- •Киевская государственная академия водного транспорта
- •Введение
- •Глава 1. Ориентирование наблюдателя на земной поверхности
- •1.1. Фигура и размеры Земли
- •Дополнительные данные к эллипсоиду Красовского
- •1.2. Основные точки, линии и плоскости на поверхности Земли
- •1.3. Географические координаты. Разности широт и долгот
- •1.3.1. Географические координаты
- •1.3.2. Разности широт и долгот
- •1.3.3. Задачи на расчет значений () а. Расчет значений разности широт () и разности долгот ()
- •Б. Расчет значений широты () и долгот () пункта прихода
- •1.4. Радиусы кривизны земного эллипсоида
- •Глава 2. Определение направлений в море
- •2.1. Основные линии и плоскости наблюдателя
- •2.2. Системы счета направлений
- •2.2.1. Круговая система счета
- •2.2.2. Полукруговая система счета
- •2.2.3. Четвертная система счета
- •2.2.4. Румбовая система счета (рис. 2.6)
- •2.2.5. Задачи на перевод направлений в круговую систему счета
- •2.3. Истинные направления и их соотношения
- •2.3.1. Истинный курс, истинный пеленг, курсовой угол
- •2.3.2. Задачи на расчет значений ик, ип, ку
- •2.4.2. Дальность видимости ориентиров в море
- •2.4.3. Дальность видимости огня ориентира, показанная на карте (рис. 2.16)
- •2.4.4. Задачи на расчет дальностей видимости а) Видимого горизонта (De) и ориентира (dп)
- •Б) Открытие огня маяка
- •Глава 3. Определение направлений в море с помощью магнитных компасов
- •3.1. Принцип определения направлений по магнитному компасу
- •3.2. Магнитное склонение. Девиация магнитного компаса
- •3.2.1. Магнитное склонение. Магнитные направления
- •3.2.2. Девиация магнитного компаса. Компасные направления.
- •3.3. Поправка магнитного компаса и ее определение
- •Отдаленного ориентира
- •3.4. Расчет истинных направлений по магнитному компасу
- •3.4.1. Перевод и исправление румбов
- •3.4.2. Задачи на приведение магнитного склонения (d) к году плавания и расчета поправки магнитного компаса ()
- •3.4.3. Задачи на перевод и исправление румбов
- •Глава 4. Определение направлений в море с помощью гироскопических курсоуказателей
- •4.1. Принцип определения направлений с помощью
- •Гирокомпасов и гироазимутов
- •4.2. Расчет истинных направлений по гирокомпасу и гироазимуту
- •4.2.1. Расчет истинных направлений по гирокомпасу
- •4.2.2. Расчет истинных направлений по гироазимуту
- •4.3. Способы определения поправок гироскопических курсоуказателей
- •4.3.1. Общие положения
- •4.3.2. Способы определения мгновенных поправок гирокомпаса
- •Пеленгам с теодолитным постом
- •Отдаленного ориентира
- •4.3.3. Задачи по расчету поправки гироазимута (δга3) на заданное время
- •Глава 5. Определение скорости судна и пройденных им расстояний
- •5.1. Единицы длины и скорости, применяемые в судовождении
- •5.1.1. Единицы длины, применяемые в судовождении
- •Некоторые единицы длины:
- •5.1.2. Единицы скорости, применяемые в судовождении
- •5.2. Принципы измерения скорости судна
- •5.3. Определение скорости судна. Поправка и коэффициент лага
- •Определение V и dл% с помощью высокоточной рнс.
- •Определение V и dл% при помощи судовой рлс.
- •Определение V и dл% на кабельной мерной линии.
- •5.4. Определение пройденного судном расстояния
- •Использование специальных таблиц
- •Время по расстоянию и скорости (из табл. 2.16 «мт-2000»)
- •Задачи по расчету: Sоб, Sл, t, рол, δл%
- •Глава 6. Морские навигационные карты в проекции меркатора
- •6.1. Требования к морской навигационной карте
- •6.1.1. Морская карта. Требования к ее содержанию и оформлению
- •6.1.2. Масштаб карты
- •Экваториальный масштаб по масштабу главной параллели (из табл. 2.30 «мт-2000»)
- •6.1.3. Классификация морских карт
- •2. Морские вспомогательные и справочные карты.
