Nawigacja morska / Rozdział 21

Nawigacja morska

Sposoby obliczania wartości pływów, część I

Metoda stałej pływów,  metoda jednakowych wartości pływów  oraz metoda różnic pływu

21
Wartościami pływów nazywamy:

Do obliczania tych wartości stosujemy następujące metody:

Ad.1 Metoda stałej pływów

Metoda stałej pływów - najstarsza - używana w epoce żaglowców. Używana przy pływach półdobowych, względnie do nich zbliżonych. Argumentami tej metody są:

Odstęp księżycowy może być średni, względnie odnoszący się do pływu syzygijnego i wówczas jeżeli odnosi się do wody wysokiej oznaczony HWF&C. Jeżeli są podane wartości odstępu księżyca należy pamiętać, że nie są one poprawione o długość geograficzną, względnie różnicę czasu miejscowego i obowiązującego. Wyniki obliczeń należy traktować jako orientacyjne.

Sposoby obliczeń:

HW = Hc w Gr. + HWF & C
LW = Hc w Gr. + LWF & C
hHW = hMHWS − (n ⁄ 7) (hMHWS − hMHWN)
hLW = 2 ∗ hML − hMHW

n - wiek księżyca, ilość dni od nowiu do pełni.
Hc - to "c" przy H oznacza Księcyc (jego symbol), a całość "Hc", kulminację Księżyca.

Przykład:

Dnia 03.02.1962 ; HWF&C = 15h28m ; hMHWS = 18'0 ; hMHWN= 8'0
Obliczyć moment wystąpienia HW dnia 06.02.1962 oraz średnią wysokość wody wysokiej.

HW (03.02.1962) − 15h28m

Różnica czasu między kulminacją księżyca w Greenwich w dniu 03.02, a 06.02, wynosi (3 dni).

3 ∗ 24h52m = 3d02h36m    (24h52m − doba księżycowa)

Podstawiamy do wzoru i obliczamy.

Moment HW (06.02) = 15h28m + 02h36m = 18h04m

Średnia hHWS = 18'0
Średnia hHWN =    8'0

Różnica = 10'0

Różnica między 03.02. a 06.02. wynosi 3 dni, czyli n=3

Podstawmy do wzoru: hHW = hMHWS − (n ⁄ 7) (hMHWS − hMHWN)

hHW = 18'0 – (3 ⁄ 7) (18'0 − 8'0)
hHW = 18'0 − 4'3 = 13'7 (Wysokość HW 06.02.)

Jest to metoda archaiczna, nieużywana już. Proszę ją traktować jako perełkę - ciekawostkę.

Ad.2 Metoda jednakowych wartości pływów

Metoda jednakowych wartości pływów służy do obliczenia wartości pływów w dowolnym momencie i stosuje się tylko do punktów leżących na otwartym morzu.
Wartości pływów obliczamy na podstawie atlasu pływów "Atlas of Tides and Tidal Streams British Islands and Adjacent Waters". Na otwartym morzu pływy obliczają m.in. statki rybackie, badawcze, służby hydrograficzne, żeby mieć prawidłowe głębokości, ponieważ często pracują sprzętem, który kładą na dno.

Jako, że jachty nie obliczają pływów na otwartym morzu - pomińmy ten temat, bez szkody dla nawigacji jachtowej.

Ad.3 Metoda różnic pływu

Obliczanie wysokości pływów przy pomocy Admiralty Tide Tables (ATT)

Do obliczania wysokości pływów wykorzystuje się Tablice Pływów (ang. Admiralty Tide Tables, w skrócie ATT) wydawane corocznie przez Admiralicję Brytyjską. Tablice Pływów składają się z czterech tomów:

Dane dotyczące pływów zawiera także Rocznik Astronomiczny Browna (ang. Brown's Nautical Almanac).

