29.08.2006

 

Источник: И.В.Макаров "Основы судовождения"

МОРСКИЕ НАВИГАЦИОННЫЕ КАРТЫ

§ 16. ПОНЯТИЕ О НАВИГАЦИОННЫХ КАРТАХ

§ 17. ПРОКЛАДОЧНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

§ 18. ГРАФИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ НА КАРТЕ

§ 19. СУЩНОСТЬ ГРАФИЧЕСКОГО СЧИСЛЕНИЯ ПУТИ СУДНА

§ 20. СПОСОБЫ ОПОЗНАНИЯ МЕСТА СУДНА

§ 16. ПОНЯТИЕ О НАВИГАЦИОННЫХ КАРТАХ

Морские навигационные карты являются одним из важнейших пособий для обеспечения безопасного плавания судов. На морские навигационные карты наносят отдельные участки моря с указанием глубин и грунтов, очертания береговой линии и рельефа, навигационные знаки и опасности.

Значение морских навигационных карт в судовождении очень велико. Являясь уменьшенным изображением участков земной поверхности на плоскости, морская навигационная карта как бы рассказывает судоводителю о тех районах и условиях, в которых проходит плавание судна. Морская навигационная карта предупреждает моряка об опасностях и одновременно подсказывает, как ему лучше проложить свой курс.

Способ условного изображения поверхности Земли на плоскости называют картографической проекцией. Известно, что при плавании судна одним и тем же неизменным курсом его путь на поверхности земного шара изобразится кривой линией, называемой локсодромией («косой бег»), которая пересекает все меридианы под одним углом.

Поскольку поверхность Земли имеет форму шара, то ее изображение на плоскости невозможно осуществить без искажений. Значит, не существует такой картографической проекции, которая бы не искажала изображаемую на ней земную поверхность. Из большого числа различных картографических проекций можно, однако, подобрать такую, которая удовлетворяла бы основные требования, предъявляемые к морской карте.

1. Желательно, чтобы линия локсодромии (постоянного курса) изображалась на морской карте в виде прямой липни, как наиболее простой, прокладка которой осуществляется с помощью линейки и транспортира.

2. Величины всех углов на карте должны соответствовать тем же углам на местности, и, следовательно, форма очертаний суши и различных предметов на земной поверхности будет соответствовать их изображениям на карте. Это значит, что картографическая проекция должна быть равноугольной.

Таким образом, углы, измеренные штурманом между какими-либо ориентирами на местности, будут соответствовать углам между теми же ориентирами на карте, отвечающей последнему условию. Зрительное восприятие района плавания будет соответствовать его изображению на карте. Наиболее полно таким требованиям удовлетворяет равноугольная нормальная цилиндрическая так называемая меркаторская проекция, которая до настоящего времени применяется как основная при построении морских навигационных карт. Эта проекция была предложена, в 1569 г. голландским ученым картографом Герардом Кремером, носившим псевдоним Меркатор. Он предложил новые математически обоснованные принципы построения карт, в частности несколько картографических проекций, из которых наиболее известна цилиндрическая равноугольная проекция карты. Эта проекция под названием меркаторской получила всеобщее распространение, и с тех пор и до настоящего времени в этой проекции составляются морские навигационные карты и другие, требующие точного изображения углов. Проекция позволяет изображать географические меридианы прямыми и параллельными между собой линиями, перпендикулярными другой системе параллельных между собой прямых линий, являющихся географическими параллелями. Для того чтобы получить меркаторскую проекцию (рис. 43), представим себе земной шар, а проще географический глобус, который по экватору «закутан» в цилиндр, ось которого совпадает с осью земного шара (глобуса). Затем спроектируем изображения земных меридианов и параллелей на поверхность цилиндра и развернем его в плоскость.

Полученная на плоскости картографическая сетка, являясь нормальной цилиндрической проекцией, будет выглядеть как система прямых параллельных между собой линий — земных меридианов, перпендикулярных другим параллельным между собой прямым—параллелям. На такой проекции линия постоянного курса (локсодромия) может быть только прямой линией, образующей один и тот же постоянный угол с системой параллельных между собой линий, изображающих меридианы.

Все параллели в меркаторской проекции, вытягиваясь, остаются равными длине экватора, а линейная величина каждой минуты широты увеличивается с возрастанием широты. Длина параллелей и меридианов увеличивается одинаково в sec φ раз.