- •6.1.4. Требования, предъявляемые к морской навигационной карте
- •6.1.5. Система адмиралтейских номеров морских навигационных карт
- •6.2. Принцип построения проекции Меркатора
- •6.2.1. Картографические проекции и их классификация
- •6.2.2. Меркаторская проекция
- •6.3. Уравнение проекции Меркатора
- •6.4. Единицы длины на карте меркаторской проекции
- •6.5. Построение меркаторской карты
- •6.6. Решение элементарных задач на морской навигационной карте
- •6.7. Примеры решения задач на мнк (по рис. 6.5)
- •Глава 7. Графическое счисление координат судна
- •7.1. Назначение, содержание и сущность счисления
- •7.1.1. Общие положения. Элементы счисления
- •7.1.2. Счисление пути судна: определение, назначение, сущность и классификация
- •7.1.3. Требования, предъявляемые к счислению пути судна
- •7.2. Графическое счисление координат судна без учета дрейфа и течения
- •7.2.1. Задачи, решаемые при ручном графическом счислении пути судна
- •7.2.2. Требования к оформлению счисления пути судна на карте
- •7.2.3. Решение основных задач счисления пути судна на карте
- •7.3. Циркуляция судна и ее графический учет
- •7.3.1. Циркуляция судна и ее элементы
- •7.3.2. Способы определения элементов циркуляции судна
- •7.3.3. Графический учет циркуляции при счислении пути судна
- •7.3.4. Примеры решения задач оп расчету времени и отсчета лага (т1/ол1) прибытия судна в заданную точку
- •Глава 8. Графическое счисление координат судна с
- •8.1.2. Определение угла дрейфа от ветра
- •8.1.3. Учет дрейфа от ветра при графическом счислении пути судна
- •8.2. Графическое счисление координат судна с учетом течения
- •8.2.1. Морские течения и их влияние на путь судна
- •8.2.2. Учет течения при графическом счислении пути судна
- •Точку при учете течения
- •8.3. Совместный учет дрейфа от ветра и течения при графическом счислении пути судна
- •8.4. Примеры решения задач по учету дрейфа от ветра и течения
- •Глава 9. Морские навигационные карты
- •9.1. Классификация морских карт
- •9.1.1. Классификация морских карт по их назначению (см. Табл. 9.2)
- •9.1.2. Классификация морских навигационных карт по их масштабу
- •9.1.3. Требования, предъявляемые к морским картам
- •Классификация морских карт
- •9.2. Степень доверия к морским навигационным картам
- •9.2.1. Критерии качества морской навигационной карты
- •9.2.2. «Подъем» морской навигационной карты
- •9.2.3. Оценка морской навигационной карты судоводителем
- •9.3. Условные знаки морских карт. Чтение карты
- •Значения некоторых условных знаков морских карт
- •Глава 10. Картографические проекции используемые в навигации
- •10.1. Классификация картографических проекций
- •10.2. Поперечная цилиндрическая проекция
- •10.3. Перспективные картографические проекции
- •10.4. Равноугольная картографическая проекция Гаусса
- •10.4.1. Общие положения
- •10.4.2. Планшеты в проекции Гаусса
- •10.4.3. Нумерация топографических карт
Глава 4. Определение направлений в море с помощью гироскопических курсоуказателей
4.1. Принцип определения направлений с помощью
Гирокомпасов и гироазимутов
Магнитный компас был первым в истории мореплавания прибором для ориентированияв море по направлению.
Достоинства этого компаса:
немедленная готовность к работе;
простота устройства;
относительная дешевизна производства;
высокая надежность и долговечность.
Основной его недостаток– невысокая точность показаний.
Источниками погрешностей магнитного компаса являются:
неточное знание элементов земного магнетизма;
нестабильность корабельного (судового) магнитного и электромагнитного полей;
ускорения, сообщаемые магнитной системе компаса на качкеи при изменениисудном курса и скорости;
трение в подвесе магнитной системы.
И хотя в настоящее время его наличие обязательно на каждом судне, магнитный компас используется в качестве резервного курсоуказателя.
Основными приборами курсоуказания являются сейчас гироскопические курсоуказатели: гирокомпас, гироазимут, гироазимут-горизонт и др.
Основой всех гироскопических курсоуказателей является гироскоп (быстро вращающееся твердое тело), а работа этих курсоуказателей основанана свойстве гироскопа сохранять неизменным направление оси вращения в пространстве без действиямоментов внешних сил.
Если взять идеально изготовленный свободный гироскоп (центр тяжести совпадает с его геометрическим центром и исключены силы трения в осях его подвеса), то его главная ось будет сохранять свое направление в пространстве постоянным, но такой гироскоп не будет постоянно указывать направление меридиана, т.е. учитывать суточное вращение Земли.
В гирокомпасахэлементом, указующим направление меридиана, служит чувствительный элемент (ЧЭ), представляющий собой гиросферу с двумя гироскопами, соединенными между собой так, что может изменяться угол между их осями.Кроме того, центр тяжести ЧЭ гирокомпаса смещен относительно центра подвеса на определенную величину.
