Cum obișnuiau marinarii să-și determine coordonatele. Cum a fost stabilită locația navei?

Cu mult înainte de apariția sateliților și a computerelor, diverse dispozitive „sprețuite” îi ajutau pe marinari să navigheze pe oceane. Unul dintre cele mai vechi - astrolabul - a fost împrumutat de la astronomii arabi și simplificat pentru a lucra cu el pe mare.

Cu ajutorul discurilor și săgeților acestui dispozitiv s-a putut măsura unghiurile dintre orizont și soare sau alte corpuri cerești. Și apoi aceste unghiuri au fost traduse în valorile latitudinii pământului. Treptat, astrolabul a fost înlocuit cu instrumente mai simple și mai precise. Acestea sunt șina transversală, cadranul și sextantul, inventate între Evul Mediu și Renaștere. Compasele cu diviziuni imprimate pe ele și care au primit un aspect aproape modern încă din secolul al XI-lea le-au permis marinarilor să navigheze direct pe navă de-a lungul cursului prevăzut.

La începutul secolului al XV-lea, a început să fie folosită „socotirea oarbă”. Pentru a face acest lucru, buștenii au fost aruncați peste bord, legați de aceste frânghii - linii. Pe frânghii se legau noduri după o anumită distanță. Cadranul solar marca momentul derulării liniei. Am împărțit lungimea în timp și am obținut, desigur, foarte inexact, viteza vasului.

Citirea latitudinii

In Evul Mediu, marinarii isi determinau pozitia fata de ecuator, adica latitudinea, privind la soare sau la stele. Unghiul de înclinare al corpului ceresc a fost găsit utilizând un astrolab sau un cadran (figurele de mai jos). Apoi și-au deschis masa, care se numea efemeride, și au determinat poziția navei din ea.

Măsurarea înălțimii corpurilor cerești

Pentru a măsura înălțimea unui corp ceresc, navigatorul a trebuit să pună pe acest corp o șină de metal, uitându-se la corp, să conducă bare transversale de diferite lungimi de-a lungul șinei până ajungeau la linia orizontului. Semnele au fost marcate pe șină cu valorile înălțimilor deasupra orizontului, adică deasupra nivelului mării.

Determinarea longitudinii

Marinarii au încercat să facă acest lucru cu un cadran solar și o linie - o frânghie groasă cu noduri legate. Timpul scurs a fost determinat de cantitatea de nisip turnată în ceas, iar viteza de mișcare a fost determinată de lungimea firului aruncat peste bord, înfășurat în vederea navei. Înmulțind timpul de tranziție zilnică cu viteza, s-a obținut distanța parcursă. Știind de unde și-a început călătoria nava, în ce direcție și cât a călătorit într-o zi, ne-am putea imagina aproximativ mișcarea în direcția est-vest, adică schimbarea longitudinii.

Nava din imaginea de mai jos este Victoria. Pe el, Magellan și echipa sa au făcut prima călătorie din lume în jurul lumii și s-au întors acasă în Portugalia în 1522. Traseul lor este afișat ca o linie ondulată în stânga pe o hartă emisă în 1543.

Arta de a naviga pe o navă pe cel mai scurt drum de la port la port se numește navigație. Cu alte cuvinte, navigația este o modalitate de a trasa cursul unei nave de la locul de plecare până la destinație, de a controla cursul și, dacă este necesar, de a-l corecta.

Pe puntea de navigație se află instrumente și dispozitive necesare controlului navei. Instrumentele de navigație - busole, giroazimuturi, autoplottere, busteni, loturi, sonde, sextante și alte dispozitive, sunt concepute pentru a determina poziția navei și pentru a măsura elementele individuale ale mișcării sale a navei.

busole

O busolă este principalul instrument de navigație folosit pentru a determina cursul unei nave, pentru a determina direcțiile (reguli) către diverse obiecte. Pe nave se folosesc busole magnetice și giroscopice.

Compasele magnetice sunt folosite ca dispozitive de rezervă și control. În funcție de scopul lor, busolele magnetice sunt împărțite în busole principale și de călătorie.

Busola principală este instalată pe puntea superioară în planul central al navei, astfel încât să ofere o vedere bună asupra întregului orizont (Fig. 3.1). Imaginea scalei cardului cu ajutorul unui sistem optic este proiectată pe un reflector oglindă instalat în fața timonierului (Fig. 3.2).

Orez. 3.1. Master busolă magnetică

O busolă magnetică de călătorie este instalată în timonerie. Dacă busola principală are o transmisie telescopică de referință către postul timonier, atunci busola de direcție nu este instalată.

Orez. 3.2. Oglindă reflector busolă magnetică

Acul magnetic de pe navă este afectat de câmpul magnetic al navei. Este o combinație de două câmpuri magnetice: câmpul Pământului și câmpul de fier al navei. Acest lucru explică faptul că axa acului magnetic este situată nu de-a lungul meridianului magnetic, ci în planul meridianului busolei. Unghiul dintre planurile meridianelor magnetice și ale busolei se numește abatere.

Setul de busolă include: o pălărie melon cu un card, o chindă, un dispozitiv de deviație, un sistem optic și un radiogonizor.

Bărcile de salvare folosesc o busolă ușoară, mică, care nu este fixată permanent (Fig. 3.3).

Orez. 3.3. Busolă magnetică pentru barcă

Gyrocompass - un indicator mecanic al direcției meridianului adevărat (geografic), conceput pentru a determina cursul unui obiect, precum și azimutul (regul) direcției orientate (Fig. 3.4 - 3.5). Principiul de funcționare al girocompasului se bazează pe utilizarea proprietăților giroscopului și pe rotația zilnică a Pământului.

Orez. 3.4. Girocompas modern

Busolele giroscopice au două avantaje față de busolele magnetice:

ele arată direcția către polul adevărat, adică. până la punctul prin care trece axa de rotație a Pământului, în timp ce busola magnetică indică direcția către polul magnetic;
sunt mult mai puțin sensibili la câmpurile magnetice externe, cum ar fi cele generate de părțile feromagnetice ale corpului unei nave.

Cel mai simplu girocompas constă dintr-un giroscop suspendat în interiorul unei bile goale care plutește într-un fluid; greutatea bilei cu giroscopul este de așa natură încât centrul său de greutate este situat pe axa bilei din partea sa inferioară, când axa de rotație a giroscopului este orizontală.