Таким образом, подобие фигур и равенство углов между определенными направлениями сохраняются. Следовательно, и первое, и второе требования к проекции морской карты оказались выполненными.

Масштабом карты называется отношение длины какой-либо линии на карте к действительной длине этой же линии на земной поверхности. С некоторым допущением то же определение можно отнести к картам более мелкого масштаба. Масштабы бывают числовые и линейные. Масштаб, выраженный в виде дроби, числитель которой единица, а знаменатель — число, показывающее, скольким единицам длины на поверхности Земли равна единица длины на карте, называется числовым, или численным. Например, 1:100000 означает, что одной единице длины на карте соответствует 100 000 таких же единиц на земной поверхности (1 см на карте, например, равен 100 000 см на местности).

Масштаб, показывающий, сколько более крупных единиц длины на местности содержится в одной более мелкой единице длины на карте, называется линейным. Например, 10 км в 1 см или 3 мили в 1 см.

На морских картах в меркаторской проекции линейный масштаб изображается делениями боковых рамок карты. Так как меридианы в меркаторской проекции растягиваются с увеличением широты, то длина изображения на такой карте 1' широты, или одной морской мили, по мере удаления от экватора будет увеличиваться. При измерении расстояний на карте следует пользоваться боковой рамкой карты на той же параллели, что и измеряемое расстояние.

Морские навигационные карты по своему содержанию и масштабу делятся на генеральные, путевые, частные и планы.

Генеральные карты изображают целые заливы, моря, океаны или их части. Эти карты служат для общего изучения условий плавания на протяжении всего рейса, на них выполняют предварительную прокладку перехода и делают общие расчеты, связанные с рейсом судна. Масштаб генеральных карт обычно 1:500000 и мельче.

На путевых картах изображают отдельные районы перехода судна и содержатся все необходимые подробности для безопасного плавания и подхода к берегу. Следовательно, масштаб путевых карт не должен быть слишком мелким. Издаются путевые карты в масштабах от 1:100000 до 1:300000.

На путевых картах ведется прокладка пути судна и производятся определения его места. Поскольку путевые карты изображают отдельные части моря, то по мере продвижения судна приходится переходить с одной карты на другую. На путевых картах, в зависимости от районов моря изображается и определенная часть прибрежной полосы.

Частные карты предназначены для плавания вблизи берегов и в стесненных районах — проливах, шхерах, подходах к портам и т. д. Масштабы частных карт 1:50000 и крупнее.

Планы содержат изображения со всеми подробностями бухт, гаваней, рейдов, портов и предназначены для входа в порты, прохода узкостей. Планы составляются в масштабах 1:20000 и крупнее.

Прежде чем пользоваться морской картой, следует ее внимательно изучить. Для этого надо научиться читать карту. Чтобы уметь читать карту, необходимо разбираться во всех условных обозначениях и дополняющих их сокращенных надписях, нанесенных на карту, «расшифровки» которых помещены в книге «Условные знаки для морских карт и планов».

Изучая карту, следует прежде всего начинать с чтения ее заголовка, всех примечаний и предостережений, помещенных на карте. Затем надо ознакомиться с навигационно-географическими данными района, изображенного на карте, глубинами, грунтами, навигационными опасностями, береговой чертой, различными навигационными знаками, маяками, огнями. Особое внимание следует уделить изучению опасностей (рифов, банок, затонувших на небольшой глубине судов) и их навигационного ограждения.

 

К прокладочным инструментам относятся измерительные циркули, параллельные линейки, навигационные транспортиры, протракторы.

Измерительный циркуль (измеритель), показанный на рис. 44, а, служит для измерения и откладывания расстояний на карте. Состоит он из двух ножек, шарнирно соединенных при помощи вилки, на которой имеется обушок с кольцом. На ножках циркуля винтиками крепятся съемные стальные иголки, предохраняемые одевающимися колпачками.

