Merehorisondi kaugus. Navigatsiooni teooria

27.08.2024

Igal objektil on teatud kõrgus H (joon. 11), seetõttu koosneb objekti nähtavuspiirkond Dp-MR vaatleja nähtava horisondi ulatusest De=Mc ja objekti nähtava horisondi ulatusest Dn= RC:

Riis. 11.

N. N. Struisky koostas valemite (9) ja (10) abil nomogrammi (joonis 12) ja MT-63-s on antud tabel. 22-v “Objektide nähtavusvahemik”, arvutatakse valemi (9) järgi.

Näide 11. Leidke objekti nähtavuse ulatus, mille kõrgus merepinnast on H = 26,5 m (86 jalga), kui vaatleja silma kõrgus merepinnast on e = 4,5 m (1 5 jalga).

Lahendus.

1. Struisky nomogrammi (joonis 12) järgi märgime vasakul vertikaalskaalal “Vaadeldava objekti kõrgus” punkti, mis vastab 26,5 m (86 jalga), paremal vertikaalskaalal “Vaatleja silma kõrgus” märgime punkti, mis vastab 4,5 m (15 jalga); ühendades märgitud punktid sirgjoonega, viimase ristumiskohas keskmise vertikaalskaalaga “Nähtavusvahemik” saame vastuse: Dn = 15,1 m.

2. Vastavalt MT-63 (tabel 22-c). Kui e = 4,5 m ja H = 26,5 m, on Dk-KR tuletorni tulede nähtavuse ulatus, mis on antud navigatsioonijuhendites ja merekaartidel, arvutatud vaatleja silma kõrgusele, mis on võrdne 5 m. Kui vaatlejasilma tegelik kõrgus ei ole 5 m, siis tuleb käsiraamatutes antud vahemikule Dk lisada parandus A = MS-KS- = De-D5. Parandus on 5 m kõrguselt nähtava horisondi kauguste vahe ja seda nimetatakse vaatleja silma kõrguse paranduseks:

Nagu valemist (11) näha, võib vaatleja A silma kõrguse parandus olla positiivne (kui e> 5 m) või negatiivne (kui e
Seega määratakse majakatule nähtavuse vahemik valemiga

Riis. 12.

Näide 12. Kaardil näidatud tuletorni nähtavuspiirkond on Dk = 20,0 miili.

Kui kaugelt näeb tuld vaatleja, kelle silm on kõrgusel e = 16 m?

Lahendus. 1) vastavalt valemile (11)

2) vastavalt tabelile. 22-a ME-63 A=De - D5 = 8,3-4,7 = 3,6 miili;

3) valemi (12) kohaselt Dp = (20,0+3,6) = 23,6 miili.

Näide 13. Kaardil näidatud tuletorni nähtavuspiirkond on Dk = 26 miili.

Kui kaugelt näeb paadis olev vaatleja tuld (e=2,0 m)

Lahendus. 1) vastavalt valemile (11)

2) vastavalt tabelile. 22-a MT-63 A = D - D = 2,9 - 4,7 = -1,6 miili;

3) vastavalt valemile (12) Dp = 26,0-1,6 = 24,4 miili.

Nimetatakse valemite (9) ja (10) abil arvutatud objekti nähtavuse vahemik geograafiline.

Riis. 13.

Majakatule nähtavusulatus või optiline ulatus nähtavus oleneb valgusallika tugevusest, majakasüsteemist ja tule värvist. Õigesti ehitatud tuletornis langeb see tavaliselt kokku oma geograafilise levialaga.

Pilves ilmaga võib tegelik nähtavuse ulatus oluliselt erineda geograafilisest või optilisest vahemikust.

Hiljuti on uuringud tuvastanud, et päevastes purjetamistingimustes määratakse objektide nähtavuse ulatus täpsemalt järgmise valemiga:

Joonisel fig. Joonisel 13 on näidatud valemi (13) abil arvutatud nomogramm. Selgitame nomogrammi kasutamist, lahendades ülesande näite 11 tingimustega.

Näide 14. Leidke objekti nähtavuspiirkond, mille kõrgus merepinnast on H = 26,5 m ja vaatleja silma kõrgus merepinnast e = 4,5 m.

Lahendus. 1 vastavalt valemile (13)

Nähtav horisont. Arvestades, et Maa pind on ringi lähedal, näeb vaatleja seda ringi piiratuna horisondiga. Seda ringi nimetatakse nähtavaks horisondiks. Kaugust vaatleja asukohast nähtava horisondini nimetatakse nähtava horisondi ulatuseks.

