МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА
ФГОУ ВПО МОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ИМЕНИ АДМИРАЛА Ф.Ф. УШАКОВА
Кафедра судовождения
АСТРОНОМИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ПОПРАВКИ КОМПАСА В МОРЕ
Методические указания к выполнению лабораторных работ
по мореходной астрономии
Специальность 180402
Составил Н.А.Мищик
Новороссийск
| Цель работы: | В соответствии с обязательными минимальными требованиями для диnломирования вахтенных помощников капитана судов, изложенных в Кодексе ПДМНВ в разделе А-II/1 ВПК должен «уметь определять поправки гиро- и магнитных компасов с использованием средств мореходной астрономии». |
| Пособия и инструменты: | Морской астрономический ежегодник; Таблицы ВАС-58; «Мореходные таблицы МТ-75» «Мореходные таблицы МТ-2000» Остро оточенный простой карандаш; Резинка. |
Теория определения поправки компаса
Поправка компаса астрономическим способом рассчитывается по формуле
ΔГК = ИП – ГКП, (1)
где ИП – истинный пеленг светила,
ГКП – гирокомпасный пеленг светила.
Истинный пеленг светила – есть азимут светила в круговом счете, который можно рассчитать, решив параллактический треугольник. По способу задания и решения параллактического треугольника существует три метода определения поправки компаса:
- метод моментов;
- метод высот;
- метод высот и моментов.
Метод моментов называется таким образом, потому что в момент взятия гирокомпасного пеленга светила фиксируется точный момент времени – гринвичское время (Тгр) или время по хронометру (Тхр). Зная счислимую долготу, на данный момент по МАЕ рассчитываем местный часовой угол (tм) и склонение (δ) пеленгуемого светила. Далее, применив формулу котангенсов для 4-х рядом лежащих элементов в параллактическом треугольнике, получаем удобную формулу для расчета на двухстрочном калькуляторе.
|
|
(2)
При расчете по данной формуле необходимо руководствоваться следующим правилом знаков.
Широта всегда положительная независимо от наименования.
Если широта и склонение одноименны, то склонение положительное, а если широта и склонение разноименны, то склонение отрицательное.
Местный часовой угол независимо от наименования (западный или восточный) также положительный.
Если азимут на калькуляторе получается отрицательный, то к его значению необходимо прибавить 180º. При таком правиле знаков азимут получается в полукруговом счете. Первая буква азимута одноименна с широтой, вторая буква азимута одноименна с часовым углом.
Основным отечественным пособием для определения поправки компаса – это таблицы ВАС-58. Основными аргументами для входа являются широта, склонение и местный часовой угол светила. Азимут вычисляется по формуле (2), поэтому он также получается в полукруговом счете. Наименование азимута имеет такое же правило - первая буква азимута одноименна с широтой, вторая буква азимута одноименна с часовым углом.
Пример 1. 25 марта 2001 г.,, в Тс = 06ч40м, находясь в счислимых координатах - φ = 22º10,0′ N, λ = 135º55,0′ E, в Тхр = 9ч37м52с измерили гирокомпасный пеленг Солнца ГКП = 88,8º. Поправка хронометра uхр = +2м29с. Определить поправку гирокомпаса.
|
|
Решение.
На первом этапе по МАЕ вычисляем местный часовой угол и склонение Солнца.
| Комментарий | ||||
| – | Тс | 06ч40м 25.03 | Определение приближенного гринвичского времени и гринвичской даты наблюдений | |
| № | 9Е | |||
| прТгр | 21ч40м 24.03 | |||
| 12ч + Тхр | 21ч37м52с | Кроме поправки компаса прибавляем 12ч, т.к. часы прТгр = 21ч, а не 9ч. | ||
| uхр | +2м29с | |||
| Тгр | 21ч40м21с | |||
| tт | 138º28,1′ | |||
| Δt1 | 10º04,6′ | |||
| Δt2 | 0,8′ |  =+1,2
| ||
| + | tгр | 143º33,5′ | ||
| λ | 135º55,0′ E | |||
| tм | 279º28,5′ W | Часовой угол всегда западный. | ||
| 80º31,5′ E | Перевод в восточный. | |||
| δт | 1º42,0′ N | |||
| Δδ | +0,7′ | Δ=+1,0 | ||
| δ | 1º42,7′ N |
На втором этапе по таблицам ВАС-58 вычисляем азимут Солнца.
