Nawigacja morska / Rozdział 22

Nawigacja morska

Sposoby obliczania wartości pływów, część II

Ogólne zasady korzystania z diagramu,  matematyczno-graficzna interpolacja,  współczynnik korekcyjny (ang. factor).  Metoda harmoniczna

22

Ad.3 Metoda różnic pływu

Obliczanie wysokości pływów przy pomocy ATT

Dalszy ciąg z poprzedniego rozdziału str. 21.

Sposób graficzny

Wartości pływów rozwiązujemy przy pomocy diagramu. W ATT oprócz przepowiedni pływowych (momentów i wysokości, wysokich i niskich wód) dla portów podstawowych i dołączonych, ujętych tabelarycznie, są dołączone diagramy (wykresy). Każdy port podstawowy ma swój dla niego przystosowany diagram, służący do szybkiego obliczenia, albo wysokości pływu nad zero mapy w danym momencie (przez nas wybranym), albo momentu wystąpienia danej (przez nas wybranej) wysokości pływu nad zero mapy. Sposób graficzny nie dość, że jest "szybszy" od sposobu matematycznego to jest "dokładniejszy". Dokładność jego polega na tym, że naprawdę trudno się tutaj pomylić w określeniu, bądź momentu, bądź wysokości pływu.

—Wykres krzywej pływu dla portu Greenock.
Z prawej fragment z ATT momentów oraz wysokości niskich i wysokich wód w porcie Greenock dla wybranej daty. W tabeli poniżej objaśnienia.

Tabela zawiera objaśnienie do powyższego wykresu krzywej pływu.

  Terminologia polska Terminologia angielska
1 Nazwa portu podstawowego Standard port name
2 Krzywe pływu Tide curves
3 Występowanie pływu syzygijnego Spring tide occurance
4 Średnie skoki pływu Mean ranges
5 Skok pływu syzygijnego Spring tide range
6 Skok pływu kwadraturowego Neap tide range
7 Przewidywania pływu Tidal predictions
8 Miesiąc i dzień Month and day
9 Wysokość wody niskiej Low water level
10 Wysokość wody wysokiej High water level
11 Moment wody niskiej Low water time
12 Moment wody wysokiej High water time
13 Krzywa pływu syzygijnego Spring tide curve
14 Woda wysoka High water
15 Odpływ Falling tide
16 Woda niska Low water
17 Krzywa pływu kwadraturowego Neap tide curve
18 Przypływ Rising tide
19 Zero mapy Chart datum
20 Linia (pochyła) skoku Range sloping line
21 Odczyt wysokości pływu nad zero mapy lub żądanego momentu pływu Reading line (time or high of tide)

Ogólne zasady określania żądanego momentu pływu oraz żądanej wysokości pływu
za pomocą diagramu

Każdy nawigator wie do jakiego portu jacht wpływa, a więc nazwa portu jest nam znana. Również znana nam jest data wpłynięcia. Dla tego portu i znanej nam daty wybieramy z ATT przepowiednie pływu (7), a następnie:

Diagram jest przygotowany do obliczeń (odczytu), albo wysokości pływu, albo żądanego momentu pływu.

Jak określić wysokość pływu, znając żądany moment wystąpienia tego pływu.

Jak określić moment wystąpienia pływu, znając żądaną wysokość pływu nad zero mapy (CD).

Przykład 1

Znaleźć wysokość pływu w Ullapool dnia 28.02.1990 o godz. 0600.
Aktualne momenty oraz wysokości niskich i wysokich wód w Ullapool szukamy w ATT, które w dniu 28 lutego przed i po godzinie 0600 wynoszą.

Fragment z tablicy ATT momentów oraz wysokości niskich i wysokich wód w porcie Ullapool dla szukanej daty 28.02.1990r.


mom 0600     LW 0250   0,6m
HW 0842   5,6m

(pływ syzygijny)     Range   5,0m

Jest to przypływ o skoku 5m.
Na wykresie krzywej pływu dla portu Ullapool (ATT) podane są średnie skoki (Mean Ranges) pływu syzygijnego (Springs) i pływu kwadraturowego (Neaps), które wynoszą 4,5m i 1,8m. Porównanie tych wartości z danymi z 28 lutego wynika, że mamy do czynienia z pływem syzygijnym, więc w dalszych obliczeniach należy korzystać z krzywej pływu syzygijnego (Springs) - linia ciągła na wykresie.