On väga selge, et mida kõrgemal maapinnast (veepinnast) vaatleja silm asub, seda suurem on nähtava horisondi ulatus. Nähtava horisondi ulatust merel mõõdetakse miilides ja määratakse järgmise valemiga:

kus: De - nähtava horisondi ulatus, m;
e on vaatleja silma kõrgus, m (meeter).

Tulemuse saamiseks kilomeetrites:

Objektide ja tulede nähtavuse ulatus. Nähtavusvahemik objekt (tuletorn, muu laev, ehitis, kivi jne) merel ei sõltu mitte ainult vaatleja silma kõrgusest, vaid ka vaadeldava objekti kõrgusest ( riis. 163).

Riis. 163. Majaka nähtavuse ulatus.

Seetõttu on objekti nähtavuse vahemik (Dn) De ja Dh summa.

kus: Dn - objekti nähtavuse ulatus, m;
De on vaatleja nähtava horisondi ulatus;
Dh - nähtava horisondi ulatus objekti kõrgusest.

Veetasemest kõrgemal asuva objekti nähtavuse ulatus määratakse valemitega:

Dп = 2,08 (√е + √h), miili;
Dп = 3,85 (√е + √h), km.

Näide.

Antud: navigaatori silma kõrgus e = 4 m, tuletorni kõrgus h = 25 m Määrake, millisel kaugusel peaks navigaator tuletorni selge ilmaga nägema. Dп = ?

Lahendus: Dп = 2,08 (√е + √h)
Dп = 2,08 (√4 + √25) = 2,08 (2 + 5) = 14,56 m = 14,6 m.

Vastus: Tuletorn ilmutab end vaatlejale umbes 14,6 miili kaugusel.

Praktikas navigaatorid objektide nähtavuse ulatus määratakse kas nomogrammiga ( riis. 164), või merendustabelite järgi, kasutades kaarte, sõidujuhiseid, tulede ja märkide kirjeldusi. Peaksite teadma, et mainitud juhendites on objektide nähtavuspiirkond Dk (kaardi nähtavusulatus) märgitud vaatleja silma kõrgusel e = 5 m ja konkreetse objekti tegeliku ulatuse saamiseks on vaja võtta arvesse vaatleja silma tegeliku kõrguse ja kaardi nähtavuse erinevuse parandus DD e = 5 m. See probleem lahendatakse meretabelite (MT) abil. Objekti nähtavuse ulatuse määramine nomogrammi abil toimub järgmiselt: joonlaud rakendatakse vaatleja silma kõrguse e ja objekti h kõrguse teadaolevatele väärtustele; joonlaua lõikepunkt nomogrammi keskmise skaalaga annab soovitud väärtuse Dn väärtuse. Joonisel fig. 164 Dп = 15 m at e = 4,5 m ja h = 25,5 m.

Riis. 164. Nomogramm objekti nähtavuse määramiseks.

Uurides küsimust tulede nähtavuse ulatus öösel Tuleb meeles pidada, et ulatus ei sõltu mitte ainult tule kõrgusest merepinnast, vaid ka valgusallika tugevusest ja valgustusseadmete tüübist. Reeglina arvutatakse tuletornidele ja teistele navigatsioonimärkidele valgusaparatuur ja valgustuse intensiivsus selliselt, et nende tulede nähtavusulatus vastab horisondi nähtavusvahemikule tule kõrguselt merepinnast. Navigaator peab meeles pidama, et objekti nähtavuse ulatus sõltub nii atmosfääri seisundist kui ka topograafilisest (ümbritseva maastiku värv), fotomeetrilisest (objekti värvus ja heledus maastiku taustal) ja geomeetrilisest (suurus) ja objekti kuju) tegurid.

Küsimus nr 10.

Nähtava horisondi kaugus. Objekti nähtavuse vahemik...

Geograafilise horisondi nähtavuse ulatus

Olgu punktis asuva vaatleja silma kõrgus A"üle merepinna, võrdne e(joonis 1.15). Maa pind raadiusega R sfääri kujul

A-sse suunduvad ja igas suunas veepinda puutuvad vaatekiired moodustavad väikese ringi KK", mis on nn. teoreetiliselt nähtav horisondijoon.

Atmosfääri erineva kõrgustiheduse tõttu ei levi valguskiir sirgjooneliselt, vaid mööda teatud kõverat A"B, mida saab ligikaudselt hinnata raadiusega ringiga ρ .

