией, по которой перемещается судно (рис. 6.15) и над которой делаются записи ГКК, ∆ГК и α. Расстояние, пройденное по лагу, откладывается по линии ПУα, так как лаг учитывает изменение скорости судна под действием ветра. Если лаг не работает, на судне должны быть таблица и график, характеризующие потерю скорости в зависимости от силы и курсового угла ветра. При больших углах дрейфа (α > 10°) обычные гидродинамические лаги учитывают только составляющую скорости судна относительно воды, направленную по диаметральной плоскости судна. В этом случае расстояние, пройденное по линии пути, будет равно S = РОЛ Кл sec α.
Счислимые точки наносятся на линии пути. При учете дрейфа различают прямую и обратную задачи. При прямой задаче, зная ИК, рассчитывают ПУα и прокладывают линию ПУα на карте. В этом случае ПУα = ГКК + ∆ГК + α.
При обратной задаче требуется рассчитать ГКК и задать его рулевому:
Для расчета точки в момент нахождения судна на заданном КУ следует рассчитать ИП = ИК + КУ и линию пеленга провести от маяка до пересечения с линией ПУα.
Учет дрейфа при использовании автоматического счислителя координат сводится к введению дополнительной поправки курса, равной углу дрейфа. Для этого на приборе устанавливается поправка курса ∆Kα, равная алгебраической сумме поправки компаса и угла дрейфа:
При каждом изменении курса или скорости судна, скорости и направления ветра поправка курса должна вычисляться и устанавливаться заново.
О
пределение и учет дрейфа с застопоренными машинами. Судно в этом случае перемещается по направлению ветра со скоростью:
где Кv — коэффициент дрейфа без хода;
W—скорость наблюденного ветра, уз.
Для определения скорости дрейфа рекомендуется произвести испытание. При различных скоростях W с помощью РЛС по измеренным расстояниям до объекта и замеченному промежутку t рассчитать
Расстояние может быть дважды измерено до буйка с помощью секстана по углу снижения.
При наличии многократных наблюдений (30. 40) коэффициент дрейфа без хода вычисляется по формуле
Зная КУ, вычисляют Vдр, а затем и расстояние Sдр = Vдр x t, которое откладывают от исходной точки по направлению ветра.
Учет постоянного течения при прокладке
Течением называется поступательное движение водной массы в морях и океанах.
Элементами течения являются его скорость Vт и направление Кт. Направление течения получает свое название по той точке горизонта, к которой оно движется (течение идет из компаса). Направление течения принято выражать в градусах, а иногда и в румбах.
В зависимости от устойчивости морские течения бывают:
постоянными (элементы течения устойчивые в течение длительного времени),
периодическими (элементы течения изменяют направление и скорость в зависимости от приливообразующих сил) и временными (течения, образованные ветром, разностью температур и другими причинами). Сведения об элементах временных течений обычно только ориентировочные.
Рассмотрим плавание на постоянном течении. Под действием упора движителя судно получает движение относительно воды по направлению диаметральной плоскости. Если вода имеет движение относительно Земли, то скорость судна относительно Земли определяется геометрической суммой
и
судно будет перемещаться по направлению вектораV (рис. 6.16). Если VЛ и vт постоянны по величине и направлению, то V также будет постоянен и судно будет двигаться по прямой АС. Угол ПУβ между северной частью истинного меридиана и направлением движения судна называется путем. Линия АС называется линией пути на течении, а угол β между линией ИК и линией пути называется углом сноса от течения. Скорость V будет являться абсолютной (истинной) скоростью судна (относительно дна).
