Например, карта в масштабе 1:25000 имеет номенклатуру N—35—12—Б—б, а карта масштаба 1 : 10000 обозначается N—35—12—Г—б—4

Где

Откуда

Откуда

Применение карт в проекции Гаусса для навигационных целей

Для навигационных целей наиболее употребительны карты масштаба 1: 100000 и крупнее. При таких масштабах ошибки графической прокладки определений места по сеткам изолиний будут незначительными и карты обеспечат точное вождение корабля по заданной линии пути с осуществлением коррекции курса на основе определений места.
Наиболее часто встречающимися навигационными задачами, решаемыми на карте в проекции Гаусса, являются:

— нанесение точки по заданным координатам или измерение (снятие) координат заданной точки;
— прокладка направлений (пеленгов);
— счисление пути корабля;
— прокладка определений места.

На проекции Гаусса, помимо координатных линий прямоугольной системы координат, прямыми изображаются линии дирекционных направлений, пересекающие километровые линии под постоянным углом a или Т.
Линия кратчайшего расстояния — ортодромия (для шара) — изображается на проекции Гаусса кривой, обращенной выпуклостью от осевого меридиана и составляющей со стягивающей ее хордой небольшой угол d''. Поправка d'' вследствие ее малой величины при решении навигационных задач не учитывается. Иными словами, при решении навигационных задач можно считать, что отрезки ортодромии на карте изображаются прямыми линиями.
Локсодромия на проекции Гаусса изображается кривой, обращенной выпуклостью от полюса. Стягивающая локсодромию хорда — прямая линия на карте — практически совпадает с изображением ортодромии вследствие малости угла d''. При сравнительно небольших плаваниях углы f1 и f2, которые локсодромия составляет со стягивающей ее хордой (рисунок), можно принять равными f1 = f2 = f, а локсодромию можно принять за дугу окружности.

Рисунок позволяет заключить:

Т = ИК - g1 - f и Т = ИК - g2 + f2;

- g1 - f = - g2 + f2,

f = (g2 - g1) / 2. (130)

Следовательно, угол, который составляет локсодромия со стягивающей ее хордой, равен полуразности углов сближения меридианов в точках А и В, т. е. в начале и в конце локсодромии.

Принимая отрезок локсодромии AСВ за дугу окружности (рисунок), имеющую радиус, равный R, и центр в точке О, можно написать

ÈACB = Sлок = 2Rf;

AB = Sорт = 2Rsin f,

откуда

Sлок / Sорт = f / sin f.

Представив sin f в виде ряда и ограничиваясь по малости f двумя членами разложения, перепишем последнее выражение в виде

Sлок / Sорт = f / (f - f³ / 6) или Sлок / Sорт = 1 / (1 - f² / 6),

Sорт = Sлок - Sлок * (f² / 6).

Обозначив Sлок - Sорт через Δs, получим Δs = Sлок (f² / 6). (131)

Выражая f в минутах дуги, будем окончательно иметь

Δs = Sлок (f² / 6) arc 1'. (132)

Расчеты по последней формуле показывают, что при Sлок =75 миль в j = 60° ошибка от замены локсодромии стягивающей ее хордой оказывается равной примерно 15 м. Если линию локсодромии длиной до 30 миль заменить отрезком хорды, то ошибка Δs не выйдет за пределы 10 м.

Учитывая сделанные выше выводы, можно следующим образом сформулировать рекомендации по решению отдельных навигационных задач на карте в проекции Гаусса.