Параллельная линейка (рис. 44, б) предназначена для проведения прямых линий и линий, параллельных заданным. Состоит параллельная линейка из двух деревянных линеек, которые соединены между собой двумя равной длины латунными тягами на шарнирах. В последнее время выпускаются параллельные линейки из органического стекла, которые удобны тем, что не закрывают изображения карты. Шарнирное соединение позволяет передвигать линейку, сохраняя заданное направление, что особенно важно при прокладке курсов и пеленгов. В случае, когда требуется определить направление проложенной на карте линии, к ней прикладывают линейку и измеряют транспортиром угол пересечения ее с меридианом. Чтобы через заданную на карте точку провести линию, параллельную заданному направлению, линейку со сложенными вместе половинками укладывают внешним краем верхней линейки вдоль такой линии. Затем плотно прижимают к карте одну из линеек, а другую осторожно передвигают до тех пор, пока внешний край второй линейки не подойдет к намеченной точке, после чего карандашом проводят линию через заданную точку.

Навигационный транспортир (рис. 44, в) служит для построения и измерения углов на карте. Обычно он используется вместе с параллельной линейкой для прокладки курсов и пеленгов. Транспортир представляет собой полукруг с линейкой. Внешний срез дуги транспортира градуирован. Удлиненные штрихи отмечают пятиградусные деления. Штрихи, указывающие десятки градусов, отмечены двумя цифрами, отличающимися на 180°. При этом верхние цифры соответствуют направлениям северной половины картушки компаса, а нижние — южной.

Для того чтобы проложить на карте линию под определенным углом к меридиану, транспортир накладывают на карту так, чтобы центральный штрих транспортира и черта, обозначающая заданное число градусов, оказались на линии меридиана. При этом условии линия, проведенная вдоль среза линейки в надлежащую сторону, даст нужное направление.

Протрактор (рис. 45) предназначается для нанесения на карту места судна, полученного по двум горизонтальным углам, которые определяются между направлениями на три береговых объекта. Он сострит из металлического круга и трех линеек.

Средняя линейка жестко связана с кругом, а крайние могут поворачиваться относительно его центра на любой угол. Металлический круг градуирован через 0,5°. Для нанесения на карту места судна боковые линейки протрактора устанавливают по отношению к средней соответственно измеренным углам. Затем протрактор кладут на карту, совмещают срезы двух линеек с изображениями двух соответствующих предметов и передвигают протрактор таким образом, чтобы срез третьей линейки прошел через изображение третьего предмета. При этом центр круга прибора укажет обсервованное место судна, которое отмечается карандашом. Основное достоинство протрактора состоит в том, что он позволяет наносить место судна с рис. 45. Протрактор большой точностью.

Несмотря на простоту устройства все прокладочные инструменты требуют бережного отношения и использования только по назначению. Неисправности инструментов могут привести к появлению значительных ошибок при ведении, прокладок. После окончания работы с циркулем на его ножки надевают предохранительные колпачки. Параллельная линейка всегда должна находиться на плоской поверхности. При работе с протрактором не следует прилагать больших усилий для перемещения его движущихся частей. Циркуль, транспортир, протрактор хранят в специальных футлярах.

 

Измерение расстояний на карте производят при помощи циркуля-измерителя, ножки которого устанавливают на две заданные точки. Затем, не меняя угла расствора ножек, измеритель приставляют к ближайшей боковой рамке карты в той же широте и определяют расстояние. При измерении большого расстояния, когда оно не может быть измерено одним расствором измерителя, его делят на отдельные отрезки и определяют длину каждого отрезка.

Для нанесения на карту точки по заданным координатам на вертикальной рамке отмечают карандашом место, соответствующее широте заданной точки, и на горизонтальной—место, соответствующее ее долготе. Через отмеченные места при помощи параллельной линейки проводят две пересекающиеся прямые, одна из которых параллельна географическому меридиану, другая — географической параллели. В месте их пересечения и будет находиться заданная на карте точка.

Снятие координат точки, нанесенной на карте, производится циркулем-измерителем. Поставив одну ножку измерителя в заданную точку, другую отодвигают до тех пор, пока она не коснется ближайшей параллели. Затем, сохраняя расствор измерителя, переносят его на вертикальную рамку, одну ножку ставят на ту параллель, до которой измерялось расстояние, а другая на этой же рамке укажет отсчет широты данной точки. Точно так же снимается долгота, только все действия производят относительно меридиана, а отсчет снимают с горизонтальной рамки.

