14

Вопрос №13.

Визуальные методы определения места судна: по пеленгам, расстояниям, пеленгам и расстояниям, горизонтальным и вертикальным углам. Комбинированные и частные способы определения места. Применение разновременных измерений. Крюйс-пеленг, особенности при учёте внешних факторов (ветра и течения). Точность способа. Определение места судна по разновременным пеленгам разных ориентиров. Крюйс-расстояние. Точность способа.

Определение места по двум пеленгам

Способ определения места судна по двум пеленгам — один из наиболее распространенных при плавании в узкостях или вдоль берега, вблизи навигационных опасностей.

Это объясняется еще и тем, что часто в видимости судна большого количества ориентиров одновременно не бывает. Сущность способа состоит в следующем. В быстрой последовательности берут пеленги двух объектов (маяков, знаков, мысов и др.). Рассчитывают истинные пеленги, если имеется поправка компаса, и прокладывают их на карте. В точке пересечения пеленгов будет обсервованное место судна F (рис. 9.1). Этот спо­соб имеет ряд преимуществ (простота и бы­строта определения), но и ряд недостатков, главным из которых является полное отсут­ствие контроля при единичном определе­нии. Поэтому критический анализ полу­ченного места имеет решающее значение для принятия обсервации за достоверную. Что необходимо иметь в виду при анализе обсервации?

Во-первых, достоверность по­правки компаса, затем порядок пеленгова­ния;

во-вторых, неодновременность взятия пеленгов;

в-третьих, возможность ошибки в опознании объекта и,

в-четвертых, влияние случайных ошибок пеленгования.

1. Влияние ошибки в поправке ком­паса. Если при использовании пеленгов допущена ошибка в принятом или неуч­тенном значении поправки компаса εк, град., то вместо истинного места судна (точка F) будет получена точка F1 (рис. 9.2).

Величину линейной ошибки обсервованного места можно получить по формуле для систематической ошибки ε, град. Подставляя в нее значе­ния градиентов

где d — расстояние между ориентирами А и В.

Из этой формулы видно, что величина FF1 будет увеличиваться с уменьшением Θ (при постоянных d и εк). Поэтому при 30° > 0 > 150°, когда sinΘ уменьшается особенно быстро, определение места по двум пеленгам нельзя считать надежным.

2. Порядок пеленгования объектов. При больших скоростях судна, когда расстояния до объектов небольшие, пеленги должны быть приведены к одному моменту. Измеряют пеленги на ориентиры A и В, затем снова на ориентир А. Для ориентира А рассчитывают средний пеленг, который будет соответствовать пеленгу А на момент пеленго­вания ориентира В. Порядок пеленгования двух ориентиров зависит от их курсовых углов. Первым нужно пеленговать предмет, располо­женный ближе к диаметральной плоскости судна. На рис. 9.3 А и В — ориентиры, КК1 — линия пути судна. За промежуток времени между моментами взятия пеленгов судно пройдет отрезок пути ММ1. Тогда, если первым пеленговать объект А, место судна будет в точке F’, при обратном порядке пеленгования — в точке F.

Исходя из практических соображений всегда желательно получить обсервацию в момент последнего наблюдения. Поэтому сравним ли­нейные ошибки в полученных местах судна F'M и FM1.

Отсюда понятно, что F'M1> FM, так как qA > qB, и первым нужно пеленговать предмет, расположенный ближе к диаметральной плоскости. При ночном пеленговании порядок будет зависеть от ха­рактеристики огня. Первым пеленгуем огонь, у которого более дли­тельные проблески, или тот, который пеленгуется с трудом из-за плохой видимости или удаленности.