1) Нанесение точки на карту по ее географическим координатам может быть сделано так же, как и на карте в проекции Меркатора, пользуясь делениями широты и долготы на ближайших рамках карты. Основанием для этого является то обстоятельство, что меридианы, являющиеся ортодромиями, изображаются на проекции Гаусса практически прямыми линиями; параллели, являющиеся частным случаем локсодромии, в пределах 15—20 см также могут быть приняты за прямые. Кроме того, и меридианы и параллели длиной 15—20 см можно принимать за параллельные между собой прямые.
2) Пеленги на карте прокладываются прямыми линиями. Прокладка пеленга на карте должна производиться относительно меридиана, ближайшего к начальной точке пеленга.
3) При ведении счисления путь корабля прокладывается на карте в виде прямой линии под углом относительно ближайшего к начальной точке пути меридиана, равным ИК ± f. Знак поправки за кривизну локсодромии f на карте в проекции Гаусса находится с помощью чертежа с учетом, что локсодромия на карте обращена выпуклостью от ближайшего полюса. При f £ 0,5° можно на карте прокладывать ИК без исправления поправкой.

Другой прием прокладки линии пути (курса) состоит в том, что заданное направление движения корабля между двумя точками (ИК) прокладывается относительно меридиана, расположенного примерно посредине между точками A и B без всяких поправок. Линию пути (курса) можно откладывать и относительно вертикальных километровых линий (линии у = const). При этом угол между линией пути (курса) и линией х — дирекционный курс Т — равен

T = ИК - gср,

gср = (g1 + g2) / 2, g1 и g2— углы сближения меридианов в точках А и В.

4) Пройденное по заданному курсу (пути) расстояние откладывается по прямой без учета поправок за кривизну кратчайших линий и поправки Δs, которые при графической прокладке практически ничтожны.
5) Прокладка определений места на проекции Гаусса ничем практически не отличается от прокладки на карте в проекции Меркатора, если опорные пункты располагаются в пределах рамки карты.

§ 37. Топографические карты, их номенклатура и использование в кораблевождении

Карты, изображающие отдельные участки суши, принято называть топографическими. В отличие от топографических карты, охватывающие целые материки или очень большие участки земной поверхности, называются географическими.
Советские топографические карты масштаба 1: 500000 и крупнее составляются в проекции Гаусса; карта масштаба 1: 1 000 000 составляется как в проекции Гаусса, так и в проекции международной карты мира. Географические карты могут составляться в различных проекциях. Математическая основа топографических карт строится по размерам эллипсоида Красовского в единой системе геодезических координат в шестиградусных зонах. Советские топографические карты составляются по обобщенным инструкциям и наставлениям и могут использоваться всеми ведомствами и учреждениями СССР. Иными словами, топографические карты являются многоцелевыми картами. Рамки топографических карт в виде трапеций образуются линиями картографической сетки меридианов и параллелей. Таким образом, любая топографическая карта представляет собой изображение участка земной поверхности, напоминающего по форме сфероидическую трапецию, ограниченную двумя меридианами и двумя параллелями. Вследствие того что топографические карты строятся, как правило, для шестиградусных зон, масштаб в пределах листа карты сохраняется практически постоянным и равен масштабу, указанному в заголовке карты.
На топографических картах показываются следующие элементы: сооружения на местности, населенные пункты, дорожная сеть, рельеф местности, водные объекты суши, в том числе береговая черта, почвенно-растительный покров, ориентиры, объекты связи.
Для покрытия земной поверхности топографическими картами различных масштабов существует определенная система нарезки (разграфка) карт. В Советском Союзе для всех топографических карт масштаба 1: 1 00000,0 и крупнее до масштаба 1: 10000 включительно принята нарезка карт по меридианам и параллелям.

Размеры сфероидической трапеции, изображаемой на топографических картах различных масштабов

Интервал	1:1 000 000	1:500 000	1:200 000	1:100 000	1:50 000	1:25 000	1:10 000
Δφ	4°	2°	40'	20'	10'	5'	2,5'
Δλ	6°	3°	1°	30'	15'	7,5'	3.75'

