Как найти кажущийся ветер - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Федеральное
агентство морского и речного транспорта
РФ

ФБОУ ВПО

«Новосибирская
государственная академия водного
транспорта»

Кафедра «Судовождение»

Дисциплина

Гидрометеорологическое обеспечение
судоходства

Расчетно-графическая
работа № 2

Тема: «Определение истинного и кажущегося ветра на судне»

Новосибирск 2012

Определение истинного и кажущегося ветра на судне

Время:
2 часа

Учебная цель:
изучить назначение и устройство приборов
для измерения ветра на судне. Научиться
определять направление и скорость
кажущегося ветра, вычислять направление
и скорость истинного ветра графическим
способом и с помощью ветрочёта.

Вопросы, подлежащие
отработке на занятии

Отработка навыков
работы с ручным и индукционным
анемометрами, с цифровым переносным
анемометром АП-1. Использование судового
анеморумбометра М 63М-1.
Научиться
пользоваться кругом СМО (ветрочётом).
Изучить требования
РД 52.04.585-97 в организации порядка
производства гидрометеонаблюдений.

Материально-техническое
обеспечение

Анемометр ручной
МС-13.
анемометр
индукционный АРИ-49.
Круг СМО (ветрочёт).
РД 52.04.585-97.

Общие положения

Наблюдения
производятся вахтенным штурманом. В
отдельных случаях наблюдения могут
быть выполнены по распоряжению капитана
другим подготовленным членом экипажа.
Однако за своевременное производство
наблюдений и их качество отвечает
вахтенный помощник капитана. Ответственным
штурманом-наблюдателем является, как
правило, третий помощник капитана.

Наблюдения
производятся на судах по маршруту их
плавания вне пределов акваторий портов
4 раза в сутки по всемирному координированному
времени (UTC)
в сроки наблюдений 00, 06, 12, 18 ч. На судах
каботажного плавания и судах, которые
не выполняют попутных гидрометеорологических
наблюдений, наблюдения производятся
каждые 4 часа, начиная с 00, 04 ч. и т д.

Под сроком наблюдений
здесь понимается 30-минутный период до
указанных сроков. При стоянке в порту
наблюдения не производятся. Измерения
ветра производятся согласно рекомендуемой
схемы [1].

Для измерения
ветра на судне могут применяться
следующие ветроизмерительные приборы:
анемометр ручной чашечный МС-13 со счётным
механизмом; анемометр цифровой переносной
АП-1; анемометр ручной индукционный
АРИ-49; различные типы судовых
анеморумбометров. Подробно о правилах
работы и обслуживания этих приборов
изложено в [1].

Ветер
(горизонтальное
движение воздушных частиц относительно
подстилающей поверхности) – векторная
величина и описывается двумя параметрами
– скоростью ( м/с, узл.) и направлением.
Направление ветра – направление, откуда
перемещаются воздушные частицы (откуда
дует ветер) и определяется углом между
географическим меридианом и направлением
на точку горизонта, откуда дует ветер,
т.е. ветер дует в компас. Выражается в
градусах (от 0 до 360) или в румбах: N,
NE,
E,
SE
и т.д.

Если судно не имеет
хода, задача определения направления
и скорости ветра не представляет
трудностей. Наблюдаемые направления и
скорости ветра являются истинными. В
штилевую погоду на судне, имеющего ход,
всегда ощущается встречный ветер, равный
скорости судна. Этот ветер называется
курсовым
V_к
и направлен
в сторону, обратную движению судна. Во
всех случаях на движущемся судне
наблюдается кажущийся
ветер W,
вектор которого является геометрической
суммой истинного V_и
курсового
ветра V_к
. Направление
кажущегося ветра определяется либо по
отношению к курсу судна (определяется
КУ),
либо с помощью пеленгатора на репитере
гирокомпаса и вымпела.

Скорость и
направление истинного ветра на ходу
судна не измеряются, а рассчитываются
по скорости и направлению кажущегося
ветра, по курсу и скорости движения
судна. Расчёт выполняется графически
на миллиметровке, маневренном планшете,
либо с использованием вычислительных
средств или ветрочёта КСМО-1М.

В аварийных
ситуациях (при выходе из строя измерительных
приборов), когда невозможно измерить
скорость и направление кажущегося
ветра, направление и скорость истинного
ветра следует определять визуально:
скорость – по состоянию поверхности
моря (океана), а направление – по
направлению перемещения ветровых волн.
Для этой цели можно воспользоваться
таблицей 6 (с.39-41) в [1] : шкала для визуальной
оценки силы и скорости ветра .

Порядок выполнения
работы

Ознакомиться с
текстом
настоящего
описания.
Ознакомиться с
рекомендуемой литературой.
Для введения
поправок в показания анемометра МС-13
использовать следующие данные
поверочного свидетельства:

N дел/c	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
W м/c	1,3	1,9	3,1	3,7	4,8	5,5	6,5	7,3	8,2	9,1
N дел/c	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
W м/c	10	10,9	11,6	12,5	13,3	14,3	15,1	16,2	16,5	19,4

Если N
> 20,принимается значение W
= N.

Определить
направление и скорость кажущегося
ветра с использованием ручного анемометра
и пеленгатора. При отсутствии возможности
использования приборов, данные для
работы брать из вариантов заданий.
Вычисление
результатов:

вычесть из второго
отсчёта первый и полученную разность
записать;
определить число
делений в секунду, для чего полученную
разность разделить на число секунд (в
данном случае на 100) и частное округлить
до десятых долей;
найти в поверочном
свидетельстве прибора в графе «число
делений в секунду» полученное число;
против него прочитать в графе «Скорость
ветра в м/с» число, которое соответствует
измеренной скорости ветра и записать
его в бланк.

Пример:

Курс судна 228º
скорость 16 узл. Направление кажущегося
ветра 170º.

1-й отсчёт4294, второй
отсчёт – 5635, разность – 1341. Число делений
в секунду 1341 : 100 = 13,4( измерялась средняя
скорость ветра за 100 сек).

В поверочном
свидетельстве для 13 делений находим
11,6 м/с, для 14 делений скорость 12,5 м/с.

