Учебник по навигации возможно

Вид материала

Учебник

Подобный материал:

• Задачи навигации. Роль навигационных систем в процессе управления вс характеристика, 135.6kb.
• Лекция №7 Тема «Фреймы», 326.99kb.
• Приборы навигации Область исследования, 34.88kb.
• Мониторинг 23. 01. 2011, 364.91kb.
• Внастоящее время много внимания уделяется тематике, связанной с технологиями спутниковой, 222.07kb.
• Тематическое планирование уроков литературы в пятых классах. Учебник «Литература» (учебник-хрестоматия), 93.93kb.
• А. И. Куприна «Белый пудель» в 5 классе Учебник, 71.59kb.
• Учебная программа Дисциплины б25 «Системы позиционирования подвижных объектов» по специальности, 147.27kb.
• Постановлением Правительства Российской Федерации от 25 августа 2008 г. N 641 "Об оснащении, 90.13kb.
• Тематическое планирование курса литературы на 2011-2012 учебный год учитель: Лобова, 110.69kb.

Глава 2

Ориентирование корабля в море 

§ 10. Понятие о корабельных указателях направлений

Для курсоуказания и определения направлений на различные объекты на кораблях используются специальные приборы и системы. Наиболее распространенными курсоуказателями являются гироскопические компасы, представляющие собой электромеханические устройства, основанные на использовании свойств гироскопа и вращения Земли. Показания основного прибора гирокомпаса передаются следящей системой на репетующие периферийные приборы (репитеры), устанавливаемые в штурманской рубке, на мостике, боевых постах и в других местах корабля.
Если бы главная ось гирокомпаса располагалась точно в плоскости истинного меридиана, то с помощью такого компаса можно было бы определять непосредственно истинные направления. Однако как всякий прибор гирокомпас не свободен от погрешностей в работе, которые вызывают погрешности в показаниях направлений. Ось чувствительного элемента компаса устанавливается не в. плоскости истинного меридиана, а в плоскости своего, так называемого гироскопического или компасного меридиана, направление которого отличается от направления истинного меридиана на величину погрешности. Вследствие этого все направления, измеряемые с помощью гироскопического компаса, отсчитываются от плоскости компасного меридиана, не являются истинными и носят название компасных направлений. Гирокомпас является прибором сложным, требующим квалифицированного ухода и обслуживания, нуждается в источниках питания электроэнергией.
Возможность выхода гирокомпаса из строя вызывает необходимость устанавливать на кораблях, кроме гирокомпаса, другие курсоуказатели, работающие на ином принципе и по возможности не требующие для себя никаких энергетических установок (на некоторых кораблях и судах установка дорогостоящего гирокомпаса вообще нецелесообразна). Прибором, заменяющим или дублирующим гирокомпас, отличающимся простотой устройства, автономностью и большой живучестью, является магнитный компас. Устройство магнитного компаса основано на использовании известного свойства свободно вращающейся на вертикальной оси магнитной стрелки устанавливаться в направлении силовых линий внешнего магнитного поля. Известно, что на поверхности Земли магнитные силовые линии имеют направление от южного магнитного полюса к северному. Следовательно, положение свободно подвешенной магнитной стрелки может быть использовано в качестве начала для отсчета направлений курса и пеленга.
Основная часть магнитного компаса состоит из нескольких параллельно скрепленных между собой магнитных стрелок. Для производства отсчетов направлений (курса, пеленга) система стрелок скреплена с картушкой, представляющей собой легкий диск, разделенный по круговой системе от 0 до 360°. Нуль картушки совпадает с направлением магнитной оси системы стрелок. Картушка вместе со стрелками укреплена на поплавке, который своей топкой посажен на острие шпильки, являющейся вертикальной осью вращения системы. Вращаясь на шпильке, картушка своей магнитной осью стремится установиться в направлении действия магнитных силовых линий поля, окружающего компас. Для уменьшения трения топки поплавка о шпильку и для погашения колебания картушки на качке поплавок вместе с картушкой и системой магнитных стрелок помещается в котелок, заполненный жидкостью.
В зависимости от места установки магнитных компасов на кораблях они называются:
— главными магнитными компасами (МКгл), которые устанавливаются на мостиках и служат для определения направлений на различные объекты в море и на берегу, а также для расчета курсов на переход;
— путевыми магнитными компасами (МК_п), которые устанавливаются на постах управления рулем и предназначены для удержания рулевым заданного курса корабля.
Для измерения направлений на наблюдаемые объекты магнитный компас (как и гироскопический) снабжается дополнительным устройством — пеленгатором.
Помимо гироскопического и магнитного компасов, для определения направлений в море могут использоваться и другие гироскопические указатели направлений. Примером таких указателей являются гироазимуты. Гироазимут представляет собой гироскопическое устройство, которое, будучи установленным в заданном направлении, определенное время удерживает его с необходимой точностью.
В последнее время для определения направлений в море стали использовать системы курсоуказания навигационных комплексов, в которых показания различных курсоуказателей осредняются и сглаживаются, чем повышается точность их показаний, устойчивость и надежность работы.