Каждый лист карты в зависимости от масштаба имеет свое обозначение. Система условных обозначений буквами и цифрами отдельных листов топографических карт различных масштабов называется номенклатурой карт.
В основу нарезки и номенклатуры топографических карт положен лист карты масштаба 1: 1 000000, охватывающий участок земной поверхности размерами 4° по широте и 6° по долготе. Таким образом, вся земная поверхность делится на колонны — между меридианами и ряды — между параллелями. Каждый ряд сфероидических трапеций имеет разность широт 4°, и каждая колонна имеет разность долгот 6°. Счет рядов ведется от экватора до полюсов, и ряды в северном полушарии обозначаются латинскими буквами А, В, С, D, Е, F и т. д. (рисунок). Территория СССР располагается в пределах рядов I, J, К, L, М, N, О, Р, Q, R, S, Т. Колонны обозначаются арабскими цифрами от 1 до 60; счет их ведется от меридиана 180° к востоку.

Обозначение каждой из карт в масштабе 1: 1000000 слагается из обозначения ряда и колонны. Так, например, миллионная карта, на которой помещен Тбилиси, имеет обозначение К—38.
Нарезка и номенклатура карт масштабов крупнее миллионной осуществляются путем соответствующего деления миллионной карты на более мелкие участки. Так, каждый лист карты масштаба 1:500 000 составляет четверть листа миллионной карты. Для составления карт в масштабе 1:200000 миллионная карта делится на 36 частей, обозначаемых римскими цифрами от I до XXXVI.

Номенклатура карт в масштабе 1:500 000 слагается из обозначения карты масштаба 1: 1 000 000 и соответствующей ей четверти, обозначаемой буквами русского алфавита А, Б, В, Г (например, N—35— Г).

Карты в масштабе 1:200000 обозначаются номером карты масштаба 1: 1 000 000 с добавлением номера соответствующей ее части (например, N—35—XII).

Карты масштаба 1: 100000 получаются делением листа миллионной карты на 144 части, каждая из которых охватывает/ район, ограниченный разностью параллелей Δφ = 20' и по долготе Δλ = 30'. Номенклатура стотысячной карты составляется из обозначения карты масштаба 1:1000000 и номера соответствующей трапеции (например, N—35—24).

При составлении карт в масштабе 1:50000 лист карты в масштабе 1: 100 000 разбивается на четыре части, каждая из которых обозначается буквами русского алфавита А, Б, В, Г. Обозначаются карты масштаба 1: 50 000 номенклатурой карты масштаба 1: 100 000 с добавлением одной из указанных букв (например,

N - 35 — 12 — Б).

Схема расположения листов карт масштабов 1:500 000, 1:200 000, 1: 100000, 1: 50000 на листе карты масштаба 1:1 000 000 показана на рисунке.

В дальнейшем нарезка карт масштабов 1:25 000 и 1: 10000 производится, как показано на рисунке. (Кстати, обозначения на этом рисунке следующие:

- жирная сплошная линия - нарезка листов карты М 1:500 000;

- тонкая сплошная линия - нарезка одинарных листов М 1:200 000;

- пунктирная линия - нарезка счетверенных листов М 1:200 000).

Номенклатура карты, т. е. ее обозначение, надписывается над ее верхней рамкой, номенклатура соседних листов показывается мелким шрифтом в средней части рамок. В нижней части листа карты под рамкой показывается схема расположения прилегающих к данной карте листов других карт.
Для удобства и быстроты определения, номенклатуры того или иного листа топографической карты составляются и издаются так называемые сборные таблицы, представляющие собой одноцветные карты мелкого масштаба, на которых в виде прямоугольников или трапеций изображены листы карты соответствующих масштабов. Пользование такими сборными таблицами обычно затруднений не вызывает.

Методика решения навигационных задач на топографических картах определяется картографической проекцией, положенной в основу их построения, и условными обозначениями, принятыми для изображения нагрузки.