Производим
интерполяцию:

— на 10/10 приходится
12,5 – 11,6 = 0,9

— на 4/10 деления
придётся(0,4 х 0,9) : 10 =0,36 = 0,4

— на 13,4 деления
находим11,6 + 0,4 = 12,0 м/с. – истинная скорость
ветра.

Для определения
направления ветра графическим способом
строим векторный треугольник, как было
указано выше. В результате получим
направление и скорость истинного ветра:

Определение
направления и скорости истинного ветра
с помощью круга СМО не представляет
затруднений. Правила его использования
изложены с обратной стороны прибора,
где также приводится таблица для перевода
скорости в узлах в м/с.

Все данные задания
и хода решения отображаются в таблице,
имеющей вид:

Вариант № 11

№ пп	К_с	V_c уз/м/с	К_w	II отсчёт	I отсчёт	N дел/с	W_к Испр	К_ис_т	V_ис_т	Усл. обозн направ-ления и скорости
1	228º	16/8,2	170º	5635	4294	13,4	12,0

По каждой позиции
дать визуальную оценку силы ветра
согласно таблицы 6 [1] или таблицы 5.29
[3].
Дать определение
геострофического, градиентного ветра
и барического закона ветра.
Дать определения
и характеристику местных ветров в
различных районах мирового океана.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

В азы яхтинга и парусного спорта, безусловно, входят знания курсов парусной яхты и направление ветра относительно судна. От этих двух факторов зависит ход яхты, ее скорость и безопасность экипажа. Сегодня мы простыми словами расскажем о курсах парусной яхты и направлениях ветра.

Истинный и кажущийся (вымпельный) ветер

Для начала разберем такие понятия, как истинный и кажущийся ветер.

Истинный ветер – это тот, который мы ощущаем, когда стоим на одной точке, и на который нам указывают окружающие объекты, так как дым, «колдунчик» на парусе или мачте, макушки деревьев, флаги и так далее. Когда в прогнозе погоды говорят о силе и скорости ветра, речь идет именно об истинном ветре.

Кажущийся ветер, наоборот, чисто субъективное явление, и именно его яхта использует при движении. Движение воздуха относительно движущегося объекта, т. е. ветер, измеряемый с борта движущегося судна и образующийся в результате сложения истинного ветра и так называемого курсового ветра, возникающего при движении судна. Так объясняется кажущийся ветер в учебниках. Рассмотрим это явление на примере, чтобы окончательно понять его суть.

Выйдя из бухты, яхта идет против ветра – острым курсом. Она встречает ветер практически в нос, и нам кажется, что он дует достаточно сильно. Но вот яхта уваливается и начинает движение по ветру — полным курсом (угол к ветру больше 90 градусов). Теперь у вас складывается такое ощущение, что ветер утих. Но ничего подобного не произошло, просто скорости и направления ветра и яхты сложились и одна компенсирует другую. Это и есть кажущийся ветер – ветер который использует яхта, и который чувствуете вы, а не тот, что дует на самом деле.

В парусной терминологии такой ветер называют «вымпельным». Яхтсмен на лодке всегда имеет дело с вымпельным ветром, и именно к его направлению он настраивает паруса. Вымпельный же ветер немного острее.

Как только яхта остановится без движения – ветер становится истинным, его направление и сила будут соответствовать прогнозу погоды.

Просто о сложном:

на острых курсах скорость вымпельного ветра превышает скорость истинного;
на полных курсах скорость вымпельного ветра становиться меньше истинного;
чем сильнее ветер, тем больше собственная скорость яхты, и тем острее приходит к ней вымпельный ветер;
на острых курсах скорость вымпельного ветра превышает скорость истинного;
на полных курсах скорость вымпельного ветра меньше скорости истинного;
наибольшая скорость достигается при движении в бакштаг и галфвинд – в полветра. В этом случае вымпельный ветер дует чуть с кормы или в скулу яхты.

Челлендж:

Попробуйте определить, каким курсом идут яхты на представленном фото, выкладывайте подписанную картинку в инстаграмм и отмечайте «Парусную Академию».

Увидеть направление ветра помогают:

– флюгарка (специальный флажок на топе мачты)

– вымпелы, флаги и другие развивающиеся полотна, в том числе и паруса.

– колдунчики (тонкая лента легкой ткани или нити, приспособленная на вантах или на парусах)

– рябь на воде (ветер гонит небольшую волну на водной поверхности)

– деревья

– дым из труб на берегах

Определяем галс

Движение парусной яхты относительно ветра – называют галсами. Не путайте с названиями курсов яхты! Различают правый и левый галсы – именно движения парусной яхты. Если стоим к носу яхты лицом, тот борт, что по правую руку – правый. И, наоборот, по левую руку – левый. Аналогично повторяют этот принцип и названия галсов. Рука ближайшая к борту (правая или левая), обычно ей мы держим шкоты, поможет определить, каким галсом мы идем.

Запомнить это можно по гику: если он лежит на правом борту – это левый галс. Если гик на левом борту – это правый галс.

Зачем нужно знать, каким галсом вы идете? Главное правило расхождения яхт: яхта на правом галсе имеет право дороги, и яхта на левом галсе должна ей уступать. Поэтому хитрость с гиком поможет в самом начале обучения яхтингу быстро определять галс и не попадать в неприятные ситуации.

Расшифровываем команды капитана

Команда «Открениваем, все на ветер!» означает, что команде надо быстро переместиться на наветренный борт – тот, в который потоки ветра. Кстати, паруса, стоящие в рабочем положении, всегда находятся у подветренного борта.

«Быть на ветру». Представим, две яхты идут параллельно вдоль берега одним галсом. Та, что находится ближе к ветру (и к берегу) – будет наветренной по отношению к другой лодке. В парусном спорте «быть на ветру» – выгодная позиция: ветер чище, и предоставляется большая свобода для маневра.

Определяем курс

Яхты ходят всегда относительно вымпельного ветра определенными курсами. В них также стоит разобраться:

Левентик – положение яхты строго против ветра. Нос яхты развернут смотрит прямо против него. При этом говорится, что яхта находится в левентике: то есть ее паруса не работают, а полощут на ветру. Это не рабочее состояние парусов.

Бейдевинд – острый к ветру курс, имеющий достаточный диапазон: он сам может быть острым и полным, то есть между носом яхты и направлением вымпельного ветра есть угол: от острого до более полного.