Глава 2

Ориентирование корабля в море 

§ 11. Понятие о магнитном поле Земли

Магнитное поле Земли характеризуется в каждой его точке напряженностью и направлением магнитных силовых линий. Напряженность магнитного поля есть сила, действующая на единицу магнитной массы положительного наименования. Напряженность магнитного поля выражается в эрстедах. Силовые линии магнитного поля Земли направлены от южного магнитного полюса к северному и имеют вид замкнутых кривых. Вследствие этого в разных точках земной поверхности они направлены под разными углами к плоскости истинного горизонта. В точках, называемых магнитными полюсами, они направлены вертикально.

Линия вокруг Земли, проходящая примерно посредине между магнитными полюсами, на которой магнитные силовые линии земного поля горизонтальны, называется магнитным экватором. Положение магнитных полюсов для эпохи 1955 г. определяется следующими приближенными координатами:
северный магнитный полюс φ = 74°N; λ = 100°W;
южный магнитный полюс φ = 69°S; λ = 145°Ost.

Положение магнитных полюсов с течением времени медленно, но непрерывно изменяется.
Напряженность магнитного поля, или полная сила земного магнетизма в данной точке земной поверхности, может быть изображена вектором Т, совпадающим с направлением магнитных силовых линий (смотрите рисунок). Разложив вектор Т на две составляющие—горизонтальную Н и вертикальную Z получим:

H = Т * cos I и Z = Т sin I или Z = H * tg I.

Угол I, составленный вектором Т с плоскостью истинного горизонта, называется магнитным накло-нением. Магнитное наклонение отсчитывается от плоскости истинного горизонта вниз от 0 до 90° и считается положительным, если северный конец магнитной стрелки обращен вниз. На магнитном экваторе I = 0°, на магнитных полюсах I =90°.
Вертикальная плоскость, в которой расположены векторы Т, Н и Z, т. е. плоскость, в которой располагается продольная ось свободно подвешенной магнитной стрелки, носит название плоскости магнитного меридиана. Напомним, что свободно подвешенная в данной точке магнитная стрелка. устанавливается (располагается) по направлению магнитных силовых линий. Таким образом, горизонтальная составляющая, величина которой зависит от полной силу земного магнетизма Т и угла магнитного наклонения I, характеризует ту силу, которая удерживает магнитную стрелку в плоскости магнитного меридиана. Плоскость магнитного меридиана, пересекаясь с горизонтальной плоскостью, образует на последней прямую N_м - S_м, называемую магнитным меридианом.

