• W nawigacji umownie zakłada się, że Ziemia jest kulą geometryczną, której promień, zwany średnim promieniem Ziemi wynosi R = 6371,1km.

• Każde koło o promieniu równym promieniowi kuli ziemskiej, które swą płaszczyzną przechodzi przez środek Ziemi nazywa się kołem wielkim. Kołami wielkimi są zatem równik i wszystkie południki.

• W nawigacji morskiej stosuje się jednostki miar które nie należą do układu SI. Podstawową jednostką długości używaną w nawigacji jest mila morska (Mm).

• Jedna mila morska jest równa długości jednej minuty koła wielkiego Ziemi, czyli wycinka łuku równego jednej minuty na którymkolwiek południku.

• Kabel (kbl) jest równy jednej dziesiątej mili morskiej.

1 Mm = 2 π × 6371100 / 360 × 60 = 1852 m
1 kbl = 185,2m

• Jednostką prędkości używaną w nawigacji morskiej jest węzeł (w). Prędkość jednego węzła jest to prędkość statku pokonującego odległość jednej mili morskiej w czasie jednej godziny.

• 1 w = 1Mm/godz = 1852 m / 3600 s = 0,514 m/s = 0,5 m/s

• Tercja południkowa to odległość 0,514m, którą w ciągu sekundy pokonuje statek płynący z prędkością 1w.

• Głębokość wody, wysokość przedmiotów na lądzie (np. latarnie morskie itp.) jest określana w metrach (m).
  UWAGA: Jeszcze są w obiegu wydawnictwa, gdzie operuje się angielskim systemem miar, a mianowicie: sążnie, stopy, itd. Przed użyciem mapy do nawigacji, zaleca się dokładnie zapoznać z uwagami na niej umieszczonymi.

• W Wielkiej Brytanii sążeń (ang. fathom) używany był do określania głębokości morza na brytyjskich mapach nawigacyjnych:

• 1 sążeń = 6 stóp = 1,8288 m

• 1' = 1 stopa angielska (feet) = 30,48 cm = 12 cali (inch)

• 1" = 1 in = 25,4 mm,

Kierunek na morzu jest to linia prosta zmierzająca w kierunku interesującego nas obiektu (namiar), albo miejsca do którego chcemy dotrzeć (kurs). Kierunek określany jest za pomocą kąta zawartego między kierunkiem północnym (czyli południkiem na mapie) a kierunkiem danej linii.

Róża wiatrów czyli wyskalowana tarcza kompasu pozwala nam określać te kierunki.

Wyróżnia się cztery systemy liczenia kierunków, pierwszy z nich jest powszechnie stosowany w nawigacji morskiej. 

• 
  System okrężny od N zgodnie z ruchem wskazówek zegara od 0 do 360°

247° 014° 001°

• System połówkowy od widocznego bieguna czyli N lub S w kierunku E lub W, od 0 do 180° System stosowany najczęściej w astronawigacji

N147°E S014°W N001°W

N147°E =S033°E N001°W= S179°W

• System ćwiartkowy od N lub S w kierunku E lub W, od 0 do 90°

N47°E S14°W N01°W

• System rumbowy tarcza jest podzielona na 32 rumby, gdzie każdy rumb jest równy 1/32 kąta pełnego 11,25°. Każdy rumb ma swoją nazwę.

Przykład: 225° (system okrężny) = N135°W (system połówkowy) = S45°W (system ćwiartkowy) = SW (system rumbowy).

147° = N147°E= S033°E = S033°E

Kurs i namiar rzeczywisty, kąt kursowy

W nawigacji morskiej stosuje się kilka specyficznych definicji kierunku. Zasadnicze z nich to:

kurs rzeczywisty, namiar rzeczywisty oraz kąt kursowy.

 

Kurs rzeczywisty (KR) - jest to kąt zawarty pomiędzy północną częścią południka rzeczywistego, a linią kursu.

 

Namiar rzeczywisty (NR) - jest to kąt zawarty pomiędzy północną częścią południka rzeczywistego, a linią kursu a linią przechodzącą przez pozycję obserwatora i namierzany obiekt.

 

Kursy i namiary rzeczywiste wyrażamy najczęściej w okrężnym systemie podziału horyzontu i zapisujemy liczbą trzycyfrową

 

KR = 043,2°; NR = 015°;

KR = 179°; NR = 297°.

Kąt kursowy (KK) - jest to kąt zawarty między dziobową częścią płaszczyzny symetrii okrętu a linią namiaru na widoczny obiekt.

Kąty kursowe wyrażamy w połówkowym lub okrężnym systemie podziału horyzontu, przyjmując zawsze zero na dziobie a 180° na rufie.

W systemie połówkowym kąty kursowe liczymy w prawo i w lewo od dziobu do rufy, przy czym kąty kursowe lewej burty mają znak ujemny (-), a kąty kursowe prawej burty mają znak dodatni (+).

W systemie okrężnym kąty kursowe mierzymy od dziobu w prawo, zgodnie z ruchem wskazówki zegara.

Kąty kursowe równe 90° prawej i lewej burty nazywamy trawersami.