Прокладку ИК и ИП на карте от заданной точки производят с помощью транспортира и параллельной линейки. Транспортир накладывают на промежуточный меридиан карты, ближайший к заданной точке, таким образом, чтобы центральный штрих транспортира и деление на его градуированной дуге, соответствующее заданному курсу или пеленгу, совпали с этим меридианом. Затем к планке транспортира подводят параллельную линейку и, не изменяя ее положения, переводят одну половинку линейки к заданной точке на карте. Через эту точку проводят прямую, которая и будет линией ИК. или ИП.

Определение направления линии, проложенной на карте, производят также с помощью параллельной линейки и транспортира.

Параллельную линейку совмещают с проложенной на карте линией, после чего прикладывают к линейке транспортир, который перемещают вдоль среза линейки до тех пор, пока центральный штрих транспортира не совпадет с ближайшим меридианом карты. Деление дуги транспортира, совпадающее с линией меридиана, покажет истинное направление проложенной на карте линии. Под каждым делением дуги транспортира нанесены два отсчета, отличающиеся друг от друга на 180°. Если линия ИК или ИП направлена в нордовую половину горизонта, то на дуге транспортира снимают верхний отсчет, если же в зюйдовую, то — нижний отсчет. Точность снятия отсчетов с транспортира составляет 0,1°.

 

Морские карты дают наглядное представление о навигационных особенностях, изображенных на них водных районах и прилегающих к ним участков суши. Основное назначение морских карт—графическое решение задач судовождения. Совокупность графических работ, производимых па морской карте для обеспечения безопасности судовождения, называется прокладкой, которая является одним из основных видов решения повседневных штурманских задач на морской карте. Выйдя из порта в открытое море, судно ложится на свой курс. Продолжая плавание, судоводитель должен быть уверен в безопасности своего судна, для чего ему необходимо знать точное место судна на карте. При плавании вблизи берегов относительно небольшие глубины и наличие подводных и надводных опасностей требуют от судоводителя особого внимания к ведению прокладки пути судна.

Поэтому при плавании в пределах видимости берега необходимо непрерывно следить за перемещением судна и тщательно вести прокладку пути судна.

Прокладка ведется при помощи прокладочного инструмента: транспортира, параллельной линейки, циркуля. При плавании вблизи берегов судоводитель обязан постоянно производить определения, или обсервации1, места судна по береговым предметам. Обсервованное место судна определяется точкой пересечения двух или более линий, которые называются линиями положения2. Линиями положения чаще всего бывают пеленги береговых предметов. Для определения места судна достаточно иметь две линии положения. Однако во всех случаях, когда представляется возможность, следует определять место судна по трем (и более) линиям положения (пеленгам), так как третий пеленг будет как бы контрольным, свидетельствующим о точности определения.

Для определения места судна по трем пеленгам следует предварительно выбрать на берегу три хорошо видимых с судна и нанесенных на карту предмета. Затем в быстрой последовательности берут один за другим пеленги всех трех предметов, которые записывают. Сразу же записывают отсчет лага и время взятия пеленгов.

При выборе объектов для пеленгования необходимо, чтобы углы между первым и вторым объектами и между вторым и третьим были бы не меньше 30 и не больше 150°, так как чем меньше угол пересечения, тем больше будет ошибка в обсервованном месте, которая увеличивается за счет того, что трудно выделить точку пересечения.

Наиболее точными будут определения в случае, если угол между объектами близок к 90°. Начинать пеленговать следует с предмета, который ближе расположен к диаметральной плоскости судна (его пеленг меняется медленнее), а в ночное время первым пеленгуют маяк, огонь которого хуже виден.

Полученные значения пеленгов способом, описанным ранее, прокладывают на карте (рис. 46). Пересечение пеленгов даст точку — место судна. Однако на практике вследствие ошибок при взятии пеленгов и при прокладке их на карте, а также неверной поправки компаса три линии пеленгов в большинстве случаев в одной точке не пересекаются, на а образуют треугольник, называемый треугольником погрешности.

При сторонах треугольника погрешности, не превышающих 0,5 мили, место судна принимают в центре треугольника. Полученное обсервованное место судна обозначают кружочком с точкой в центре.

Большие размеры треугольника свидетельствуют о наличии значительных ошибок. Определение места судна по трем пеленгам является наиболее точным способом навигационных определений.

Определение места судна по двум пеленгам производится так же, как и по трем (рис. 47). Однако в этом случае отсутствие третьей линии положения не позволяет проконтролировать надежность полученного обсервованного места судна.