Orez. 3.5. Repetitor girocompas cu radiogoniometru montat pe un pelorus

Girobusola poate da erori de măsurare. De exemplu, o schimbare bruscă a cursului sau a vitezei cauzează abateri și va exista până când giroscopul va rezolva o astfel de schimbare. Cele mai multe nave moderne au sisteme de navigație prin satelit (cum ar fi GPS) și/sau alte ajutoare de navigare care introduc corecții în computerul încorporat al girobusola. Designurile moderne ale giroscoapelor laser nu produc astfel de erori, deoarece folosesc principiul diferenței de cale optică în loc de elemente mecanice.

Busola electronică este construită pe principiul determinării coordonatelor prin sisteme de navigație prin satelit (Fig. 3.6). Principiul busolei:

pe baza semnalelor de la sateliți, se determină coordonatele receptorului sistemului de navigație prin satelit;
se detectează momentul de timp la care s-a făcut determinarea coordonatelor;
este de așteptat un anumit interval de timp;
locația obiectului este redeterminată;
pe baza coordonatelor a două puncte și a mărimii intervalului de timp, se calculează vectorul viteză:
- direcția de mișcare;
- viteza de miscare.

Orez. 3.6. Busole electronice

ecosonda

Sonda de navigație este proiectată pentru măsurarea, vizualizarea, înregistrarea și transmiterea către alte sisteme de date fiabile privind adâncimea sub chila navei (Fig. 3.7). Ecosonda trebuie să funcționeze la toate vitezele navei de la 0 la 30 noduri, în condiții de aerare puternică a apei, gheață și nămol de zăpadă, gheață zdrobită și spartă, în zone cu topografie de fund în schimbare bruscă, teren stâncos, nisipos sau noroi.

Orez. 3.7. Indicator sonar

Sondele hidroacustice sunt instalate pe nave. Principiul funcționării lor este următorul: vibrațiile mecanice excitate în vibratorul-emițător se propagă sub forma unui impuls ultrasonic scurt, ajung la fund și, reflectate din acesta, sunt recepționate de vibratorul-receptor.

Sondele ecografice indică automat adâncimea mării, care este determinată de viteza de propagare a sunetului în apă și de intervalul de timp din momentul transmiterii impulsului până în momentul recepționării (Fig. 3.8).

Orez. 3.8. Principiul de funcționare al sondei

Ecosonda ar trebui să ofere măsurarea adâncimii sub chilă în intervalul de la 1 la 200 de metri. Indicatorul de adâncime trebuie instalat în timonerie, iar înregistratorul - în timonerie sau camera de hărți.

Pentru a măsura adâncimile, se folosește și un lot de mână în cazurile de eșuare a navei, măsurarea adâncimii în lateral în timp ce este ancorat la dană etc.

Un lot manual (Fig. 3.9) constă dintr-o greutate de plumb sau fontă și o linie de lot. Kettlebellul este realizat sub formă de con de 25 - 30 cm înălțime și cântărind între 3 și 5 kg. În baza lată inferioară a greutății se face o adâncitură, care este lubrifiată cu grăsime înainte de măsurarea adâncimii. Când lotul atinge fundul mării, particulele de sol se lipesc de grăsime și, după ridicarea lotului, se poate judeca natura solului din ele.

Orez. 3.9. lot de mână

Defalcarea lotlinului se face în unități metrice și se indică după următorul sistem: steaguri de diferite culori se împletesc la zeci de metri; fiecare număr de metri care se termină cu 5 este marcat cu o ștampilă de piele cu topoare.

În fiecare cinci, primul metru este indicat printr-o ștampilă din piele cu un șantier, al doilea printr-o ștampilă cu două șarpe, al treilea cu trei ștampile și al patrulea cu patru.

lag

Pe la sfârșitul secolului al XV-lea. un simplu contor de viteză a devenit faimos - un jurnal manual. Era format dintr-o scândură de lemn cu o greutate de plumb în formă de 1/1 de cerc, de care era atașat un cablu ușor, având noduri la intervale regulate (cel mai adesea 7 m). Pentru a măsura viteza navelor cu pânze care navigau în acele zile, bușteanul, ca un semn aproximativ constant pe suprafața apei, a fost aruncat peste bord și clepsidra a fost întoarsă, măsurând o anumită perioadă de timp (14 s). În timpul în care nisipul a fost turnat, marinarul a numărat numărul de noduri care i-au trecut prin mâini. Numărul de noduri primite în acest timp a fost convertit în viteza navei în mile marine pe oră. Acest mod de măsurare a vitezei explică originea expresiei „nod”.

Jurnal - un dispozitiv de navigație pentru măsurarea vitezei navei și a distanței parcurse de aceasta. Pe navele maritime se folosesc bușteni mecanici, geomagnetici, hidroacustici, de inducție și radio Doppler. Distinge:

întârzieri relative, viteza de măsurare în raport cu apa; și
jurnalele absolute care măsoară viteza în raport cu fundul.

Jurnal hidrodinamic - un jurnal relativ, a cărui acțiune se bazează pe măsurarea diferenței de presiune, care depinde de viteza navei. Baza decalajului hidrodinamic este alcătuită din două tuburi scoase sub fundul vasului: ieșirea unui tub este îndreptată spre prova vasului; iar ieșirea celuilalt tub este la același nivel cu pielea. Presiunea dinamică este determinată de diferența de înălțimi a apei din tuburi și este convertită de mecanismele de întârziere în indicații ale vitezei navei în noduri. Pe lângă viteză, jurnalele hidrodinamice arată distanța parcursă de navă în mile.

Întârzierea de inducție este un întârziere relativ, al cărui principiu se bazează pe relația dintre viteza relativă a unui conductor într-un câmp magnetic și forța electromotoare (EMF) indusă în acest conductor. Câmpul magnetic este creat de electromagnetul de întârziere, iar apa de mare este conductorul. Când vasul se mișcă, câmpul magnetic traversează secțiunile staționare ale mediului acvatic, în timp ce în apă este indus un EMF, proporțional cu viteza vasului. Din electrozi, EMF intră într-un dispozitiv special care calculează viteza vasului și distanța parcursă.

Un jurnal hidroacustic este un buștean absolut care funcționează pe principiul sondei cu eco. Există întârzieri hidroacustice Doppler și corelație.

