Udaljenost morskog horizonta. Teorija navigacije

27.08.2024

Svaki objekt ima određenu visinu H (sl. 11), stoga je domet vidljivosti objekta Dp-MR sastavljen od dometa vidljivog horizonta promatrača De=Mc i dometa vidljivog horizonta objekta Dn= RC:

Riža. 11.

Koristeći formule (9) i (10), N. N. Struisky sastavio je nomogram (slika 12), au MT-63 data je tablica. 22-v "Raspon vidljivosti objekata", izračunat prema formuli (9).

Primjer 11. Nađite domet vidljivosti objekta s visinom iznad razine mora H = 26,5 m (86 ft) kada je visina oka promatrača iznad razine mora e = 4,5 m (1 5 ft).

Otopina.

1. Prema nomogramu Struisky (sl. 12), na lijevoj okomitoj ljestvici "Visina promatranog objekta" označavamo točku koja odgovara 26,5 m (86 ft), na desnoj okomitoj ljestvici "Visina oka promatrača" označavamo točku koja odgovara 4,5 m (15 ft); povezujući označene točke ravnom linijom, na sjecištu potonje s prosječnom vertikalnom ljestvicom „Raspon vidljivosti” dobivamo odgovor: Dn = 15,1 m.

2. Prema MT-63 (Tablica 22-c). Za e = 4,5 m i H = 26,5 m, vrijednost Dn = 15,1 m svjetioničarskih svjetala navedena u navigacijskim priručnicima i na pomorskim kartama izračunata je za visinu oka promatrača jednaku 5 m. Ako stvarna visina oka promatrača nije jednaka 5 m, tada se korekcija A = MS-KS- = De-D5 mora dodati rasponu Dk navedenom u priručnicima. Korekcija je razlika između udaljenosti vidljivog horizonta s visine od 5 m i naziva se korekcija za visinu oka promatrača:

Kao što se može vidjeti iz formule (11), korekcija za visinu oka promatrača A može biti pozitivna (kada je e> 5 m) ili negativna (kada je e
Dakle, raspon vidljivosti svjetla fara određen je formulom

Riža. 12.

Primjer 12. Domet vidljivosti svjetionika naznačenog na karti je Dk = 20,0 milja.

S koje će udaljenosti vatru vidjeti promatrač čije je oko na visini e = 16 m?

Otopina. 1) prema formuli (11)

2) prema tablici. 22-a ME-63 A=De - D5 = 8,3-4,7 = 3,6 milja;

3) prema formuli (12) Dp = (20,0+3,6) = 23,6 milja.

Primjer 13. Domet vidljivosti svjetionika naznačenog na karti je Dk = 26 milja.

S koje udaljenosti će promatrač na brodu vidjeti vatru (e=2,0 m)

Otopina. 1) prema formuli (11)

2) prema tablici. 22-a MT-63 A=D - D = 2,9 - 4,7 = -1,6 milja;

3) prema formuli (12) Dp = 26,0-1,6 = 24,4 milje.

Domet vidljivosti objekta, izračunat pomoću formula (9) i (10), naziva se geografski.

Riža. 13.

Domet vidljivosti svjetla fara, odn optički raspon vidljivost ovisi o snazi izvora svjetlosti, sustavu svjetionika i boji vatre. U ispravno izgrađenom svjetioniku obično se poklapa s njegovim geografskim rasponom.

Pri oblačnom vremenu stvarni domet vidljivosti može se značajno razlikovati od geografskog ili optičkog dometa.

Nedavno je istraživanjem utvrđeno da se u dnevnim uvjetima plovidbe domet vidljivosti objekata točnije određuje sljedećom formulom:

Na sl. Slika 13 prikazuje nomogram izračunat pomoću formule (13). Objasnit ćemo korištenje nomograma rješavanjem zadatka s uvjetima primjera 11.

Primjer 14. Nađite domet vidljivosti objekta s visinom iznad razine mora H = 26,5 m, s visinom oka promatrača iznad razine mora e = 4,5 m.

Otopina. 1 prema formuli (13)

Vidljivi horizont. S obzirom da je zemljina površina blizu kruga, promatrač vidi taj krug ograničen horizontom. Taj se krug naziva vidljivi horizont. Udaljenost od mjesta gdje se promatrač nalazi do vidljivog horizonta naziva se domet vidljivog horizonta.