We wstępie do każdego z tomów Admiralty Tide Tables jest zamieszczony sposób obliczania wraz z przykładami oraz innymi ważnymi informacjami jak np. informacja o tym, w jakim czasie (GMT lub miejscowym) są podawane momenty wysokich i niskich wód. Wszystkie poniższe obliczenia dotyczą pływów półdobowych, występujących na wodach europejskich, objętych I tomem ATT. Obliczenia wysokości pływów dobowych i mieszanych, objętych w tomach II, III, IV ATT, są bardziej skomplikowane i zostały przeze mnie pominięte, nie było mi dane żeglować w tamtych rejonach, nad czym mocno ubolewam :-( Jednak ich opis można znaleźć w objaśnieniach do ATT.

Po tym wstępie przejdźmy do omówienia "Metody różnic pływu". Oczywiście omówimy ją na podstawie Admiralty Tide Tables (ATT), Volume 1 i Volume 2. W tych tomach zamieszczone są przepowiednie wartości pływów dla portów podstawowych i dołączonych.

Prowadzenie nawigacji po wodach pływowych można sprowadzić do:

Rozwiązanie dwóch pierwszych zagadnień opisano poniżej, natomiast kierunki i szybkości prądów pływowych oraz uwzględnienie prądu w żegludze omówione jest w rozdziale Żegluga na prądach morskich str. 25.

Są dwa podstawowe sposoby obliczenia pływów:

Stosuje się jeszcze, mieszany, matematyczno - graficzny, wówczas gdy obliczamy pływ dla portów dołączonych, ze względu na konieczność interpolacji.

Przy obliczaniu pływów mamy do czynienia z dwoma podstawowymi wartościami: Moment (Czas) i Wysokość pływu (Głębokość). Sporo kłopotu początkującym nawigatorom przysparza - czas. Ponieważ odnosi się on, i do portów podstawowych, i do portów dołączonych warto zająć się tym problemem, zanim przejdziemy do obliczania pływów. Wiadomym jest, że na jachcie (i na każdej jednostce pływającej) obowiązują dwa czasy:

ATT sa ciągle "korygowane i udoskonalane" przez Admiralicję Brytyjską, tak aby były zrozumiałe dla przyszłych nawigatorów już na poziomie pierwszego zetknięcia się z nimi. GMT obowiązuje na całej kuli ziemskiej i jest taki sam dla każdego miejsca na niej, natomiast istnieje jeszcze czas strefowy, obowiązujący na obszarze danej strefy czasowej. Właśnie w portach, które leżą w danej strefie czasowej obowiązuje czas strefowy, danej strefy.
I taki czas (czas danej strefy) wprowadzono do ATT. Dlatego posługując się ATT należy obowiązkowo zapoznać się z wszystkimi uwagami zawartymi na samym początku ATT i nie tylko, należy również dobrze zapoznać się z uwagami na każdej stronie (tablicy) a wszystko dlatego aby nie popełnić błędu.

Porty podstawowe

Jeżeli w porcie podstawowym obowiązuje GMT to nie ma problemu.
Jeżeli w porcie podstawowym wprowadzono czas strefowy (−0100), wówczas od czasu umieszczonego w tabeli pływów należy odjąć jedną godzinę aby uzyskać GMT. Zaleca się zwrócenie uwagi, czy w danym porcie obowiązuje tzw. czas letni, który również musimy wziąć pod uwagę. Bardzo ważne jest to, aby mieć stale na uwadze różnicę czasu między czasem tablicowym a jachtowym (pokładowym).
Poniżej widzimy, że dla portu Galway czas podany w ATT jest w GMT, ale od 25 marca do 28 października obowiązuje czas letni i wówczas do wartości tablicowej GMT należy dodać 1 godz. aby uzyskać właściwy lokalny czas o ile taki czas obowiązuje na jachcie.

—Fragment tablicy ATT (Admiralty Tide Tables). Momenty oraz wysokości niskich i wysokich wód w Galway.

