Лекция №

Тема : Навигационное обеспечение плавания в открытом море

Вопросы :

1. Выбор оптимального пути. Плавание по Дуге Большого Круга.

2. Расчет безопасного пути судна с учетом точности его плавания.

3. Расчет периодичности определения места судна для обеспечения заданной точности плавания.

4. Рекомендации по анализу счисления пути судна.

Литература :

1. Ю. Баранов, М. Гаврюк, В. Логиновский, Ю. Песков «Навигация»

2. В. Дмитриев, В. Григорян, В. Катенин «Навигация и лоция»

3. В. Алексишин, В. Долгочуб, А. Белов «Практическое судовождение»

1. Выбор оптимального пути. Плавание по дбк.

Одной из главных задач штурмана является обеспечение безопасного перехода судна из одного порта в другой по наиболее экономически выгодному пути с учетом ряда факторов, например, сохранность палубного груза, комфортабельность для пассажиров и др.

При выборе такого оптимального (наивыгоднейшего) пути большое значение имеет учет гидрометеорологических факторов; для этого служат лоции, Океанские пути мира, ежемесячные климатические карты, содержащие усредненные статистические данные о распределении по месяцам ветра, волнения, зыби, повторяемости штормов, туманов и т.д.

Основой для выбора наивыгоднейшего пути в океане является ортодромия (Дуга большого круга – ДБК) – практически кратчайшее расстояние между двумя точками (точное значение для сферы).

Поскольку ортодромия всегда выпукла к ближайшему полюсу и пересекает меридианы под разными углами, то ее небольшие участки заменяют отрезками локсодромий, на которых курс остается постоянным.

Целесообразность плавания по дуге большого круга (ортодро­мии) определяется существенностью разности длин локсодромии S_Л0K и ортодромии S_ОРT, проложенных из пункта отхода в пункт прихода:

ΔS = S_ЛОК – S_ОРТ (1)

Эти длины рассчитывают по известным зависимостям:

S_ЛОК = (φ₂ – φ₁ ) sec K_ЛОК = ΔφsecK_ЛОК (2)

сosS_ОРТ = sin φ₁sin φ₂ + сos φ₁сos φ₂ сos(λ₂ – λ₁) (3)

По найденной величине ∆S делается вывод о целесообразности плава-ния по дуге большого круга.

Возможность плавания по дуге большого круга определяется в зависимости от расположения ее траектории относительно нави­гационных опасностей и других объектов, влияющих на выбор пу­ти корабля. Для этого ее траекторию следует нанести на генераль­ную карту рейса и убедиться, что путь по ортодромии проложен в благоприятных навигационно-гидрографических и гидрометеоро­логических зонах.

При плавании по дуге большого круга ее траекторию заменяют хордами — отрезками локсодромий. Длина хорды определяется из условия, требующего, чтобы разность между длиной хорды и стя­гивающей ее дугой ортодромии не превышала пренебрежимо ма­лой величины, равной 0,1 %. Этому условию соответствуют долгот­ные интервалы хорд, равные 4—6°.

На практике используют следующие способы расчета направле­ний хорд — локсодромий для плавания по дуге большого круга:

• с помощью ортодромических поправок;

• с помощью карт в гномонической проекции;

• помощью специальной номограммы;

• с применением средств вычислительной техники.

Использование ортодромических поправок. Необходимо выпол­нить следующие действия.

1. Определить долготный интервал изменения курса ∆λ. и прове­сти соответствующие ему меридианы от пункта отхода к пункту прихода.

2. По координатам начальной и конечной точек плавания на карте в меркаторской проекции проложить отрезок локсодромии между этими точками и измерить исходный локсодромический курс К₀ (рис.1).

3. Начальную ортодромическую поправку ψ₀ выбрать из табл. 2.12 МТ-2000 или рассчитать по формуле. Учесть, что в север­ном полушарии при движении на восток знак ψ ₀ положителен, а при движении на Запад — отрицателен. В южном полушарии — наоборот.

4. Рассчитать направление ортодромии в пункте отхода: А₁ =К₀ –ψ₀ (4)

5. Рассчитать направление (курс) первой хорды: К₁ =А₁ +ψ₁ (5)

Рис. 1. Прокладка дуги большого круга по хордам

где ψ₁ — ортодромическая поправка для первого курса, выбирае­мая по широте начальной точки В₁ и принятому долготному ин­тервалу ∆λ.

6. От исходной точки В₁ по направлению К₁ до пересечения с меридианом λ_а = λ₁ + ∆λ провести первую хорду дуги большого круга. В полученной точке а рассчитать направление второй хорды: К₂ =К₁ +ψ₁ + ψ₂ (6)

где ψ₂ — ортодромическая поправка второго курса, выбираемая по широте точки а и принятому долготному интервалу ∆λ.

7. Провести вторую хорду от точки а до меридиана λ_b = λ_а+ ∆λ. Аналогичным образом рассчитать и проложить все последую­щие хорды:

К_i =К_i-₁ + ψ_i-₁ + ψ_i (7)

Когда до пункта прихода останется ∆λ меньше принятого ин­тервала, хорда не рассчитывается. Заключительный отрезок локсо­дромии прокладывают от точки на последнем промежуточном ме­ридиане непосредственно в пункт прихода.

Использование карты в гномонической проекции. На карте, составленной в гномонической проекции, всякая ДБК изображается прямой линией. По координатам на такую карту наносят начальную и конечную точки и соединяют их прямой линией. Эта проложенная линия дает ясное представление о расположении пути судна по отношению к опасности и навигационным ориентирам. После этого снимают широты точек пересечения с меридианами через Δ = 10 и переносят эти точки на карту меркаторской проекции. Соединив эти точки, получим дугу большого круга в виде ряда ломаных отрезков (хорд), направления которых (частные курсы) могут быть сняты с нее.

Использование специальной номограммы. Определение начального направления дуги большого круга А₁ производится по специаль­ной номограмме (адмиралтейский номер 90199). Порядок работы с номограммой указан в ее описании. Дальнейшая методика расчета курсов не отличается от описанной в первом способе.

Использование вычислительной техники. Все работы по нанесению дуги большого круга на морскую навигационную карту в меркаторской проекции существенно облегчаются при использовании современной вычислительной техники. При этом вначале прокла­дывают локсодромию и разделяют ее на отрезки по долготе, исхо­дя из заданной точности плавания.

Для выбранных значений разностей долгот промежуточных то­чек локсодромии из исходной точки последовательно рассчитыва­ются направления хорд - отрезков локсодромий, длины этих хорд и координаты точек поворота с хорды на хорду. Расчеты произво­дятся по известным формулам сферической тригонометрии.

В заключение необходимо отметить, что кратчайший путь по ДБК проходит в более высоких широтах и может завести в зону штормов и айсбергов. Конкретная гидрометобстановка часто отличается от среднестатистической, поэтому самые лучшие результаты достигаются при проводке судов по оптимальному пути с учетом и климатических факторов и прогнозируемой погоды на ближайшие ~ 3  5 суток.