Întârziere geomagnetică - o întârziere absolută bazată pe utilizarea proprietăților câmpului magnetic al Pământului.

Întârziere radio - un întârziere, al cărui principiu se bazează pe utilizarea legilor de propagare a undelor radio.

În practică, citirile de decalaj se notează la începutul fiecărei ore și, din diferența de citiri, se obține navigația S în mile și viteza navei V în noduri. Jurnalele au o eroare, care este luată în considerare de corecția lag.

Instrumente de radionavigație

Stația radar a navei (RLS) este proiectată pentru a detecta obiectele de suprafață și coasta, pentru a determina poziția navei, pentru a asigura navigația în spații înguste și pentru a preveni coliziunile navelor (Fig. 3.10).

Orez. 3.10. Ecran radar

Radarul folosește fenomenul de reflectare a undelor radio de la diferite obiecte situate pe calea de propagare a acestora, astfel, fenomenul de ecou este utilizat în radar. Radarul conține un transmițător, un receptor, un dispozitiv antenă-ghid de undă, un indicator cu ecran pentru observarea vizuală a semnalelor de eco.

Principiul de funcționare a radarului este următorul. Emițătorul stației generează impulsuri puternice de înaltă frecvență de energie electromagnetică, care sunt trimise în spațiu cu ajutorul unei antene într-un fascicul îngust. Impulsurile radio reflectate de la un obiect (navă, high bank etc.) revin sub formă de semnale de ecou către antenă și intră în receptor. Din direcția fasciculului îngust de radar care este reflectat în prezent de obiect, puteți determina orientarea sau unghiul de direcție al obiectului. Măsurând intervalul de timp dintre trimiterea unui impuls și primirea unui semnal reflectat, puteți obține distanța până la obiect. Deoarece antena se rotește în timpul funcționării radarului, oscilațiile impulsului emis acoperă întregul orizont. Prin urmare, pe ecranul de afișare al radarului navei este creată o imagine a situației din jurul navei. Punctul luminos central de pe ecranul indicatorului radar marchează poziția navei, iar linia luminoasă care se extinde din acest punct arată cursul navei.

Imaginea diferitelor obiecte de pe ecranul radarului poate fi orientată în raport cu planul central al navei (stabilizare a direcției) sau în raport cu adevăratul meridian (stabilizare la nord). Raza de „vizibilitate” a radarului atinge câteva zeci de mile și depinde de reflectivitatea obiectelor și de factorii hidrometeorologici.

Radarele navei fac posibilă determinarea cursului și vitezei unei nave care se apropie într-o perioadă scurtă de timp și astfel se evită o coliziune.

Orez. 3.11. Ecran ARPA

Toate navele trebuie să ofere grafică radar pe ecranul radar, pentru aceasta fiind echipate cu un sistem automat de trasare radar (ARPA). ARPA realizează procesarea informațiilor radar și vă permite să efectuați (Fig. 3.11):

captura manuala si automata a tintelor si urmarirea acestora;
afișarea pe ecran a indicatorului vectorilor de mișcare relativă sau reală a țintelor;
identificarea țintelor care se apropie periculos;
indicarea pe tablă a parametrilor de mișcare și a elementelor de întâlnire țintă;
joaca manevra cu cursul si viteza pentru o divergenta sigura;
rezolvarea automată a problemelor de navigație;
afișarea elementelor conținutului hărților de navigație;
determinarea coordonatelor de pozitie ale navei pe baza masuratorilor radar.

Sistemul de informare automată (AIS) este un sistem de navigație maritimă care utilizează schimbul reciproc între nave, precum și între navă și serviciul de coastă pentru a transmite informații despre indicativul de apel și numele navei pentru identificarea acesteia, coordonatele, informații despre nava (dimensiune, marfa, pescaj etc.) si calatoria acesteia, parametrii de miscare (curs, viteza, etc.) in vederea solutionarii problemelor de prevenire a coliziunilor navelor, monitorizarea respectarii regimului de navigatie si monitorizarea navelor pe mare. .

Sistemele electronice de informare a navigației cu hărți (ECDIS) reprezintă un mijloc eficient de navigație, reducând semnificativ volumul de muncă al ofițerului de pază și permițându-vă să dedicați timp maxim observării mediului și luării deciziilor informate privind managementul navei (Fig. 3.12).

Orez. 3.12. ECDIS

Principalele caracteristici și proprietăți ale ECDIS:

efectuarea de pozare prealabilă;
verificarea traseului pentru siguranță;
întreținerea zăcămintelor executive;
control automat al navei;
afișarea „izobată periculoasă” și „adâncime periculoasă”;
înregistrarea informațiilor într-un jurnal electronic cu posibilitatea de redare ulterioară;
corectare manuală și automată (prin internet);
alarma la apropierea de o izobată sau adâncime dată;
palete de zi, noapte, dimineață și amurg;
riglă electronică și repere fixe;
afișaj de bază, standard și complet;
o bază extinsă și complementară de obiecte marine;
baza mareelor în peste 3000 de puncte ale Oceanului Mondial.

Un sistem de navigație prin satelit este un sistem format din echipamente terestre și spațiale destinate să determine locația (coordonatele geografice), precum și parametrii de mișcare (viteza și direcția mișcării etc.) pentru obiectele terestre, de apă și aer (Fig. 3.13) .

Orez. 3.13. indicator GPS

GPS este Global Positioning System, un sistem global de poziționare prin satelit de navigație. Sistemul include o constelație de sateliți de navigație pe orbită joasă, facilități de urmărire și control la sol și o mare varietate de cele utilizate pentru determinarea coordonatelor. Principiul determinării locului cuiva pe suprafața pământului în sistemul de poziționare globală este de a măsura simultan distanța până la mai mulți sateliți de navigație (cel puțin trei) - cu parametri cunoscuți ai orbitelor lor în fiecare moment de timp și de a calcula coordonatele lor din modificarea. distante.

Instrumente de navigare

Sextantul de navigație este un instrument goniometric (Fig. 3.14), care servește:

în astronomia nautică - pentru a măsura înălțimile corpurilor de iluminat deasupra orizontului vizibil;
în navigație – pentru a măsura unghiurile dintre obiectele terestre.

Orez. 3.14. sextant

Cuvântul „sextant” provine din cuvântul latin „sextans” - a șasea parte a cercului.

