Nawigacja morska / Rozdział 14

Nawigacja morska

Rodzaje pozycji i linie pozycyjne

Rodzaje pozycji,  linie pozycyjne,  konstrukcja linii pozycyjnej z kąta poziomego,  dokładność PO

14

Rodzaje pozycji

Prowadzenie jachtu bezpieczną i możliwie najkrótszą drogą do punktu przeznaczenia wymaga od nawigatora stałej znajomości współrzędnych miejsca w którym się on znajduje, czyli pozycji. W zasadzie rozróżnia się dwa rodzaje pozycji: zliczoną i obserwowaną. Istnieje jeszcze trzecia, rzadko wyznaczana w nawigacji pozycja prawdopodobna.

Pozycję zliczoną zapisuje się w ten sposób Sposób zapisu na mapie pozycji zliczonej, pozycję obserwowaną tak Sposób zapisu na mapie pozycji obserwowanej. U góry zapisuje się czas, zawsze czterocyfrowo bez kropki, na dole log, liczbą minimum trzycyfrową oddzielając ostatnia cyfrę przecinkiem. Gdy stan logu jest większy, np. 135,8 wpisuje się tylko 35,8 (całość jest wpisywana do dziennika jachtowego).

Nawigator powinien wykorzystać każdą sytuację, aby możliwie jak najdokładniej określić swoją pozycję. Taką okazją na pewno jest każdy, pojedynczy obiekt, który można namierzyć, (np. latarnia morska). Prowadząc nawigację, zawsze na mapie wykreślamy kurs, na którym w równych odstępach czasu (co godzinę) nanosimy przebytą drogę odczytaną z logu. Tak otrzymujemy pozycje zliczone, czyli bardzo niedokładne pozycje. W momencie zauważenia jakiegoś obiektu, na który można się namierzyć (np. latarnia morska), robimy to bez zastanowienia.

Do określenia pozycji muszą być nam znane dwie wielkości (dwa parametry), które się nawzajem przecinają w jednym punkcie. Miejsce przecięcia się tych wielkości (parametrów) wyznacza nam pozycję. Jak już wspomniano, pozycję nanosimy na mapę jako punkt. Jednakże musimy mieć świadomość, że w praktyce pozycja nie jest punktem a zbiorem punktów na jakimś obszarze ograniczonym okręgiem, elipsą lub inna figurą geometryczną.

Wielkość tego obszaru zależy od:

Długotrwałe obserwacje pozwalają empirycznie określić wielkość tego obszaru.

Błędy pozycji zliczonej
—Rys.  Błędy pozycji zliczonej.
Pozycja zliczona (PZ) znajduje się gdzieś w obszarze zakreślonym na żółto. Parametry (-3) i (+3) oznaczają błędy sterowania.

Linie pozycyjne

Linie pozycyjne maja tę właściwość, że pomiar tego samego parametru (kata pionowego, poziomego, namiaru) na którymkolwiek z punktów na takiej linii, da zawsze ten sam wynik.

Linie pozycyjne dzielimy na:

Linie pozycyjne można wyznaczyć:
Kąt pionowy
—Rys.  Kąt pionowy. Z lewej srony widok przez sekstant.

Mierząc kąt pionowy sekstansem należy doprowadzić do styku wierzchołka rzeczywistego obrazu z podstawą obrazu odbitego, manewrując odpowiednio alidadą. Odczytana wartość z podziałki sekstansu, poprawiona o błąd sekstansu i indeksu jest równa kątowi α. Znając wartość kąta pionowego α i wysokości obiektu można skorzystać z Tablic Nawigacyjnych i odczytać w odpowiedniej tablicy wynik, czyli odległość. Odległość można również obliczyć ze wzoru:

D = (13 ⁄ 7) ∗ (H ⁄ α)
D - odległość obiektu (np. latarni morskiej) czyli wynik, otrzymujemy w milach morskich [Mm]
H - wysokość obiektu w metrach [m] podstawić w metrach
α - zmierzony kąt podstawić w minutach [']
Jeżeli kąt zmierzony jest w stopniach i minutach, stopnie zamieniamy na minuty

Pomiaru odległości z kąta pionowego można również dokonać za pomocą lornetki z podziałką artyleryjską. Należy jednak pamiętać, że podziałka jest zwykle wyskalowana w tysięcznych i wynik D otrzymuje się w kilometrach. Odległość wtedy oblicza się ze wzoru:

D = H ⁄ α
D - odległość obiektu (np. latarni morskiej) w kilometrach [km]
H - wysokość obiektu, podstawić w metrach [m]
α - zmierzony kąt pionowy podstawiamy w tysięcznych

Kąt poziomy
—Rys.  Kąt poziomy. Obok łódki widok przez sekstant.

