Основы морской навигации. Фигура и размеры Земли. Счет направлений в море. Системы координат. Понятие об ортодромии и локсодромии. Классификация и содержание морских карт

Страницы работы

Содержание работы

1.1 Фигура и размеры Земли

Корабли совершают плавание по водной поверхности Земли. Поэтому для расчета наивыгоднейшего и безопасного пути корабля необходимо знать форму и размеры Земли. Земля имеет неправильную геометрическую форму, но совпадающую с формой ни одного из известных геометрических тел, и, следовательно, не может быть представлена в виде правильной геометрической фигуры.

Неправильная в математическом отношении фигура, образованная уровенной поверхностью морей и океанов, мысленно продолженной подо все материки, называется геоидом (рис. 1.1).

Поверхность геоида во всех точках перпендикулярна отвесной линии.

Вследствие неправильности формы геоида обработка измерений, относимых к его поверхности, очень сложна. Поэтому при решении основных задач кораблевождения пользуются сходностью геоида с математически правильным телом - эллипсоидом вращения (сфероидом) - фигурой, образованной вращением эллипса вокруг малой оси (рис. 1.2).

Эллипсоид вращения определенных размеров, принятый за фигуру Земли в данном государстве, называется референц-эллипсоидом.

В Советском Союзе с 1946 г. в качестве референц-эллипсоида принят эллипсоид Ф. Н. Красовского с размерами:

- большая полуось а=6378245 м;

- малая полуось b=6306863 м;

- полярное сжатие (относительная разность полуосей)

- эксцентриситет

Референц-эллипсоид Красовского имеет максимальное отклонение от геоида, не превышающее 100-150 м. Этот эллипсоид принят за модель Земли и в ряде других стран (в Польше, Венгрии, Болгарии, Румынии и др.).

При решении большинства задач навигации Землю принимают за шар. Если предположить, что объем Земли-шара равен объему земного сфероида (референц-эллипсоида Красовского), то радиус Земли-шара находится из уравнения

В этом случае R=6371,1 км.

1.2 Счет направлений в море

Для ориентирования наблюдателя на земной поверхности используются следующие условные точки, линии и плоскости (рис. 1.3).

Земная ось - воображаемая прямая PNPS, вокруг которой происходит суточное вращение Земли. Эта ось совпадает с малой осью земного эллипсоида.

Географические полюса Земли PN и PS - точки пересечения земной оси с поверхностью Земли. Полюс РN, со стороны которого вращение Земли усматривается против движения часовой стрелки, называется Северным, противоположный полюс PS - Южный.

Параллели - линии ОО', образованные пересечением плоскостей, перпендикулярных к земной оси, с поверхностью земного эллипсоида.

Экватор - наибольшая параллель eq, плоскость которой проходит через центр Земли.

Плоскости истинных (географических) меридианов - плоскости, проходящие через земную ось.

Меридиан наблюдателя - меридиан, проходящий через место наблюдателя. Если, например, наблюдатель находится в точке О, то меридианом этого наблюдателя являются линия РNОPSО'.

Вертикальная (или отвесная) линия - прямая ZОn, совпадающая с направлением силы тяжести в данной точке.

Зенит наблюдателя Z и надир n - точки пересечения отвесной линии с воображаемой небесной сферой.

Плоскость истинного горизонта наблюдателя - горизонтальная плоскость Н, проходящая через место наблюдателя перпендикулярно отвесной линии.

Полуденная линия - линия NS, образованная пересечением плоскостью меридиана наблюдателя плоскости истинного горизонта. Направление от О к N называется северной частью истинного меридиана, а направление от О к S - южной частью истинного меридиана.

Плоскости вертикалов, или вертикальные плоскости - плоскости, проходящие через отвесную линию.

Плоскость первого вертикала - вертикальная плоскость Q, перпендикулярная плоскости меридиана наблюдателя. Линия восток-запад ЕW - линия пересечения плоскостью первого вертикала плоскости истинного горизонта наблюдателя. Эта линия соответствует направлениям из места наблюдателя на восток и на запад.

Полуденная линия NS и линия EW являются главными направлениями (румбами).