Vrlo je jasno da što je više iznad tla (vodene površine) oko promatrača smješteno, to će raspon vidljivog horizonta biti veći. Raspon vidljivog horizonta na moru mjeri se u miljama i određuje formulom:

gdje je: De - raspon vidljivog horizonta, m;
e je visina oka promatrača, m (metar).

Da biste dobili rezultat u kilometrima:

Raspon vidljivosti objekata i svjetala. Raspon vidljivosti objekta (svjetionik, drugi brod, građevina, stijena itd.) na moru ne ovisi samo o visini oka promatrača, već i o visini promatranog objekta ( riža. 163).

Riža. 163. Domet vidljivosti svjetionika.

Stoga će raspon vidljivosti objekta (Dn) biti zbroj De i Dh.

gdje je: Dn - raspon vidljivosti objekta, m;
De domet vidljivog horizonta od strane promatrača;
Dh je raspon vidljivog horizonta s visine objekta.

Raspon vidljivosti objekta iznad razine vode određuje se formulama:

Dp = 2,08 (√e + √h), milje;
Dp = 3,85 (√e + √h), km.

Primjer.

S obzirom: visina navigatorovog oka e = 4 m, visina svjetionika h = 25 m Odredite na kojoj udaljenosti navigator treba vidjeti svjetionik po vedrom vremenu. Dp = ?

Otopina: Dp = 2,08 (√e + √h)
Dp = 2,08 (√4 + √25) = 2,08 (2 + 5) = 14,56 m = 14,6 m.

Odgovor: Svjetionik će se otkriti promatraču na udaljenosti od oko 14,6 milja.

U praksi navigatori raspon vidljivosti objekata određuje se nomogramom ( riža. 164), ili prema pomorskim tablicama, koristeći karte, upute za plovidbu, opise svjetala i znakova. Treba znati da je u navedenim priručnicima domet vidljivosti objekata Dk (domet vidljivosti kartice) naznačen na visini oka promatrača e = 5 m i da bi se dobio pravi domet pojedinog objekta potrebno je uzeti u obzir korekciju DD za razliku u vidljivosti između stvarne visine oka promatrača i karte e = 5 m. Ovaj problem se rješava pomoću nautičkih tablica (MT). Određivanje raspona vidljivosti objekta pomoću nomograma provodi se na sljedeći način: ravnalo se primjenjuje na poznate vrijednosti visine oka promatrača e i visine objekta h; sjecište ravnala sa srednjom skalom nomograma daje vrijednost željene vrijednosti Dn. Na sl. 164 Dp = 15 m na e = 4,5 m i h = 25,5 m.

Riža. 164. Nomogram za određivanje vidljivosti objekta.

Prilikom proučavanja problematike raspon vidljivosti svjetala noću Treba imati na umu da će domet ovisiti ne samo o visini vatre iznad površine mora, već io snazi izvora svjetlosti i vrsti rasvjetnog uređaja. U pravilu se za svjetionike i druge navigacijske znakove proračunavaju rasvjetni uređaji i jačina osvjetljenja tako da domet vidljivosti njihovih svjetala odgovara dometu vidljivosti horizonta s visine svjetla iznad razine mora. Navigator mora zapamtiti da domet vidljivosti objekta ovisi o stanju atmosfere, kao io topografskom (boja okolnog krajolika), fotometrijskom (boja i svjetlina objekta na pozadini terena) i geometrijskom (veličina i oblik objekta) faktori.

Pitanje broj 10.

Udaljenost vidljivog horizonta. Domet vidljivosti objekta...

Domet vidljivosti geografskog horizonta

Neka visina oka promatrača koji se nalazi u točki A" iznad razine mora, jednako e(Slika 1.15). površina Zemlje u obliku kugle polumjera R

Vidne zrake koje idu do A" i tangiraju na površinu vode u svim smjerovima tvore mali krug KK", koji se zove teoretski vidljiva linija horizonta.

Zbog različite gustoće atmosfere po visini, zraka svjetlosti ne širi se pravocrtno, već po određenoj krivulji A"B, koji se može aproksimirati kružnicom polumjera ρ .