Maa atmosfääri visuaalse kiire kõveruse nähtust nimetatakse maapealne murdumine ja tavaliselt suurendab teoreetiliselt nähtava horisondi ulatust. vaatleja ei näe KK", vaid joont BB", mis on väike ring, mida mööda veepind puudutab taevast See vaatleja nähtav horisont.

Maapealse murdumise koefitsient arvutatakse valemi abil. Selle keskmine väärtus:

Murdumisnurkr määratakse, nagu joonisel näidatud, nurga järgi kõõlu ja raadiusringi puutuja vahelρ .

Sfäärilist raadiust A"B nimetatakse nähtava horisondi geograafiline või geomeetriline ulatus De. See nähtavusvahemik ei võta arvesse atmosfääri läbipaistvust, st eeldatakse, et atmosfäär on ideaalne läbipaistvusteguriga m = 1.

Joonistame tõelise horisondi H tasapinna läbi punkti A", siis nimetatakse vertikaalnurka d punkti H ja visuaalse kiire A"B puutuja vahel. horisondi kalle

MT-75 merenduslaudades on tabel. 22 “Nähtava horisondi ulatus”, arvutatud valemi (1.19) abil.

Objektide geograafilise nähtavuse vahemik

Objektide nähtavuse geograafiline ulatus merel Dp, nagu eelmisest lõigust tuleneb, oleneb väärtusest e- vaatleja silma kõrgus, suurusjärk h- objekti kõrgus ja murdumisnäitaja X.

Dp väärtuse määrab suurim kaugus, mille juures vaatleja näeb oma tippu horisondi joonest kõrgemal. Erialaterminoloogias on vahemiku mõiste, samuti hetked"avatud" Ja"sulgemine" navigatsiooniline maamärk, näiteks tuletorn või laev. Sellise ulatuse arvutamine võimaldab navigaatoril saada lisateavet laeva ligikaudse asukoha kohta maamärgi suhtes.

kus Dh on horisondi nähtavus objekti kõrguselt

Mere navigatsioonikaartidel on navigatsiooniorientiiride geograafiline nähtavuse ulatus antud vaatleja silma kõrgusele e = 5 m ja tähistatud kui Dk - kaardil näidatud nähtavuse vahemik. Vastavalt punktile (1.22) arvutatakse see järgmiselt:

Vastavalt sellele, kui e erineb 5 m-st, on Dp arvutamiseks kaardil nähtavuse vahemiku jaoks vajalik muudatus, mille saab arvutada järgmiselt:

Pole kahtlust, et Dp sõltub vaatleja silma füsioloogilistest omadustest, nägemisteravusest, väljendatuna eraldusvõimes juures.

Nurga eraldusvõime- see on väikseim nurk, mille juures silm eristab kahte objekti eraldiseisvana, st meie ülesandes on see võime eristada objekti ja horisondi joont.

Vaatame joonist fig. 1.18. Paneme kirja formaalse võrdsuse

Objekti eraldusvõime tõttu on objekt nähtav ainult siis, kui selle nurkmõõtmed ei ole väiksemad kui juures, st selle kõrgus on vähemalt horisondijoonest kõrgemal SS". Ilmselt peaks y valemite (1.22) abil arvutatud vahemikku vähendama. Siis

Segment CC" vähendab tegelikult objekti A kõrgust.

Eeldades, et ∆A-s"CC" on nurgad C ja C" lähedased 90°, leiame

Kui tahame saada Dp y miilides ja SS" meetrites, siis tuleb objekti nähtavuse ulatuse arvutamise valem, võttes arvesse inimsilma eraldusvõimet, taandada kujule

Hüdrometeoroloogiliste tegurite mõju horisondi, objektide ja tulede nähtavusvahemikule

Nähtavusvahemikku saab tõlgendada a priori vahemikuna, võtmata arvesse atmosfääri praegust läbipaistvust, samuti objekti ja tausta kontrasti.

Optiline nähtavuse vahemik- see on nähtavusvahemik, mis sõltub inimsilma võimest eristada objekti selle heleduse järgi teatud taustal või, nagu öeldakse, eristada teatud kontrasti.

Päevane optilise nähtavuse ulatus sõltub vaadeldava objekti ja ala tausta vahelisest kontrastist. Päevane optilise nähtavuse ulatus tähistab suurimat kaugust, mille juures objekti ja tausta näiv kontrast saab võrdseks läve kontrastiga.

Öine optilise nähtavuse vahemik see on tulekahju maksimaalne nähtavuse ulatus antud ajahetkel, mis on määratud valguse intensiivsuse ja hetke meteoroloogilise nähtavusega.

