Визначення місцеположення судна. Визначення судна: методи

З тих пір як кораблі - творіння рук людських - почали борознити моря і океани, перед навігаторами стояло завдання визначення власного місцезнаходження. Величезні хвилі, шквали і необхідність маневрувати галсами, тримаючи зустрічний вітрі курс, ускладнювали багатоденні плавання, і одного лише компаса стародавним мореплавцям не вистачало. Сьогодні, коли визначення місця розташування судна проводиться автоматично завдяки супутниковим системам ГЛОНАСС, важко уявити собі положення капітана, що має в своєму розпорядженні тільки нехитрі пристосування для орієнтації по зірках. Проте і сьогодні випускники профільних середніх та вищих спеціалізованих навчальних закладів володіють усіма цими приладами.

Основні методи морської локації

Двокоординатного визначення судна в тривимірному просторі (локація) проводиться сімома видами способів, в числі яких:

• Найдавніший - візуальний.
• Пізніший, але ненабагато - астрономічний.
• Топографічно-обчислювальний, тобто метод нанесення на карту повного шляху судна із зазначенням точок зміни курсу та розрахунку пройденої відстані через перемножування швидкості на час. Винайдено приблизно в той же час, що і астрономічний спосіб, і часто застосовується разом з двома попередніми. Сьогодні рутинну роботу виконують автоматичні счіслітель;
• Радіолокаційний, що дозволяє поєднувати картину на екрані радара з морською картою.
• Радіопеленговий. Доступний у тих випадках, коли на березі є джерела сигналу.
• Радіонавігаційна, з використанням засобів зв`язку, за якими штурман отримує потрібну йому інформацію.
• Супутников-навігаційний метод.

Всі методи, крім перших трьох, стали наслідком технологічної революції, що відбулася в XX столітті. Вони були б неможливі без відкриттів і винаходів, зроблених людством в області радіотехніки, електроніки, кібернетики і прориву в космічній сфері. Зараз зовсім нескладно обчислити точку в океані, в якій знаходиться судно, визначення його координат займає лічені секунди, і, як правило, вони відслідковуються в безперервному режимі. Приблизно ці ж технології застосовуються в авіаційній навігації і навіть у такій «приземленою» області, як водіння автомобіля.

Широта

Як відомо, земля не плоска, вона має форму кілька сплюснутої кулі. Точки на об`ємній фігурі, здавалося б, повинні описуватися трьома евклідовой координатами, але географам і штурманам цілком вистачає й двох. Для того щоб зробити топографічне визначення судна, потрібно назвати всього дві цифри, супроводжувані словами «північної» (або «південної») широти (скорочено пн.ш. або пд.ш.) і західної або «східної» довготи (інакше - з. д. або с.д.). Значення ці вимірюються в градусах. Все дуже просто. Широти вважаються від екватора (0 °) до полюсів (90 °) із зазначенням, в який бік: якщо ближче до Антарктиди, то вказується південна широта, а якщо до Арктиці, то північна. Точки однієї і тієї ж широти утворять окружності, називані паралелями. Кожна з них має різний діаметр - від найбільшого на екваторі (приблизно 40 тис. Кілометрів) до нульового на полюсі.

Довгота і міри довжини

Визначення місця судна неможливо по одній координаті, тому є і друга. Довгота являє собою умовний номер меридіана із зазначенням знову ж боку, в яку ведеться відлік. Коло ділиться на 360 °, дві його половини, відповідно, дорівнюють 180. Нульовим вважається Гринвичский меридіан, що проходить через відому британську обсерваторію. З іншого боку планети розташований його антипод - 180-й. Обидві ці координати (0 ° і 180 °) вказуються без назви напрямки довготи.

