КЕРЧЕНСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО МОРСЬКОГО ТЕХНОЛОГІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

Розглянуто та схвалено на засіданні ЦМК «Судноводійні дисципліни»

Протокол № __ від «__» _________ 2014 р.

Голова ЦМК _____________ М.М. Одарик

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Изолинии и линии положения. стр 1
2. Источники ошибок при навигационных наблюдениях и меры

по их уменьшению. 2

3.Требования к частоте и точности навигационных обсерваций. 3

4. Определение места судна по двум горизонтальным углам. 5

5. Определение места судна по трем пеленгам. 7

6. Определение места судна по двум пеленгам. 8

7. Определение места судна но крюйс - пеленгу. 8

8. Определение расстояний в море. 9

9. Определение места судна по измеренным расстояниям. 11

10. Комбинированные и частные случаи определения места судна. 11

11. Связь между обсервацией и счислением. Уточнение счисления

по одной линии положения. 12

12. Применение радиотехнических средств в судовождении. 13
13. Определение места судна по радиопеленгам. 14

14. Прокладка радиопеленгов на морской навигационной карте. 16

15. Точность радиопеленгования. 16

16. Прокладка радиопеленгов, когда радиомаяки расположены за

рамкой карты. 17

17. Гиперболические (разно дистанционные) радионавигационные

системы (РНС). 17

18. Определение места судна с помощью навигационных спутников. 22

19. Определение места судна с помощью Р Л С. 24

20. Выбор и расчет наивыгоднейшего пути. 25

Упрощенные способы нанесения ДБК на карту меркаторской проекции. 26

21. Использование карт гномонической проекции для прокладки ДБК. 28

Общие задачи навигационного обеспечений перекода. 29 Спутниковая навигационная система GPS «НАВСТАР ». 30

24. Информация на дисплее приемоиндикатора. 32

25. Использование электронных карт. 33

26. Перспективные спутниковые навигационные системы (СНС) 37

2$. Приложение к конспекту по предмету «Навигация и лоция»

Рекомендованная литература:

Ермолаев Г.Г. Морская навигация (на английском языке)

Bowdich Аmеriсаn Ргасtiсаn Navigatог - Vо1. 1. - 1995

Ляльков ЭЛ. Васин А.Г. Навигация

Файн Г.И. Навигация, лоция и мореходная астрономия.

Груздев Н.М. КолчинГ.А. Леонидов Р.Л. Навигация

Лесков М.М. Баранов Ю.К. ГаврюкМ.И. Навигация

Витченко А.Г. Навигаций и лоций

Баранов Ю.К. Использование РТС в морской навигации

Кондрашихин В.Т. Математические основы судовождения

ИЗОЛИНИИ И ЛИНИИ ПОЛОЖЕНИЯ.

Общие понятия

Как бы тщательно ни велось счисление пути судна, оно не может обеспечить безо­пасность плавания. Возможные ошибки в поправках компаса и лага, недостат очное знание элементов течения, трудности в учете дрейфа - все это ведет, в коне чном итоге, к значительному отклонению судна от заданного пути. Поэтому определение места судна в море по ориентирам

(нанесенным на карту и опознанным визуально) является необходимым условием безопасности в современном судовождении.

С развитием мореплавания методы счисления постоянно улучшались., но методы и средства определения места судна, служащие в первую очередь для уточнения эле­ментов движения судна, развивались особенно успешно и позволяют в настоящее время не только контролировать работу компаса и лага, но и рассчитывать действительные значения элементов движения судна, течения и дрейфа. Все визуальные способы определения места судна

(в дальнейшем -ОМС)осно­ваны на измерении расстояний и направлений до видимых ориентиров, координаты которых известны.

Вид ОМС оценивается двумя факторами: необходимой точностью и простотой вы­полнения наблюдений и расчетов. Любое определение места судна называется обсервацией (от английского – observation).

Обсервованными точками (координаты φо и λо) называются точки, полученные в результате любых видов обсерваций.

Основными методами обработки наблюдений, нашедшими широкое применение, являются графический и графоаналитический, которые основаны на понятии об изолинии и линии положения.

При визуальных способах ОМС, используемых на сравнительно небольших рассто­яниях до ориентиров, обычно кривизной земной поверхности пренебрегают, т\з есть решают задачу на плоскости.

Измеряемые для ОМС направления и расстояния (или их производные в виде углов, разности расстояний и.т.д.) до объектов с известными координатами называются навигационными параметрами.