Un cronometru marin este un ceas portabil de înaltă precizie care vă permite să obțineți un GMT destul de precis în orice moment (Fig. 3.15).

Orez. 3.15. Cronometru

Timpul navei este determinat de meridianul locației navei și cel mai adesea este corectat noaptea de ofițerul de pază. Deci, de exemplu, când longitudinea se schimbă cu 15 ° spre est, ceasul este mutat înainte cu 1 oră, iar când longitudinea se schimbă cu 15 ° spre vest - acum 1 oră.

Pentru a avea o indicare exactă și uniformă a timpului în sala mașinilor, mizeria echipajului, cabine, saloane, baruri, bucătărie se instalează un ceas electric, corectat de la ceasul principal situat pe pod.

Orez. 3.16. Instrument de intercalare

Instrumentele pentru garnituri includ (Fig. 3.16):

busolă de măsurare - pentru măsurarea și amânarea distanțelor pe hartă;
riglă paralelă - pentru trasarea liniilor drepte pe hartă, precum și a liniilor paralele cu o direcție dată;
raportor de navigație - pentru trasarea și măsurarea unghiurilor, cursurilor și direcțiilor pe hartă.

În plus, pe pod sunt reviste, mape cu documentație, hărți de navigație, cărți de referință și manuale obligatorii etc. (Fig. 3.17).

Orez. 3.17. Documentație

GPS

astrolab

șină, cadranși sextant

lin

Asistentii navigatorilor

Cel mai important lucru pentru orice navă este să-și cunoască poziția exactă pe mare. În orice moment al timpului. Siguranța navei în sine, a încărcăturii și a întregului echipaj depinde de aceasta. Nu voi descoperi America dacă spun că în prezent nava este controlată de un computer. Omul controlează doar acest proces. În acest articol, voi vorbi despre asistenți de navigație - sisteme de navigație prin satelit care ajută navele să obțină coordonatele exacte ale poziției lor. Vă voi spune și ce instrumente foloseau navigatorii antici. Acum toate navele sunt echipate cu receptoare GPS - sistem de poziționare globală. Zburând în jurul planetei noastre, sateliții de navigație îi trimit continuu fluxuri de semnale radio. Acești sateliți aparțin Sistemului de navigație prin satelit al SUA (VMNSS) și, mai recent, Sistemului de poziționare globală al SUA (GNS sau GPS). Ambele sisteme permit navelor pe mare, zi și noapte, să-și determine coordonatele cu mare precizie. Aproape până la un metru.

Principiul de funcționare atât al VNSS, cât și al GSM se bazează pe faptul că un receptor GPS special de la bordul navei prinde unde radio trimise de sateliții de navigație la anumite frecvențe. Semnalele de la receptor sunt trimise continuu către computer. Calculatorul le prelucrează, completându-le cu informații despre timpul de transmitere a fiecărui semnal și poziția satelitului de navigație pe orbită. (Asemenea informații ajung la sateliții VNSS de la stațiile de urmărire la sol, iar sateliții GSM au la bord dispozitive de referință de timp și orbită). Apoi computerul de navigație de pe navă determină distanța dintre ei și satelitul care zboară pe cer. Calculatorul repetă aceste calcule la anumite intervale și în cele din urmă primește date despre latitudine și longitudine, adică coordonatele sale.

Dar cum au determinat navigatorii antici locația navei pe mare? Cu mult înainte de apariția sateliților și a computerelor, marinarii au fost ajutați să navigheze pe oceane de diverse dispozitive „sprețuite”. Una dintre cele mai vechi astrolab- a fost împrumutat de la astronomii arabi și simplificat pentru a lucra cu el pe mare. Cu ajutorul discurilor și săgeților acestui dispozitiv s-a putut măsura unghiurile dintre orizont și soare sau alte corpuri cerești. Și apoi aceste unghiuri au fost traduse în valorile latitudinii pământului.

Treptat, astrolabul a fost înlocuit cu instrumente mai simple și mai precise. Este inventat între Evul Mediu și crucea Renașterii șină, cadranși sextant. Compasele cu diviziuni imprimate pe ele și care au primit un aspect aproape modern încă din secolul al XI-lea le-au permis marinarilor să navigheze direct pe navă de-a lungul cursului prevăzut.

La începutul secolului al XV-lea, a început să fie folosită „socotirea oarbă”. Pentru aceasta, buștenii legați de aceste frânghii au fost aruncați peste bord - lin. Pe frânghii se legau noduri după o anumită distanță. După soare sau clepsidră, a fost notat timpul de desfășurare a liniei. Am împărțit lungimea în timp și am obținut, desigur, foarte inexact, viteza vasului.

Marinarii din trecut foloseau astfel de dispozitive simple. Apropo, navele de astăzi au și un sextant. Într-o cutie, lubrifiat. Și mereu nou. Adevărat, acest dispozitiv este rar folosit de oricine. Sistemele GPS și computerele au înlocuit vechile dispozitive de navigație dovedite. Pe de o parte, acest lucru este normal. Progres. Și pe de altă parte... O frază preferată a unor căpitani: „Ce veți face, tovarăși spărgătoare de nave, când sateliții cedează și tot sistemul GPS mormăie”? Vom re-stăpâni sextantul. Dar sper că o asemenea rușine nu se va întâmpla. Căci chiar nu mi-ar plăcea să fiu în loc de, de exemplu, într-o bună dimineață.

P.S. Fotografiile aparțin proprietarilor lor de drept. Multumesc oameni buni.

Pagina 2 din 2

Deci informațiile conținute în portolani erau de încredere? Cred că depindea de sarcinile care le-au fost atribuite. Pentru rezolvarea problemelor aplicate „locale” - trecerea de la punctul A la punctul B - erau destul de potrivite. Navigația în Marea Mediterană a fost destul de bine înțeleasă, deoarece a fost susținută în mod constant de școlile de piloți majore, precum cea genoveză, venețiană sau Lagos. Pentru cunoașterea lumii întregi, portolanii erau complet nepotriviți, cercetătorii mai derutant decât îi ajutau.

Abia de la sfârșitul secolului al XIII-lea, primele încercări de navigație oceanică, precum și utilizarea mai largă a busolei, au scos la iveală necesitatea unei realizări pe o coală plată de hârtie a reliefului litoralului, indicând vânturile și coordonatele principale.