| q = 68 | h т | 9°05,5¢ | А т | 91,5 | |
| j | 22° + 10,0¢N | D h j | D А j | +0,0 | |
| d | 2° – 17,3¢N | D h d | D А d | +0,3 | |
| t | 81° – 28,5¢Е | D h t | D А t | +0,2 | |
| j и d одноименные | hс | А c | 92,0 NE | ||
| Перевод в круговой счет (получение истинного пеленга) и расчет поправки компаса | |||||
| – | ИП | 92,0º | |||
| ГКП | 88,8º | ||||
| ΔГК | +3,2º |
Рассмотрим особенности вычисления азимута для поправки компаса по таблицам ВАС-58. Первоначально входим с табличными значениями широты склонения и часового угла и выбираем высоту - 9°05,5¢ (очень хорошо, что она маленькая), азимут 91,5 и параллактический угол 68, который нам в этом примере и не понадобится. Не понадобится так же вычисление высоты.
|
|
Фрагмент таблиц ВАС-58
Поправка азимута за часовой угол находится путем интерполирования из основных таблиц. Т.к. заданный часовой угол 80º31,5′ меньше табличного 81º, то сравнивая азимуты для часовых углов 81º и 80º, видим, что с уменьшением часового угла азимут увеличивается с 91,5º до 91,9º, т.е. на 0,4º. Тогда 
At = +0,4°х(28,5/60)≈+0,2º. Желательно эту поправку определять в уме согласно следующим рассуждениям. «Т.к. изменение часового угла Δt=28,5¢ составляет почти половинку от градуса, то половина от 0,4 и будет 0,2º»
Поправка азимута за склонение ΔАδ выбирается из таблицы 1 по аргументам Δδ 
и q, а знак определяется из основных таблиц путем сравнения двух азимутов, расположенных в двух соседних колонках склонений. Но если склонение светила δ< 29° (для Солнца, Луны и планет), то шаг по склонению составляет 1°, поэтому поправку азимута за склонение можно выбрать из основных таблиц, производя интерполяцию между соседними столбцами. Т.к. заданное склонение 1º42,7′ N меньше табличного 2º, то, идя влево, видим, что при уменьшении склонения на 1º азимут увеличивается на 1º (с 91,5º до 92,5º). Следовательно, ΔАδ = +1,0°х(17,3/60) = +0,3°. Интерполяцию необходимо производить в уме.
При определении поправки компаса пеленгуют светило на малой высоте. Тогда, согласно формуле ΔАφ=tghsinAΔφ 
поправка не превосходит 0,1°, а чаще всего она равняется нулю. Поэтому при малых высотах (h <20º) данной поправкой можно пренебречь.
Пример2. 3 августа 2001 г.,, в Тс = 23ч43м находясь в счислимых координатах - φ = 20º36,0′ S, λ = 102º48,7′ W, в Тхр = 6ч46м24с измерили гирокомпасный пеленг звезды Вега ГКП = 331,8º. Поправка хронометра uхр = –3м09с. Определить поправку гирокомпаса.
Решение
| Комментарий | |||
| + | Тс | 23ч43м 3.08 | |
| Nп | 7W | ||
| прТгр | 6ч43м 4.08 | ||
| Тхр | 6ч46м24с | ||
| uхр | –3м09с | ||
| Тгр | 6ч43м15с | ||
| + | tтγ | 42º52,3′ | |
| Δt | 10 50,5 | ||
| – | tгр | 53º42,8′ | |
| λ | 102º48,7′ W | ||
| + | tм | 310º54,1 | |
| τ | 80 45,0 | ||
| tм* | 391º39,1′ W | ||
| 31º39,1′ W | |||
| δ | 38º47,4′N |
| q = 147 | h т | 23°21,6¢ | А т | 153,1 | |
| j | 21° – 24,0¢S | D h j | D А j | –0,1 | |
| d | 38°30′ + 17,4¢N | D h d | D А d | +0,2 | |
| t | 32° – 20,9¢W | D h t | D А t | +0,3 | |
| j и d разноименные | hс | А c | 153,5 SW | ||
| – | ИП | 333,5º | |||
| ГКП | 331,8º | ||||
| ΔГК | +1,7º |
Обратите внимание, что в данной задаче при расчете азимута по таблицам ВАС-58 шаг по склонению не равен 1º, поэтому знак поправки D А d определяем в основных таблицах, а её величину в таблице 1, предварительно войдя по высоте, а потом по изменению склонения Δδ и параллактическому углу q. Т.к. в этой задаче табличная высота h т > 22º, то поправкой D А j уже нельзя пренебречь, а ее величина также определяется в таблице 1 по изменению широты Δφ и азимуту А. Знак поправки D А j такой же, как и знак поправки Δφ.
Метод высот.
Метод высот получил свое название, потому что в момент пеленгования светила фиксируется не момент времени, а с помощи секстана измеряется высота пеленгуемого светила. Зная измеренную высоту пеленгуемого светила, его склонение и широту места наблюдателя, азимут можно определить по следующей формуле
(3)
Однако, в явном виде этот способ не употребляется, т.к. невозможно одному судоводителю одновременно двумя приборами (пеленгатором и секстаном) измерить два навигационных параметра (пеленг и высоту). Но как частный случай, данный метод получил широкое распространение. Речь идет об определении поправки компаса в момент видимого восхода/захода верхнего края Солнца.