Kontrastsust K saab määratleda järgmiselt:

kus Vf on tausta heledus; Bp on objekti heledus.

Nimetatakse K miinimumväärtust silma kontrastitundlikkuse lävi ja võrdub keskmiselt 0,02 päevaste tingimuste ja objektide puhul, mille nurk on umbes 0,5°.

Osa tuletorni valgusvoost neelavad õhus olevad osakesed, mille tulemuseks on valguse intensiivsuse nõrgenemine. Seda iseloomustab atmosfääri läbipaistvuse koefitsient

Kus I0 - allika valgustugevus; /1 - valgustugevus teatud kaugusel allikast, võetuna ühtsusena.

TO atmosfääri läbipaistvuse koefitsient on alati väiksem kui ühtsus, mis tähendab geograafiline leviala- see on teoreetiline maksimum, milleni reaalsetes tingimustes nähtavusvahemik ei küüni, välja arvatud anomaalsed juhud.

Atmosfääri läbipaistvust punktides saab hinnata nähtavusskaala abil alates laud 51 MT-75 sõltuvalt atmosfääri seisundist: vihm, udu, lumi, udu jne.

Seega tekib kontseptsioon meteoroloogilise nähtavuse vahemik, mis sõltub atmosfääri läbipaistvusest.

Nominaalne nähtavusvahemik tulekahju nimetatakse optilise nähtavuse vahemikuks, mille meteoroloogilise nähtavuse vahemik on 10 miili (ד = 0,74).

Seda terminit soovitab Rahvusvaheline Tuletornide Assotsiatsioon (IALA) ja seda kasutatakse välismaal. Kodustel kaartidel ja navigatsioonijuhendites on näidatud standardne nähtavusvahemik (kui see on geograafilisest väiksem).

Standardne nähtavusvahemik- see on optiline ulatus meteoroloogilise nähtavusega 13,5 miili (ד = 0,80).

Navigatsioonijuhendites “Tuled”, “Tuled ja märgid” on horisondi nähtavuse ulatuse tabel, objektide nähtavuse nomogramm ja optilise nähtavuse ulatuse nomogramm. Nomogrammi saab sisestada valgustugevuse kandelates, nominaalse (standard)vahemiku ja meteoroloogilise nähtavuse järgi, mille tulemuseks on tulekahju optiline nähtavusvahemik (joonis 1.19).

Navigaator peab katseliselt koguma teavet konkreetsete tulede ja märkide avanemise kohta navigatsioonialal erinevates ilmastikutingimustes.

Horisondi nähtavuse ulatus

Nimetatakse merel vaadeldavat joont, mida mööda meri näib taevaga ühenduses olevat vaatleja nähtav horisont.

Kui vaatleja silm on kõrgusel e Müle merepinna (st. A riis. 2.13), siis maapinnaga tangentsiaalselt kulgev vaatejoon määratleb väikese ringi maapinnal ahh, raadius D.

Riis. 2.13. Horisondi nähtavuse ulatus

See oleks tõsi, kui Maad ei ümbritseks atmosfäär.

Kui võtta Maa sfäärina ja välistada atmosfääri mõju, siis täisnurksest kolmnurgast OAa järgmine: OA=R+e

Kuna väärtus on väga väike ( Sest e = 50m juures R = 6371km – 0,000004 ), siis lõpuks on meil:

Maapealse murdumise mõjul atmosfääri visuaalse kiire murdumise tulemusena näeb vaatleja horisonti kaugemale (ringikujuliselt bb).

(2.7)

Kus X– maapealse murdumise koefitsient (» 0,16).

Kui võtame nähtava horisondi ulatuse D e miilides ja vaatleja silma kõrgus merepinnast ( e M) meetrites ja asenda Maa raadiuse väärtus ( R=3437,7 miili = 6371 km), siis saame lõpuks valemi nähtava horisondi ulatuse arvutamiseks

(2.8)

Näiteks: 1) e = 4 m D e = 4,16 miilid; 2) e = 9 m D e = 6,24 miilid;

3) e = 16 m D e = 8,32 miilid; 4) e = 25 m D e = 10,4 miili.

Valemi (2.8) abil koostati tabel nr 22 “MT-75” (lk 248) ja tabel nr 2.1 “MT-2000” (lk 255) vastavalt ( e M) alates 0,25 m¸ 5100 m. (vt tabel 2.2)

Maamärkide nähtavus merel

Kui vaatleja, kelle silmade kõrgus on kõrgusel e Müle merepinna (st. A riis. 2.14), jälgib horisondi joont (st. IN) kaugusel D e (miili), siis analoogia põhjal ja võrdluspunktist (st. B), mille kõrgus merepinnast h M, nähtav horisont (st. IN) vaadeldakse eemalt D h (miili).