După secolul al XIV-lea, portolanii sunt adesea însoțiți de desene de contur brute ale coastei mediteraneene și ale coastelor atlantice ale Europei de Vest. Treptat, navele care pleacă pentru călătorii oceanice încep să fie incluse în munca de compilare a portolanelor și a desenelor mai precise.

Undeva la începutul secolului al XV-lea, real hărți de navigație. Ele reprezintă deja un set complet de informații pentru pilot: sunt indicate relieful de coastă, o listă de distanțe, indicații de latitudine și longitudine, repere, nume de porturi și de locuitori locali, vânturi, curenți și adâncimea mării.

Harta, succesorul cunoștințelor matematice dobândite de antici, cunoștințele din ce în ce mai precise ale astronomiei și experiența de mii de ani în navigarea din port în port, devine unul dintre principalele roade ale gândirii științifice a pionierilor: de acum înainte, în timpul călătoriilor lungi, este necesar să se întocmească rapoarte necesare pentru o afișare completă a cunoștințelor despre lume. Mai mult, primul jurnalele navei! Desigur, călătoria pe mare a fost descrisă înainte, dar acum începe să devină o întâmplare obișnuită. El a fost primul care a introdus un jurnal de bord obligatoriu pentru căpitanii caravelelor sale. Căpitanii trebuiau să înregistreze zilnic informații despre coastă cu indicarea coordonatelor - o chestiune extrem de utilă pentru alcătuirea hărților de încredere.

În ciuda dorinței de a clarifica și de a verifica că i-au emoționat pe cei mai cunoscuți cartografi (fra Mauro în 1457 susținea că nu poate încadra în harta sa toate informațiile pe care a reușit să le culeagă), fanteziile, legendele, ficțiunea au înconjurat orice lucrare cartografică cu un fel de Aureolă „folclor” : pe majoritatea hărților datate înainte de secolul al XVII-lea, vedem cum, în locul regiunilor puțin cunoscute sau insuficient explorate, apar imagini ale diverșilor monștri, extrase din mitologiile antice și creștine timpurii.

Destul de des, compilatorul, descriind locuitorii din colțurile îndepărtate, a recurs la speculații. Zonele care au fost explorate și au căzut sub stăpânirea regilor europeni au fost marcate cu steme și steaguri. Cu toate acestea, marii trandafiri de vânt pictați magnific nu ar putea fi folositori dacă erau orientați incorect sau marcați în linii greșite de „diamante” (un sistem primitiv de orientare care a precedat sistemul de meridiane și paralele). Adesea opera unui cartograf a devenit o adevărată operă de artă. La curțile regilor, planisferele erau privite ca pe pânze, marinarii plecați în călătorii lungi erau ghicit în spatele lor, monștrii provocau fiori, distanțele parcurse și nume intrigante fascinate. A durat mult până când obiceiul de a face o hartă decorativă a lăsat locul unei cartografii cu adevărat utile, lipsite de orice ficțiune.

Așa se explică neîncrederea cu care marii navigatori, și mai ales Cristofor Columb, a aparținut hărților decorate din secolul al XV-lea. Majoritatea marinarilor au preferat să se bazeze pe cunoștințele lor despre vânturi, topografia fundului, curenții și observațiile sferei cerești sau urmărirea mișcării bancilor de pești sau a stolurilor de păsări, pentru a naviga în vastele întinderi ale oceanului.

Fără îndoială, în secolul al XV-lea, datorită navigatorilor portughezi, apoi călătoriei lui Columb și, în cele din urmă, călătoriei în jurul lumii a lui Magellan din 1522, omenirea a putut testa calculele vechilor greci și idei despre sfericitatea Pământului în practică. Mulți navigatori au primit acum în practică cunoștințe specifice care mărturisesc sfericitatea planetei noastre. Linia curbată a orizontului, deplasarea înălțimii relative ale stelelor, creșterea temperaturii pe măsură ce ne apropiam de ecuator, schimbarea constelațiilor din emisfera sudică - toate acestea au făcut evident adevărul care contrazicea dogma creștină: Pământul este o minge! Mai rămânea de măsurat distanțele care trebuiau parcurse în marea liberă pentru a ajunge în India, în direcția sud, așa cum făceau portughezii în 1498, sau în direcția vestică, după cum i se părea lui Columb, când în 1492 a întâlnit un obstacol de netrecut în calea lui în fața Americii.

Columb cunoștea bine literatura cosmografică din acea vreme. Fratele său a fost cartograf în Lisabona și el însuși a încercat să construiască un glob pe baza atlaselor disponibile, a tratatelor moderne și antice de cosmografie. Adevărat, el a făcut, în urma lui Imago Mundi (1410), o greșeală grosolană în estimarea distanței dintre Portugalia și Asia, subestimând-o (există ipoteza că a făcut acest lucru în mod deliberat). Cu toate acestea, a ascultat sfaturile cartografilor eminenti precum (care credeau în drumul maritim spre vest), (viitorul Papă Pius al II-lea) și (mai târziu autorul unui glob destul de precis).

Începând cu 1435, marinarii portughezi și italieni și-au făcut obiceiul să navigheze la distanță de coasta africană pentru a evita zonele periculoase și vânturile schimbătoare. Zona de coastă, plină de recife și bancuri, prezenta într-adevăr un pericol evident de naufragiu.

Cu toate acestea, o distanță atât de semnificativă față de coastă încât se pierde din vedere presupune capacitatea de a naviga în mare deschisă într-un spațiu plat, uniform, fără faruri, limitat doar de linia orizontului. Iar marinarilor din secolul al XV-lea le lipseau cunoștințele teoretice de matematică și geometrie necesare pentru a determina cu exactitate locația lor. În ceea ce privește instrumentele de măsură, lucrurile au stat și mai rău cu ele. Până în secolele al XVI-lea și al XVII-lea, niciunul dintre ei nu a fost cu adevărat bun în ceea ce făcea. Hărțile, deși actualizate în mod constant, prezentau lacune semnificative.

Pentru a aprecia curajul extraordinar al navigatorilor care au explorat Atlanticul apropiat și apoi cel îndepărtat, trebuie să ne amintim ce mijloace mizerabile au avut la dispoziție pentru a-și stabili locația în marea liberă. Lista va fi scurtă: marinarii secolului al XV-lea, inclusiv Cristofor Columb, nu aveau practic nimic care să-i ajute să rezolve cele trei sarcini principale ale oricărui navigator care pleacă într-o călătorie lungă: să țină cursul, să măsoare distanța parcursă, să cunoască cu acuratețea locației lor actuale.

