Geografski raspon vidljivosti objekata. Teorija navigacije

Svaki objekat ima određenu visinu H (slika 11), pa se opseg vidljivosti objekta Dp-MR sastoji od raspona vidljiv horizont posmatrač De=Mc i udaljenost vidljivog horizonta objekta Dn=RC:

Rice. 11.

Koristeći formule (9) i (10), N. N. Struisky je sastavio nomogram (slika 12), a u MT-63 je data tabela. 22-v “Raspon vidljivosti objekata”, izračunat prema formuli (9).

Primjer 11. Pronađite opseg vidljivosti objekta sa visinom iznad nivoa mora H = 26,5 m (86 ft) kada je visina oka posmatrača iznad nivoa mora e = 4,5 m (1 5 ft).

Rješenje.

1. Prema Struisky nomogramu (slika 12), na lijevoj vertikalnoj skali “Visina posmatranog objekta” označavamo tačku koja odgovara 26,5 m (86 stopa), na desnoj vertikalnoj skali “Visina oka posmatrača” označavamo tačku koja odgovara 4,5 m (15 stopa); povezujući označene tačke pravom linijom, na preseku ove poslednje sa prosečnom vertikalnom skalom „Raspon vidljivosti“ dobijamo odgovor: Dn = 15,1 m.

2. Prema MT-63 (Tabela 22-c). Za e = 4,5 m i H = 26,5 m, vrijednost Dn = 15,1 m Opseg vidljivosti svjetionika Dk-KR dat u navigacijskim priručnicima i na morskim kartama izračunat je za visinu oka posmatrača od 5 m. Ako stvarna visina oka posmatrača nije jednaka 5 m, tada se korekcija A = MS-KS- = De-D5 mora dodati opsegu Dk datom u priručnicima. Korekcija je razlika između udaljenosti vidljivog horizonta sa visine od 5 m i naziva se korekcija za visinu oka posmatrača:

Kao što se vidi iz formule (11), korekcija za visinu oka posmatrača A može biti pozitivna (kada je e> 5 m) ili negativna (kada je e
Dakle, opseg vidljivosti svjetla fara određen je formulom

Rice. 12.

Primjer 12. Opseg vidljivosti svjetionika na karti je Dk = 20,0 milja.

Sa koje udaljenosti će posmatrač videti vatru čije je oko na visini e = 16 m?

Rješenje. 1) prema formuli (11)

2) prema tabeli. 22-a ME-63 A=De - D5 = 8,3-4,7 = 3,6 milja;

3) prema formuli (12) Dp = (20,0+3,6) = 23,6 milja.

Primjer 13. Opseg vidljivosti svjetionika na karti je Dk = 26 milja.

Sa koje udaljenosti će posmatrač na čamcu vidjeti vatru (e=2,0 m)

Rješenje. 1) prema formuli (11)

2) prema tabeli. 22-a MT-63 A=D - D = 2,9 - 4,7 = -1,6 milja;

3) prema formuli (12) Dp = 26,0-1,6 = 24,4 milje.

Poziva se opseg vidljivosti objekta, izračunat pomoću formula (9) i (10). geografski.

Rice. 13.

Opseg vidljivosti reflektora, ili optički domet vidljivost zavisi od jačine izvora svetlosti, sistema farova i boje vatre. U pravilno izgrađenom svjetioniku, obično se poklapa s njegovim geografskim rasponom.

Po oblačnom vremenu, stvarni raspon vidljivosti može se značajno razlikovati od geografskog ili optičkog raspona.

Nedavno su istraživanja utvrdila da se u dnevnim uslovima plovidbe raspon vidljivosti objekata preciznije određuje sljedećom formulom:

Na sl. Na slici 13 prikazan je nomogram izračunat pomoću formule (13). Objasnićemo upotrebu nomograma rešavanjem zadatka sa uslovima iz primera 11.

Primjer 14. Pronađite opseg vidljivosti objekta sa visinom iznad nivoa mora H = 26,5 m, sa visinom oka posmatrača iznad nivoa mora e = 4,5 m.