Konstrukcja linii pozycyjnej z kąta poziomego

Zmierzyć kąt poziomy β pod jakim znajdują się obiekty A i B, wcześniej zidentyfikowane na mapie. Połączyć linią prostą obiekty A i B (na mapie) i z punktów A i B poprowadzić proste pod kątem (90° - β) w stosunku do prostej A B. Punkt 0 jest punktem przecięcia się tych prostych. Z punktu 0 zakreślić okrąg o promieniu A0 = B0. Łuk A P B tego okręgu jest, szukaną linią pozycyjną - rys.1

Gdy zmierzony kąt poziomy β będzie większy niż 90° , wartość (90° − β) stanie się ujemna i proste A0 i B0 należy poprowadzić po przeciwnej stronie linii A B w stosunku do obserwatora - rys.2
Jak wiadomo, nie ma ujemnych kątów. W tym wypadku znak "−" oznacza, że środek koła będzie się znajdował "od" nas, czyli po drugiej stronie linii łączącej dwa obiekty. Odwrotnie niż na rys.1, tam znak "+" oznacza, że środek koła jest "ku" nam, w naszym kierunku.

Gdy wartość zmierzonego kąta poziomego β wyniesie 90° wtedy punkt 0 z którego należy zakreślić okrąg leży w środku prostej A B - rys.3

Konstrukcja linii pozycyjnej z kąta poziomego
Konstrukcja linii pozycyjnej z kąta poziomego
—Rys.  Konstrukcja linii pozycyjnej z kąta poziomego.

Kąt poziomy można również uzyskać przez dokonanie dwóch namiarów, ich różnica będzie wtedy kątem poziomym. Jednak niedokładność wartości takiego kąta, skłania do wyznaczenia od razu pozycji obserwowanej z owych dwóch namiarów.

W nawigacji pozycję można określić:

Mając do dyspozycji dwa obiekty z których określamy pozycję, możemy otrzymać pozycję obserwowaną PO, ale z różnymi dokładnościami. Biorąc pod uwagę czym określamy pozycję możemy przyjąć: namiernik i sekstant.

Mając do dyspozycji trzy obiekty możemy otrzymać pozycję z dwóch kątów poziomych która jest najdokładniejsza z uwagi na brak błędów (dewiacja, deklinacja). Pozycja z dwóch kątów poziomych jest dokładna do tego stopnia, że pomiaru nie jesteśmy w stanie tak dokładnie wykreślić na mapie, w stosunku jak go odczytaliśmy.

Dokładność pozycji obserwowanej z namiarów kompasowych

Wynik każdego pomiaru zawsze jest obarczony pewnym błędem. Dotyczy to przede wszystkim wyznaczanych linii pozycyjnych z namiarów, a więc i pozycji obserwowanej (PO).
Jak widać na rysunku namiary NR1 i NR2 są obarczone błędami o maksymalnych wartościach ±Δ1 oraz ±Δ2

Dokładność pozycji obserwowanej i Trójkąt błędów przy trzech liniach pozycyjnych
—Rys.  Dokładność pozycji obserwowanej      Trójkąt błędów przy trzech liniach pozycyjnych.

Pozycji obserwowanej nie wyznacza więc punkt przecięcia się linii pozycyjnych z namiarów NR1 i NR2. Pozycja obserwowana leży gdzieś w obrębie zaznaczonego na niebiesko obszaru, a największa przekątna tego obszaru jest miarą błędu pozycji obserwowanej. Pomijając wiele czynników takich jak deklinacja, dewiacja czy warunki atmosferyczne w jakich nawigator wykonuje namiary, obszar w którym znajduje się pozycja obserwowania będzie się zwiększał wraz ze wzrostem odległości do namierzanych obiektów. Zatem nawigator powinien umieć oszacować z jakiej odległości najlepiej wykonać namiary dla zwiększenia dokładności pozycji obserwowanej.

Jedną z metod ułatwiających ocenę dokładności pozycji obserwowanej (PO) jest dokonanie minimum trzech jednoczesnych namiarów. Wykreślone na mapie linie pozycyjne nie przetną się w jednym punkcie, ale utworzą tzw. trójkąt błędów (rysunek).

Małe rozmiary trójkąta świadczą o niewielkich błędach, przyjmuje się wtedy, że pozycją obserwowaną jest środek koła wpisanego w trójkąt błędów.
Duże rozmiary trójkąta spowodowane są większym błędem określenia przynajmniej jednej z linii pozycyjnych w stosunku do pozostałych dwóch. Pozycja obserwowana leży wtedy prawdopodobnie bliżej któregoś wierzchołka trójkąta błędów.
Wykreślenie trzech linii pozycyjnych z małą dokładnością może spowodować, że PO znaleźć się może poza trójkątem błędów!



Poprzedni rozdział
Kursy i namiary