Крім градусів є ще й хвилини - вони вказують положення предметів з більшою в 60 разів точністю. Так як всі меридіани мають рівну довжину, саме вони стали мірою довжини у моряків. Одна миля (морська) відповідає одній хвилині будь-якого меридіана і дорівнює 1,852 км. Метричну систему ввели набагато пізніше, тому штурмани судів використовують стару добру англійську милю. Також застосовні такі одиниці, як кабельтов - він дорівнює 1/10 милі. Що дивно, адже раніше англійці частіше вважали дюжинами, ніж десятками.

Візуальний спосіб

Як зрозуміло з назви, метод заснований на тому, що бачать штурман і капітан, а також інші члени команди, що знаходяться на палубі або снастях. Раніше, за часів парусних флотів, була посада вперед дивиться, пост цього матроса розміщувався на самому верху, в спеціально відгородженому місці грот-щогли - Клотик. Звідти видно було краще. Визначення місця судна по берегових предметів подібно самому простому методу пішохода, знаючого, що потрібен йому, наприклад, будинок по вулиці Старопортофранківській під номером 12, а для точності є ще один критерій пошуку - аптека, розташована навпроти. У моряків, правда, орієнтирами служать інші об`єкти: маяки, гори, острови або які-небудь інші помітні деталі ландшафту, але принцип той же. Потрібно заміряти два або більше азимута (це кут між стрілкою компаса і напрямом на орієнтир), нанести їх на карту і в точці їх перетину отримати свої координати. Ясна річ, таке географічне визначення судна, а вірніше його місця розташування, застосовується лише в зоні прибережної видимості, і то в ясну погоду. У туман можна орієнтуватися по звуку сирени маяка, а через брак надводних прийме - звернутися до мілинам на мілководді, заміряючи лотом глибину.

Астрономія на морській службі

Найромантичніший метод локації. Приблизно в XVIII столітті моряки разом з астрономами винайшли секстан (іноді його називають секстантом, так теж правильно) - прилад, за допомогою якого можна проводити досить точне двокоординатного визначення судна по положенню на небі світил. Пристрій його на перший погляд складне, але на ділі навчитися користуватися ним можна досить швидко. У його конструкції є оптична система, яку слід навести на Сонце або яку-небудь зірку, попередньо встановивши прилад строго горизонтально. Для точного наведення передбачені два дзеркала (велике і мале), а за шкалами визначається кутове піднесення світила. Напрямок приладу задається компасом.

Творці приладу врахували багатовіковий досвід древніх судноводіїв, що орієнтувалися тільки на світло зірок, місяця і сонця, але створили систему, яка спрощує як навчання навігації, так і сам процес локації.

Обчислення

Знаючи координати вихідної точки (порту виходу), час руху і швидкість, можна прокладати на мапі всю траєкторію, відзначаючи, коли і на скільки градусів був змінений курс. Цей метод міг би бути ідеальним у випадку, коли напрямок і швидкість не залежать від течії і вітру. Нерівномірність ходу і похибки показника лага (вимірювача швидкості) також впливають на точність одержуваних координат. У розпорядженні штурмана знаходиться особлива лінійка для прокладки паралельних ліній на карті. Визначення маневрених елементів морського судна проводиться за допомогою компаса. Зазвичай в точці зміни напряму визначається справжній стан із застосуванням інших доступних методів, а так як воно, як правило, не збігається з обчисленим, то між двома точками малюється своєрідна карлючка, що віддалено нагадує равлика і звана «нев`язкої».

В даний час на борту більшості судів встановлені автоматичні прилади-обчислювачі, які з урахуванням запровадженого швидкості і напряму виробляють інтегрування по змінній часу.

З використанням радара

Зараз на морських картах білих плям не залишилося, і досвідчений штурман, бачачи обриси берега, може відразу сказати, де знаходиться ввірене його турботі плавзасіб. Наприклад, помітивши на горизонті навіть в туман світло маяка і почувши приглушений звук його сирени, він тут же скаже що-небудь на кшталт: «Ми на траверсі вогню Воронцовський, дистанція дві милі». Це означає, що судно знаходиться на вказаній відстані на лінії, що з`єднує під прямим кутом курс і перпендикулярне напрямок на маяк, координати якого відомі.