Rješenje. 1 prema formuli (13)

Vidljivi horizont, za razliku od pravog horizonta, je krug formiran dodirnim tačkama zraka koje prolaze kroz oko posmatrača tangencijalno na površinu zemlje. Zamislimo da je oko posmatrača (slika 8) u tački A na visini BA=e iznad nivoa mora. Iz tačke A moguće je povući beskonačan broj zraka Ac, Ac¹, Ac², Ac³, itd., tangentnih na površinu Zemlje. Tačke tangente c, c¹ c² i c³ čine mali krug.

Sferni poluprečnik VS malog kruga sa s¹s²s³ naziva se teorijski opseg vidljivog horizonta.

Vrijednost sfernog radijusa zavisi od visine oka posmatrača iznad nivoa mora.

Dakle, ako je oko posmatrača u tački A1 na visini BA¹ = e¹ iznad nivoa mora, tada će sferni poluprečnik Bc" biti veći od sfernog radijusa Bc.

Da biste utvrdili odnos između visine posmatračevog oka i teorijskog raspona njegovog vidljivog horizonta, razmotrite pravougaonog trougla AO:

Ac² = AO² - Os²; AO = OB + e; OB = R,

Tada je AO = R + e; Os = R.

Zbog neznatnosti visine posmatračevog oka iznad nivoa mora u poređenju sa veličinom Zemljinog poluprečnika, dužina tangente Ac može se uzeti jednakom vrednosti sfernog radijusa Bc i, označavajući teorijski opseg vidljivog horizont kroz D T, dobijamo

D 2T = (R + e)² - R² = R² + 2Re + e² - R² = 2Re + e²,

Rice. 8

S obzirom da visina posmatračevog oka e na brodovima ne prelazi 25 m, a 2R = 12.742.220 m, odnos e/2R je toliko mali da se može zanemariti bez narušavanja tačnosti. dakle,

pošto su e i R izraženi u metrima, onda će i Dt biti u metrima. Međutim, stvarni raspon vidljivog horizonta je uvijek veći od teoretskog, jer se zrak koji dolazi iz oka promatrača do točke na površini zemlje lomi zbog nejednake gustine atmosferskih slojeva u visini.

U ovom slučaju, zrak od tačke A do c ne ide duž prave linije Ac, već duž krive ASm" (vidi sliku 8). Stoga se posmatraču tačka c čini vidljivom u pravcu tangente AT. , tj. podignut za ugao r = L TAc , koji se zove ugao prelamanja zemlje. Ugao d = L HAT se naziva nagibom vidljivog horizonta, a u stvari, vidljivi horizont će biti mali krug m", m " 2, tz", sa nešto većim sfernim radijusom (Bm" > Vs).

Veličina ugla zemaljske refrakcije nije konstantna i zavisi od refrakcionih svojstava atmosfere, koja variraju u zavisnosti od temperature i vlažnosti, i količine suspendovanih čestica u vazduhu. U zavisnosti od doba godine i datuma dana, on se takođe menja, pa se stvarni domet vidljivog horizonta u odnosu na teoretski može povećati i do 15%.

U navigaciji se pretpostavlja da je povećanje stvarnog dometa vidljivog horizonta u odnosu na teoretski 8%.

Dakle, označavajući stvarni, ili, kako se još naziva, geografski raspon vidljivog horizonta kroz D e, dobijamo:

Da bi se dobio De u nautičkim miljama (uzimajući R i e u metrima), poluprečnik Zemlje R, kao i visina oka e, dijeli se sa 1852 (1 nautička milja je jednaka 1852 m). Onda
Da biste dobili rezultat u kilometrima, unesite množitelj 1,852. Onda
kako bi se olakšali proračuni za određivanje raspona vidljivog horizonta u tabeli. 22-a (MT-63) prikazuje domet vidljivog horizonta u zavisnosti od e, u rasponu od 0,25 do 5100 m, izračunat po formuli (4a).

Ako se stvarna visina oka ne poklapa s brojčanim vrijednostima navedenim u tabeli, tada se raspon vidljivog horizonta može odrediti linearnom interpolacijom između dvije vrijednosti bliske stvarnoj visini oka.