Галфвинд

– относится к полным курсам, хотя скорее промежуточный между острым и полным. В полветра – его самое точное название. Ветер дует ровно попрек яхты, почти под прямым углом к ее наветренному борту (строго говоря, к ее диаметральной плоскости).

Бакштаг – полный курс, ветер дует немного с кормы.

Фордевинд – дует ветер ровно в корму, его еще называют попутным курсом.

Прямо против ветра яхта действительно не ходит. В этом случае она вынуждена – лавироваться, то есть ходить острыми курсами, меняя при повороте правый галс на левый и наоборот. Получается зигзагообразное движение яхты против ветра.

Здесь важно держать лодку на курсе, для этого рулевой применяет приведение к ветру и уваливание. Представим, что яхта выходит из марины с попутным ветром, дующим все же не точно корму, а немного с боку, т.е. в бакштаг. Паруса на левом борту, ветер дует справа, яхта идет правым галсом. Рулевой слегка перекладывает руль направо – на ветер, т.е. приводится. Паруса сразу провисают, их надо подобрать шкотом – яхта вновь набирает ход. Ветер дует прямо в борт – яхта идет все тем же правым галсом, но уже в галфвинд. Еще немного приведясь на ветер и выбрав шкоты – увеличивается крен. Это бейдевинд, самый острый курс. С него можно также быстро и плавно увалиться (переложить руль на подветер) до полного фордевинда.

Таким образом, чтобы запомнить все курсы относительно ветра, достаточно обращать внимание на знаки, которые этот ветер подает.

Домашнее задание

А теперь запоминайте «лайфхак», как быстро научиться определять курс, не находясь на яхте: выйдите на улицу и сосредоточьтесь на потоках воздуха, которые дуют в лицо. Определите, откуда исходит ветер и сравните с табличкой-подсказкой.

В любом случае, чем больше у вас будет практики, тем более виртуозно и быстро вы научитесь определять направление ветра относительно яхты.

Полина Белова, пресс-служба «Парусной Академии»
press@yachtingacademy.ru

8 (495) 946-8330

Источник

From Wikipedia, the free encyclopedia

V = boat speed, H = head wind, W = true wind, A = apparent wind, α = pointing angle, β = angle of apparent wind

Apparent wind is the wind experienced by a moving object.

Definition of apparent wind[edit]

The apparent wind is the wind experienced by an observer in motion and is the relative velocity of the wind in relation to the observer.^{[citation needed]}

The velocity of the apparent wind is the vector sum of the velocity of the headwind (which is the velocity a moving object would experience in still air) plus the velocity of the true wind. The headwind is the additive inverse of the object’s velocity; therefore, the velocity of the apparent wind can also be defined as a vector sum of the velocity of the true wind minus the velocity of the object.^{[citation needed]}

Apparent wind in sailing[edit]

In sailing, apparent wind is the speed and direction of wind indicated by a wind instrument (anemometer) on a moving craft (on water, land or ice) in undisturbed air. It is composed of the combined speeds and directions of the craft and wind observed by a stationary wind instrument—the true wind. A true wind coming from the bow increases the apparent wind induced by the speed of the craft, coming from the stern it decreases apparent wind, and coming from the side the apparent wind angle and speed change according to the combined speed and direction of each the craft and the true wind. Apparent wind is important to sailors in order to set sail angle with respect to the wind and to anticipate how much power the wind will generate on a point of sail. Apparent wind differs in speed and direction from the true wind that is experienced by a stationary observer and composed of the true wind speed (TWS) and true wind direction (TWD) or the TWS and true wind angle (TWA) relative to the boat if it were stationary.^[1]
In nautical terminology, apparent wind is measured in knots and degrees.

Note that a number of additional factors come into play when converting the measurements from the masthead anemometer into the true wind if a high degree of accuracy is required, including the following:^[2]^[3]^[4]

Leeway (or drift on power vessels) — it is very seldom that a craft is pointing in the direction it is going, and on a sailboat the angle of leeway is the difference between the heading of the craft and its actual track through the water. This must be corrected for when converting apparent wind angle to true wind direction. The same effect is found when the craft is altering course.
Mast twist — the rigging loads often put a significant amount of torsion on the mast, especially if the rig has runners, so it is twisted along its length
Mast rotation — many racing multihulls have a mast that can be rotated, so the anemometer reading needs to be corrected by the angle of rotation of the mast
Heel angle — this is a simple trigonometric correction
Upwash from the sails — the airflow around the top of the mast is distorted by the presence of the sails. This effect varies with the sails set at the time, the wind speed and the point of sail, but is noticed by the true wind angle changing from port to starboard tack, and the true wind speed changing from when beating to running
Boat motions — as the masthead is so distant from the centre of motion of the craft, inertial effect on both the wind vane and the anemometer cups can be significant when the craft is moving, especially when pitching and rolling
Wind shear — there can be a significant change in both wind speed and direction between the water’s surface and the top of the mast, especially in conditions of unstable, light airs. The wind instruments are just measuring conditions at the masthead, and these are not necessarily the same at all heights

In the presence of a current, the true wind is considered to be that measured on the craft drifting with the water over the bottom, and wind with respect to the sea bed as the ground or geographical wind.^{[citation needed]}

Instruments[edit]

The apparent wind on board (a boat) is often quoted as a speed measured by a masthead transducer containing an anemometer and wind vane that measures wind speed in knots and wind direction in degrees relative to the heading of the boat. Modern instrumentation can calculate the true wind velocity when the apparent wind and boat speed and direction are input.^{[citation needed]}

Implications on sailing speeds[edit]

In sailboat racing, and especially in speed sailing, apparent wind is a vital factor, when determining the points of sail a sailboat can effectively travel in.
A vessel traveling at increasing speed relative to the prevailing wind will encounter the wind driving the sail at a decreasing angle and increasing velocity. Eventually, the increased drag and diminished degree of efficiency of a sail at extremely low angles will cause a loss of accelerating force. This constitutes the main limitation to the speed of wind-driven vessels and vehicles.^{[citation needed]}

Windsurfers and certain types of boats are able to sail faster than the true wind. These include fast multihulls and some planing monohulls. Ice-sailors and land-sailors also usually fall into this category, because of their relatively low amount of drag or friction.^{[citation needed]}