Знак β зависит от направления сноса. Если течение направлено в левый борт, то β будет иметь знак «плюс», при течении в правый борт — знак «минус». Учет течения сводится к решению треугольника ABC (см. рис. 6.16), который часто называют навигационным. Так же как и при учете дрейфа, различают прямую и обратную задачи. Кроме нахождения угла β, необходимо рассчитать пройденное расстояние S. _
П
рямая задача. В этом случае по заданным ИК, Vл, Кт, и vт требуется рассчитать β, ПУβ и V. Для получения линии пути из точки А прокладываем линию ИК и по ней откладываем скорость судна Vл (скорость, с которой предполагаем следовать данным ИК) в условном масштабе. Обычно берется количество миль в масштабе карты, проходимое за час или полчаса. Из конца вектора V проводим вектор vт в том же масштабе и, соединив точку А с концом вектора vт, получим линию пути судна. Угол β снимается непосредственно с карты. Величину вектора V (истинная скорость) также можно снять с карты. Для получения счислимой точки необходимо отложить исправленную разность отсчета лага по линии ИК и переместить ее по направлению течения на линию пути (точки В и С на рис. 6.17). При длительных переходах, когда курс, и скорость судна, а также элементы течения не меняются, можно вычислять S = Vt (истинное расстояние) и откладывать его по линии пути.
Для расчета отсчета лага или времени прохода судном заданной точки, например точки F (см. рис. 6.17), следует поступить так. Из точки F (судно всегда находится на линии пути) провести линию, параллельную течению, до пересечения с линией истинного курса (точка Е). Снять с карты расстояние АЕ, т. е. расстояние, которое судно должно пройти относительно воды. Тогда отсчет лага в точке Е будет равен
Аналогично поступают, когда требуется рассчитать время прихода судна на траверз (или заданный КУ) маяка. Рассчитанный ИП = ИК + КУ проводят до пересечения с линией пути (точка С), затем точку эту по направлению, обратному направлению течения, переносят на линию ИК (точка В). Надписи на карте производятся над линией пути и параллельно ей (см. рис. 6.17). Порядок записи таков: пишется ГКК, в скобках указывается значение принятой поправки компаса, затем значение угла β с его знаком. Таким образом, направление линии пути равно алгебраической сумме цифр, написанной над линией пути судна. У счислимого места на линии пишется время и отсчет лага Значение отсчета лага пишется и на линии истинного курса.
Обратная задача. Необходимо по заданным ПУβ, Vл, Кт, и Vт рассчитать β и ИК.
Задача решается следующим образом. Пусть на карте проложена линия пути судна (см. рис. 6.17). Из начальной точки А прокладываем вектор скорости течения Vт, выраженный количеством миль за полчаса или час. Из конца этого вектора раствором циркуля, равным по абсолютной величине скорости судна Vл за тот же промежуток времени, делаем засечку на линии пути судна. Соединив полученную точку на линии пути с концом вектора течения, получим направление линии ИК судна Полученную линию переносим параллельно в начальную точку А. Если изменятся скорость судна или элементы течения, то построение надо делать заново. В этом случае угол β носит название поправки на течение.
Яхтинг, счисление пути и навигационная прокладка. Часть 2.
Итак мы научились прокладывать курс без учета дрейфа и течения. Но в яхтинге так не бывает. Пора начинать учитывать их при навигационной прокладке на карте. Продолжим наши телодвижения. То, что у нас дрейф, мы определили (см.предыдущую статью). Теперь давайте определять его величину. Для этого нам просто необходимо соединить одной линией, обсервованные точки, для чего достаточно приложить к ним линейку и снять транспортиром угол пути, по которому шла наша яхта последний час. Он будет равен, в нашем случае, 212°. Тут-то мы и определим угол дрейфа α.
Навигационная прокладка при наличии дрейфа.
Добавим, что путь судна при наличии дрейфа — путевой угол при дрейфе, обозначается ПУа. Это как раз путь, который «показали» наши обсервованные точки. То есть при ведении навигационной прокладки, когда мы соединяли их линией, мы определяли ПУа: ПУа = 212°. ГКК = 225°. Напоминаю, ранее мы договорились для наглядности и простоты расчетов в ведении навигационной прокладки, что поправка компаса равна нулю, компасный курс равен истинному курсу: ГКК = ИК. Здесь «работает» соотношение: ПУа = ГКК + α, откуда следует, что α = ПУа — ГКК = 212° — 225° = — 13° (т.е. нас сносит влево, или мы имеем дело с дрейфом правого галса). Если величина α получается положительной, нас сносит вправо, или имеет место дрейф левого галса. Запомните эти вещи! Их нужно чётко знать каждому яхтсмену!