Глава 9

СЧИСЛЕНИЕ ПУТИ КОРАБЛЯ

§ 46. Основные понятия и определения

Корабль в плавании непрерывно меняет свое место относительно окружающей обстановки: берегов, островов, дна и т. д. Для осуществления кораблевождения по избранному безопасному пути штурман располагает способом, позволяющим ему непрерывно следить за местом корабля и путем, по которому он перемещается. Этот способ называется счислением пути корабля или сокращенно счислением.
Сущность счисления состоит в том, что по известным исходному месту, направлению, скорости и времени перемещения корабля рассчитывают его место и путь на любой момент времени. Таким образом, счислением пути корабля называется совокупность действий, имеющих целью получить на любой момент времени место и путь корабля на основе знания исходного места, направления, скорости и времени его перемещения. Место, полученное способом счисления по показаниям корабельных приборов (компаса, лага, часов), называется счислимым местом. Оно может быть получено графическим способом на морской карте или с помощью аналитического способа счисления по формулам и таблицам. Аналитическое и графическое счисление может выполняться штурманом вручную или с помощью автоматических счислителей и прокладчиков.
В настоящей главе рассматривается графический способ счисления пути корабля, выполняемый штурманом вручную. Корабль под влиянием работы движителей (гребных винтов) перемещается относительно вод ной среды в направлении своей диаметральной плоскости. Направление этого перемещения указывается компасами; скорость перемещения и проходимое кораблем расстояние измеряются лагами или вычисляются по времени и числу оборотов гребных винтов, показываемому тахометрами.
Помимо движителей, на корабль обычно действуют такие гидрометеорологические факторы, как течение, ветер и вызываемое им волнение. Явление перемещения корабля под воздействием течения носит название снос корабля течением. Явление перемещения корабля под влиянием ветра называется дрейфом.

Для ведения счисления пути корабля необходимо знать и учитывать:

— исходное место корабля φ, λ;
— его истинный курс и скорость ИК, V;
— время движения корабля данным курсом t.

При наличии в районе плавания течения, ветра и волны необходимо, кроме того, учитывать:

— снос корабля течением, т. е. знать и учитывать элементы течения — его направление и скорость;
— дрейф a;
— время t' действия на корабль течения, ветра и других гидрометеорологических факторов.

Все эти величины называются элементами счисления.

К счислению пути корабля предъявляются следующие требования:

— счисление должно вестись непрерывно, чтобы в любой момент времени можно было видеть положение и путь корабля относительно окружающей обстановки;
— счисление должно быть точным, чтобы обеспечить навигационную безопасность плавания и решение задач, поставленных кораблю;
— счисление должно быть достаточно простым и наглядным.

Графический способ счисления часто называют навигационной прокладкой. Однако следует иметь в виду, что навигационная прокладка — понятие более широкое: оно, помимо счисления, включает в себя нанесение на карту обсервованных мест корабля, получаемых на основе измерения различных навигационных параметров.

§ 47. Элементарные задачи навигационной прокладки, решаемые на карте в проекции Меркатора

Как графическое счисление, так и навигационная прокладка в целом в значительной своей части состоят из решения на карте ряда элементарных задач.

К этим задачам относятся:

— нанесение точки на карту по заданным координатам;
— снятие (измерение) координат заданной точки;
— измерение расстояний между заданными точками;
— прокладка от заданной точки заданных направлений;
— измерение направлений между заданными точками;
— перенос заданной точки с одной карты на другую.

Перечисленные задачи решаются на карте в проекции Меркатора с помощью прокладочного инструмента, в комплект которого входят циркуль-измеритель, штурманский транспортир и параллельная линейка. Вместо транспортира и линейки могут использоваться два прямоугольных треугольника, сделанные из прозрачного материала, на одном из которых нанесены градусные деления; может использоваться также и специальная механическая прокладочная линейка, входящая в комплект автопрокладчика.
Рассмотрим, как с помощью прокладочного инструмента решаются простейшие задачи навигационной прокладки.