Существует три отечественных пособия для определения поправки компаса данным методом – МТ-75, МТ-2000 и МАЕ.
В «Мореходных таблицах -75» есть таблицы 20-а и 20-б, в которой представлен азимут восхода/захода верхнего края Солнца для наблюдателя с высотой глаза 12 метров.
В «Мореходных таблицах – 2000» есть аналогичная таблица 3.37, но там рассчитан азимут для нижнего края Солнца и для наблюдателя с высотой глаза 8 метров.
По МАЕ (начиная с 2001 г.) можно выбрать азимут нижнего края Солнца и для наблюдателя с высотой глаза 0 метров.
Во всех этих пособиях высота Солнца будет различная. Смотрите сводную сравнительную таблицу пособий.
Сводная сравнительная таблица пособий
| Пособие | Высота глаза (м) | Край Солнца | h | Азимут |
| МТ-75 | Верхний | –57,8′ | Полукруговой | |
| МТ-2000 | Нижний | –24,4′ | Полукруговой | |
| МАЕ | Верхний | –50,3′ | Круговой |
Для указанных высот по формуле (3) в указанных пособиях вычислены азимуты.
В МТ-2000 можно при помощи таблицы 3.38 пересчитать азимут с нижнего на верхний край, а при помощи таблицы 3.39 пересчитать азимут захода/восхода Солнца на любую высоту глаза. В МАЕ так же есть возможность пересчитать азимут на любую высоту глаза.
Рассмотрим особенности решения по этим пособиям на следующем примере.
Пример3. 30 мая 2001 г.,, в Тс = 06ч50м, находясь в счислимых координатах - φ = 26º50,0′ S, λ = 92º30,0′ W, измерили гирокомпасный пеленг верхнего края Солнца ГКП = 68,0º в момент восхода. Высота глаза 12 метров.
Решение по таблицам МТ-75.
| + | Тс | 6ч50м 30.05 | ||||
| Nп | 6W | |||||
| прТгр | 12ч50м 30.05 | → | δт | 21º49,2′N | Δ = +0,4 | |
| Δδ | +0,3 | |||||
| δ | 21º49,5′N |
1. По судовому времени и номеру поясу находим приближенное гринвичское время, с которым входим в МАЕ и выбираем склонение Солнца.
| Ат | 114,1º | |||
| φ | 26º + 50,0′ S | ΔАφ | +0,2 | |
| δ | 22º – 10,5′ N | ΔАδ | –0,2 | |
| Ас | 114,1º SE | |||
| – | ИП | 65,9 | ||
| ГКП | 68,0 | |||
| ΔГК | -2,1 |
2. Входим в таблицу 20-б МТ-75 (т.к. склонение Солнце разноименно с широтой) с ближайшим табличным значение широты (φт =26º) и склонения (δт = 22º00′) и выбираем табличный азимут Солнца Ат=114,1.
Фрагмент таблицы 20-б МТ-75
Обратите внимание, что шаг по широте переменный: в диапазоне широт от 0º до 20º шаг сначала 5º, в диапазоне широт от 20º до 30º - шаг 2º, в диапазоне от 30º до 61º - шаг 1º, и от 61º до 72º шаг 0,5º. Шаг по склонению постоянный и составляет 30′.
3. Далее интерполируем азимут по широте и склонению.
Интерполяция по широте. Т.к. заданная широта (26º50,0′S) больше табличной (26º00,0′S), то интерполируем сверху вниз. Сравнивая в одной колонке азимуты для широты 26º и 28º, видим, что с увеличением широты азимут увеличивается на 0,4º. Следовательно, 
.
Интерполяция по склонению. Т.к. заданное склонение меньше табличного 22º00′, то интерполируем справа налево. Сравнивая в одной строчке азимуты для склонения 21º49,5′N и 21º30′, видим, что с уменьшением склонения на 30′ азимут уменьшается с 114,1º до 113,6º, т.е. на –0,5º. Следовательно, 
.
Прибавляя поправки к табличному азимуту, получаем азимут для заданной широты и склонения. Азимут получается в полукруговом счете. Первая буква азимута одноименна с широтой, вторая буква – W, если Солнце заходит, или – E, если Солнце восходит.
Правило очень простое, но его часто забывают. Поэтому вспоминайте, как звучат точки восхода и захода на разных языках.
| Русский | Украинский | Английский | Обозначения |
| Восток | Всхiд | East | E |
| Запад | Захiд | West | W |
Аналогичное решение и по таблицам МТ-2000, однако, в таблице 3.38 шаг по склонению не 30′, а переменный, что создает трудности при интерполяции.
Решение по МАЕ.