Но нам-то нужно ехать по линии 225°. А нас сносит. Что нужно делать при навигационной прокладке на карте? Вполне логично, скомпенсировать влияние дрейфа, изменив курс на его величину (просто подвернуть вправо, если нас сносит влево или подвернуть влево, если нас сносит вправо). Следовательно, курс у нас получится новый. Его нужно рассчитать.
Таким образом, нам нужно лечь на новый курс 238°. А яхта при этом будет двигаться по линии пути 225°. Продемонстрируем наглядно, как оформляется на карте навигационная прокладка.Обратите внимание, что тут мы стёрли время и отсчёт лага на момент 03.30 со старого места и перенесли на новое, возле обсервованной точки. Это потому, что мы приняли обсервацию к учёту. Кстати, появилась и волнистая линия, невязка, перечёркивающая предыдущий курс.
А что нам делать при ведении навигационной прокладки, если опять изменять курс нужно? Казалось бы, чего проще? Взял приведенные тут формулы, используя известную α = — 13°, да и рассчитал новый курс по необходимому новому путевому углу (ПУа). Ан нет. В яхтинге не так-то всё просто. Дело в том, что ветровой дрейф возникает, ясное дело, от ветра, дующего в яхту (правда, занятное заключение?). И сила действия ветра зависит от площади парусности судна (даже если у судна нет парусов, площадь его корпуса, надстроек, конструкций, нестрого говоря, составляет площадь парусности). И ещё она зависит от угла, под которым ветер дует относительно диаметральной плоскости (ДП) самого судна.
Из всего сказанного следует, что в навигационной прокладке на каждом новом курсе нужно заново определять величину сноса от дрейфа. Вот так то! Разве что, если изменения курса не очень значительны (на практике в пределах 30° без пересечения линии ветра), тогда можно для начала использовать уже определённую и вычисленную величину α. Но проконтролировать свои расчёты и место всё-таки нужно (как всегда в яхтинге!).
Навигационная прокладка при наличии течения.
Навигационная прокладка при наличии течения.Теперь поговорим о навигационной прокладке при течении. Это уже посложнее будет. Как мы уже говорили, сигналом о том, что на нас действует течение, является разница между РОЛ и пройденным по обсервации расстоянием за одни и те же промежутки времени. Нарисуем, как это будет выглядеть на карте.
Понятно, что если бы течение не действовало, обсервованные точки совпадали бы со счислимыми. Но оно действует. И вектор его действия прямо бросается в глаза на нашем рисунке. Скорость обозначим для этого вектора Vт, курс – Кт. Сами вектора течения показаны в виде стрелочек.
Теперь при ведении навигационной прокладки построим подобный векторный треугольник для промежутка времени в один час, просто для наглядности, потому что на нём вектор скорости яхты, вектор течения и их суммарный вектор — вектор пути под влиянием течения, будут представлены в удобном виде в масштабе своих единиц измерения. Строго говоря, то, что мы тут назвали вектором скорости судна, на самом деле является вектором предполагаемого пути лодки по приборам, то есть, без учёта течения, как бы на спокойной воде. Отметим, что скорость течения измеряется в узлах, а его направление — в градусах по круговому счёту.
При определении в навигационной прокладке на карте направления течения и работе с ним, следует знать непреложное правило: течение «вытекает из компаса». Точно так же, как мы определяли направления из центра картушки (своего места) на предметы, будем откладывать и направления течения. Допустим, направление 120°. Так и отложим, от нас через точку на картушке с отметкой 120°. (Графически — проложим с помощью линейки и транспортира угол 120° там, где нам нужно).
При этом следует обратить внимание, что сам угол курса (т.е. положение диаметральной плоскости судна относительно истинного меридиана) остаётся прежним, а направление его истинного движения не совпадает с плоскостью ДП. Яхта движется как бы «боком». Линия, ОВ, по которой движется судно, называется линией пути судна на течении при ведении навигационной прокладки.
Прямая задача навигационной прокладки при течении.
Обратная задача навигационной прокладки при течении.