3. Влияние случайных ошибок пеленгования. Пеленгова­нию, как любому измерению, сопутствуют случайные ошибки, к ко­торым можно отнести ошибки из-за неточности наведения, колеба­ний в момент качки, отсутствия стабилизации в вертикальной плос­кости и др. Это приводит к тому, что любому измеренному пеленгу соответствует ошибка ±mп, град. Если такую ошибку подставить в формулу для оценки точности обсервованного места, то получим формулу для средней квадратичной погрешности обсервации по двум пеленгам

Формула (9.2) показывает, что при малых и близких к 180° углах Θ ошибки увеличиваются. Следовательно, место будет получаться точнее при Θ = 90°. Точность определения зависит также от расстояния до ориентиров.

При определении места судна по двум пеленгам ошибка в приня­той поправке компаса может быть значительно больше случайных ошибок. По этой причине на практике происходили тяжелые аварии. Эти аварии, случающиеся при образовании ошибки в поправке ком­паса в 3...5°, выглядят следующим образом. Судну необходимо прой­ти между банками С и D, используя для определения места объекты А и В (рис. 9.4). Когда судно находилось в точке F1, были взяты пелен­ги на А и В, но из-за ошибки εк, град в принятой поправке компаса вместо истинной точки F1 была получена ошибочная точка M1. Когда судно находилось в точках F2 и F3, были получены еще две обсервации: M2 и М3. Эти обсервации показали, что судно чисто проходит между банками. Между тем оно с полного хода село на мель (точка F4).

Для того чтобы своевременно обнаружить ошибку в поправке компаса при определении по двум пеленгам, необходимо получить несколько обсервованных точек и внимательно проанализировать их расположение. В общем случае обсервованные точки, полученные по пеленгам двух предметов, когда принимаемая поправка компаса ошибочна, будут располагаться на кривой второго порядка — гипер­боле, переходящей в частных случаях через прямую в параболу.

Приведем некоторые практические рекомендации по обнаруже­нию ошибки в принимаемой поправке компаса, когда получен ряд обсервованных точек.

1.Если обсервованные точки располагаются на некоторой кри­вой и через них нельзя провести прямую линию. Это особенно за­метно при малых или близких к 180° углах между пеленгами.

2.Если линия, соединяющая две обсервованные точки, составляет угол с линией проложенного на карте ИК или пути, то поправка ком­паса неверна. Однако следует учитывать, что этот угол может обра­зоваться из-за неправильного учета суммарного угла сноса, поэтому его необходимо определить как можно точнее.

3.Если принятая поправка компаса верна, то независимо от дей­ствия дрейфа или течения расстояния на карте между обсервациями будут пропорциональны соответствующим промежуткам времени или плавания по лагу. При ошибке в поправке компаса этих соотно­шений не будет.

4.Если после нескольких обсерваций по двум предметам через небольшой промежуток времени получены обсервованные точки по двум другим предметам, то при наличии ошибки в поправке компаса будет наблюдаться разрыв между сериями полу­ченных определений. Наличие такого разрыва, если предме­ты хорошо опознаны и карты точны, указывает ошибку в принимаемой поправке компаса (рис. 9.5).

Для определения правильного значения поправки компаса по пеленгам двух предметов достаточно найти величину ее ошибки, а затем алгебраически вычесть эту ошибку из принятого значения поправки компаса:

Можно рекомендовать метод определения ∆К, который заклю­чается в следующем.

При постоянном курсе и скорости судна следует трижды взять пе­ленги предметов А и В, зафиксировав моменты или отсчеты лага. Первоначально на карте надо проложить только три пеленга предмета А с принимаемой ∆Кпр, и затем определить линию аЬс (рис. 9.6), па­раллельную пути, для чего следует вместить между линиями пеленгов предмета А отрезки S1 и S2, пропорциональные ∆t1 и ∆t2 или РОЛ1 и РОЛ2. Из полученных точек а, Ь, с нужно проложить пеленги предмета В с принимаемой ∆Кпр. Эти пеленги, если пренебречь случайными ошибками пеленгования, пересекутся в точке В'. Угол между линией, соединяющей предметы А и B, и линией АВ' будет равен ошибке в принимаемой поправке компаса ∆К, так как вся фигура АаЬсВ по­вернется на угол εк относительно линии АВ.