Pojava zakrivljenosti vidne zrake u Zemljinoj atmosferi naziva se terestrička refrakcija a obično povećava raspon teoretski vidljivog horizonta. promatrač ne vidi KK", već liniju BB", koja je mali krug duž kojeg površina vode dodiruje nebo promatračev prividni horizont.

Koeficijent terestričke refrakcije izračunava se pomoću formule. Njegova prosječna vrijednost:

Lomni kutr određen, kao što je prikazano na slici, kutom između tetive i tangente na krug polumjeraρ .

Sferni radijus A"B naziva se geografski ili geometrijski raspon vidljivog horizonta De. Ovaj raspon vidljivosti ne uzima u obzir prozirnost atmosfere, tj. pretpostavlja se da je atmosfera idealna s koeficijentom prozirnosti m = 1.

Povucimo ravninu pravog horizonta H kroz točku A", tada ćemo okomiti kut d između H i tangente na vidnu zraku A"B nazvati nagib horizonta

U nautičkim stolovima MT-75 nalazi se stol. 22 “Raspon vidljivog horizonta”, izračunat pomoću formule (1.19).

Raspon geografske vidljivosti objekata

Geografski raspon vidljivosti objekata na moru dp, kao što slijedi iz prethodnog odlomka, ovisit će o vrijednosti e- visina oka promatrača, magnituda h- visina objekta i indeks loma X.

Vrijednost Dp određena je najvećom udaljenošću na kojoj će promatrač vidjeti njezin vrh iznad linije horizonta. U stručnoj terminologiji postoji pojam raspona, kao i trenutaka"otvoriti" I"zatvaranje" navigacijski orijentir, poput svjetionika ili broda. Izračun takvog raspona omogućuje navigatoru da ima dodatne informacije o približnom položaju broda u odnosu na orijentir.

gdje je Dh raspon vidljivosti horizonta s visine objekta

Na pomorskim navigacijskim kartama domet geografske vidljivosti navigacijskih orijentira daje se za visinu oka promatrača e = 5 m i označava se kao Dk - domet vidljivosti označen na karti. U skladu s (1.22), izračunava se na sljedeći način:

Prema tome, ako se e razlikuje od 5 m, tada je za izračunavanje Dp do raspona vidljivosti na karti potrebna dopuna koja se može izračunati na sljedeći način:

Nema sumnje da Dp ovisi o fiziološkim karakteristikama oka promatrača, o oštrini vida, izraženoj u rezoluciji na.

Razlučivost kuta- ovo je najmanji kut pod kojim oko razlikuje dva predmeta kao odvojene, tj. u našem zadatku to je sposobnost razlikovanja predmeta od linije horizonta.

Pogledajmo sl. 1.18. Zapišimo formalnu jednakost

Zbog rezolucije objekta, objekt će biti vidljiv samo ako njegove kutne dimenzije nisu manje od na, tj. imat će visinu iznad linije horizonta najmanje SS". Očito, y treba smanjiti raspon, izračunat pomoću formula (1.22). Zatim

Segment CC" zapravo smanjuje visinu objekta A.

Pretpostavljajući da su u ∆A"CC" kutovi C i C" blizu 90°, nalazimo

Ako želimo dobiti Dp y u miljama i SS" u metrima, tada se formula za izračunavanje dometa vidljivosti objekta, uzimajući u obzir rezoluciju ljudskog oka, mora svesti na oblik

Utjecaj hidrometeoroloških čimbenika na opseg vidljivosti horizonta, objekata i svjetla

Raspon vidljivosti može se tumačiti kao apriorni raspon bez uzimanja u obzir trenutne prozirnosti atmosfere, kao i kontrasta objekta i pozadine.

Raspon optičke vidljivosti- ovo je raspon vidljivosti, ovisno o sposobnosti ljudskog oka da razlikuje objekt prema njegovoj svjetlini na određenoj pozadini ili, kako kažu, da razlikuje određeni kontrast.

Domet optičke vidljivosti tijekom dana ovisi o kontrastu između promatranog objekta i pozadine područja. Raspon optičke vidljivosti po danu predstavlja najveću udaljenost na kojoj prividni kontrast između objekta i pozadine postaje jednak kontrastu praga.

Domet noćne optičke vidljivosti ovo je najveći domet vidljivosti požara u određenom trenutku, određen intenzitetom svjetlosti i trenutnom meteorološkom vidljivošću.