In the foiling AC72 America’s cup catamarans, the boats sail through the water at up to double the environmental wind strength. The effect of this is to radically change the apparent wind direction when sailing «downwind». In these boats the forward speed is so great that the apparent wind is always forward—at an angle that varies between 2 and 4 degrees to the wing sail. This means that AC72’s are effectively tacking downwind, although at a greater angle than the normal 45-degree upwind angle, usually between 50 and 70 degrees.^[5]

Other areas of relevance[edit]

In fixed-wing aircraft, apparent wind is what is experienced on board, and it determines the necessary speeds for take-off and landing. Aircraft carriers generally steam directly upwind at maximum speed, in order to increase apparent wind and reduce the necessary take-off velocity. Land-based airport traffic, as well as most mid-sized and large birds generally take off and land facing upwind for the same reason.^{[citation needed]}

Calculating apparent velocity and angle[edit]

${displaystyle A={sqrt {W^{2}+V^{2}+2WVcos {alpha }}}}$

Where:

The above formula is derived from the Law of cosines and using .

The angle of apparent wind ( beta ) can be calculated from the measured velocity of the boat and wind using the inverse cosine in degrees ( arccos )

${displaystyle beta =arccos left({frac {Wcos alpha +V}{A}}right)=arccos left({frac {Wcos alpha +V}{sqrt {W^{2}+V^{2}+2WVcos {alpha }}}}right)}$

If the velocity of the boat and the velocity and the angle of the apparent wind are known, for instance from a measurement, the true wind velocity and direction can be calculated with:

${displaystyle W={sqrt {A^{2}+V^{2}-2AVcos {beta }}}}$

and

${displaystyle alpha =arccos left({frac {Acos beta -V}{W}}right)=arccos left({frac {Acos beta -V}{sqrt {A^{2}+V^{2}-2AVcos {beta }}}}right)}$

Note: Due to quadrant ambiguity, this equation for alpha is only valid when the apparent winds are coming from the starboard direction (0° < β < 180°). For port apparent winds (180° < β < 360° or 0° > β > -180°), the true pointing angle (α) has the opposite sign:

${displaystyle alpha =-arccos left({frac {Acos beta -V}{W}}right)=-arccos left({frac {Acos beta -V}{sqrt {A^{2}+V^{2}-2AVcos {beta }}}}right)}$

References[edit]

^ «What are My Electronics Telling Me About Boatspeed and Heading?». Sailing World. 21 May 2015. Retrieved 22 October 2017.
^ Thornton, Tim. The Offshore Yacht. Adlard Coles.
^ Marchaj, C.A. The AeroHydrodynamics of Sailing. Adlard Coles.
^ «Sailing Instruments Calibration». Ockam Instruments. Retrieved 10 June 2015.
^ TVNZ Live America’s cup Broadcast. Interview with Tom Schnackenburg. 22/9/2013

External links[edit]

http://www.csgnetwork.com/twscorcalc.html
https://www.tecepe.com.br/nav/inav_c11.htm.

Источник

ГРАФИЧЕСКОЕ СЧИСЛЕНИЕ КООРДИНАТ СУДНА С УЧЕТОМ ДРЕЙФА ОТ ВЕТРА И ТЕЧЕНИЯ

Ветер и его влияние на путь судна

Одним из внешних факторов, влияющих на перемещение судна, является ветер, который, воздействуя на надводную часть судна, вызывает его отклонение (рис. 8.1) от линии истинного курса ( ИК ).

Дрейф – отклонение судна от линии истинного курса под воздействием ветра.

Величина дрейфа зависит:

От размеров и формы надводной части судна.

от осадки, размеров и формы обводов подводной части судна.

От скорости (силы) ветра и скорости судна.

От направления ветра или его курсового угла ( КУ ).

Различают истинный и наблюденный (кажущийся) ветер.

Истинный ветер – ветер, который наблюдается относительно водной поверхности и характеризуется: направлением ( К U ) и скоростью ( U ).

Наблюденный (кажущийся) ветер – ветер, который наблюдается непосредственно на движущемся судне, т.е. это суммарный ветер, складывающийся из вектора истинного ветра ( ) и вектора скорости хода судна ( ) (характеризуется: направлением ( К W ) и скоростью ( W )).

Направление ветра ( К U или К W ) определяется в градусах в круговой системе счета направлений от 0  до 360  и той точкой горизонта «откуда дует ветер».

Направление ветра на судне определяется следующим образом:

заметить направление отклонения вымпела (флага, дыма и др.);

пеленгатор репитера курсоуказателя развернуть «навстречу» замеченного отклонения и снять отсчет с точностью до  10  (кратно 10  ).

Если судно без хода  это К U . Если судно на ходу  это К W .

Для определения элементов истинного ветра ( К U и U ) на ходу судна по значениям элементов наблюденного (кажущегося) ветра ( К W и W ) и элементам движения судна ( ИК и V Л ) используется ветрочет (круг СМО), по методике на нем приведенной.

Для определения направления ветра есть «мнемоническое» правило: 

«ветер дует в компас»

Скорость ветра измеряется анемометром в м/с (обычно «АРИ-49»). В СЖ данные ( К  ,  ) записываются, как: «Ветер 315  – 5 м/с » , т.е. элементы истинного ветра.

При следовании судна постоянным курсом и скоростью, когда на него воздействует ветер, дующий с постоянного направления ( К U ) и постоянной скоростью ( U ), судно будет следовать фактически относительно дна (течения нет) по линии пути при дрейфе.

Продольная ось судна при перемещении его по линии пути при дрейфе остается параллельной линии истинного курса, так как рулевой постоянно удерживает заданный курс, а само судно перемещается по линии пути, т.е. «скулой».

Путь судна при дрейфе  ПУДР ( ПУ  )  направление перемещения центра массы судна, измеряемое горизонтальным углом между северной частью истинного меридиана и линией пути при дрейфе по часовой стрелке от 0  до 360  .

Угол дрейфа (  )  угол между линией истинного курса и линией пути судна, обусловленный влиянием ветра.