Marinarul din secolul al XV-lea avea doar o busolă primitivă (în diverse variante), o clepsidră brută, diagrame cu buggy, tabele aproximative de declinare și, în majoritatea cazurilor, idei eronate despre dimensiunea și forma Pământului! În acele zile, orice expediție peste ocean devenea o aventură periculoasă, adesea fatală.

În 1569 Mercator a făcut prima hartă proiecție cilindrică conformă, și olandezii Luca Wagener aduse in folosinta atlas. Acesta a fost un pas major în știința navigației și cartografiei, deoarece și astăzi, în secolul XXI, hărțile nautice moderne sunt întocmite în atlase și realizate în proiecția Mercator!

În 1530 un astronom olandez Gemma Frisia(1508-1555) în lucrarea sa „Principiile Cosmografiei Astronomice” a propus o metodă de determinare a longitudinii cu ajutorul unui cronometru, dar lipsa ceasurilor suficient de precise și compacte a lăsat această metodă pentru o lungă perioadă de timp pur teoretică. Această metodă a fost numită cronometric. De ce metoda a rămas teoretică, pentru că ceasul a apărut mult mai devreme?

Cert este că ceasurile din acele zile puteau rareori să se oprească în timpul zilei, iar precizia lor nu depășea 12-15 minute pe zi. Și mecanismele de ceas din acea vreme nu erau adaptate să funcționeze în condiții de rulare a mării, umiditate ridicată și schimbări bruște de temperatură. Desigur, pe lângă cele mecanice, nisipul și cadranele solare au fost folosite mult timp în practica maritimă, dar precizia cadranului solar, timpul de înfășurare al clepsidrei au fost complet insuficiente pentru implementarea metodei cronometrice pentru determinarea longitudinii.

Astăzi se crede că primul ceas precis a fost asamblat în 1735 de un englez John Harrison(1693-1776). Precizia lor a fost de 4-6 secunde pe zi! La acea vreme era pur și simplu o precizie fantastică! Și mai mult, ceasul a fost adaptat pentru călătorii pe mare!

Strămoșii au crezut naiv că Pământul se rotește uniform, tabelele lunare erau inexacte, cadranele și astrolabii au introdus propria lor eroare, astfel că erorile finale în calcularea coordonatelor au fost de până la 2,5 grade, adică aproximativ 150 de mile marine, adică aproape 250 km!

În 1731, un optician englez a îmbunătățit astrolabul. Noul dispozitiv, numit octant, a făcut posibilă rezolvarea problemei de măsurare a latitudinii pe o navă în mișcare, deoarece acum două oglinzi au făcut posibil să se vadă simultan atât linia orizontului, cât și soarele. Dar octantul nu a primit gloria astrolabului: cu un an mai devreme, Hadley proiectase sextant- un dispozitiv care a făcut posibilă măsurarea poziţiei vasului cu o precizie foarte mare.

Dispozitivul fundamental al unui sextant, adică un dispozitiv care utilizează principiul dublei reflexii a unui obiect în oglinzi, a fost dezvoltat încă în Newton, dar a fost uitat și abia în 1730 a fost reinventat de Hadley independent de Newton.

Sextantul marin este format din două oglinzi: o oglindă index și o oglindă staționară translucidă pentru orizont. Lumina dintr-un corp de iluminat (stea sau planetă) cade pe o oglindă mobilă, se reflectă pe oglinda orizontului, pe care atât luminarul, cât și orizontul sunt vizibile în același timp. Unghiul de înclinare al oglinzii indicatoare este înălțimea luminii.

Deoarece acest site este despre istorie și nu despre navigație, nu voi intra în detaliile și caracteristicile diferitelor instrumente de navigație, dar vreau să spun câteva cuvinte despre încă două instrumente. Acestea sunt lot() și lag().

În concluzie, aș dori să mă opresc pe scurt asupra unor date istorice din istoria dezvoltării navigației în Rusia.

O mie șapte sute primul an este poate cea mai semnificativă dată în navigația internă, din acest an împăratul Petru I a emis un decret privind înființarea „științelor matematice și de navigație, adică științe nautice ale învățării.” Anul nașterii primei școli naționale de navigație.

Doi ani mai târziu, în 1703, profesorul acestei școli a întocmit manualul de Aritmetică. A treia parte a cărții este intitulată „În general despre dimensiunea pământească și chiar aparține navigației”.

În 1715, clasele superioare ale școlii au fost transformate în Academia Navală.

1725 este anul nașterii Academiei de Științe din Sankt Petersburg, unde au predat astfel de luminari ai științei precum: Mihail Lomonosov(1711-1765). De exemplu, observațiile astronomice ale lui Euler și descrierea matematică a mișcării planetelor au stat la baza tabelelor lunare de înaltă precizie pentru determinarea longitudinii. Studiile hidrodinamice ale lui Bernoulli au făcut posibilă crearea de bușteni perfecte pentru măsurarea precisă a vitezei unei nave. Lucrările lui Lomonosov s-au ocupat de crearea unui număr de noi instrumente de navigație, care au servit drept prototipuri pentru instrumente care sunt încă în uz astăzi: plotere de curs, înregistratoare, bușteni, inclinometre, barometre, binoclu...

Poziționarea vasului

Să vorbim despre câteva modalități simple, dar foarte necesare, de a determina locația unui iaht în mare. Sarcina este simplă, dar extrem de importantă pentru siguranța ta. Poate fi împărțit aproximativ în două cazuri:

1. Navigați în apropierea țărmurilor și a marcajelor de navigație care sunt marcate pe hartă.
2. Navigați cu un iaht în marea liberă în absența oricăror repere.

Apropo, dacă cursul trece pe lângă coastă, dar în condiții de vizibilitate limitată (de exemplu, noaptea sau în ceață densă), atunci metoda de determinare a locației se va referi cel mai probabil la al doilea caz.

Deci, facem o călătorie pe coastă și iahtul nu pierde din vedere pământul (sau semnele condițiilor de navigație). Este important pentru noi ca în momentul determinării locației noastre, să vedem numărul necesar de repere pe care le putem identifica pe hartă.