Знак εк определяется по пра­вилу: если точка В лежит правее линии АВ, то εк имеет знак «+», если левее, то знак «-».

Точность определения или проверки ∆К рассмотренным методом ±1°.

Определение места по трем пеленгам

При определении места по трем пеленгам в быстрой последова­тельности берут пеленги трех предметов А, В, С. Переводят их в ис­тинные и прокладывают на карте. Если бы наблюдения не содержа­ли ошибок и пеленги были взяты одновременно, то все три пеленга пересеклись бы в одной точке F, представляющей собой место судна

Однако из-за неизбежного действия ряда факторов пеленги обыч­но не пересекаются в одной точке, а образуют так называемый тре­угольник погрешности. Его появление может быть вызвано различ­ными видами ошибок:

• промахами при снятии отсчета и при исправлении компасных пе­ленгов;

• ошибками в опознавании ориентиров;

• ошибками в принятой поправке компаса;

• неодновременностью взятия пеленгов;

• случайными ошибками пеленгования и прокладки.

Промах во взятии отсчета можно обнаружить повторным наблю­дением и проверкой расчетов, так как чаще всего в этом случае тре­угольник получается очень большим.

Действие систематической ошибки в принимаемой поправке ком­паса показано на рис. 9.7. В связи с тем что пеленги отягощены од­ной и той же ошибкой εк, все они повернутся на одинаковый угол в одну сторону. Пусть точка F — истинное место судна, полученное по пеленгам предметов А, В и С при безошибочной поправке компаса. Если три пеленга будут иметь ошибку, равную εк, то получится тре­угольник погрешности abc. Вершина угла α, образованная пеленгами предметов А и В, будет лежать на окружности AFB, a вершина угла β — на окружности BFC. Вершина суммарного угла (α+β) — на окружности AFC. Если ошибка εк будет иметь иной знак, то все пеленги по­вернутся, в другую сторону, об­разовав треугольник погрешноcти а’b’c’ .

Таким образом, вершины треугольника погрешности, вы­званного ошибкой в поправке компаса, лежат на окружностях, вмещающих углы между пеленгами.

Это важное положение можно использовать для получения истинного места судна и поправки компаса следующим образом.

1. По известным пеленгам предметов А, В и С (компасным или исправленным любой ∆К) можно рассчитать углы между пеленгами и по двум углам получить место судна. Сняв с карты истинные пе­ленги предметов А, В и С и зная компасные пеленги этих же предме­тов, легко рассчитать значение поправки компаса, осреднив снятые значения:

2. Изменив ∆К на 3...5°, можно получить второй треугольник по­грешности. Если затем соединить соответственные вершины обоих треугольников прямыми линиями, то в точке их пересечения будет место судна. Хотя замена окружностей прямыми приводит к ошиб­кам, но при небольшой величине сторон треугольника это можно допустить.

Наиболее характерное расположение треугольника погрешности аЬс, полученное первоначально, и а'b'с’, полученное после прокладки пеленгов с измененным значением ∆К, показано на рис. 9.8. Когда ∆а'b'с’ будет меньше ∆аbс и не изменит своей ориентировки, изме­ненная поправка компаса будет ближе к истинному значению ∆К, чем первоначальная. Изменение ориентировки треугольника по­грешности указывает на то, что измененная ∆К имеет другой знак, чем принятая раньше. Если три пеленга пересекутся в одной точке, это значит, что измененная ∆К оказалась правильной.