Dalej korzystmy z diagramu, w sposób jak to wyżej opisano.

Wykres krzywej pływu dla portu Ullapool

Odpowiedź: 0 godz. 0600 wysokość pływu nad zero mapy w porcie Ullapool będzie wynosić 3,57 m.

Przykład 2

Znaleźć wysokość pływu w Ullapool dnia 06.03.1990 o godz. 0628. Przewidywany pływ jest następujący:

Z przepowiedni wybieramy, mając na uwadze godz. 0628.
Fragment z tablicy ATT momentów oraz wysokości niskich i wysokich wód w porcie Ullapool dla szukanej daty 06.03.1990r.


mom 0628     HW 0258   3,9m
LW 0919   2,0m

(pływ kwadraturowy)     Range   1,9m

Jest to zatem odpływ o skoku 1,9m. Porównanie tej wartości z danymi na wykresie krzywej pływu dla portu Ullapool (Mean Ranges), wynika, że mamy do czynienia z pływem kwadraturowym.

Wykres krzywej pływu dla portu Ullapool

Odpowiedź: O godz. 0628 wysokość pływu nad zero mapy (CD) w porcie Ullapool będzie wynosić 2,7m.

Przykład 3

Znaleźć moment, w którym wysokość pływu nad zero mapy (CD) będzie wynosić 3,0m w porcie Ullapool dnia 28.02.1990, rano.
Przewidywany pływ jest następujący:

Z przepowiedni wybieramy, mając na uwadze 3,0 m.
Fragment z tablicy ATT momentów oraz wysokości niskich i wysokich wód w porcie <b class=tooltip>Ullapool</b> dla szukanej daty 06.03.1990r.


wys. pływ nad (CD) = 3m     LW 0250   0,6m
HW 0842   5,6m

(pływ syzygijny)     Range   5,0m

Mamy do czynienia z przypływem o skoku 5,0m. Porównanie tej wartości z danymi z diagramu (Mean Ranges) dla portu Ullapool, wynika, że mamy do czynienia z pływem syzygijnym.

Wykres krzywej pływu dla portu Ullapool

Odpowiedź: Pływ o wysokości 3,0 m nad CD będzie o godz. 0542.

Przedstawione przykłady odnoszą się do pływów syzygijnych i kwadraturowych. Ale istnieją pływy średnie (między syzygią a kwadraturą). Wówczas zmuszeni jesteśmy do interpolacji przy obliczeniach.
Uwaga: nie wolno ekstrapolować.

Matematyczno - graficzna interpolacja obliczeń pływów
Porty podstawowe

Interpolację przeprowadzamy przy obliczeniach gdy pływy mają wartość pośrednią (mean tide), to znaczy, że ich wartości mieszczą się między pływem syzygijnym a pływem kwadraturowym. Dotyczy to portów podstawowych oraz dołączonych.

Przykład 4

Znaleźć wysokość pływu w Ullapool dnia 15.10.1990 o godz. 0720
Przewidywany pływ jest następujący:

Fragment z tablicy ATT momentów oraz wysokości niskich i wysokich wód w porcie Ullapool dla szukanej daty 15.10.1990r.


mom 0720     HW 0444   4,4m
LW 0842   1,5m

(pływ pośredni)     Range   2,9m
Wykres krzywej pływu dla portu Ullapool
Tabela z obliczeniami
Za mała rozdzielczość ekranu by prawidłowo wyświetlić tabelę
Odwróć ekran lub skorzystaj z większego urządzenia

Skok pływu 2,9 Skok syzygijny 4,5     Odczyt syz. pływu 3,52    
Skok kwadr. (−) 1,8 Skok kwadratury (−) 1,8     Odczyt kw. pływu (−) 3,28 = 3,28
  1,1 : 2,7 = 0,41 0,24 = 0,10
              Odp. = 3,38

Uwaga: wynik odpowiedzi musi być zawarty między odczytami z diagramu, a więc (3,52) i (3,28)
Odpowiedź jest 3,38m, więc OK.