б)

а)

Угол дрейфа (  ), измеряется от 0  до 180  , причем:

Если ПУДР ( ПУ  )  ИК ( б )  (ветер дует в левый борт)  угол дрейфа имеет знак «+»;

Если ПУДР ( ПУ  )  ИК ( а )  (ветер дует в правый борт)  угол дрейфа имеет знак «–».

Путь судна при дрейфе ( ПУ  ), истинный курс судна ( ИК ) и угол дрейфа (  ) связаны соотношением:

Определение угла дрейфа от ветра

Для учета дрейфа при графическом счислении необходимо знать угол дрейфа  .

Чтобы определить угол дрейфа  , необходимо сравнить истинный курс судна ( ИК ) со значением путевого угла при дрейфе ( ПУ  ). Угол дрейфа, как правило, определяется опытным путем для данного проекта судна при различных курсовых углах ветра (), скорости хода судна ( V Л ), скорости истинного ветра ( U ) и т.д., т.е.

Угол дрейфа можно определить несколькими способами. Вот некоторые:

С помощью прибора – дрейфомера (  = f (  Р),  Р = РЛ/Б – РП/Б ).

С помощью свободно плавающего предмета – вешки.

С помощью формулы адмирала, профессора Матусевича Н.Н.

где К   – коэффициент дрейфа; W – скорость кажущегося ветра; V – скорость судна;

КУ W – курсовой угол кажущегося ветра.

Как правило, одновременно с определением угла дрейфа определяется и потеря скорости  V .

Определенные углы дрейфа заносятся в «Таблицу углов дрейфа» РТШ.

W / V КУ W

1,0

30 

1,5

45 

0,5

…

0,7

1,0

…

1,6

…

Учет дрейфа от ветра при графическом счислении пути судна

Учет дрейфа при графическом счислении сводится к учету угла  , выбираемого из «Таблицы углов дрейфа» РТШ, или непосредственно определенного одним из способов.

Рассмотрим решение основных задач, связанных с учетом дрейфа.

Расчет пути судна по известному истинному курсу и углу  .

на линии истинного курса ( ИК ) находим исходную счислимую точку начала учета дрейфа

 рассчитываем значение ПУ  = 94,0 

и прокладываем его на навигационной карте от счислимой точки начала учета дрейфа от ветра;

 оформляем (подписываем) линию пути при дрейфе по установленной форме и производим запись по форме в СЖ.

Оформление графического счисления пути судна на карте

Расчет истинного и компасного курсов по известным линии пути при дрейфе и значению угла дрейфа .

Такая задача возникает в том случае, когда судну надо следовать по заданному маршруту (рекомендованный курс, ось фарватера или канала и пр.) или прибыть в назначенную точку при наличии дрейфа ( α = + 4,00 )

Рассмотрим пример расчета курса в назначенную точку якорной стоянки.

 находим исходную счислимую точку начала учета дрейфа ;

 наносим на навигационную карту назначенную точку якорной стоянки (по  и   т. Я );

 соединив исходную точку с назначенной точкой якорной стоянки (т. Я ) – получим линию пути при дрейфе – ПУ  (106,0  ), снимаем ее значение с навигационной карты;

 рассчитываем значение истинного курса:

 рассчитываем значение компасного курса (для задания его рулевому):

 оформляем (подписываем) линию пути при дрейфе на навигационной карте [ КК 100,0  (+2,0  )  = +4,0  ] и производим запись по форме в СЖ.

Нанесение (нахождение) счислимой точки на навигационной карте на заданный момент времени

 замечаем время по часам ( Т1 ) и отсчет лага ( ОЛ1 );

рассчитываем пройденное судном расстояние от исходной точки до заданного момента – Т1 :

 от исходной точки по линии пути при дрейфе ( ПУ  ) откладываем рассчитанное расстояние.

Предвычисление времени и отсчета лага прихода судна в заданную точку .

В общем случае точка может быть задана:

а) – координатами (  ,  );

б) – направлением на ориентир ( ИП или КУ );

в) – расстоянием до ориентира ( D ).

Рассмотрим пример на предвычисление времени ( Т1 ) и отсчета лага ( ОЛ1 ) прихода судна на траверз ориентира

 рассчитываем величину ИП на момент прихода судна на траверз ориентира:

 рассчитанный ИП  (20,0  ), а точнее ОИП  (200,0  ), проводим от ориентира до пересечения с линией пути при дрейфе (т. );

 снимаем расстояние S (6 миль) от исходной точки (т. ) до заданной точки (т. );

 рассчитываем время прихода судна в заданную точку:

 снимаем расстояние S (6 миль) от исходной точки (т. ) до заданной точки (т. );  рассчитываем время прихода судна в заданную точку:

 рассчитываем показания лага ( ОЛ1 ) на время прихода судна в заданную точку:

Ответ: – время и отсчет лага прихода судна на траверз ориентира.

Графическое счисление координат судна с учетом течения

Горизонтальные перемещения больших масс воды в море, характеризующиеся направлением и скоростью, называются морскими течениями . Причины, вызывающие морские течения, подразделяются на: внешние (ветер, атмосферное давление, приливообразующие силы Луны и Солнца), и внутренние (неравномерность плотности водных масс по глубине).

Морские течения, по причинам их вызывающим, подразделяются на:

ветровые; дрейфовые; приливо-отливные; плотностные и др.

ветровые; дрейфовые; приливо-отливные; плотностные и др.

По глубине расположения течения подразделяются на:

поверхностные; глубинные; придонные.

По физико-химическим свойствам масс воды течения подразделяются на: теплые и холодные;

соленые и распресненные.

Навигационная классификация течений исходит из их устойчивости по времени. По этой классификации течения делятся на:

Постоянные. Периодические. Временные.

Постоянные. Периодические. Временные.

Постоянные течения  течения, направление и скорость которых длительное время остаются постоянными (Гольфстрим, Куро-Сио, Бразильское и др.).

Периодические течения  течения, направление и скорость которых непрерывно изменяются, периодически повторяя свои элементы (приливо-отливные).

Временные течения  течения, которые действуют короткий промежуток времени (ветровые, сгонно-нагонные и др.).