Чтобы избежать графических ошибок при построении, можно рас­считать параллельное смещение каждой линии положения при изме­нении поправки на 3...5° и построить новый треугольник погрешно­сти, перенеся все линии положения в сторону увеличения или умень­шения (рис. 9.9). Для расчета смещения необходимо снять с карты рас­стояния до каждого из трех предметов. Тогда

3. Если один из пеленгуемых предметов находится намного дальше двух других, то место судна и ∆К можно определить последовательным приближением (рис. 9.10). Считая место судна, определенное по бли­жайшим предметам, достаточно точным даже при неправильной ∆К, из полученной точки F’ можно снять ИП отдаленного предмета С. Зная его компасный пеленг, рассчитать ∆К, а затем уточнить место, положив повторно пеленги ближайших ориентиров А и В, исправлен­ные новой ∆К. При необходимости можно это действие повторить.

Следует отметить, что при расположении всех трех ориентиров и судна на одной окружности будет иметь место случай неопределенно­сти, так как окружности, вмещающие углы α,β и (α+β), сливаются в одну. В этом случае все три пеленга пересекутся в одной точке, даже если они будут ошибочны, и не представляется возможным опреде­лить место судна и проверить наличие ошибки в поправке компаса

Действие случайных ошибок пеленгования отличается от дейст­вия систематической ошибки в поправке компаса тем, что ошибка каждого пеленга может иметь различное значение. В общем случае такие ошибки тоже могут вызвать появление треугольника погреш­ности. Исключить их действие при ограниченном числе наблюдений невозможно из-за неопределенности их индивидуальных значений. Поэтому необходимо выбрать точку, которую следует принять за обсервованное место судна. Для этого может быть использован общий принцип нахождения места судна при избыточных наблюдениях, или в центре треугольника (при малом треугольнике) или на пересечении антимедиан (при большом треугольнике).

Для каждой линии положения рассчитывают величину смещения под действием случайных ошибок:

Строят полосы положения (рис. 9.11) и находят место судна в центре площади, образованной перекрытием всех трех полос смеще­ния линий положения.

Влияние ошибки, вызванной неодновременным взятием пеленгов, можно исключить несколькими способами. Один из них — правиль­ный выбор очередности взятия пеленгов. Первым нужно пеленговать объекты, расположенные бли­же к диаметральной плоскости судна. Пеленги этих ориенти­ров изменяются медленнее. Если берутся пеленги огней маяков, то наблюдения надо так организовать, чтобы не пришлось долго ждать про­блеска огня, если он пеленгу­ется не первым. При скорости до 15 уз, когда прокладка ве­дется на путевых картах, этого достаточно для исключения ошибки от неодновременности пеленгования. При больших скоростях или при ведении прокладки на крупномас­штабных картах или планах для уточнения следует привести пелен­ги к среднему моменту. Для этого берут пять пеленгов в следующем порядке: пеленгуют ориентиры А, В и С, а затем еще повторно пелен­ги B и А в обратном порядке. Считая, что пеленги изменяются ли­нейно, рассчитывают средние значения пеленгов объектов А и В

Время и показания лага следует заметить на момент пеленгова­ния предмета С.

Получив одно определение, нельзя решить вопрос о выборе вероятного места судна, так как значения случайных ошибок в каждом пеленге и систематической ошибки в поправке компаса неизвестны. Небольшой анализ может оказать помощь в реше­нии этого вопроса.

1.Если при построении получен большой треугольник погрешно­сти, следует повторить наблюдения, чтобы выяснить, какие ошибки превалируют. При большой систематической ошибке по сравнению со случайными в повторных, близких друг к другу, определениях размер и ориентировка треугольника погрешности заметно не изме­нятся (рис. 9.12). Тогда для нахождения места судна и величины ∆К нужно считать ошибку систематической.

2.Если размеры и особенно ориентировка треугольника погрешно­сти в нескольких близких определениях меняются, то можно предпола­гать, что основное влияние оказывают случайные ошибки.

3.Если углы между пеленгами близки к 120° и получается равно­сторонний треугольник погрешности, то местом судна явится его центр, так как и при случайных, и при систематических ошибках ве­роятное место судна будет в этой точке.

4.При небольшом треугольнике погрешности (со сторонами менее 0,5 см) место судна можно принять в его центре, так как различные графические построения вряд ли приведут к улучше­нию результата.