Пример3. 30 мая 2001 г.,, в Тс = 06ч50м, находясь в счислимых координатах - φ = 26º50,0′ S, λ = 92º30,0′ W, измерили гирокомпасный пеленг верхнего края Солнца ГКП = 68,0º в момент восхода. Высота глаза 12 метров. Температура t=+5º, давление B = 770 мм.рт.ст.
| Комментарий | ||||
| Δhd | –6,1′ | 1. | ||
| Δht | –1,1 | 2. | ||
| ΔhB | –0,5 | 3. | ||
| Δh | –7,7 |      
| 4. Находим сумму поправок | |
| K | 0,01 | 5. | ||
| ΔАе | 0,1 | 6. Выборка поправки азимута за высоту глаза | ||
| Ат | 65,2º | 7. | ||
| ΔАφ | +0,6 | 8. Интерполяция по широте | ||
| ΔАλ | +0,0 | 9. Интерполяция по долготе | ||
| ΔАе | +0,1 | 10. Придание правильного знака поправке азимута ΔАе | ||
| – | ИП | 65,9º | 11. Прибавляя поправки, получаем ИП | |
| ГКП | 68,0º | 12. Вычитая ГКП, | ||
| ΔГК | –2,1º | получаем поправку компаса |
1. По высоте глаза е = 12 метров выбираем наклонение горизонта, МАЕ - стр. 284.
2. По температуре t=+5º и высоте h = 0 выбираем поправку за температуру, МАЕ - стр. 285
3. По давлению B = 770 мм.рт.ст и высоте h = 0 выбираем поправку за давление, МАЕ - стр. 285
5. На странице 280 из таблицы А по широте и месяцу выбираем аргумент К = 0,01.
6. На этой же странице из таблицы В по аргументу К и Δh выбираем поправку для азимута за высоту глаза ΔАе = 0,1.
7. Входим в ежедневные таблицы на правый разворот с датой 30 мая и с ближайшей широтой 30ºS и выбираем азимут восхода Солнца 65,2.
8. Интерполяция по широте. Шаг по широте - 10º, табличная разность – 1,9º, изменение широты - 3º10′.
| 
|
9. Интерполяция по долготе. Если долгота восточная, то интерполируем к предыдущей дате, а если западная, то - к последующей.
| 10. Поправке азимута за высоту глаза надо придать правильный знак. К сожалению, в МАЕ на странице 22 дано неправильное правило данной поправке. Знак этой поправке дается в соответствии с приведенной таблицей |
|
Метод высот и моментов (по Полярной звезде)
Пример 4. 13 февраля 2001 г., находясь в счислимых координатах –
φ = 24º18,0′ N, λ = 123º16,0′ E, в Тс = 19ч31м измерили гирокомпасный пеленг Полярной звезды ГКП = 1,8º. Определить поправку компаса.
Решение
| Комментарий | ||||
| – | Тс | 19ч31м 13.02 | 1. По судовому времени и номеру пояса находим гринвичское время и гринвичскую дату. | |
| Nп | 8Е | |||
| прТгр | 11ч31м 13.02 | |||
| tтγ | 308º32,7′ | |||
| Δt | 7 46,3 | |||
+ 
| tгр | 316º19,0′ | ||
| λ | 123º16,0′ E | 2. По МАЕ рассчитываем звездное местное время. | ||
| tм | 79º45,0 | ||
| φ | 24º18,0′ N | |||
| А | 0º31′ NW = 0,5º NW | 3. Смотри ниже | ||
| – | ИП | 359,5º | 4. Перевод в круговой счет и определение поправки компаса. | |
| ГКП | 1,8º | |||
| ΔГК | –2,3º |
3. Из таблицы “Азимут Полярной”, которая располагается в МАЕ на странице 276 по широте и звездному местному времени выбираем азимут Полярной звезды. В зависимости от входа в таблицу дается то или иное наименование азимута, данное правило дано здесь же внизу таблицы.
Фрагмент стр. 276 МАЕ – таблица «Азимут Полярной, 2001 г.»
Азимут округляем до десятых долей градуса и переводим в круговой счет.
Получаем поправку компаса. Если истинный и гирокомасный пеленга располагаются по разные стороны от точки севера, то к меньшему значению прибавляем 360, а потом, вычитая, определяем поправку компаса.
Примечание. Азимут Полярной звезды изменяется очень медленно, поэтому нет необходимости знать точное гринвичское время, которое получается прибавлением поправки хронометра к показаниям хронометра. Достаточно знать приближенное гринвичское время, которое получаем по судовому времени и номеру пояса. Поэтому надо быть очень внимательным при определении номера пояса и его знака. Время хронометра отсутствует в этой задаче, поэтому нет возможности проконтролировать получившиеся приближенное гринвичское время.
На последних страницах данного методического пособия приведена таблица 19 МТ-75. Используйте ее для решения тренировочного самостоятельного задания.