Opseg vidljivosti objekata i svjetla

Opseg vidljivosti objekta Dn (slika 9) biće zbir dva raspona vidljivog horizonta, u zavisnosti od visine oka posmatrača (D e) i visine objekta (D h), tj.
Može se odrediti formulom
gdje je h visina orijentira iznad nivoa vode, m.

Da biste lakše odredili opseg vidljivosti objekata, koristite tabelu. 22-v (MT-63), izračunato prema formuli (5a): Da biste iz ove tabele odredili na kojoj udaljenosti će se objekat otvoriti, morate znati visinu oka posmatrača iznad nivoa vode i visinu objekta u metrima.

Opseg vidljivosti objekta može se odrediti i pomoću posebnog nomograma (slika 10). Na primjer, visina oka iznad nivoa vode je 5,5 m, a visina h znaka za postavljanje je 6,5 m Da bi se odredio D n, na nomogram se primjenjuje ravnalo tako da povezuje tačke koje odgovaraju h i h. e na ekstremnim skalama Tačka preseka ravnala sa srednjom skalom nomograma će pokazati željeni opseg vidljivosti objekta D n (na slici 10 D n = 10,2 milje).

U navigacijskim priručnicima - na kartama, u smjerovima, u opisima svjetala i znakova - opseg vidljivosti objekata DK je naznačen na visini oka posmatrača od 5 m (na engleskim kartama - 15 stopa).

U slučaju kada je stvarna visina oka posmatrača drugačija, potrebno je uvesti AD korekciju (vidi sliku 9).

Rice. 9

Primjer. Opseg vidljivosti objekta naznačenog na karti je DK = 20 milja, a visina oka posmatrača je e = 9 m Odredite stvarni raspon vidljivosti objekta D n pomoću tabele. 22-a (MT -63). Rješenje.

Noću, opseg vidljivosti požara ne zavisi samo od njegove visine iznad nivoa vode, već i od jačine izvora svetlosti i od pražnjenja rasvetnog aparata. Obično se rasvjetni uređaj i snaga izvora svjetlosti izračunavaju na način da raspon vidljivosti požara noću odgovara stvarnom rasponu vidljivosti horizonta sa visine požara iznad razine mora, ali postoje izuzeci. .

Dakle, svjetla imaju svoj „optički“ raspon vidljivosti, koji može biti veći ili manji od raspona vidljivosti horizonta sa visine požara.

Priručnici za navigaciju pokazuju stvarni (matematički) raspon vidljivosti svjetala, ali ako je veći od optičkog, tada se pokazuje potonji.

Opseg vidljivosti obalnih navigacijskih znakova ne ovisi samo o stanju atmosfere, već i o mnogim drugim faktorima, koji uključuju:

A) topografski (određeni prirodom okolnog područja, posebno prevladavanjem određene boje u okolnom pejzažu);

B) fotometrijski (svjetlina i boja posmatranog znaka i pozadine na koju se projektuje);

C) geometrijski (udaljenost do znaka, njegova veličina i oblik).

Poglavlje VII. Navigacija.

Navigacija je osnova nauke o navigaciji. Navigacijski način plovidbe je navigacija broda s jednog mjesta na drugo na najpovoljniji, najkraći i najsigurniji način. Ova metoda rješava dva problema: kako usmjeriti brod odabranom putanjom i kako odrediti njegovo mjesto u moru na osnovu elemenata kretanja broda i promatranja obalnih objekata, uzimajući u obzir utjecaj na brod spoljne sile- vjetrovi i struje.

Da biste bili sigurni u sigurno kretanje vašeg broda, morate znati mjesto broda na karti, koje određuje njegovu poziciju u odnosu na opasnosti u datom području plovidbe.

Navigacija se bavi razvojem osnova plovidbe, proučava:

Dimenzije i površina zemlje, načini prikazivanja zemljine površine na kartama;

Metode za izračunavanje i ucrtavanje putanje broda na nautičkim kartama;

Metode određivanja položaja broda na moru po obalnim objektima.

§ 19. Osnovne informacije o navigaciji.