Геометрическое место точек, отвечающее постоянному значению навигационного параметра, называется навигационной изолинией.

При визуальных ОМС изолинии прокладываются непосредственна на карте (выпол­няется графическое решение). При больших расстояниях, когда необходимо у читы­вать сфероидальность Земли, непосредственная прокладка изолиний на карте стано­вится затруднительной. В этом случае отрезок изолинии заменяется прямой линией. Профессор Каврайский В.В. дал этому методу теоретическое обобщение и ввел тер­мин линия положения (ЛП)- линии касательной или секущей к изолинии ее не­большой области.

Линией положения называется прямая. заменяющая участок навигационной изоли­нии вблизи счислимого места судна.

Обобщенная теория линий положения расширила способы получения обсерв ован ных координат. Таких способов три - графический (использование карт с сетками изолиний или непосредственная прокладка линий положения на карте), графоана­литический (использование специальных таблиц определяющих точек для построения линий положения) и аналитический (прямые алгебраические методы реше­ния уравнений) с получением обсервованных координат (φо и λо).

При получении на карте обсервованного места дальнейшую прокладку курса начинают

от полученной точки, показывая на карте значение и направление отклонения судна от счислимого места. Несовпадение обсервованной и счислимой точек называется невязкой.

Для нахождения невязки наносят счислимое место на момент получения обсервации И его соединяют с обсервованным затухающей кривой (синусоидой). Сняв направление от счислимого места к обсервованному и измерив расстояние между этими точками, записывают невязку в судовой журнал. Значение и направление невязки рассчитывают при каждой обсервации, принятой к дальнейшему счислению, так как анализ вызвавших ее причин дает возможность установить, какие именно ошиб­ки могли быть допущены в принятых к учету элементах счисления.

Источники ошибок при навигационных наблюдениях и меры по их уменьшению.

При любых измерениях и наблюдениях в полученных результатов неизбежно существуют ошибки, которые принято делить на три группы: систематические, случайные и промахи.

Характер и причины возникновения систематических ошибок могут быть выяснены и их влияние на результаты измерений может быть исключено введением различно­го рода поправок. Основными причинами появления систематических ошибок при навигационных наблюдениях являются ошибки в принятых значениях по­правок мореходных приборов и инструментов. Поэтому для уменьшения или устранения систематических ошибок наблюдений рекомендуется чаще и точнее определять эти поправки (в особенности ΔМК) по возможности на каждой вах­те и на каждом новом курсе.

Ошибки, вызываемые общим действием независимых друг от друга причин, проявляющих себя по-разному в каждом из наблюдений - называются случайными ошиб­ками. Появление случайных ошибок вызывается несовершенством зрительно­го восприятия наблюдателя и влиянием внешних условий. При благоприятных метеорологических условиях случайные ошибки невелики. Однако при качке судна а также при плохой видимости ориентиров случайные ошибки при пеленговании могут достигать 2° - 3°.

Случайные ошибки подчиняются некоторым закономерностям: В частности, при большой серии равноточных измерений, одинаково часто встреча­ются равные по значению, но противоположные по знаку ошибки. На основании этого можно заключить, что среднее арифметическое из всех измерений (при большом их количестве) стремится к истинному значению. (Поэтому рекомендуется производить несколько измерений с последующим

осреднением полученных отсчетов)

Общая площадь вероятного места судна при предполагаемых значениях случайных и систематических ошибок определяется средней квадратичной ошибкой обсервованного места М (радиусом круга, охватывающего эллипс погрешности).

Параметры эллипса погрешности (полуоси а и Ь) наиболее удобно и быстро можно рассчитать с помощью приложения 5 МТ - 75. Теоретическая вероятность нахождения места судна внутри эллипса ошибок ~ 63 — 68 % (в зависимости от угла пересечения линий положения θ)

Если взять для расчета 2 М, то вероятность увеличивается до 95 %, а если принять предельную ошибку = 3 М, то вероятность повышается до 99 %.

Промахи при наблюдениях и вычислениях.

Промахи, как правило, возни­кают из-за невнимательности судоводителя. Крупный промах обычно обнаружива­ют в конце решения задачи по резкому несоответствию полученного результата с ожидаемым. Мелкие промахи могут быть незаметными, и что особенно опасно, по -лученный результат может быть принят за правильный. Чтобы избежать промахов при наблюдениях, следует брать несколько отсчетов измеряемой величины. Тогда промах может быть обнаружен по заметному отличию данного отсчета от осталь­ных. При вычислениях гарантией от промахов может служить предельная внимательность, а также использование рекомендуемых методов контроля. Большое зна­чение имеет использование привычных и целесообразных схем, аккуратное написание цифр, расположенных в колонках строго по разрядам.

