Józefiak Tomasz Szczecin 1999-10-05

II TM D

Temat: Pozycja obserwowana statku.

Z pozycji obserwowanej korzysta się po to by zminimalizować błąd, który powstaje przy określaniu pozycji statku za pomocą pozycji zliczonej. Ciągłe korzystanie z tej drugiej pozycji naraża nas na duże błędy, gdy mamy do czynienia z dryfem i znosem. Jest jeszcze jeden powód, który przemawia za tym, aby korzystać z pozycji obserwowanej, mianowicie przy prowadzeniu żeglugi wyłącznie na podstawie pozycji zliczonej każda następna pozycja zawiera błąd poprzednich.

Pozycją obserwowaną nazywamy pozycję statku otrzymaną na podstawie obserwacji przedmiotów stałych, których położenie jest ściśle określone na mapie, lub na podstawie obserwacji ciał niebieskich. Aby pozycja ta była dokładna musi być otrzymana z przecięcia co najmniej dwóch linii pozycyjnych. Do przedmiotów takich można zaliczyć np.:

latarnie morskie, obiekty lądowe, stacje nadawcze, itd.

Linia pozycyjna jest miejscem geometrycznym punktów na powierzchni Ziemi odpowiadających stałej wartości mierzonego parametru nawigacyjnego, którym może być: (kąt, odległość, różnica odległości).

Z każdego pomiaru otrzymujemy jedną linię pozycyjną , a dokładniej mówiąc jest to izolinia. Jednak w praktyce izolinię zastępujemy linią pozycyjną, która jest styczną do izolinii. Nie popełniamy przy tym błędu, gdyż na niewielkim odcinku izolinia pokrywa się z linią pozycyjną.

Do izolinii zaliczamy:

• linię równych namiarów

• koło równych wysokości

• ortodroma...

Przy prowadzeniu zaś nawigacji terrestrycznej wyróżniamy następujące linie pozycyjne:

- linia pozycyjna z namiaru

- linia pozycyjna z odległości

• linia pozycyjna z kąta poziomego

• linia pozycyjna dla stałej różnicy odległości od dwóch stałych obiektów ( jest to radionawigacja)

1) Linię pozycyjną z namiaru otrzymujemy przez połączenie pozycji obserwatora z obiektem, np. latarnią morską. Jeżeli określimy kąt zawarty między północną częścią linii N-S rzeczywistej a linią namiaru i wykreślimy na mapie Merkatora odpowiadającą mu linię pozycyjną, to otrzymamy linię prostą.

Rys. LINIA POZYCYJNA Z NAMIARU.

W rzeczywistości linia pozycyjna na kuli ziemskiej jest ortodromą i przeniesiona na mapę nie jest linią prostą, ale przy małych odległościach ( do 30 Mm), możemy przyjąć takie uproszczenie.

Namiarów na obiekty lądowe dokonujemy za pomocą kompasu magnetycznego, żyrokompasu, radionamiernika i radaru. Otrzymane namiary zamieniamy na namiary rzeczywiste i dopiero wtedy wykreślamy na mapie. Błąd średni linii pozycyjnej z namiaru wyrażamy wzorem:

m_N⁰ -średni błąd kwadratowy namiaru (zwykle 1⁰)

D -odległość od obiektu namierzonego

2) Linia pozycyjna z odległości.

Odległość możemy zmierzyć za pomocą:

• radaru

• pomiaru kąta pionowego

• światła latarni ukazującej się lub znikającej za widnokręgiem

• różnicy czasu między momentami odbioru sygnału radiowego i powietrznego

• oceny `'na oko''

2.1) Odległość z radaru.

Jest to sposób powszechnie stosowany na statku a w sprzyjających warunkach dostarcza dokładnych wyników nawet do 50 Mm. Średni błąd pomiaru (m_D) przyjmuje się z wysokości +/- 1% zakresu, ale dla odległości od linii brzegowej jest on znacznie większy i osiąga wartość +/- 1% do +/- 3% zakresu.

Błąd średni określenia odległości z radaru.