1. Osnovne tačke, kružnice, prave i ravni

Naša zemlja ima oblik sferoida sa velikom poluosom OE jednako 6378 km, i mala osa ILI 6356 km(Sl. 37).

Rice. 37. Određivanje koordinata tačke na zemljinoj površini

U praksi, uz određenu pretpostavku, Zemlju se može smatrati loptom koja rotira oko ose i zauzima određenu poziciju u prostoru.

Za određivanje tačaka na površini zemlje, uobičajeno je da se mentalno podijeli na vertikalne i horizontalne ravnine koje formiraju linije sa zemljinom površinom - meridijane i paralele. Krajevi Zemljine imaginarne ose rotacije nazivaju se polovi - sjeverni, ili sjeverni, i južni ili južni.

Meridijani su veliki krugovi koji prolaze kroz oba pola. Paralele su mali krugovi na zemljinoj površini paralelni s ekvatorom.

Ekvator je veliki krug čija ravan prolazi kroz centar Zemlje okomito na njenu os rotacije.

I meridijani i paralele na zemljinoj površini mogu se zamisliti u bezbrojnim brojevima. Ekvator, meridijani i paralele čine Zemljinu geografsku koordinatnu mrežu.

Lokacija bilo koje tačke A na zemljinoj površini može se odrediti po njenoj geografskoj širini (f) i geografskoj dužini (l) .

Geografska širina nekog mjesta je luk meridijana od ekvatora do paralele datog mjesta. Inače: geografska širina nekog mjesta mjeri se središnjim uglom između ravni ekvatora i smjera od centra zemlje do datog mjesta. Geografska širina se mjeri u stepenima od 0 do 90° u smjeru od ekvatora prema polovima. U proračunima se pretpostavlja da sjeverna geografska širina f N ima

Razlika širine (f 1 - f 2) je meridijanski luk zatvoren između paralela ovih tačaka (1 i 2).

Geografska dužina nekog mjesta je luk ekvatora od početnog meridijana do meridijana datog mjesta. Inače: geografska dužina nekog mjesta mjeri se lukom ekvatora, zatvorenom između ravni početnog meridijana i meridijanske ravni datog mjesta.

Razlika u geografskoj dužini (l 1 -l 2) je luk ekvatora, zatvoren između meridijana datih tačaka (1 i 2).

Osnovni meridijan je Grinički meridijan. Od njega se geografska dužina mjeri u oba smjera (istok i zapad) od 0 do 180°. Zapadna geografska dužina se mjeri na karti lijevo od Griničkog meridijana i uzima se sa predznakom minus u proračunima; istočni - desno i ima znak plus.

Zove se geografska širina i dužina bilo koje tačke na zemlji geografske koordinate ovu tačku.

2. Podjela pravog horizonta

Mentalno zamišljena horizontalna ravan koja prolazi kroz posmatračevo oko naziva se ravan posmatračevog pravog horizonta, ili pravog horizonta (slika 38).

Pretpostavimo da je to u trenutku A je oko posmatrača, linija ZABC- vertikalna, HH 1 - ravan pravog horizonta, a linija P NP S - osa rotacije zemlje.

Od mnogih vertikalnih ravnina, samo jedna ravan na crtežu će se poklopiti sa osom rotacije Zemlje i tačkom A. Presek ove vertikalne ravni sa površinom zemlje daje na njoj veliki krug P N BEP SQ, koji se naziva pravi meridijan mesta, ili meridijan posmatrača. Ravan pravog meridijana siječe ravan pravog horizonta i daje liniju sjever-jug na potonjem NS. Linija O.W.

okomita na liniju pravog sjever-jug naziva se linija pravog istoka i zapada (istok i zapad).

Dakle, četiri glavne tačke pravog horizonta - sjever, jug, istok i zapad - zauzimaju dobro definiran položaj na bilo kojem mjestu na zemlji, osim polova, zahvaljujući kojima se mogu odrediti različiti pravci duž horizonta u odnosu na ove bodova. Upute N (sjever), S (jug), O (istok), W Upute(zapad) nazivaju se glavnim pravcima. Cijeli obim horizonta podijeljen je na 360°.