Mai este o problemă care trebuie discutată. Trăim în secolul 21, iar dezvoltarea ajutoarelor electronice de navigație a atins culmi fantastice. Și dacă te bazezi doar pe electronice, atunci navigarea nu se dovedește a fi mai dificilă decât un joc pe computer - trebuie doar să studiezi instrucțiunile atașate dispozitivului.

Atenție însă la o circumstanță: conform legilor oricărei țări, toate navele care merg pe mare - comerciale, militare și sportive, cu vele și motor - trebuie să aibă la bord un set complet de ajutoare tradiționale de navigație: un set de hărți de hârtie. , un instrument de așezare, un sextant, direcții de navigare și etc. Navigatorii, căpitanii și căpitanii sunt obligați să tragă pe hărți tradiționale în timpul oricărei treceri pe mare. Trebuie să spun că sunt pe deplin de acord cu această comandă. Trebuie înțeles că marea este un element ostil omului, iar el este singur cu ea.

Este cu adevărat posibil să încredințezi necondiționat viața oamenilor de la bord, viața și soarta iahtului unei mici cutii de plastic cu umplere electronică?! Aerul de mare este un mediu foarte agresiv, care mai devreme sau mai târziu va dezactiva microelectronica fină; mai devreme sau mai târziu vei uita să iei la bord un set de baterii de rezervă pentru ea; pe GPS poate obține spray de mare, ploaie; fulgerul poate lovi un catarg și poate dezactiva toate componentele electronice - la urma urmei, conform teoriei fiabilității, orice dispozitiv poate defecta singur - și ce să faci?

Viața a arătat că cunoștințele de navigație și abilitățile stabile în navigație prin metode tradiționale sunt pur și simplu necesare oricărei persoane care pleacă pe mare ca navigator, căpitan sau căpitan.

Prin urmare, să trecem, de fapt, la metodele de determinare a locației vasului folosind metode tradiționale.

1. Socoteala, sau Dead Reconing

Imaginați-vă că iahtul navighează pe larg și nu există repere vizibile. Pentru a înțelege principiul metodei, să presupunem că la ora 10.00 iahtul nostru se afla în punctul A, pe care l-am trasat pe hartă. Viteza iahtului este de 7 noduri (l-am citit din jurnalul navei), cursul adevărat este 045ºT (au numărat de la busola direcțională și au ținut cont de declinația magnetică). Vrem să stabilim unde va fi iahtul la ora 11.30. Desigur, în funcție de condițiile problemei noastre, de la 10.00 la 11.30 iahtul navighează fără a schimba cursul (045ºT) ( vezi fig. unu), la o viteză constantă (7 knt). Distanța parcursă se calculează prin formula elementară:
D = S X t, Unde
D– distanta parcursa in mile;
S este viteza bărcii în noduri;
t- timp în ore.
D = 7knt x 1,5 = 10,5 n.m.

Orez. 2

Aceasta este, în cel mai simplu caz, locația calculată a iahtului nostru (indicată prin semnul + și literele DR cu timpul).

Orez. 3

Dar această metodă poate fi folosită în cazul în care coordonatele anterioare ale iahtului sunt cunoscute exact ( repara), viteza și direcția sa și nu există nicio derivă asociată cu vântul și curenții.

2.Poziția estimată (EP)

Dacă direcția și viteza curentului sunt cunoscute, putem reprezenta pe hartă locația iahtului folosind o metodă grafică simplă. Să presupunem că atunci când se calculează DR la pasul 1 ( vezi fig. 4) am aflat din atlasul curenților de maree că de la 10.00 la 11.30 în zona de navigație era un curent cu o viteză de 3 noduri și o direcție de 110ºT. Vă rugăm să rețineți că curentul curge întotdeauna „în” direcția indicată, spre deosebire de vântul, care suflă întotdeauna „în afară” din direcția indicată.

Orez. 4

Deci, folosind principiul independenței mișcărilor, cunoscut de la cursul școlar de fizică (el spune că orice mișcare a corpului poate fi reprezentată ca o sumă vectorială a deplasărilor simple rectilinii), din punctul DR Ora 11.30 vom amâna cu ajutorul plotter-ului direcția 110ºТ ( vezi fig. 5). Vă rugăm să rețineți că vectorul curent este notat exact ca în figură.

Orez. 5

Apoi calculăm lungimea vectorului, timpul de mișcare a iahtului: 1,5 ore = 90 min, viteza actuală este de 3 noduri ( knts). Aceasta înseamnă că în timpul deplasării de la 10.00 la 11.30 iahtul s-a deplasat în direcția 110ºT sub influența curentului cu: 3 noduri x 1,5 ore = 4,5 mile marine. Puneți deoparte pe un segment care măsoară 4,5 n.m. și obține un punct EP 11.30 (simbol standard) ( vezi fig. 6). Aceasta este poziția calculată a iahtului nostru la ora 11.30, care de la ora 10.00 din punctul A se deplasa pe un curs de 045ºT cu o viteză de 7 knt sub influența direcției curentului 110ºT și a vitezei 3 knt. În continuare trasarea cursului, trebuie să facem deja de la punctul EP 11.30. Am finalizat și sarcina - știm unde este iahtul.

Orez. 6

3.FIX

Poziția specifică a unei nave la un moment dat este indicată de termenul englezesc FIX. Există multe moduri de a o defini. Vom lua în considerare modalitatea cea mai răspândită și generală: găsirea FIX-A pe două sau mai multe lagăre de busolă (de preferință trei).

Să presupunem că iahtul nostru se îndreaptă spre 0ºE (360º) cu o viteză de 7 noduri. Treci pe lângă o porțiune de coastă unde poți vedea clar și distinct farul A, Farul Vși o mică insulă CU. Ora este 10.15 și ultima EP a fost stabilit la 9.30 ( vezi fig. 7).

Orez. 7

Revenind la harta zonei, trebuie să identificați absolut exact reperele selectate A, Bși CU cu imaginea lor pe hartă. (Toate caracteristicile terestre descrise pe o hartă de navigație sunt clar vizibile de pe mare (zi și noapte) și pot fi utilizate pentru navigație.) Hărțile arată întotdeauna faruri, turnuri de apă, clădiri înalte, de sine stătătoare, catarge radio etc. vizibile din Marea.

Folosind o busolă de ghidare manuală, vom duce lagărele magnetice la repere selectate A, Bși CU (vezi fig. opt). Înțelegem că, pentru a mapa un lagăr magnetic, trebuie să îl convertim în rulment adevărat folosind o corecție de declinație.