Пришло, наконец, время поговорить о совместном учёте дрейфа и течения в навигационной прокладке. На практике в яхтинге чаще всего яхтсменам приходится сталкиваться именно с такой ситуацией. Эти построения будут ещё чуточку сложней. Однако, пугаться не стоит. Но об этом в следующей статье.
Учет дрейфа судна и движения по течению
Учет дрейфа
Рис. 7.20. Определение истинного курса и угла сноса судна
Величина дрейфа определяется углом дрейфа — углом между диаметральной плоскостью судна и реальным направлением движения. В зависимости от силы и направления ветра угол дрейфа может достигать достаточно больших величин, что чревато значительными отклонениями судна от проложенного курса со всеми вытекающими из этого последствиями.
Рис. 7.21. Плавание с учетом дрейфа
Для внесения поправки необходимо знать угол дрейфа. На небольших судах, имеющих компас с пеленгатором, этот угол можно определить следующим образом. С кормы нужно вытравить в воду достаточно длинный плавучий трос и пеленгатором определить его направление. Разница между КК и полученным направлением будет истинным углом дрейфа.
Зная угол дрейфа, можно решить две задачи — определение истинного пути из истинного курса, т. е. реального направления движения судна, и обратную задачу — перевода истинного пути в истинный курс. В первом случае поправка откладывается по компасу под ветер, во втором — на ветер.
Учет течения
Под течением подразумевается перемещение масс воды под влиянием каких-либо факторов — силы гравитации (в реках, приливы и отливы — в море), перепады температур, ветер, впадающие в море реки. Течения могут быть местные (приливы и отливы) и глобальные (гольфстрим и т. п.), но в любом случае при предварительной прокладке и при плавании их нужно обязательно учитывать.
Под действием течения судно будет смещаться с линии истинного курса в направлении, определяемом геометрической суммой векторов ( рис. 7.22. ):
где V0 — вектор скорости судна, Vт — скорость течения.
Рис. 7.22. Плавание судна с учетом течения
Любое течение характеризуют два фактора — его направление и скорость. Зная эти значения, штурман решает две основные задачи:
Первая задача решается следующим образом ( рис. 7.23. ).
Рис. 7.23. Учет течения при прокладке
Будем считать, что АВ — есть истинный курс судна, идущего со скоростью 9 узлов при скорости течения 3 мили в час в направлении АС (отрезок х). Откладываем на линии АБ 9 миль от начальной точки А и получаем точку Е, в которой судно было бы через час после выхода из А при отсутствии течения.
Для определения места, в которое придет судно под воздействием течения, отложим от точки Е отрезок расстоянием в 3 мили по направлению действующего течения и получим отрезок ЕЕ1 = х. Точка Е1 и будет тем местом, в которое придет судно под воздействием течения.
Для решения второй задачи предположим, что при тех же скоростях и направлениях судна и течения нам необходимо попасть в точку Б. Очевидно, что для того, чтобы компенсировать снос течением, необходимо внести какую-то поправку в курс. Для определения величины поправки из точки А откладывают отрезок AD, по величине и направлению равный скорости течения миль/час (х).
Затем циркулем берем расстояние, соответствующее скорости судна 9 узлов, и из точки D делаем засечку на прямой АВ. Полученную точку G соединяем с точкой D, а затем из точки А проводим линию АЕ2, параллельную DG.
Направление прямой АЕ2 будет выражать истинный курс судна. Если этот истинный курс перевести в компасный и вести по нему судно, то оно придет в заданную точку В несмотря на течение.
Яхтинг. Навигационная прокладка. Дрейф и течение. Часть 3.
Прямая задача с учетом дрейфа и течения.
1) По известным нам значениям ИК и α рассчитываем ПУα. ПУα = ИК + (± α)
2) Проводим ПУα из точки начала счисления.
3) На ПУα откладываем величину вектора скорости судна или расстояние пройденное им за определённый промежуток времени. Получаем точку А.
4) Из точки А проводим направление вектора течения. (Линия АВ)
5) На линии АВ откладываем вектор скорости течения или «расстояние, пройденное течением» за тот же промежуток времени (всё это рассчитываем, как и в предыдущих примерах и по тем же формулам). Получаем точку С. Линия ОС и будет линией путевого угла ПУс. Отрезок ОС даст истинную скорость. Задача учета дрейфа и течения решена.