Podjela se vrši iz tačke u smjeru kazaljke na satu. Srednji pravci između glavnih pravaca nazivaju se četvrti pravci i nazivaju se

NE, TAKO, JZ, SZ. Glavni i četvrti smjer imaju sljedeće vrijednosti u stepenima:

Rice. 38.

Vodeni prostor vidljiv iz posude ograničen je krugom formiranim prividnim presjekom nebeskog svoda s površinom vode. Ovaj krug se naziva posmatračev prividni horizont. Opseg vidljivog horizonta ne zavisi samo od visine očiju posmatrača iznad površine vode, već i od stanja atmosfere.

Slika 39. Opseg vidljivosti objekta

Zapovjednik čamca uvijek treba znati koliko daleko može vidjeti horizont u različitim položajima, na primjer, stojeći za kormilom, na palubi, sjedeći itd.

Raspon vidljivog horizonta određuje se formulom:

d = 2,08

ili, otprilike, za visinu oka posmatrača manju od 20 m by formula:

d = 2,

gdje je d raspon vidljivog horizonta u miljama;

h je visina oka posmatrača, m.

Primjer. Ako je visina oka posmatrača h = 4 m, tada je raspon vidljivog horizonta 4 milje.

Opseg vidljivosti posmatranog objekta (sl. 39), ili, kako se zove, geografski opseg D n , je zbir raspona vidljivog horizonta With visina ovog objekta H i visina posmatračevog oka A.

Posmatrač A (slika 39), koji se nalazi na visini h, sa svog broda može vidjeti horizont samo na udaljenosti d 1, odnosno do tačke B vodene površine. , Ako posmatrača postavimo na tačku B vodene površine, on bi mogao vidjeti svjetionik C ; nalazi se na udaljenosti d 2 od njega dakle posmatrač koji se nalazi na tački A, :

će vidjeti svjetionik sa udaljenosti jednake D n

D n= d 1+d 2.

Opseg vidljivosti objekata koji se nalaze iznad nivoa vode može se odrediti formulom:

Primjer. Dn = 2,08(+). m, Visina svjetionika H = 1b.8 m.

Rješenje. visina oka posmatrača h = 4

D n = l 2,6 milje, ili 23,3 km.

Primjer. Opseg vidljivosti objekta se također približno određuje pomoću Struiskyjevog nomograma (slika 40). Primjenom ravnala tako da jedna ravna linija povezuje visine koje odgovaraju oku posmatrača i promatranom objektu, raspon vidljivosti se dobija na srednjoj skali. Pronađite opseg vidljivosti objekta na nadmorskoj visini od 26,2 nadmorske visine m m.

sa visinom oka posmatrača iznad nivoa mora 4,5 Rješenje. Dn

= 15,1 milja (isprekidana linija na sl. 40). Na kartama, uputstvima, u navigacijskim priručnicima, u opisima znakova i svjetala, domet vidljivosti je dat za visinu oka posmatrača od 5 m od nivoa vode. Od dalje mali brod m, oko posmatrača nalazi se ispod 5

Primjer. Mapa pokazuje opseg vidljivosti svjetionika na 16 milja. To znači da će posmatrač vidjeti ovaj svjetionik sa udaljenosti od 16 milja ako mu je oko na visini od 5 Pronađite opseg vidljivosti objekta na nadmorskoj visini od 26,2 nadmorske visine iznad nivoa mora. Ako je oko posmatrača na visini od 3 m, tada će se vidljivost smanjiti za razliku u rasponu vidljivosti horizonta za visine 5 i 3 m. Opseg vidljivosti horizonta za visinu 5 Pronađite opseg vidljivosti objekta na nadmorskoj visini od 26,2 nadmorske visine jednako 4,7 milja; za visinu 3 Pronađite opseg vidljivosti objekta na nadmorskoj visini od 26,2 nadmorske visine- 3,6 milje, razlika 4,7 - 3,6=1,1 milja.

Shodno tome, domet vidljivosti svjetionika neće biti 16 milja, već samo 16 - 1,1 = 14,9 milja.

Rice. 40. Struiskyjev nomogram