Kontrast K može se definirati na sljedeći način:

Gdje je Vf svjetlina pozadine; Bp je svjetlina objekta.

Minimalna vrijednost K naziva se prag kontrastne osjetljivosti oka i iznosi prosječno 0,02 za dnevne uvjete i objekte kutnih dimenzija oko 0,5°.

Dio svjetlosnog toka iz svjetiljki svjetionika apsorbiraju čestice u zraku, što rezultira slabljenjem intenziteta svjetlosti. To je karakterizirano koeficijentom prozirnosti atmosfere

Gdje ja0 - jakost svjetlosti izvora; /1 - intenzitet svjetlosti na određenoj udaljenosti od izvora, uzet kao jedinica.

DO koeficijent prozirnosti atmosfere uvijek je manji od jedinice, što znači geografski raspon- ovo je teoretski maksimum, koji u stvarnim uvjetima raspon vidljivosti ne doseže, s iznimkom anomalnih slučajeva.

Procjena prozirnosti atmosfere u točkama može se napraviti pomoću ljestvice vidljivosti iz stol 51 MT-75 ovisno o stanju atmosfere: kiša, magla, snijeg, sumaglica itd.

Tako nastaje koncept raspon meteorološke vidljivosti, što ovisi o prozirnosti atmosfere.

Nazivni raspon vidljivosti vatra se naziva raspon optičke vidljivosti s rasponom meteorološke vidljivosti od 10 milja (ד = 0,74).

Termin preporučuje Međunarodna udruga svjetioničarskih tijela (IALA) i koristi se u inozemstvu. Na domaćim kartama iu navigacijskim priručnicima naveden je standardni raspon vidljivosti (ako je manji od geografskog).

Standardni raspon vidljivosti- ovo je optički domet s meteorološkom vidljivošću od 13,5 milja (ד = 0,80).

Navigacijski priručnici “Svjetla” i “Svjetla i znakovi” sadrže tablicu dometa vidljivosti horizonta, nomogram vidljivosti objekta i nomogram dometa optičke vidljivosti. Nomogram se može unijeti po jakosti osvjetljenja u kandelama, po nazivnom (standardnom) rasponu i po meteorološkoj vidljivosti, što rezultira optičkim rasponom vidljivosti požara (slika 1.19).

Navigator mora eksperimentalno prikupiti informacije o dometima otvaranja određenih svjetala i znakova u navigacijskom području u različitim vremenskim uvjetima.

Raspon vidljivosti horizonta

Crta opažena u moru, po kojoj more kao da se spaja s nebom, zove se vidljivom horizontu promatrača.

Ako je oko promatrača na visini e M iznad razine mora (tj. A riža. 2.13), tada linija pogleda koja teče tangencijalno na zemljinu površinu definira mali krug na zemljinoj površini ahh, radijus D.

Riža. 2.13. Raspon vidljivosti horizonta

To bi bilo točno da Zemlja nije okružena atmosferom.

Ako uzmemo Zemlju kao sferu i isključimo utjecaj atmosfere, onda iz pravokutnog trokuta OAa slijedi: OA=R+e

Budući da je vrijednost izuzetno mala ( Za e = 50m na R = 6371km – 0,000004 ), onda konačno imamo:

Pod utjecajem zemaljske refrakcije, kao rezultat refrakcije vidne zrake u atmosferi, promatrač vidi horizont dalje (u krugu bb).

(2.7)

Gdje X– koeficijent terestričke refrakcije (» 0,16).

Ako uzmemo opseg vidljivog horizonta D e u miljama i visinu oka promatrača iznad razine mora ( e M) u metrima i zamijenite vrijednost polumjera Zemlje ( R=3437,7 milja = 6371 km), tada konačno dobivamo formulu za izračunavanje raspona vidljivog horizonta

(2.8)

Na primjer: 1) e = 4 m D e = 4,16 milja; 2) e = 9 m D e = 6,24 milja;

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

Koristeći formulu (2.8), tablica br. 22 "MT-75" (str. 248) i tablica br. 2.1 "MT-2000" (str. 255) sastavljene su prema ( e M) od 0,25 m¸ 5100 m. (vidi tablicu 2.2)

Raspon vidljivosti znamenitosti na moru

Ako je promatrač čija je visina oka na visini e M iznad razine mora (tj. A riža. 2.14), promatra liniju horizonta (tj. U) na daljinu D e (milje), zatim, po analogiji, i iz referentne točke (tj. B), čija je visina iznad razine mora h M, vidljivi horizont (tj. U) promatrano iz daljine D h (milje).