Сведения о течениях приводятся:

в Атласах течений; в Атласах физико-географических данных морей и океанов; в лоциях;

в навигационно-гидрографических обзорах и руководствах; на навигационных морских картах;

на специальных картах течений. На картах течения показываются условными обозначениями:

в Атласах течений; в Атласах физико-географических данных морей и океанов; в лоциях; в навигационно-гидрографических обзорах и руководствах; на навигационных морских картах; на специальных картах течений. На картах течения показываются условными обозначениями:

– постоянные– временные– приливное– отливное

Любое течение характеризуется направлением и скоростью.

Направление течения определяется той точкой горизонта, куда оно направлено (если «ветер дует в компас» то – «течение вытекает из компаса» ) измеряется в градусах в круговой системе счета направлений, от 0  до 360  относительно северной части истинного меридиана и обозначается КТ

Скоростью течения называется расстояние, на которое перемещаются водные массы в единицу времени. Измеряется в узлах (миль/час) и обозначается  Т .

Скорость течений в открытых частях морей и океанов колеблется в широких пределах:  до 4 уз . в районах развитых постоянных океанских течений (Гольфстрим, Куро-Сио и др.).

Скорость приливо-отливных течений в отдельных узкостях может достигать 9  12 узлов.

Кроме руководств и пособий для плавания элементы течения ( КТ,  Т ) могут быть определены и непосредственно на судне как с помощью приборов: абсолютного гидроакустического лага – ( ГАЛа ) или электромагнитного измерителя течений – ( ЭМИТ ); так и по высокоточным обсервациям или с помощью поплавков (буйков) – при стоянке судна на якоре.

«Ветер в компас, а течение из компаса»

При плавании в районе с течением, на судно действуют две силы:

 сила действия собственных движителей;

 сила воздействия течения.

Под действием собственных движителей судно перемещается относительно воды по линии истинного курса ( ИК ) с относительной скоростью V 0 . Под воздействием течения судно перемещается относительно поверхности Земли по направлению течения КТ с переносной скоростью, равной скорости течения  Т . Суммарное же (результирующее) перемещение судна относительно поверхности Земли складывается из относительного и переносного перемещений и происходит с путевой скоростью V .

Для геометрического сложения векторов по формуле необходимо на навигационной карте:

 из счислимой точки начала учета течения (т. О ) проложить линию истинного курса ( ИК );

 от т. О по линии ИК отложить (в масштабе карты) вектор скорости судна ;

 из конца вектора (т. В ) проложить линию по направлению течения ( КТ ) и на ней (от т. В ) отложить (в том же масштабе) вектор скорости течения ;

 соединить начало вектора скорости судна (т. О ) с концом вектора скорости течения (т. А ) – получим вектор путевой скорости судна – .

Треугольник ОАВ , сторонами которого являются векторы относительной ( ), переносной ( ) и путевой ( ) скоростей, называется навигационным скоростным треугольником.

Линия, по которой перемещается центр массы судна относительно дна моря называется линией пути судна при течении ( О–А ).

Путь судна при течении ( ПУТ или ПУ  )  направление перемещения центра массы судна, измеряемое горизонтальным углом между северной частью истинного меридиана и линией пути при течении (от 0  до 360  – по часовой стрелке).

Угол сноса (  )  угол между линией истинного курса и линией пути судна, обусловленный влиянием течения (измеряется в сторону правого или левого борта от 0  до 180  со знаком «плюс» (+) или «минус» (–) соответственно.

Путь судна при течении ( ПУ  ), истинный курс ( ИК ) и угол сноса (  ) связаны соотношением:

При вычислениях углу сноса  придается знак «плюс» (+) или «минус» (–):

«–»  если течение действует в пр/б судна, т.е. ПУ   ИК (сносит влево).

«+»  если течение действует в л/б судна, т.е. ПУ   ИК (сносит вправо);

Учет течения при графическом счислении пути судна

Графическое счисление с учетом течения ведется на навигационной карте с соблюдением некоторых правил:

 линия истинного курса ( ИК ) и линия направления течения ( КТ ) проводятся с более слабым нажимом карандаша, чем линия пути при течении ( ПУ  );

 вдоль линии пути при течении ( ПУ  ) с внешней стороны навигационного скоростного треугольника подписывается [ КК 96,0  (–1,0  )  = –5,0  ];

 для каждого счислимого места строится навигационный треугольник перемещений (  ОДС ), подобный навигационному скоростному треугольнику (  ОАБ );

счислимое место судна находится на его линии пути при течении ( ПУ  ), около которого пишется ;
 судовой журнал заполняется в соответствии с правилами его ведения.

Рассмотрим решение основных задач, связанных с графическим учетом течения.

Задача № 1. Расчет линии пути судна при течении ( ПУ  ) и угла сноса (  ) по известным ИК, V 0 и элементам течения ( КТ ,  Т ).

Дано: ГКК (96,0  ),  ГК (–1,0  ), V 0 (7,0 уз.), КТ (50,0  ),  Т (1,4 уз.).

Определить: ПУ  ,  . Решение :

Рассчитываем значение истинного курса ИК = ГКК +  ГК = 96,0  + (–1,0  ) = 95,0  .
Из точки начала учета течения проводим линию истинного курса судна ( ИК ) и отложим по ней (от т. О ) вектор относительной скорости в масштабе карты (1 уз. = 1 миле).

 Из конца вектора (т. А ) проводим линию по направлению течения ( КТ = 50  ) и отложим по ней (от т. А ) вектор скорости течения (1,4 уз.) в том же масштабе .

Соединяем точку начала учета течения (т. О ) с концом вектора скорости течения (т. Б ) и с помощью параллельной линейки и транспортира штурманского снимаем направление этой линии – линии пути при течении ( ПУ  = 90,0  ).

 Рассчитываем угол сноса судна течением  = ПУ  – ИК = 90,0  – 95,0  = –5,0  .

 Подписываем линию пути судна при течении с внешней стороны навигационного скоростного треугольника (  ОАБ ).

ГКК 96,0  (–1,0  )  = –5,0  .

 Заполняем судовой журнал согласно правил его ведения.

Задача № 2. Расчет счислимого места судна на заданный момент времени.

Нахождение счислимого места на заданный момент времени сводится к построению треугольника перемещений (  ОСД ) подобного навигационному скоростному треугольнику (  ОАБ ).