6) Угол между ПУс и ПУα будет β (угол сноса течением). Ещё раз акцентируем внимание на том, что пройденное по лагу расстояние в этом случае откладывается не на линии ИК, а на линии ПУα. Оформляется прокладка аналогично рассмотренной в предыдущей статье.
Обратная задача при наличии дрейфа и течения.
Обратная задача при наличии дрейфа и течения.Обратная задача в яхтинге при наличии дрейфа и течения заключается в нахождении компасного курса (в наших примерах он равен везде истинному, так как мы принимаем поправку компаса равной нулю. Если поправка компаса не будет нулевой, просто исправим ею значение компасного курса и получим истинный), истинной скорости судна и угла суммарного сноса — с. При этом нам известны истинный путь судна (ПУс), его скорость по лагу, угол сноса от дрейфа α, курс и скорость течения.
1) Из точки начала счисления прокладываем линию ПУс.
2) Из этой же точки проводим вектор течения. Его конец — точка А.
3) Из точки А раствором циркуля, равным расстоянию, пройденному яхтой за час по лагу, делаем на линии ПУс засечку. Получаем точку В.
4) Линию АВ параллельной линейкой переносим в точку начала счисления. Получаем линию ОВ’. Линия ОВ’ является ПУα. Отрезок АВ даст значение истинной скорости судна.
5) Зная значение α, находят ИК (или КК — компасный курс).
КК = ПУα — α или, на всякий случай: КК = ИК — (±ΔК- поправка компаса) = ПУα — α.
Угол между КК и ПУс будет углом суммарного сноса — с. Задача учета дрейфа и течения решена.
Упрощенные методы учета дрейфа и течения.
Практическую применимость в яхтинге, описанных выше задач в чистом виде можно оценивать по-разному. Но разобраться в них необходимо (хотя, некоторым яхтсменам, возможно, и не хочется). Необходимо для того, чтобы наглядно представлять себе, как на карте и при фактическом движении яхты располагаются все эти вектора. Только поняв всю эту кутерьму, можно пользоваться в яхтинге упрощёнными методами, о которых мы будем говорить сейчас. И совет. Потренируйтесь в ведении счисления при дрейфе, течении и их совместном действии, в решении прямой и обратной задач. Придумайте разные курсы, разные элементы дрейфа и течения, введите с разными знаками поправки компаса. Иначе ничего в голове не отложится. Проверено поколениями!
Итак, на практике яхтсмена чаще всего интересует суммарное действие всех выше описанных факторов на движение яхты. И очень часто в яхтинге просто нет времени прокладывать линии путевых углов на дрейфе и течении, решая с их помощью прямую и обратную задачи. В таких ситуациях счисление ведётся первоначально на линии истинного курса (если поправка компаса равна нулю) или на линии пути (если поправка компаса отлична от нуля). Эта линия пути прокладывается, исходя из расчёта по формуле: ПУ = КК + (± ΔК), где: ПУ — путевой угол, КК — компасный курс, ΔК — поправка компаса.
Одновременно со счислением производятся обсервации
Обратите внимание, что на моменты времени 12.30 и 12.45 обсервованные точки «привязываются» тонкой стрелочкой к счислимым. Это сделано для наглядности (и делается на практике в яхтинге), потому что из-за большой разницы в расстояниях между счислимыми и обсервованными точками становится непонятно, к какому моменту времени и соответствующей отметке на линии счисления обсервованные точки относятся. На рисунке видно, что на судно действует некая совокупность факторов, в которой присутствует и дрейф и течение (так как расстояние, пройденное по лагу, не равно расстоянию, пройденному за это же время по обсервациям). Однако, может оказаться, что и течение здесь не причём, а просто барахлит лаг.