Zapis kątów kursowych jest następujący:

<K = 30° lb (lewej burty) = -30° = 330°

<K = 170° pb (prawej burty) = +170° = 170°

Wzajemne zależności między kursem rzeczywistym, namiarem

rzeczywistym i katem kursowym są wyrażane następującymi wzorami:

KR=NR-(±<K) NR=KR+(±<K) <K=NR-KR

Na kompas oddziaływają dwie zależności: deklinacja i dewiacja. Stąd można mówić o północy rzeczywistej (N), północy magnetycznej (Nm) i północy kompasowej (Nk).

Deklinacją magnetyczną i oznaczamy małą literą d nazywamy kąt wyrażony w stopniach pomiędzy rzutem południka geograficznego a rzutem południka magnetycznego na tę samą płaszczyznę styczną do powierzchni Ziemi w tym samym punkcie.

Deklinację liczy się od rzeczywistego (geograficznego) południka na wschód i zachód, od 0 do 180°. Wartość deklinacji jest dodatnia lub ujemna. Dodatnia (E) jest wtedy, gdy południk magnetyczny jest odchylony od południka rzeczywistego w prawo, na wschód. Ujemna (W) wartość deklinacji jest wtedy, gdy południk magnetyczny jest odchylony od południka rzeczywistego w lewo, na zachód.

Magnetic Variation DEKLINACJA - 1,5° W (1981)

2° 50' E 2000 (2' E) Rocznie algebraicznie dodawać +0,1°

Kąt zawarty między kierunkiem północy magnetycznej (Nm) a kierunkiem północy kompasowej (Nk) nazywamy dewiacją kompasową i oznaczamy małą literą δ. Dewiacja kompasowa jest dodatnia lub ujemna. Dodatnia (+) jest wtedy gdy kierunek północy kompasowej (Nk) jest odchylony w prawo (na wschód) od kierunku północy magnetycznej (Nm). Ujemna (-) jest wtedy gdy kierunek północy kompasowej (Nk) jest odchylony w lewo (na zachód) od kierunku północy magnetycznej (Nm).

 

Suma algebraiczna deklinacji (d) i dewiacji (δ) nazywana jest całkowitą poprawką (cp).

(±d) + (±δ) = (±cp)

Zatem wyróżnić można też trzy kierunki (czyli kursy):

• Kurs rzeczywisty (KR) - czyli kąt między kierunkiem północy rzeczywistej a diametralną statku.

• Kurs magnetyczny (KM) - czyli kąt między kierunkiem północy magnetycznej a diametralną statku.

• Kurs kompasowy (KK) - czyli kąt między kierunkiem północy wskazywanej przez kompas a diametralną statku.

Wartość dewiacji dla każdego kompasu na statku powinna być sporządzana co rok przez dewiatora. Wartość dewiacji określana jest dla każdego kursu co 5 lub 10 stopni i przedstawiona w formie tabelki umieszczonej nad stołem nawigacyjnym.

Kurs jest to kierunek, w którym porusza się statek.

Kurs rzeczywisty nie jest jednak równoznaczny z kierunkiem, w którym porusza się statek, ponieważ oddziaływają na niego dwie siły: wiatr i prąd. Siła wiatru spycha statek od kursu, jakim się porusza, co nazywa się dryfem.

Dryf jest to kąt, o który statek jest spychany z wyznaczonego kursu. W nawigacji nazywa się to poprawką na wiatr (pw).

Z kolei masa wody przemieszczająca się względem dna morskiego (prąd) powoduje dodatkowy znos statku, nazywany poprawką na prąd (pp).

• 
  Jeżeli jednostka jest dryfowana w prawo

(zgodnie z ruchem wskazówek zegara)

to pw ma znak "+"

• Jeżeli jednostka jest dryfowana w lewo

(odwrotnie do ruchu wskazówek zegara)

to pw ma znak "-"

Uwzględniając dewiację, deklinację i poprawkę na wiatr otrzymujemy kąt drogi po wodzie (KDw), czyli kąt między kierunkiem północy rzeczywistej (geograficznej) a kierunkiem ruchu statku względem wody. A gdy uwzględni się poprawkę na prąd (pp) wtedy dopiero otrzymujemy kąt drogi nad dnem (KDd), czyli kąt między kierunkiem północy rzeczywistej a kierunkiem ruchu statku wzglądem dna.

Przy przeliczaniu kursu kompasowego (KK) na kurs drogi nad dnem (KDd) wszystkie wartości poprawek dodajemy.

KK + (±δ) = KM
KK + (±δ) + (±d) = KR
KK + (±δ) + (±d) + (±pw) = KDw
KK + (±δ) + (±d) + (±pw) + (±pp) = KDd

Przy przeliczaniu kursu drogi nad dnem (KDd) na kurs kompasowy (KK) wszystkie wartości poprawek odejmujemy.