Вследствие несовпадения магнитных полюсов с географическими плоскость магнитного меридиана в разных местах Земли составляет с плоскостью истинного меридиана разные углы, называемые магнитным склонением. Магнитное склонение d отсчитывается от северной части истинного меридиана к востоку или к западу. Склонение может принимать значения от 0 до 180°. Восточное склонение считается положительным и ему приписывается знак плюс, западное—отрицательным и ему приписывается знак минус. Восточное склонение означает, что магнитный меридиан отклонен от истинного меридиана к востоку. При западном склонении магнитный меридиан отклонен от истинного к западу.
Величины T, H, Z, I и d называются элементами земного магнетизма. Распределение их на поверхности Земли показывается на специальных картах элементов земного магнетизма. На таких картах точки с одинаковым значением того или иного элемента соединены кривыми — изолиниями. Например, на картах магнитного склонения точки с одинаковым его значением соединены изогонами, точки с нулевым склонением — агонами. Через точки с одинаковым наклонением проводятся изоклины, с равным магнитным напряжением — изодины. Для определения направлений с помощью магнитного компаса наибольшее значение из элементов земного магнетизма имеет магнитное склонение. В настоящее время магнитное склонение на поверхности Земли распределяется следующим образом. Две линии нулевого склонения — агоны — делят всю земную поверхность на две области: область с западным склонением, включающую Атлантический океан, Западную Европу, Индийский океан и Африку, и область с восточным склонением, охватывающую Тихий океан, большую часть Северной и Южной Америки и почти всю Азию, кроме небольшой области в Восточной Сибири, где агона делает петлю, внутри которой склонение западное.
Все изогоны—линии равных значений магнитного склонения — сходятся в четырех точках: в двух географических и двух магнитных полюсах. На меридианах, проходящих через магнитные полюсы, магнитное склонение принимает значение 0 или 180°. Магнитное склонение, как и другие элементы земного магнетизма, не остается неизменным, а постоянно меняется. Изменения магнитного склонения могут быть как периодическими, так и непериодическими. Последние называются часто магнитными возмущениями. К числу периодических изменений магнитного склонения относятся суточные (т. е. колебания склонения за период в несколько суток), годовые с периодом в несколько лет и вековые вариации с периодом в несколько столетий. Суточные и годовые вариации склонения по своей величине очень малы и в кораблевождении не учитываются. Вековые вариации, представляющие собой разности между среднегодовыми значениями склонения для длительного периода времени, могут достигать существенных величин. Величина векового хода изменения склонения в различных точках поверхности Земли колеблется в пределах от 0 до 0,2° в год.
На морских картах и в пособиях для плавания, где показываются величина и знак магнитного склонения, Обязательно указывается, к какому году это склонение приведено. При этом обязательно указывается и величина годового изменения склонения. Принимая изменение склонения за несколько лет происходящим равномерно, можно рассчитать величину и знак магнитного склонения для года, в котором совершается плавание.

Пример 1. Пусть склонение, показанное на карте, отнесено к 1955 г. и равно 4,5° Оst, годовое уменьшение склонения 0,12°. Требуется рассчитать величину и знак склонения в 1969 г.

Решение. Общая величина изменения склонения за промежуток времени от 1955 до 1969 г. рассчитывается так:
1969— 1955 = 14 лет.
0,12° X 14 ≈ 1,7°.

Приводя склонение к году плавания, нужно помнить, что склонение есть угол между плоскостями истинного и магнитного меридианов, а следовательно, уменьшение или увеличение его относится к самому углу (т. е. к абсолютной величине склонения, а не к его знаку). Зная склонение в 1955 г. и общее изменение его за весь промежуток времени, прошедший от 1955 г. до года плавания, легко найти и склонение в 1969 г.; 4,5°—1,7°= 2,8°. Поскольку склонение в 1955 г. было восточным, то и уменьшенной его величине ставим знак плюс: d₆₉ = 2,8°0st.

Пример 2. Магнитное склонение, показанное на карте, равно 0,6° W и отнесено к 1955 г. Годовое уменьшение 9'. Рассчитать магнитное склонение в 1968 г.

Решение. Общее уменьшение склонения за 13 лет равно 9' x 13 = 117' = 1,95° ≈ 2°. Уменьшение угла, равного 0,6°, на 2° можно осуществить только с переходом через 0. Следовательно, для эпохи 1968 г. магнитное склонение будет равно 1,4°Ost.

На морских навигационных картах склонение приводится, как правило, для отдельных точек района, охватываемого картой. Для нахождения склонения в заданной точке нужно произвести интерполяцию на глаз между ближайшими точками, для которых склонение показано на карте.
К непериодическим колебаниям магнитного склонения относятся магнитные бури. Магнитные бури продолжаются от нескольких часов до нескольких суток и имеют связь с солнечной активностью. Во время магнитных бурь магнитное склонение может колебаться в довольно широких пределах; амплитуда суточных изменений склонения может достигать в приполюсных областях даже нескольких десятков градусов. Учесть в штурманской практике такие колебания, как правило, не удается.
В некоторых районах земной поверхности можно наблюдать резкое отклонение величины и знака магнитного склонения от значений в близлежащих точках. Такие районы называются районами магнитных аномалий. Магнитные аномалии вызываются залежами магнитных руд в земной коре. На морских картах районы аномалий обводятся сплошной жирной линией.