Исходя из таких предположений, мы исправляем наш курс так, как сделали бы это в случае с «чистым» дрейфом, а для ведения счисления рассчитываем и используем коэффициент лага. На этот коэффициент мы, при дальнейшем ведении счисления, будем умножать каждую РОЛ и полученную после умножения величину будем откладывать на линии счисления. При этом в судовой журнал напишем, что приняли к учёту суммарный дрейф с = столько-то и коэффициент лага Кл = столько-то. На прокладке всё это тоже отразим.
В нашем примере суммарный угол сноса при дрейфе и течении получился + 11°. Новый рассчитанный курс ГКК=96°, для того, чтобы следовать нужным нам путём 107°. За час пройденное расстояние по лагу (Sл) равнялось 12 милям, а фактически пройденное по обсервациям (So) — 13,8 миль. Кл рассчитали: Кл = So : Sл = 13,8 : 12,0= 1,15 (Что мы и записали после значений курсов, поправок компаса и углов сноса над линией пути).
Теперь, для того, чтобы нанести счислимые точки, мы умножали разности отсчётов лага на наш Кл=1.15, а полученные величины откладывали на ПУ. Но обратите внимание, сами отсчёты лага мы пишем фактически снятые, а не только что исправленные коэффициентом! Т.е. по лагу прошли 3 м.м., так и записали возле соответствующей точки, но расстояние на ПУ отложили 3 х 1,15 = 3,45. Теперь наши обсервованные точки почти совпадают со счислимыми.
В нашем предыдущем примере мы просто шли определённым курсом, не принимая во внимание какой-либо конечный пункт нашего пути. А если нам нужно выйти в определённую точку? В общем, принцип остаётся прежним, нужно рассчитать новый курс с учётом элементов суммарного сноса дрейфа и течения. Разберём такой вариант. Исходные данные будут те же, что и в прошлой задаче, только теперь нам нужно прийти в точку А.
Последовательность действий будет такова :
1) Прокладываем из точки на 13.00 (ОЛ=12,0), которую мы приняли к счислению, линию в необходимую нам точку А.
2) С помощью параллельной линейки и транспортира снимаем величину угла пути ПУ в точку А. У нас это будет 99°.
3) Находим величину курса в точку А, пользуясь вычисленной в предыдущем примере поправкой за суммарный снос дрейфа и течения с=+11°: КК = ПУ-с = 99° — (+11°) = 88°.
Подписываем линию нашего пути, как мы это уже научились делать. Заодно проверим правильность построений, сложив все градусы надписи и сравнив результат с величиной ПУ, проложенного на карте (88° + 11° = 99°, т.е. всё правильно). При значительном изменении курса уточняем элементы сноса дрейфа и течения обсервациями, т.е. повторяем те действия, которым уже научились в серии этих статей.
Наконец, разберём ещё одну задачу, решаемую в яхтинге на морских навигационных картах. Это определение момента выхода яхты на траверз ориентира. Такая задача на практике решается нечасто, но всё-таки нет-нет, да и решается.
Прежде всего, вспомним и уточним, что же такое траверз. Это момент, когда ориентир находится под углом 90° к диаметральной плоскости судна (ДП). Именно перпендикулярно ДП, а не истинному курсу или путевому углу. Иными словами, курсовой угол (КУ) ориентира будет 90° правого или левого борта.
Почему я уделяю такое внимание объяснению сути понятия траверза? А потому, что на карте мы не «рисуем» диаметральную плоскость судна, да и если бы хотели — масштаб не очень-то позволяет. Мы прокладываем только линии пути (ну и иногда, как пояснялось выше, для решения графических задач прокладки — линию истинного курса).
Человеку может показаться, что момент траверза — это то место на прокладке, где направление на ориентир перпендикулярно пути. И, что самое интересное, так именно часто и происходит на самом деле в яхтинге. На рисунке же показано, когда это не происходит. Так выглядит положение судна на море (левая часть рисунка) и на карте (правая часть). И сразу ясно, о чём идёт речь. Это просто надо помнить и понимать.
Хотя те кто на яхте по морям плавает — те сами себе хозяева и им сложные задачи не нужны. Им достаточно научиться место определять и правую сторону с левой не путать, когда будут поворачивать. Главное, что бы яхтинг был комфортный и безопасный. GPS им в помощь.
Вот об определении места судна и поговорим в следующих статьях.