Дано: Т 0 (09.50), ОЛ 0 (33,0), ГКК (96,0  ),  ГК (–1,0  ),  (–5,0  ), V 0 (7,0 уз.), К Т (50,0  ),  Т (1,4 уз.).

Найти: счислимое место судна на момент времени Т 1 (11.10) при ОЛ 1 (42,7).

Решение :

 Выполняем пп. 1  6 по задаче № 1.

Рассчитываем пройденное судном расстояние от исходной точки (т. О ) до заданного :

( К Л – из «Таблицы поправок лага по V Л = 7,0 уз.);

где t = Т1 – Т0 = 11.10 – 09.50 = 1 ч 20 м . S Л = S ОБ .

 Рассчитанное расстояние S Л = S ОБ (9,3 мили) отложим от исходной точки (т. О ) по линии истинного курса ( ИК ) – ( S Л = S ОБ = 9,3 мили – ).

 Из полученной на линии ИК точки (т. С ) проводим линию по направлению учитываемого течения КТ (  ) до пересечения ее с линией пути на течении. Точка пересечения (т. Д ) и даст нам искомое счислимое место судна на заданный момент времени.

 У счислимого места на заданный момент времени (т. Д ) подписываем .

Предвычисление времени и отсчета лага прихода судна в заданную точку при учете течения.

Точка , как правило, задается: 1. координатами (  ,  ); 2. Направлением на ориентир (пеленг или курсовой угол); 3. Расстоянием до ориентира.

Независимо от способа «задания» точки, она должна находиться на линии пути при учете течения ( ПУ  ) → т. «Д».

Дано: ГКК (92,0  ),  ГК (–2,0  ), V 0 (7,0 уз.), К Т (145,0  ),  Т (2,0 уз.).

Найти: , когда судно будет в заданной точке Д (  и  ;  ор. К ; D З ор. М ).

Решение :

 Выполняем пп. 1  6 по задаче № 1 ( ПУ  = 103,0  ,  = +13,0  ).

 Находим место заданной т. Д на карте ( 1. по  и  ; 2. по  ор. К – ИК  = ИК – 90  = 0,0  или с ор. К на судно – ОИП  = 180,0  ; 3. по D З от ор. М ).

 Из т. Д проводим линию, обратную направлению течения ( КТ  180  ), до пересечения ее с линией истинного курса судна ИК (  )  т. С .

С помощью циркуля-измерителя снимаем расстояние ( S ) от т. О до т. С по линии истинного курса судна ( ИК ).
Рассчитываем время ( Т1 ) и отсчет лага ( ОЛ1 ):
где и , где ( S  ).

 Подписываем найденные значения ( ) у заданной точки (т. Д ).

(обратная № 1) Расчет компасного или истинного курса по известным элементам течения ( КТ ,  Т ), скорости судна ( V 0 ) и заданной линии пути при течении ( ПУ  ).

Дано: ПУ  (путь к причалу), V 0 , К Т ,  Т .

Найти: КК ,  .

Решение :

Из точки начала учета течения (т. О ) проводим заданную линию пути при течении – ПУ  ( ) 117,0  . → ее направление снимаем с карты.

 Из этой же точки (т. О ) проводим линию по направлению течения ( ) и отложим на ней (от т. О ) вектор скорости течения в масштабе карты.

 Из конца вектора течения (т. А ) радиусом, равным скорости судна (в том же масштабе) делаем засечку на линии пути при течении  т. С .

 С помощью параллельной линейки соединяем конец вектора течения (т. А ) и т. С и параллельно переносим в точку начала учета течения (т.е.  ). Направление линий и соответствует истинному курсу ( ИК ) судна. С помощью параллельной линейки и транспортира штурманского снимаем направление линии истинного курса судна ( ИК = 97,0  ).

 Рассчитываем значение угла сноса судна течением:

 Рассчитываем значение гирокомпасного курса судна:

(этот курс рулевой будет держать по компасу от т. О до т. Б ).  Заполняем по форме судовой журнал.

Совместный учет дрейфа от ветра и течения при графическом счислении пути судна

В практике судовождения часто случается, что течение и ветер действуют на судно одновременно.

Если угол дрейфа от ветра (  ) и элементы течения ( КТ ,  Т ) известны – производится последовательный учет сначала дрейфа от ветра (  ), а затем течения (  ).

Угол суммарного сноса – алгебраическая сумма значений углов  и  .

На путевой навигационной карте вначале прокладывается линия ПУ  = ИК +   линия, по которой следовало бы судно, если бы не было течения

На линии ПУ  откладывается вектор скорости судна по лагу в выбранном масштабе (отрезок ). Из конца вектора скорости судна (т. К ) откладывается вектор скорости течения в том же масштабе (отрезок ).

Соединив начальную точку начала учета  и  (т. С ) с концом вектора течения (т. Б ), получим линию пути. Отрезок укажет путевую скорость судна.

Если нам известны элементы течения ( КТ ,  Т ) и  и нужно рассчитать безопасный курс (или курс в заданную точку) , то:

Источник

1. Элементы и виды ветра
1.1. Ветер. Общие понятия

Ветер возникает из-за неравномерности распределения давления в атмосфере.

Рис.Образование ветра

Действие ветра неравномерно в пространстве и во времени, так как его скорость и направление всегда колеблются.
Воздушный поток состоит из отдельных вихрей, беспорядочно перемещающихся в пространстве. Поэтому скорость ветра, измеряемая в какой-либо точке, беспрерывно меняется во времени.

Наибольшие колебания скорости ветра наблюдаются в приводном слое.
Колебания скорости ветра характеризуются коэффициентом порывистости, под которым понимается отношение максимальной скорости порывов ветра к его средней скорости, полученной за 5—10 мин.
С возрастанием средней скорости ветра коэффициент порывистости уменьшается.
При больших скоростях ветра коэффициент порывистости равен примерно 1,2—1,4.

Штормовые ветры достигают иногда скорости 29 м/с.
Средние скорости ветра возрастают с высотой.
Наиболее резкое возрастание происходит в приводном слое.

Штормовые ветры возникают преимущественно в областях с пониженным атмосферным давлением.
Особенно большой силы достигают тропические циклоны, при которых скорость ветра нередко превышает 60 м/с.
Сильные штормы наблюдаются и в умеренных широтах.