Смещение центра тяжести ЧЭ гирокомпаса вниз относительно центра подвеса приводит к тому, что главная ось гироскопа, будучи отклоненной от меридиана, с течением времени будет поворачиваться относительно центра подвесав сторону меридианаи через какое-то время «придет в меридиан». Время прихода в меридиан зависит от начального угла отклонения ЧЭ от истинного меридиана и широты места.
(от 2,5 до 7 часов) – от т.Iдо т.VIII(рис. 4.1).
Рис. 4.1. Кривая прихода гирокомпаса в меридиан
Для сокращения этого времени гирокомпасы имеют устройство для ускоренного приведения в меридиан.Если с помощью такого устройства установить и удерживать ЧЭ ГК в меридиане с точностью до 2¸3°, то время прихода в положение равновесия сокращается до1¸1,5 часов (min 45 мин.)
Главная ось ЧЭ работающего ГК на движущемся судне вследствие наличия динамическихистатических погрешностей располагается по направлению гироскопического меридиана, не совпадающего с истинным меридианом.
Динамические погрешности:
скоростная погрешность, которая возникает вследствие угловой скорости вращения плоскости истинного горизонта из-за движения судна по поверхности Земли. Эта погрешность устраняется в ГК с помощью специального счетно-решающего механизма-корректора ГК (вводом в негоИК, V, j);
инерционные погрешностиIиIIрода, которые возникают при изменении курса и скорости судна. ГК по окончании маневра приходит в новое положение равновесия через 25-30 мин. Эти погрешности устраняются в ГК регулировкой периода незатухающих колебаний ЧЭ ГК (84,3 мин.) и применением масляного успокоителя в ЧЭ;
погрешность от качки, которая обусловлена раскачиванием ЧЭ ГК относительно его главной оси. Исключается стабилизацией ЧЭ в плоскости горизонта.
Статические погрешности:
наличие трения в подвесах гиромоторов;
непостоянство скорости вращения роторов гиромоторов;
неточная установка основного прибора в ДП судна;
действие магнитных полей.
Эти погрешности, характеризующие устойчивость работы ГК на неподвижном основании, определяются опытным путем.
Если удастся исключить все указанные погрешности, то главная ось ЧЭ ГК устанавливаетсяв направлении истинного меридиана(NИ), а следящая система позволяет непосредственно снимать это направление и передавать на репитеры ГК.
Направляющий момент ГК во много раз больше, чем у МК, и не зависит от магнитного поля Земли. Однако с увеличением широты (j) он уменьшается пропорциональноcosj, и в высоких широтах (> 75°) ГК работает менее надежно.
Другой вид гироскопического указателя – гироазимут –работает устойчиво как в низких, так и в высоких широтах.
Гироазимутами (ГА) называются гироскопические приборы, предназначенныедля сохранения заданного азимутального направления.
В гироазимутах применяются гироскопы с подвесом на шарикоподшипниках или с аэродинамическим подвесом. Первый представляет собой гирокамеру, в которой на шарикоподшипниковых опорах вращается дисковый ротор с утяжеленным ободом. У второго гироскопа ротор, имеющий форму шара, при работе находится во взвешенном в воздухе состоянии (шаровой гироскоп).
В отличии от ГК у ЧЭ любого ГА его центр тяжести должен быть совмещен с точкой подвеса.По этой причине ГА не обладает избирательностью по отношению к плоскости меридиана, но и не имеет инерционных погрешностей.
С помощью системы горизонтальной коррекцииглавная ось ЧЭ ГА принудительно удерживается в плоскости горизонта.
С помощью азимутального корректорасоздается момент внешней силы, который вызываетпрецессию главной оси ЧЭ ГАв плоскости горизонта, что ипозволяет ГА сохранять неизменным свое первоначальное направление(учитываются:1)w– угловая скорость вращения Земли;2)R– радиус Земли;3) j– широта места;4) V– скорость судна;5)ИК– истинный курс судна;6) wД– угловая скорость остаточного дрейфа ЧЭ ГА).
Из-за неточного знания j, V, ИК, wД– фактическая скорость прецессии главной оси ЧЭ ГА будет отличаться от ее действительной величины. Это различие приведет к появлению изменяющейся во времени погрешности курса.
Общая погрешность ГА включает в себя:
широтнуюпогрешность (текущая широта –jТотличается от расчетнойj0);
скоростнуюпогрешность (maxпри плавании в высоких широтах и на больших скоростях);
погрешность от дрейфа(имеет сложный характер).
Основным критерием качества работы ГА является остаточная скорость ухода.