Przykład 5

Odwróćmy ten przykład
Znaleźć moment, w którym nastąpi wysokość pływu 3,38m, dnia 15.10.1990 w Ullapool.

Z przepowiedni wybieramy, mając na uwadze wysokość pływu 3,38 m

Fragment z tablicy ATT momentów oraz wysokości niskich i wysokich wód w porcie Ullapool dla szukanej daty 15.10.1990r.


wys. pływu nad (CD) = 3,38m     HW 0444   4,4m
LW 1050   1,5m

(pływ pośredni)     Range   2,9m
Wykres krzywej pływu dla portu Ullapool
Tabela z obliczeniami
Za mała rozdzielczość ekranu by prawidłowo wyświetlić tabelę
Odwróć ekran lub skorzystaj z większego urządzenia

Skok pływu 2,9 Skok syzygijny 4,5     Odczyt syz. mom 0735    
Skok kwadr. (–) 1,8 Skok kwadratury (–) 1,8     Odczyt kw.pływu (–) 0715 = 0714
  1,1 : 2,7 = 0,41 0020 = 0008
              Odp. = 0722

Pierwsza uwaga: różnica 2 minut nie ma znaczenia, a to dlatego, że odczytując dane z diagramu zawsze popełniamy minimalny błąd w odczycie.
Druga uwaga: w ostatniej linijce mnożymy współczynnik przez czas, ale nietypowo, a mianowicie
0,41 ∗ (+20) = (+8,2) czyli nasz wynik to: 00 godz. i 08 minut (0008).
Jeżeli wynik odejmowania, przykładowo jest 0120, to godziny musimy zamienić na minuty i dodać do pozostałych minut czyli = 0080 (z odpowiednim znakiem oczywiście), i wówczas factor mnożymy przez 80.
Przykład: 0,41 ∗ (+80) = 32,8 = 0033 (33 minuty).
Również przy działaniach matematycznych zaokrąglamy wyniki.

Porty dołączone

Przykład rozwiązania matematycznego. Dla portu Ullapool.

Przykład 6

Fragment z tablicy ATT momentów oraz wysokości niskich i wysokich wód w porcie Ullapool dla szukanej daty 14.06.1990r.


14.06.1990     LW 0438   1,4m
HW 1043   4,1m
LW 1653   1,7m
HW 2303   4,4m

Obliczyć moment wystąpienia HW w Carloway (port podstawowy Ullapool) dnia 14.06.1990.

1. Z ATT wybieramy HW w Ullapool rano HW = 1043 wys. HW = 4,1m.
2. Z ATT, z tabeli dla portów dołączonych wybieramy:


Admiralty Tide Tables - Wybrany fragment z tabeli dla portów dołączonych do Ullapool.
Admiralty Tide Tables - Wybrany fragment z tabeli dla portów dołączonych do Ullapool.
Dla portu Ullapool     0100
oraz
1300

różnica w Carloway     −0050


Dla portu Ullapool woda wysoka      0700
oraz
1900

różnica w Carloway      +0010

HW w Ullapool wystąpi o godz. 1043, a więc miedzy 0700 (I-sza HW) a 1300 (II-ga HW), czyli odpowiedź powinna być zawarta między I-szą różnicą (+0010) a II-gą różnicą (-0050).


3. Wstawmy do tabeli i obliczmy:

Tabela z obliczeniami
Za mała rozdzielczość ekranu by prawidłowo wyświetlić tabelę
Odwróć ekran lub skorzystaj z większego urządzenia

HW w Ullapool 1043 II-ga HW 1300     II-ga róż −0050    
I-sza HW (−) 0700 I-sza HW (−) 0700     I-sza róż (−) +0010 = +0010
  0343 : 0600 = 0,57 −0060 = −0034
              Odp. = −0024

HW w Carloway wystąpi o godz. 1019. Tu mnożymy 0,57 ∗ (−60) = (−34,2)

Przykład rozwiązania graficznego.

