История морской навигации
Навигация (Navigation от лат.Navis - корабль) - основной раздел судовождения, в котором:
- разрабатываются теоретические обоснования и практические приемы вождения судов;
- рассматриваются вопросы выбора кратчайшего и безопасного пути следования судна в море и удержания судна на выбранном пути.
Морская навигация зародилась в глубокой древности. Простейшие приёмы вождения судов были известны не только древним египтянам и финикийцам, но и народам, стоявшим на более низкой ступени развития.
Основы современной навигации были заложены применением магнитной стрелки для определения курса судна [см. компас], относимым к XI веку, составлением карт в прямой равноугольной цилиндрической проекции (Г. Меркатор, 1569), изобретением в XIX веке механического лага.
В конце XIX — начале XX веков успехи в развитии физики послужили основой создания электронавигационных приборов и радиотехнических средств судовождения.
Задачи современной навигации
Морская навигация имеет свои задачи:
· выбор безопасного и наиболее выгодного пути судна;
· определение направления движения и пройденного судном расстояния в море при помощи навигационных инструментов и приборов (в том числе определение поправок показаний этих приборов);
· изучение и выбор наиболее удобных для судовождения картографических проекций и решение на них аналитическими и графическими способами навигационных задач;
· учёт влияния внешних факторов, вызывающих отклонение судна от выбранного пути;
· определение места судна по наземным ориентирам и навигационным искусственным спутникам и оценка точности этих определений.
Ряд навигационных задач решается с использованием методов геодезии, картографии, гидрографии, океанологии и метеорологии.
Расчет курса и судовождение
Плавание судна между заданными пунктами требует расчёта и нанесения его пути на морские навигационные карты, а также определения курса, обеспечивающего перемещение судна по намеченному пути с учётом воздействия внешних возмущающих факторов — ветра и течения. В качестве основной единицы измерения расстояний в море принята морская миля, а направлений — градус.
Кратчайшим расстоянием между двумя данными точками на поверхности Земли, принятой за шар, является меньшая из дуг большой окружности, проходящей через эти точки (Ортодромия). Кроме случая следования судна по меридиану или экватору, ортодромия пересекает меридианы под разными углами. Поэтому судно, следующее по такой кривой, должно всё время изменять свой курс. Практически удобнее следовать по курсу, составляющему постоянный угол с меридианами и изображаемому на карте в проекции Меркатора прямой линией — локсодромией. Однако на больших расстояниях различие в длине ортодромии и локсодромии достигает значительной величины. Поэтому в таких случаях рассчитывают ортодромию и намечают на ней промежуточные точки, между которыми совершают плавание по локсодромии.
Графическое изображение пути судна на морской карте называется прокладкой.
Во время плавания судоводитель ведёт непрерывный учёт положения судна по направлению его движения и пройденному расстоянию на основе показаний компаса судового и лага, а также данных о течении и дрейфе судна. Метод учёта положения судна по элементам его движения называется счислением, а место судна на карте, полученное этим методом — счислимым местом судна.
Однако как бы тщательно ни велось счисление, оно всегда расходится с действительным местом судна из-за ошибок в принятых поправках показаний компаса и лага, неточностей учёта элементов течения и дрейфа, а также отклонений судна от курса под влиянием других факторов. Поэтому во время плавания для исключения ошибок постоянно корректируют счисление посредством периодических определений места судна (обсерваций) по наземным ориентирам (то есть навигационными способами) или небесным светилам, применяя способы мореходной астрономии.
Навигационные способы основаны на измерении расстояний и направлений (или их комбинаций) до объектов, координаты которых известны, или углов между ними. Каждое измерение даёт одну линию положения. Пересечение 2 линий положения определяет обсервованное место судна. При 3 и более линиях можно не только определить место судна, но и найти вероятные значения ошибок наблюдений. Ориентирами для навигационных определений вблизи берега служат нанесённые на карту естественные приметные места или искусственные сооружения (преимущественно средства навигационного оборудования — маяки, знаки, створы и др.), наблюдаемые визуально или при помощи радиолокатора, сигналы круговых или створных радиомаяков, звуковые сигналы, а также отличительные глубины. На значительных расстояниях от берега используются импульсные, импульсно-фазовые и фазовые радионавигационные системы или секторные радиомаяки.