Mierząc odległość z dokładnością m_D otrzymuje się linię pozycyjną z błędem średnim.

m_l = m_D

gdzie:

m_D - średni błąd kwadratowy pomiaru odległości

2.2) Odległość z kąta pionowego.

W sytuacji, gdy radar jest uszkodzony, odległość obliczamy z kąta pionowego, pod jakim widzimy wysoki obiekt, np. latarnię morską, górę, itp. Ażeby otrzymać odległość z kąta pionowego, musimy znać:

• wysokość przedmiotu H w [m]

• kąt pionowy α w minutach kątowych zmierzony sekstantem

Gdy znamy te wartości wstawiamy je do wzoru:

[Mm]

Błąd średni określenia odległości z kąta pionowego.

Obliczenia dokładności linii pozycyjnej z kąta pionowego dokonujemy za pomocą wzoru:

Gdzie:

α-kąt pionowy

m_H- dokładność wysokości obiektu

D- odległość do obiektu

m_α- dokładność pomiaru kąta

2.3) Odległość ze światła latarni ukazującej się lub znikającej za widnokręgiem.

Gdy zbliżamy się w nocy do wybrzeża widzimy najpierw łuny latarni morskiej. W pewnym krótkim okresie czasu następuje przejście z obserwacji łuny na bezpośrednią obserwację źródła światła. Zjawisko to spowodowane krzywizną Ziemi, możemy wykorzystać do określenia odległości do latarni.

W przypadku takim należy znać następujące wartości:

• wysokość oczną obserwatora (a)

• wzniesienie światła latarni (H_Ś)

wartości te następnie podstawiamy do wzoru:

2.4) Odległość z różnicy czasu między momentami odbioru sygnału radiowego i powietrznego.

Istnieją na świecie radiolatarnie morskie wyposażone w sygnał mgłowy nadawany synchronicznie z radiowym, celem umożliwienia odczytu odległości. Posłużę się stacją w Krynicy Morskiej, której nautofon zaczyna nadawać sygnał dźwiękowy jednocześnie z początkiem emitowania przez radiostację grupy 15 kresek. Każda kreska, odebrana radioodbiornikiem przed sygnałem nautofonu, odpowiada odległości 2,5 kabla od stacji. Pomiary zrobione tą metodą nie są dokładne, gdyż prędkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu zmienia się zależnie od jego temperatury, wilgotności i paru innych jeszcze czynników.

2.5) Ocena odległości `'na oko.''

Metodę tę możemy stosować tylko wówczas, jeżeli odległość do obiektu nie przekracza 0,5 Mm. Na morzu prawidłowe oszacowanie odległości od bardziej oddalonych przedmiotów bez przyrządów jest bardzo trudne i zwykle zawiera duży błąd. Dokonanie pomiaru odległości do obiektu nawigacyjnego pozwala na wykreślenie linii pozycyjnej, którą jest okrąg o promieniu równym zmierzonej odległości.

Dokładność linii pozycyjnej z kąta poziomego określamy wzorem:

gdzie:

m_α⁰ -średni błąd kwadratowy pomiaru kąta poziomego w stopniach

D_A ,D_B - odległość statku od znaków nawigacyjnych w Mm

D_AB -odległość między znakami nawigacyjnymi w Mm

4) Pozycja przy jednym obiekcie widocznym.

Jeżeli mamy jeden przedmiot widoczny i znamy jego położenie na mapie, możemy stosować następujące sposoby określenia pozycji obserwowanej:

• namiar i odległość

• namiar i głębokość

• dwa nierównoczesne namiary

4.1) Namiar i odległość.

Jeżeli chcemy szybko określić pozycję z namiaru i odległości, to do pomiaru obydwu parametrów wykorzystujemy radar. Musimy jednak pamiętać, że w przypadku namiaru radarem dokładność pomiaru waha się od 0,5⁰ do 2⁰.

Dlatego, gdy zależy nam na dokładnej pozycji, namiar bierzemy namiernikiem optycznym, a odległość radarem.



NR

NR

LINIA POZYCYJNA

LOKSODROMA



Mm

D

m

m

o

N

l

3

,

57



Ś

2

,

08

(

)

H

a

d







2

2

2

49

169

1





m

D

m

M

H

D











---