Средняя квадратичная ошибка обсервации М зависит, в первую очередь, от средних

квадратичных ошибок измерений m.

Наиболее простым способом расчета т является способ с использованием коэффициента размаха - k. Значение коэффициента приведены ниже:

Число наблюдений 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Коэффициент 0,59 0,48 0,43 0,39 0,37 0,35 0,34 0,32 0,31

Для вычисления m необходимо найти разность между максимальным и минимальным значениями навигационного параметра и умножить ее на коэффициент k:

m = (U max – U min) x k

Независимо от вида линии положения наличие некоторой ± m вызывает смещение

(отклонение в ту или иную сторону) этой линии на некоторую линейную величину

Δ n = ± m / g

где g - коэффициент пропорциональности, или градиент.

Величины градиентов для визуальных наблюдений навигационных параметров при­ведены ниже:

Требования к частоте и точности навигационных обсерваций.

В 1983 году на 13-й Ассамблее ИМО в резолюции А.529 приняли стандарт точнос­ти судовождения. Цель принятого стандарта - оценка эффективности работы систем, предназначенных для определения места судна. В стандарте указаны факторы, влияющие на требования к точности судовождения. К ним относятся: скорость судна, расстояние до ближайшей навигационной опасности, граница района плавания и.т.д.

(см. таблицу приведенную ниже).

Таким образом при плавании со скоростью до 30 узлов текущее место судна должно быть известно с погрешностью не более 4 % от расстояния до ближайшей опасности.При этом точность места должна оцениваться с вероятностью 95 %.

Следует иметь в виду, что таблица основана на усредненных оценках точности счисления.

Внедрение в практику судовождения рекомендаций ИМО позволяет реализовывать единый подход к определению требований к точности плавания и спо­собствует повышению безопасности мореплавания.

В зависимости от способа определения, место судна представляет собой пересече­ние различных геометрических линий (изолиний или линий положения) на поверхности земного шара. Некоторые из них имеют довольно простой вид и могут быть без особого труда нанесены на карту судоводителем с помощью прокладочно­го инструмента. Некоторые же изолинии представляют собой сложные кривые, по -строение которых в судовых условиях значительно затруднено, а иногда просто не -возможно. В таких случаях большую помощь оказывают специальные карты с сетками нанесенных на них изолиний. При определении места судна результата­ми наблюдений и измерений являются углы, расстояния либо их разности.

Линией равных пеленгов (см. приложение) будет являться сама линия пеленга Мm, так как в любой точке ее (К1, К2, КЗ) пеленг на ориентир остается неизменным.

Линия равных расстояний представляет собой окружность, проведенную из точки М радиусом, равным измеренному расстоянию d. В любой точке этой окружности

(К1, К2, КЗ) расстояния d до ориентира одинаковы.

Линия равных горизонтальных углов является окружность, вмещающая горизон­тальный угол α. В любой точке этой окружности (К1, К2, КЗ) горизонтальный угол между предметами М1 и М2 будет одинаковым.

Линией равных разностей расстояний является гипербола, так как в любой точке

(К1, К2, КЗ) разности расстояний равны т.е.:

Δd = d₂´- d₁´ = d₂´- d₁´= d₂" – d₁" и.т.д.

С определенным ограничением по точности, как линии положения, можно использовать изобаты (линии равных глубин), проведенные на морской навигационной карте (МНК).

На точность обсерваций кроме ошибок измерения навигационных параметров и ошибок прокладки линий положения значительное влияние оказывает угол пересе­чения линий положения. Чем этот угол ближе к 90°, тем точность обсервации бу­дет выше.

(Углы пересечения линий положения менее 30° и более 150 ° при обсерва­циях не допускаются).

Пересечение двух линий положения всегда дает определенную точку, однако при этом невозможно обнаружить ошибки в обсервации. Желая получить надежно определенное место судна, измеряют одновременно не менее трех навигационных параметров.

Если все три линии положения пересекутся в одной точке, то такая обсервация будет надежной. Если же при прокладке линий положения получится треугольник погрешности, то это свидетельствует о том, что при измерении навигационных параметров или при прокладке допущена ошибка. Таким обра­зом, третье наблюдение является контрольным и по существу не увеличивает точность обсервации, а лищь гарантирует ее надежность.