Przykład 7

Bierzemy te same dane co dla rozwiązania matematycznego.

1. Z ATT wybieramy, z tabeli dla portów dołączonych wszystkie dane.

Admiralty Tide Tables - Wybrany fragment z tabeli dla portów dołączonych do Ullapool.

2. Następnie przygotowujemy sobie diagramy dla momentów i wysokości i wypełniamy je.

Diagram
Diagram

3. Rozwiązanie

  Moment pływu Wysokość pływu
  HW LW HW LW
Ullaport 1043 1653 4,1 1,7
różnice −0027 −0038 −0,7 −0,4
Carloway 1016 1615 3,4 1,3

Jak widać są pewne różnice (3 min.), wynikają one z błędów interpolacji przy wykreślaniu danych na diagramach. Jednakże ich wielkość nie ma żadnego wpływu na praktyczny wynik.

Współczynnik korekcyjny wysokości skoku pływu (ang. factor)

Ma zastosowanie przy obliczeniu wysokości skoku pływu dla żądanego momentu. Factor ma wartość "0" dla LW, a "1" dla HW. Pomiędzy "0" a "1", factor przyjmuje wartości ułamka, od 0,01 do 0.99.
Jachty nie zawsze dysponują ATT, na ogół dysponują kieszonkowymi wydaniami dot. pływów, w których nie ma diagramów pomocnych do obliczania danych pływu (bądź to wysokości, bądź to momentu). Mogą tam być diagramy "niepełne", to znaczy tylko z krzywą pływów, bez możliwości wykreślenia krzywej skoku pływu. Dlatego tutaj niezbędna jest znajomość factora.

Factor można określić dwoma sposobami:

Przykład 8

Odczyt z diagramu
Port Aberdeen. Obliczyć wysokość skoku pływu dnia 25.06.1996 o godz.0500.

Przepowiednia pływu dla portu Aberdeen z dnia 25.06.1996:

Diagram krzywej pływu dla portu Aberdeen

Jak widzimy wysokość pływu nad CD wynosi 3,00 m, to odczytaliśmy z diagramu.
W wypadku gdy nie mamy "pełnego" diagramu (bez krzywej skoku pływu), zmuszeni jesteśmy odczytać z diagramu factor,
który wynosi 0,67.
Wobec tego obliczamy wysokość skoku: Range = 0,67 ∗ 3,9 = 2,61
Następnie dodajemy wysokość LW: Wysokość pływu nad CD = 0,4 + 2,61 = 3,01m

Przykład 9

Obliczenie matematyczne

Matematycznie factor możemy odczytać z proporcji, a mianowicie

Factor ⁄ Range = Interval ⁄ Duration

Factor = (Range ∗ Interval) ⁄ Duration

(pamiętamy, że Skok "Range" przyjmuje wartość 1)
więc:

Factor = 0226 ⁄ 0620 = 2,433 ⁄ 6,333 = 0,38
(ale w odniesieniu do HW)

Dla LW factor będzie uzupełnieniem do jedności, a więc 0,62.

Obliczmy:

Range = 0,62 ∗ 3,9 = 2,42 + LW(0,4) = 2,82m

Jak widzimy różnica między odczytem z diagramu a obliczenia matematycznego wynosi aż 0,19 m. Jak to wytłumaczyć. Krzywa pływów nie jest linią prostą a sinusoidą i dlatego popełniamy błąd. Błąd jest na naszą korzyść, bo pokazuje "mniej" wody.
Wniosek - tylko w skrajnej konieczności możemy korzystać z matematycznie obliczonego współczynnika skoku pływu (factora).

Ad.4 Metoda Harmoniczna

Metoda harmoniczna służy do obliczenia krzywej pływu. Stałe harmoniczne podane są dla pływów półdobowych księżycowych głównych i słonecznych głównych, oraz dla pływów dobowych księżycowo-słonecznych i księżycowych głównych. Dla każdego pływu podane są dwie wartości: faza w stopniach i jej amplituda w metrach.

Pytanie - czy na jachcie warto się tym zajmować? Chyba nie, więc darujmy sobie ten temat.