Але часто буває, що до берега далеко, і видимих орієнтирів немає. Раніше, за часів вітрильного флоту, корабель «клали в дрейф», збираючи вітрила, іноді, якщо був відомий примхливий характер домінуючих вітрів і непередбачуваність дна (рифи, мілини і т. Д.), То ставили на якір і «чекали в море погоди », тобто прояснення. Зараз немає необхідності в такій втрати часу, а берегову лінію штурман може побачити, дивлячись на екран локатора. Визначення судна за допомогою РЛС - завдання нескладне при наявності кваліфікації. Досить поєднати зображення на навігаційному приладі і карту відповідного району, і відразу все стане ясно.

Пеленгування і радіонавігаційного метод

Є така радіоаматорська гра - «Полювання на лисиць». За допомогою саморобних приладів її учасники шукають сховалася в кущах або за деревами «лисицю» - гравця, у якого є працююча радіостанція малої потужності. Таким же чином, т. Е. Пеленгуя, контррозвідувальні служби обчислюють резидентів іноземних розвідок (принаймні, раніше так було) у момент відправки ними шпигунських донесень. Для локації потрібно не менше двох напрямків, що перетинаються в точці розташування, але найчастіше їх більше. Так як завжди існують деякі розкид свідчень, і абсолютної точності добитися неможливо, пеленги сходяться не в одній точці, а утворюють якусь багатосторонню фігуру, в геометричному центрі якої і слід з високим ступенем імовірності припускати своє місце розташування. Орієнтирами можуть служити спеціально створювані на березі лоцманські сигнали (наприклад, на маяках) або випромінювання радіостанцій, координати яких відомі (вони нанесені на карту).

Також широко застосовна берегова коригування курсу з використанням засобів радіозв`язку.

По супутниках

Сьогодні заблукати в океані або море практично неможливо. За переміщенням рухомих об`єктів на морі, в повітрі і на суші спостерігають навігаційно-рятувальні системи, російська "Коспас" і міжнародна Sarsat. Працюють вони за допплерівського принципом. На судно необхідно встановити особливий радіобуй, але безпека і впевненість в успішному результаті рейсу стоять витрачаються на нього коштів. Пеленгатори розміщені на геостаціонарних («висять» над фіксованою точкою земної поверхні) супутниках, що складають систему. Послуга ця надається безкоштовно і, крім рятувальної функції, виконує навігаційний пошук точки знаходження судна. Супутников-навігаційний метод дає найбільш точні координати, його застосування не викликає складностей, і штурмани в наше технологічне століття його використовують найчастіше.

Додатковий параметр - завантаження

На судноплавні якості судна і його можливий курс суттєво впливає його осаду. Як правило, чим більша частина корпусу занурена у воду, тим вище рівень його гідродинамічного опору. Бувають, втім, і винятки, наприклад, у атомних субмарин підводний хід перевищує надводний, а особлива носова «бульба» у разі її повної утоплень створює ефект кращої обтічності. Так чи інакше, але на швидкість руху (хід) впливає маса вантажу (карго) в трюмах або танках. Для оцінки цієї величини моряки використовують особливі мітки з ризиками на носовій, кормової і бортових частинах корпусу (шкал не менше шести). Наносяться ці знаки індивідуально, у кожного судна вони свої, єдиного стандарту немає. Методика визначення ваги вантажу на борту судна, що отримала найменування «драфт сюрвей», заснована на використанні «марок опади» і застосовується для багатьох цілей, зокрема навігаційних. Глибина дна не завжди дозволяє кораблю проходити по конкретному фарватеру, і штурман зобов`язаний враховувати цей фактор.

Залишається лише побажати як мінімум сім футів під кілем тим, хто вирушає у плавання.