Относительно указанных точек, линии и плоскостей определяется положение объектов па земной поверхности и задаются направления с одной точки на другую.

К основным направлениям, принятым в кораблевождении, относятся курс, пеленг и курсовой угол.

Истинным курсом корабля (ИК) называется угол в плоскости истинного горизонта между северной частью истинного меридиана и диаметральной плоскостью корабля по направлению его движения (рис. 1.4).

Истинным пеленгом (ИП) называется угол в плоскости истинного горизонта между северной частью истинного меридиана и направлением на объект. Направление, отличающееся от истинного пеленга на 180°, называется обратным истинным пеленгом (ОИП).

Объектами пеленгования могут быть навигационные ориентиры, корабли, суда и предметы в море, имеющие значение для обеспечения безопасности плавания и боевой деятельности корабля.

Курсовым углом (КУ или q) называется угол в плоскости истинного горизонта между носовой частью диаметральной плоскости корабля (линией курса) и направлением на объект (линией пеленга).

Истинные курсы и пеленги отсчитываются, как правило, в круговой системе отсчета от 0 по ходу часовой стрелки до 360°. По круговой системе градуируются отсчетные шкалы систем курсоуказания, шкалы и лимбы средств зрительного и технического наблюдения, служащие для определения направлений в море. Курсовые углы отсчитываются в полукруговой системе от 0 до 180° с указанием наименования борта. При вычислениях курсовым углам правого борта присваивается знак "плюс", курсовым углам левого борта - знак "минус".

Например, курсовой угол 45° л. б. может быть записан так: КУ = q = - 45°, курсовой угол 110° п.б. - КУ = q = + 110°.

Некоторые средства пеленгования и наблюдения имеют шкалы курсовых углов, отградуированные в круговой системе отсчета (магнитные компасы, перископы, визиры, радиопеленгаторы и т. п.). Началом отсчета является диаметральная плоскость корабля.

Между истинным курсом, истинным пеленгом и курсовым углом существует зависимость, выраженная формулами:

ИП = ИК + КУ;  ИК = ИП - КУ;  КУ = ИП - ИК. (1.1)

Формулы (1.1) алгебраические. Это значит, что аргументы подставляются со своими знаками. Если в результате расчета ИП или ИК получится со знаком "минус", берется их дополнение до 360° со знаком "плюс". Если КУ получится больше 180°, его нужно вычесть из 360° и изменить направление борта.

Направление на объект, перпендикулярное диаметральной плоскости корабля (КУ=90° левого или правого борта), называется траверзом.

Истинный и обратный истинный пеленги связаны соотношениями:

ИП = ОИП ± 180°;  ОИП = ИП ± 180°.

1.3 Системы координат

В кораблевождении основными являются географическая и полярная системы координат. Географическая система координат отнесена к земному эллипсоиду.

В географической системе координат положение точки на поверхности Земли определяется широтой и долготой (рис. 1.5).

Координатными осями в этой системе являются экватор еСq и начальный меридиан, за который принят меридиан Гринвича (меридиан РNСРS).

Географической широтой j точки называется угол между плоскостью экватора и нормалью к поверхности земного эллипсоида в данной точке. Широта измеряется дугой меридиана от экватора до параллели данной точки. Счет широты ведется в градусах, минутах и десятых долях минуты в пределах от 0 до 90° (от экватора до полюсов). Широтам Северного полушария приписывается наименование North (N) или знак "плюс" (при вычислениях), широтам Южного полушария - наименование South (S) или знак "минус".

Географической долготой l точки называется двугранный угол между плоскостью Гринвичского меридиана и плоскостью меридиана данной точки. Долгота измеряется меньшей дугой экватора от Гринвичского меридиана до меридиана данной точки. Счет долгот ведется в градусах, минутах и десятых долях минуты в пределах от 0 до 180°. Долготам Восточного полушария приписывается наименование East (Е) или знак "плюс", долготам Западного полушария - наименование West (W) или знак "минус".

Пример записи географических координат:

j = 59°46,3'N;  l = 28°14,0'W

или

j = +59°46,3'N;  l = -28°14,0'W

Похожие материалы

Информация о работе