Orez. opt

Amintiți-vă regula: atunci când treceți de la un lagăr magnetic la unul adevărat, se scade declinația vestică și se adaugă declinația estică.

Să presupunem că după ce am luat lagărele unul câte unul la far A, Farul Vși insula și le-am convertit în adevărați lagăre, am obținut următoarele valori:

Adevărata orientare față de far A– 045ºT
Adevărata orientare față de far V– 90ºT
Purtarea adevărată a insulei CU– 135ºT

Cu ajutorul plotter-ului, lăsăm deoparte aceste adevărate direcții din obiectele noastre A, B, C, așa cum se arată în orez. 9.

Orez. 9

După cum putem vedea, rulmenții nu s-au intersectat la un moment dat, ci au format un fel de triunghi ( pălărie). Acest lucru s-a datorat unor mici erori în luarea rulmenților. Dar putem spune că iahtul este la 10.15 undeva în interiorul acestui triunghi. Pentru scopurile noastre, această precizie este suficientă - am găsit FIX. Amintiți-vă, vă rog, câteva reguli care trebuie respectate pentru a FIX iahtul tău a fost cât se poate de precis:
1. alege obiectele cele mai apropiate, mai vizibile pentru a lua lagăre;
2. încercați să păstrați unghiurile dintre obiecte să nu fie prea ascuțite sau prea obtuze (unghiurile optime sunt în intervalul 30-110º);
3. luați lagărele cât mai precis posibil;
4. Dacă viteza iahtului este mare (de exemplu, un iaht cu motor), atunci încercați să luați lagăre cât mai puțin posibil pentru a reduce eroarea cauzată de mișcarea iahtului în acest timp.

Desigur, există mai multe moduri de a defini FIX, de exemplu, cu ajutorul unui radar, folosind obiecte conducătoare, înălțimea obiectelor măsurată printr-un sextant, metode astronomice etc. Aceste metode depășesc domeniul de aplicare al cursului nostru pentru manechin.

Poate că este necesar să menționăm cel mai simplu mod de a lua FIX prin intermediul GPS- ta GPS pur și simplu vă va arăta coordonatele navei - reprezentați-le corect pe hartă și setați ora.

Navigație pentru manechini. (Lecția 4)

Rulment de croazieră de salvare

Un iahtist foarte experimentat mi-a spus odată că în urmă cu mulți ani, pe un iaht mic, a intrat într-o furtună de cinci zile în Marea Mediterană. Echipamentul electric al iahtului s-a defectat în a doua zi de furtună din cauza unui fulger, a unei baterii de buzunar GPSși-au epuizat resursele puțin mai târziu, cerul a fost acoperit cu nori, așa că nu a existat nicio oportunitate de a obține o soluție folosind navigația cerească și cum să folosiți un sextant pe un iaht mic (32 de picioare) cu o înălțime a valului de 5-6 metri. ?! Timp de cinci zile și nopți, un vânt de forță 8-9 a răvășit și și-a schimbat direcția de mai multe ori, iar singurul lucru care se putea spune cu certitudine despre locația iahtului a fost că acesta se afla undeva în Marea Mediterană.

Și apoi, în a cincea seară, prin ploaie și valuri stropitoare, comandantul a observat o lumină roșie strălucitoare. Observând perioada incendiului, comandantul a determinat farul cu ajutorul ghidajului de lumină, iar apoi, în ciuda mării puternice, folosind metoda croazierei, și-a determinat poziția cu o precizie de o milă marine!

Deci, avem un singur obiect vizibil pe care îl putem identifica în mod fiabil pe hartă. În vizibilitatea noastră, de exemplu, un far sau un semn de condiții de navigație, sau o mică insulă, o pelerină, o stâncă, un catarg radio.

În acest caz, pentru a determina poziția iahtului, putem folosi o metodă numită running fix, sau cruise bearing. Metoda se bazează pe faptul că luăm doi rulmenți pentru un obiect în momente diferite. O condiție necesară pentru aplicarea acestei metode este ca viteza și direcția ambarcațiunii să fie menținute cel puțin pe intervalul de timp dintre luarea primului și a celui de-al doilea rezemare către acest obiect.

Să vedem cum arată asta în practică. Să presupunem că iahtul nostru se află pe un curs real de 080°T la o viteză de 8 noduri. Vedem clar și clar stânca ( stâncă) indicat pe harta noastră. Folosind o busolă ( busolă purtătoare de mână) la ora 0900 luăm rezemarea către această stâncă și, ținând cont de declinația magnetică, o recalculăm la cea adevărată și o punem pe hartă. Vă rugăm să rețineți că trasăm cursul (080°T) pe hartă într-o locație arbitrară, deoarece nu știm încă unde se află iahtul.

Să presupunem că primul lagăr luat de noi la 0900 este 45°M. Să setăm declinația magnetică egală cu 07 ° 30 "W. Recalculăm rulmentul magnetic în adevărat: 045 ° M - 07 ° 30" W \u003d 37 ° 30 "T. Pune-l pe hartă. Continuăm să mergem, să zicem , 30 de minute, încercând să menținem direcția cât mai precisă 080 ° T și menținând o viteză de 8 noduri. La 0930 luăm al doilea lagăr către această stâncă. Să presupunem că este 015 ° M. Transformăm în adevărat: 015 ° - 07 ° 30 "= 07 ° 30" T și pune pe hartă - vezi poza 1.

Orez. unu

În 30 de minute (timpul dintre luarea primului și a celui de-al doilea lagăr), iahtul nostru a parcurs 4 mile marine pe un curs de 80°T. Pe linia de curs de la punctul de intersecție cu primul rezemare, lăsăm deoparte distanța parcursă (4 mile marine). Transferăm primul rulment paralel cu sine în acest punct. Punctul de intersecție al lagărului luat la 0930 și al lagărului transferat este poziția bărcii noastre la 0930 sau RF 0930 ( remedierea rulării), --vezi fig. 2și orez. 3.

Orez. 2

Orez. 3

Precizia acestei metode depinde de cât de precis vă puteți păstra cursul, viteza și, bineînțeles, cât de precis puteți lua doi rulmenți. Pe apă relativ calmă și cu un buștean bine calibrat, această metodă poate fi folosită pentru a obține o remediere aproape cu acuratețe. GPS.