Riis. 2.14. Maamärkide nähtavus merel

Jooniselt fig. 2.14 on ilmne, et merepinna kõrgusel oleva objekti (maamärgi) nähtavuspiirkond h M, vaatleja silma kõrguselt merepinnast e M väljendatakse valemiga:

Valem (2.9) on lahendatud kasutades tabelit 22 “MT-75” lk. 248 või tabel 2.3 “MT-2000” (lk 256).

Näiteks: e= 4 m, h= 30 m, D P = ?

Lahendus: Sest e= 4 m® D e= 4,2 miili;

Sest h= 30 m® D h= 11,4 miili.

D P= D e + D h= 4,2 + 11,4 = 15,6 miili.

Riis. 2.15. Nomogramm 2.4. "MT-2000"

Valemit (2.9) saab lahendada ka kasutades Rakendused 6"MT-75" juurde või nomogramm 2.4 “MT-2000” (lk 257) ® joon. 2.15.

Näiteks: e= 8 m, h= 30 m, D P = ?

Lahendus: Väärtused e= 8 m (parem skaala) ja h= 30 m (vasak skaala) ühendage sirgjoonega. Selle sirge lõikepunkt keskmise skaalaga ( D P) ja annab meile soovitud väärtuse 17,3 miili. ( vaata tabelit 2.3 ).

Objektide geograafilise nähtavuse vahemik (tabelist 2.3. “MT-2000”)

Märkus.

Navigatsiooniorientiiri kõrgus merepinnast valitakse navigatsioonijuhisest "Tuled ja märgid" ("Tuled").

2.6.3. Kaardil näidatud maamärgi tule nähtavusulatus (joonis 2.16)

Riis. 2.16. Kuvatud tuletorni valguse nähtavuse vahemikud

Navigatsiooni merekaartidel ja navigatsioonijuhendites on maamärgi tule nähtavuspiirkond antud vaatleja silma kõrgusele merepinnast e= 5 m, st:

Kui vaatleja silma tegelik kõrgus merepinnast erineb 5 m-st, siis on maamärgi tule nähtavuse ulatuse määramiseks vaja lisada kaardil (juhendis) näidatud ulatus (kui e> 5 m) või lahutada (kui e < 5 м) поправку к дальности видимости огня ориентира (DD K), näidatud kaardil silma kõrguse jaoks.

(2.11)

(2.12)

Näiteks: D K= 20 miili, e= 9 m.

D KOHTA = 20,0+1,54=21,54miili

Seejärel: DKOHTA = D K + ∆ D TO = 20,0 + 1,54 = 21,54 miili

Vastus: D O= 21,54 miili.

Probleemid nähtavusvahemike arvutamisel

A) Nähtav horisont ( D e) ja maamärk ( D P)

B) Tuletorni tule avamine

Järeldused

1. Peamised vaatleja jaoks on järgmised:

A) lennuk:

vaatleja tegeliku horisondi tasapind (PLI);

Vaatleja tegeliku meridiaani tasand (PL).

Vaatleja esimese vertikaali tasapind;

b) read:

vaatleja loodijoon (tavaline),

Vaatleja tõeline meridiaanijoon ® keskpäevane joon N-S;

Liin E-W.

2. Suunalugemissüsteemid on:

Ringikujuline (0°¸360°);

poolringikujuline (0°¸180°);

Kvartalnoot (0°¸90°).

3. Mis tahes suunda Maa pinnal saab mõõta tõelise horisondi tasapinna nurga all, võttes lähtepunktiks vaatleja tõelise meridiaanijoone.

4. Tegelikud suunad (IR, IP) määratakse laeval vaatleja tõelise meridiaani põhjaosa suhtes ja CU (kursinurk) - laeva pikitelje vööri suhtes.

5. Vaatleja nähtava horisondi ulatus ( D e) arvutatakse järgmise valemi abil:

6. Navigatsiooniorientiiri nähtavusulatus (päevasel ajal hea nähtavuse korral) arvutatakse järgmise valemi abil:

7. Navigatsiooni maamärgi tule nähtavusulatus vastavalt selle ulatusele ( D K), mis on näidatud kaardil, arvutatakse järgmise valemi abil:

, Kus .