 

KDd - (±pp) = KDw
KDd - (±pp) - (±pw) = KR
KDd - (±pp) - (±pw) - (±d) = KM
KDd - (±pp) - (±pw) - (±d) - (±δ ) = KK

Namiar jest to kierunek od obserwatora do namierzanego obiektu. Wyrażony w mierze kątowej, gdzie bazą, od której liczy się namiary może być północ wskazywana przez kompas lub oś symetrii statku. Branie namiarów przeprowadza się przy pomocy kompasu i namiernika. Analogicznie do kursów wyróżnia się trzy namiary, między którymi istnieją identyczne zależności.

• Namiar rzeczywisty (NR) - czyli kąt między kierunkiem północy rzeczywistej a kierunkiem od obserwatora do namierzanego obiektu.

• Namiar magnetyczny (NM) - czyli kąt między kierunkiem północy magnetycznej a kierunkiem od obserwatora do namierzanego obiektu.

• Namiar kompasowy (NK) - czyli kąt między kierunkiem północy wskazywanej przez kompas a kierunkiem od obserwatora do namierzanego obiektu. Namiar ten jest zawsze odczytywany z kompasu

NR = NK + (±d) + (±δ)
NM = NK + (±δ)

Kąt kursowy ( K) - czyli kąt między osią symetrii statku, a kierunkiem od obserwatora do namierzanego obiektu. Kąty kursowe 090° i 270°, prostopadłe do osi jachtu nazywają się trawersami.

Kąt kursowy jest liczony w systemie okrężnym od 0 do 360° w prawo, zgodnie ze wskazówkami zegara. Kąty kursowe 090° i 270°, prostopadłe do osi jachtu nazywają się trawersami.

Namiar, kurs i kąt kursowy łączą następujące zależności:

NAMIAR = KURS + KĄT KURSOWY

Jeśli wynik obliczeń będzie większy niż 360°, to od otrzymanego wyniku odejmujemy 360°

KĄT KURSOWY = NAMIAR - KURS

Jeśli wynik obliczeń będzie mniejszy niż 000, to do otrzymanego wyniku dodajemy 360°

Żegluga na wietrze i prądzie

Prąd morski jest ruchem wody morskiej wywołanej z kolei ruchem obrotowym Ziemi oraz występowaniem stałych wiatrów.

Ze względu na genezę powstawania, prądy morskie mogą być:

• Wiatrowe, które związane są z występowaniem silnych wiatrów.

• Gęstościowe wynikają z różnic ciężaru objętościowego wód w różnych miejscach. Prądy te występują pod powierzchnią wody, rzadziej na jej powierzchni.

• Pływowe, które powstająca wskutek wyrównywania poziomu wód w różnych miejscach. Pośrednią ich przyczyną jest dopływ wód słodkowodnych do mórz i oceanów, a także zwiększone parowanie.

• Kompensacyjne natomiast przywracającą równowagę hydrostatyczną, naruszoną przez różne siły.

Prędkość prądów morskich podaje się w węzłach.

Prąd przypływu - trwa od wody niskiej do wody wysokiej.

Prąd odpływu - trwa od wody wysokiej do wody niskiej.

Pomiar odległości i szybkości ze statku.

Zarówno na lądzie jak i na morzu mamy do czynienia z pomiarem odległości oraz szybkości. Mamy dwie odległości i dwie szybkości: "po wodzie" i "względem dna".

Do pomiaru, i odległości, i szybkości służy urządzenie, które nazywa się log.

Log mechaniczny - Walker'a

Log elektryczny (Czernikijewa) - Działa na zasadzie przeliczania impulsów elektrycznych na szybkość (w) i przebytą odległość (Mm). Z dna statku wypuszcza się rurkę w której jest zminiaturyzowana śruba okrętowa. W zależności od szybkości statku obraca się ona wolniej lub szybciej przekazując te obroty w postaci impulsów do urządzenia przelicznikowego a potem na wskaźnik w kabinie nawigacyjnej.

• Log ciśnieniowy (Saal'a) - Działa na tej samej zasadzie co log elektryczny, z tym że ma tu zastosowanie ciśnienie jakie wytwarza się w rurce (rurka Pitot'a). Czym większe ciśnienie tym większa szybkość. Oczywiście log ten wskazuje również przebytą drogę przez statek.

• Śruba okrętowa jako log - Śrubę okrętową, a właściwie jej obroty również wykorzystuje się jako log. Często szybkość w zależności od obrotów śruby określa się na mili pomiarowej, potem podaje się w dokumentacji, dla wiadomości nawigatorów.

Współczynnik korekcyjny logu

Wyrazem dokładnej pracy logu jest współczynnik korekcyjny logu.

Jest to stosunek odległości prawdziwej w Mm, do odległości wskazanej przez log w Mm.

D - odległość prawdziwa, zdjęta z mapy między dwoma PO

OL1 - odczyt (stan) logu w PO1

OL2 - odczyt (stan) logu w PO2

WK - współczynnik korekcyjny logu

Log wskazuje za mało WK > 1

Log wskazuje za dużo WK < 1

Przykłady:
WK = 38 / 45 = 0,84 log wskazuje za dużo
WK = 50 / 40 = 1,25 log wskazuje za mało

Pozycja zliczona bez uwzględnienia wiatru i prądu.

Pozycja zliczona przy biernym uwzględnieniu wiatru.

---