Riža. 2.14. Raspon vidljivosti znamenitosti na moru

Od sl. 2.14 očito je da raspon vidljivosti objekta (orijentira) ima visinu iznad razine mora h M, s visine oka promatrača iznad razine mora e Mće se izraziti formulom:

Formula (2.9) se rješava pomoću tablice 22 “MT-75” str. 248 ili tablicu 2.3 “MT-2000” (str. 256).

Na primjer: e= 4 m, h= 30 m, D P = ?

Otopina: Za e= 4 m® D e= 4,2 milje;

Za h= 30 m® D h= 11,4 milja.

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

Riža. 2.15. Nomogram 2.4. "MT-2000"

Formula (2.9) također se može riješiti korištenjem Prijave 6 na "MT-75" ili nomogram 2.4 “MT-2000” (str. 257) ® sl. 2.15.

Na primjer: e= 8 m, h= 30 m, D P = ?

Otopina: Vrijednosti e= 8 m (desno mjerilo) i h= 30 m (lijevo mjerilo) spojiti ravnom crtom. Točka sjecišta ove linije s prosječnom ljestvicom ( D P) i dat će nam željenu vrijednost 17,3 milje. ( vidi tablicu 2.3 ).

Raspon geografske vidljivosti objekata (iz tablice 2.3. “MT-2000”)

Bilješka:

Visina navigacijskog orijentira iznad razine mora odabire se iz navigacijskog vodiča za plovidbu "Svjetla i znakovi" ("Svjetla").

2.6.3. Raspon vidljivosti svjetla orijentira prikazanog na karti (Sl. 2.16)

Riža. 2.16. Prikazani su rasponi vidljivosti svjetla svjetionika

Na navigacijskim pomorskim kartama i u navigacijskim priručnicima raspon vidljivosti svjetla orijentira naveden je za visinu oka promatrača iznad razine mora e= 5 m, tj.:

Ako se stvarna visina oka promatrača iznad razine mora razlikuje od 5 m, tada je za određivanje dometa vidljivosti svjetla orijentira potrebno dodati domet prikazan na karti (u priručniku) (ako e> 5 m), ili oduzmite (ako e < 5 м) поправку к дальности видимости огня ориентира (DD K), prikazano na karti za visinu oka.

(2.11)

(2.12)

Na primjer: D K= 20 milja, e= 9 m.

D OKO = 20,0+1,54=21,54milja

Zatim: DOKO = D K + ∆ D DO = 20,0+1,54 =21,54 milja

Odgovor: D O= 21,54 milje.

Problemi izračunavanja raspona vidljivosti

A) Vidljivi horizont ( D e) i orijentir ( D P)

B) Otvaranje svjetioničarske vatre

Zaključci

1. Glavni za promatrača su:

A) avion:

Ravnina pravog horizonta promatrača (PLI);

Ravnina pravog meridijana promatrača (PL).

Ravnina prve vertikale promatrača;

b) linije:

Visak (normala) promatrača,

Prava meridijanska linija promatrača ® podnevna linija S-J;

Linija I-Z.

2. Sustavi za brojanje smjerova su:

Kružni (0°¸360°);

Polukružni (0°¸180°);

Četvrtina (0°¸90°).

3. Bilo koji smjer na površini Zemlje može se izmjeriti kutom u ravnini pravog horizonta, uzimajući liniju pravog meridijana promatrača kao ishodište.

4. Pravi pravci (IR, IP) određuju se na brodu u odnosu na sjeverni dio pravog meridijana promatrača, a CU (kut smjera) - u odnosu na pramac uzdužne osi broda.

5. Raspon vidljivog horizonta promatrača ( D e) izračunava se pomoću formule:

6. Domet vidljivosti navigacijskog orijentira (pri dobroj vidljivosti tijekom dana) izračunava se pomoću formule:

7. Raspon vidljivosti svjetla navigacijskog orijentira, prema njegovom dometu ( D K), prikazan na karti, izračunava se pomoću formule:

, Gdje .