Задача 1. По заданным широте и долготе нанести точку на карту.
Задача решается с помощью параллельной линейки и циркуля.
На боковой рамке карты отмечают деление, соответствующее заданной широте; приложив параллельную линейку к параллели, ближайшей к этому делению, перемещают линейку так, чтобы ее срез пришелся на отмеченное деление. Затем, не сдвигая линейки, отмечают на нижней или на верхней рамке карты деление, соответствующее заданной долготе, и, сняв циркулем отрезок от этого деления до ближайшего меридиана, откладывают его вдоль среза линейки от того же меридиана.
Циркулем делается слабый укол, который и обозначит точку с заданными координатами.

Задача 2. Снять с карты широту и долготу данной точки.
Задача решается с помощью циркуля. Поставив одну ножку циркуля в данную точку, раздвигают его так, чтобы вторая ножка пришлась на ближайшую параллель. Проведя циркулем часть окружности, убеждаются, что ножка его касается этой параллели. Затем, не изменяя раствора циркуля, прикладывают одну его ножку к той же параллели на боковой рамке карты, а другую вдоль рамки к северу или к югу от данной параллели соответственно тому, севернее или южнее этой параллели находится -заданная точка. Слабый укол второй ножки циркуля отметит искомую широту данной точки. Для снятия долготы снова ставят одну ножку циркуля в данную точку и, раздвинув его до ближайшего меридиана, описывают второй ножкой дугу окружности, касательную меридиану. Не изменяя раствора циркуля, прикладывают одну ножку его к тому же меридиану на верхней или нижней рамке карты, а другую вдоль рамки к Ost или W от этого меридиана соответственно тому, с какой стороны от него находится данная точка. Слабый укол циркуля отметит искомую долготу данной точки.

Задача 3. Измерение расстояния между двумя точками.
Задача решается с помощью циркуля. Устанавливают одну ножку циркуля в первую точку, а другую— во вторую и, не изменяя раствора циркуля, переносят его на боковую рамку карты в широте, соответствующей измеряемому расстоянию, где и подсчитывается число миль, оказавшееся в растворе циркуля. Если расстояние между точками большое и не может быть снято одним раствором циркуля (угол между ножками циркуля не должен быть более 90°), то его измеряют по частям, беря каждую часть в соответствующей широте.

Задача 4. От данной точки на карте проложить заданное направление.
Задача решается с помощью линейки и транспортира. Транспортир кладут на карту вблизи данной точки так, чтобы нижний срез его линейки составил с меридианом приблизительно заданное направление, а цен тральный штрих совпал с ближайшим меридианом. Затем, не смещая центрального штриха от меридиана, поворачивают транспортир вправо или влево до тех пор, пока деление транспортира, соответствующее заданному направлению, не совпадет точно с меридианом. Добившись совпадения, проверяют, не сместился ли центральный штрих транспортира с линии меридиана, затем к буртику транспортира плотно прикладывают параллельную линейку. После этого убирают транспортир и, сохраняя заданное направление, подводят срез линейки к данной точке, от которой и проводят тонко очиненным карандашом линию. Это и будет линия заданного направления. Для проверки правильности положения линейки рекомендуется, не меняя ее направления, еще раз приложить транспортир к срезу линейки у ближайшего меридиана. Если заданное направление близко к 0 или 180°, то транспортир следует прикладывать к параллели и устанавливать его на отсчет, отличающийся от заданного направления на 90°.

Задача 5. Определить направление проложенной на карте линии.
Задача решается с помощью транспортира и линейки. Точно совместив параллельную линейку с проложенной на карте линией курса или пеленга, прикладывают к ее срезу транспортир таким образом, чтобы его центральный штрих совпал с одним из меридианов. Отсчет на транспортире покажет величину (в градусах и долях градуса) определяемого направления (курса или пеленга).

Задача 6. Перенести точку с одной карты на другую.
Задача решается с помощью линейки, транспортира и циркуля и может быть выполнена или по пеленгу и расстоянию от ориентира, или по географическим координатам точки.

Дата добавления: 2014-12-25