Natomiast wartości tablicowe dla portu Helgoland odnoszą się do strefy czasowej (−0100), to znaczy, że aby uzyskać czas GMT należy od wartości tablicowej (WT) odjąć 1 godzinę.

—Fragment tablicy ATT (Admiralty Tide Tables). Momenty oraz wysokości niskich i wysokich wód w Helgoland.
Przykład:

Helgoland

Czas strefowy (-0100)
0903 2,6m
1603 0,4m

Popr. dla GMT
0803 2,6m
1503 0,4m

Lokalny
0903 2,6m
1603 0,4m

Porty dołączone

Mamy tu do czynienia z dwoma przypadkami.
Pierwszy przypadek - Jeżeli oba porty, podstawowy i dołączony mają tą samą strefę czasową, postępujemy jak powyżej.

Na przykład:

Omonville - Czas strefowy (−0100)
Podstawowy port Cherbourg - Czas strefowy (−0100)

Port podstawowy
0235 (WT) czas lokalny
0135 GMT

Różnica czasowa
−0015

Port dołączony
0220 czas lokalny w Omonville
0120 GMT

Drugi przypadek - Jeżeli oba porty, podstawowy i dołączony mają różną strefę czasową.

Na przykład:

Sevilla - Czas strefowy (−0100)
Podstawowy port Lizbona - Czas strefowy GMT

Port podstawowy
0030 (GMT) czas lokalny
0030 GMT

Różnica czasowa
+0510

Port dołączony
0540 czas lokalny w Sevilla 0440 GMT

—Fragment tablicy ATT. Momenty oraz wysokości niskich i wysokich wód w Lisbonie.
—Fragment tablicy ATT przedstawiający odstępy momentów oraz różnice wysokości niskich i wysokich wód w portach dołączonych do Lisbony.

Na tym problem czasu możemy zamknąć.

Przystąpmy do obliczania pływów. Jak już wspomnieliśmy przy obliczaniu pływów przed nawigatorem stają dwa pytania:

Sposób matematyczny
Metoda "sinusoidalna", czyli krzywej pływu
Przykład:

Znaleźć wysokość pływu w porcie Devonport dnia 17.01.1961 r. o godz. 1400 GMT.
Z ATT wybieramy dane dla powyższego portu.

1.

LW at Devonport = 1207
HW at Devonport = 1830

Duration = 0623

LW at Devonport   −0,6'
HW at Devonport   16,6'

Range = 17,2'

2.

HW = 1830
mom = 1400

Interval = 0430

LW = 1207
mom = 1400

Interval = 0153

3. Obliczamy poprawkę pływu na dany żądany momeny (1400 GMT) według wzoru:

Corr = [sin ((90∗interval) ⁄ duration)] 2 ∗ Range

Interval - odstęp czasu od żądanego momentu do najbliższej wysokiej lub niskiej wody.
Duration - czas przypływu lub odpływu.
Range - skok pływu
UWAGA: Minuty czasowe zamieniamy na dziesiętne części godziny.

Podstawmy i obliczmy:

Poprawka dla HW
Corr = [sin ((90∗4,50) ⁄ 6,383)] 2 ∗ 17,2' = 13,8'

Poprawka dla LW
Corr = [sin ((90∗1,88) ⁄ 6,383)] 2 ∗ 17,2' = 3,4'

4. Obliczmy wysokość pływu powyżej zera mapy:

HW = 16,6'
(−)  Corr = 13,8'

Wys. pływu = 2,8'

LW = −0,6'
(−)  Corr = 3,4'

Wys. pływu = 2,8'

Aby znaleźć wysokość pływu trzeba poprawkę (correction "Corr.") od HW odjąć, a do LW dodać. Poprawka dodana do LW lub odjęta od HW daje nam wysokość pływu nad zero mapy (CD).