1.2. Элементы ветра. Определения. Роза ветров
Ветер характеризуется двумя элементами: направлением и скоростью.

Направление ветра определяют по компасу той частью горизонта, откуда он дует.
Правило: «Ветер дует в компас».
Следовательно, направление ветра может быть: северное, северо-западное, юго-восточное, западное и т. д.

На реках направление ветра часто определяют относительно течения реки:
ветер может быть верховой (дует по направлению течения) и низовой (дует против течения).

В зависимости от того, с какой стороны дует ветер, у судна различают наветренный борт (борт, обращенный к ветру) и подветренный борт (противоположный наветренному).

Относительно направления движения судна ветер может быть встречным и попутным.

Ветер, дующий в сторону берега под прямым или небольшим углом к нему, принято называть навальным,
а ветер, дующий от берега в сторону реки или озера, — отвальным.

Таким образом, для одного берега ветер будет отвальным, для другого — навальным.
То же и для судна — в зависимости от того, у какого берега оно находится.

Если на неподвижном судне определять направление ветра, то оно называется истинным.
При движении судна возникает поток воздуха, который называется курсовым ветром.
Курсовой ветер имеет скорость судна и направлен в сторону, обратную его движению.
На движущемся судне будет измеряться кажущийся ветер.

Для того чтобы иметь возможность сопоставлять скорости ветра, за стандартную высоту была принята высота 10 м над уровнем моря.

Скорость ветра выражают в метрах в секунду, силу ветра — в баллах.

Соотношение между ними определено шкалой Бофорта, которая неоднократно изменялась.

Таб. Шкала силы ветра

В 20-м веке шкала Бофорта была доработана: систему из 12 баллов расширили до 17, чтобы можно было классифицировать особенно сильные ветры, например, тайфуны.
Но расширенная версия используется лишь в тех зонах, где такие тайфуны происходят достаточно часто (Китай, Тайвань и т.п.).

Согласно шкале Бофорта, сила ветра определяется по 2-м критериям: волнение открытого моря; влияние ветра на сухопутные объекты.

Соответственно имеется и 2 таблицы: одна для суши, другая – для морей и открытого океана.

В таблице для суши показана сила ветра и скорость в метрах за секунду.
Во втором варианте скорость ветра дается в узлах.

В обеих шкалах указаны общие черты, по которым можно определить силу воздушных потоков.

В практической работе часто необходимо перейти от скорости ветра к баллам или от баллов к скорости ветра в метрах в секунду.
Весь пересчет можно сделать в уме, используя данные табл.1

Таблицы 1. Формулы пересчета скорости ветра:

Скорость, м/с	Формула для перехода от скорости в м/с к баллам	Баллы	Формула для перехода от баллов к скорости в м/с
0—10	Балл =(Скорость/2)+ 1	0—5	Скорость =(Балл—1)*2
11—20	Балл = (Скорость/2)	6—10	Скорость =(Балл)*2
Более 20	Балл= (Скорость/2)- 1	Более 10	Скорость = (Балл +1)*2

При этом дробные числа округляются до целых; значения 0,5 и больше округляются до единицы; значения меньше 0,5 — отбрасываются.

Для более грубой оценки, чем указано в таблице, при переходе к баллам скорость в метрах в секунду делится пополам (балл = скорость, м/с : 2), а при переходе к скорости баллы удваиваются (скорость, м/с = 2 * балл)

На береговых станциях направление и силу ветра определяют по флюгеру и анемометру

На судне скорость кажущегося ветра измеряют по анемометру, а направление — по дыму, флагу, вымпелу.

Рис.1. Флюгер и анемометр

У судов, буксирующих состав или плот со скоростью 3—4 км/ч, истинный и кажущийся ветер практически одинаковы.

Иногда для определения направления ветра на судах устанавливают на открытых местах небольшие матерчатые конусы, называемые «колдунчиками».

Рис.2. «Колдунчик»

Располагая материалами наблюдений за ветром, метеорологами определяется повторяемость каждого направления и различных скоростей ветра.
Для наглядности повторяемость изображается графически в виде «розы ветров» (рис.3).
Розы ветров строятся для месяца или года.

Рис 3.Роза ветров

Роза ветров — векторная диаграмма, характеризующая в метеорологии и климатологии режим ветра в данном месте по многолетним наблюдениям.

Выглядит как многоугольник, у которого длины лучей, расходящихся от центра диаграммы в разных направлениях (румбах горизонта), пропорциональны повторяемости ветров этих направлений («откуда» дует ветер).

Роза ветров, построенная по реальным данным наблюдений, позволяет по длине лучей построенного многоугольника выявить направление господствующего, или преобладающего ветра, со стороны которого чаще всего приходит воздушный поток в данную местность.

Поэтому настоящая «роза ветров», построенная на основании ряда наблюдений, может иметь существенные различия длин разных лучей.

Виды ветров

По основной классификации ветры делятся на постоянные (или преимущественные) и сезонные.

Рис. Виды ветров

Постоянными называются ветры, которые не меняют своего направления.
Они образуются благодаря соприкосновению зон высокого и низкого давления.

Сезонные ветры, соответственно, меняют свое направление в зависимости от текущего времени года.

Разновидности преимущественных ветров:
пассаты;
западные;
восточные.

Пассаты – ветры, дующие с востока между тропиками и устремляющиеся к экватору.
Они разделены безветренной полосой.
Именно пассаты направляют тропические циклоны в западном направлении.

Западные ветры умеренного пояса представляют потоки воздуха, которые преобладают на умеренной широте – в зоне между 35 и 65 градусами северной и южной широты.
Движутся они с запада на восток.

Восточные ветры полярных районов направляются из зон высокого давления в зоны низкого давления.

Сезонные ветры
Сезонные ветры представлены одной категорией – муссонами.
Они дуют в области тропиков на протяжении нескольких месяцев.
При этом дважды в год муссоны резко меняют свое направление.

Рис.Муссоны

В летний период воздушные потоки движутся с океана на сушу, а зимой, наоборот – с материковой части в сторону океана.
Муссоны приносят с собой большое количество осадков в теплое время года.
Формирование ветров происходит на востоке и юго-востоке Азии.

Источник