Определение места судна по двум расстояниям. С помощью РЛС, дальномера или каким-либо другим способом измеряют расстояние до двух предметов. Затем с боковой рамки карты снимают циркулем измеренные расстояния D1 и D2 и проводят дуги окружностей с центрами А и В в местах нахождения объектов наблюдения на карте (рис. 48). Точка пересечения дуг будет местом судна. Окружности пересекутся в двух точках, однако счислимое место или хотя бы приближенный пеленг позволят легко определить нужную точку, которая и будет обсервованным местом судна. С помощью РЛС этим способом определения можно пользоваться в условиях плохой видимости.

Определение места судна по пеленгу и расстоянию. Если с судна наблюдается только один предмет, то определение места можно сделать по пеленгу и расстоянию до него. В этом случае по компасу берется пеленг наблюдаемого предмета, который прокладывается на карте. Сразу же измеряют по РЛС расстояние, которое откладывают на линии пеленга (рис. 49).

Определение места судна по крюйс-пеленгу (рис. 50). Определение места способом крюйс-пеленга производится тогда, когда с судна виден только один предмет, измерить расстояние до которого невозможно по каким-либо причинам. Сущность этого метода заключается в том, что наблюдаемый предмет пеленгуют несколько раз через определенные промежутки времени.

Пусть в какой-то момент взят пеленг П1 маяка А, а через некоторый промежуток времени получен пеленг П2 того же предмета (см. рис. 50). За это время судно, следуя каким-то определенным курсом, прошло по лагу расстояние Sл.

Для определения места судна производят следующую прокладку. Из точки В (пересечение линии первого пеленга с линией курса) откладывают пройденное расстояние Sл. Из полученной точки С проводят прямую ПА1, параллельную линии первого пеленга П1А. Пересечение линий ПА1 с линией второго пеленга П2А даст точку М, которая и будет местом судна.

Дальнейшее счисление пути судна ведут от этой точки. Место судна, определенное по крюйс-пеленгу, называется счислимо-обсервованным, так как обсервацию определяют взятые пеленги, а элементом счисления является отсчет лага. Такое определение, конечно, менее надежно, чем обсервованное. Счислимо-обсервованное место обозначается на карте треугольником с точкой посередине.

 

1 Определение места судна по наблюдениям береговых предметов, радиомаяков, радионавигационных систем или небесных светил.

2 Геометрическое место точек, отвечающих результатам произведенного наблюдения.

 

Если из-за плохой видимости, отсутствия РЛС или по другим причинам нельзя определить место судна, то можно воспользоваться способами опознания места судна.

Опознание места судна по пеленгу и глубине. При подходе к берегу в тех районах, где нет возможности определиться более точными способами, приближенное место судна можно получить по пеленгу одного предмета и одновременно измеренной эхолотом глубине.

В этом случае прокладывают взятый пеленг на карте и находят на линии пеленга приближенное место судна, соответствующее или близкое к измеренной глубине (рис. 51).

Точность такого способа зависит от характера изменения глубин и достоверности их отметок на карте. При равномерно и резко меняющихся глубинах точность опознания места будет выше, чем при медленно меняющихся глубинах на большом протяжении.

Опознание места по глубинам. При этом способе с карты снимают расстояния между указанными глубинами по пути движения судна, рассчитывают промежутки времени, необходимые судну для прохождения этих расстояний, и одновременно через эти промежутки времени замеряют глубины. Измерив, ряд глубин (до 10 измерений), наносят их на кальку по линии пути судна. Затем накладывают кальку на карту таким образом, чтобы линия курса судна на кальке совпала или была бы параллельна линии курса на карте. Если при этом глубины, нанесенные на кальку, совпадут или будут близки к глубинам на карте, то место последней точки измерения глубины будет приближенным местом судна.

Опознание места по отличительной глубине можно выполнить в случаях, когда курс судна проходит через отличительную глубину, т. е. через место, где глубины резко отличаются от окружающих. За несколько миль до подхода к отличительной глубине включают эхолот. Когда эхолот или самописец начнут показывать глубину, близкую к отличительной, замечают время и отсчет лага, считая опознанное место судна в центре отличительной глубины.

 
 

Дата последнего изменения этого узла 29.08.2006

Hosted by uCoz