Metoda "Jednej dwunastej" (The Twelfths Rule)

Powyższa metoda jest znana z przeszłości i nazywała się "cal na stopę pływu". Metoda zmieniła nazwę, ale nie zasadę obliczeń. Dlaczego zmieniła nazwę? Po prostu, Admiralicja Brytyjska przy opracowywaniu map morskich i pomocy nawigacyjnych przeszła na system miar europejskich (metry, decymetry, centymetry) porzucając angielski system miar (fathoms, feet and inches), sążni, stóp i cali.
Metoda ta jest metodą uproszczoną i dobrą bo łatwo-pamięciową.

Metoda ta wymaga jedynie znajomości momentów wysokości wody niskiej oraz wysokiej. Takie dane znaleźć można w Almanachu Browna albo w skróconych tabelach pływów dla danego portu, wydawanych zwykle przez kapitanaty portów pływowych dla żeglarzy czy rybaków. Należy jednak pamiętać, że ta metoda obliczania pływu jest słuszna jedynie w przypadku gdy krzywa pływu jest typowa, tzn. że skok przypływu jest lustrzanym odbiciem skoku odpływu oraz, że krzywa pływu, czyli narastanie pływu po niskiej wodzie i opadanie po wysokiej wodzie przebiega w następującym tempie:


Typowa krzywa pływu
—Rys.  Typowa krzywa pływu

Wystarczy zapamiętać regułę:

1.2.3. – 3.2.1.
Przykład:

Dnia 10 czerwca o godzinie 0700 jacht znalazł się w pobliżu portu Stavanger. Z mapy odczytano, że głębokość w tym miejscu wynosi 4 metry. Proszę obliczyć rzeczywistą głębokość.

Rozwiązanie:
Momenty wysokości wody wysokiej (HW) i niskiej (LW) pobrano ze skróconej tabeli pływów dla portu Stavanger które przed i po godzinie 0700 wynoszą:

 0511  HW  6,5m
 1154  LW  0,3m

Jest to zatem odpływ o skoku:  6,5 − 0,3 = 6,2m

Moment dla którego należy dokonać obliczeń (godzina 0700) przypada w odstępie czasowym: 0700 − 0511 = 0149, czyli 1h49m po wysokiej wodzie (HW)

1/12 dotyczy pierwszej godziny
2/12 dotyczy drugiej godziny
Mamy 1 godzinę i 49 minut, a więc nie całe 2 dwie godziny.
Wobec tego należy policzyć godzinę i część drugiej godziny (czyli 49 minut) i liczymy to tak.

Poziom wody opadnie poniżej HW o następującą część pływu:

Wyliczony współczynnik mnożymy przez skok pływu, czyli: 0,22 ∗ 6,2 = 1,36m
Stąd wysokość pływu ponad wodę niską (LW) wynosi: 6,5 − 1,36 = 5,14m
Szukana głębokość morza na godzinę 0700 jest sumą wysokości niskiej wody (0,3m), wysokości pływu ponad niską wodę (5,14m) i głębokości odczytanej z mapy (4m), czyli wynosi:

0,3 (LW) + 5,14 + 4 (z mapy) = 9,44m

Rozwiążmy powyższy przykład przy pomocy metody sinusoidalnej.

Przykład:

Dnia 10 czerwca o godzinie 0700 jacht znalazł się w pobliżu portu Stavanger. Z mapy odczytano, że głębokość w tym miejscu wynosi 4 metry. Proszę obliczyć rzeczywistą głębokość.

Rozwiązanie:
HW at Stavanger = 0511
LW at Stavanger = 1154

Duration = 0643

HW at Stavanger    6,5m
LW at Stavanger    0,3m

Range = 6,2m

HW = 0511
Mom = 0700

Interval = 0149

LW = 1154
Mom = 0700

Interval = 0454

Corr = 1,05m
HW = 6,50m
(−)  Corr = 1,05m

Wys. pływu = 5,45m
Corr = 5,15m
LW = 0,30m
(+)  Corr = 5,15m

Wys. pływu = 5,45m

Jak widzimy wynik jest identyczny. Różnica 0,01 m (1-go centymetra nie ma znaczenia).