Sui metodi di misurazione della velocità di una nave. Linee misurate. Navigazione. Primi passi. Velocità della nave Principi per misurare la velocità della nave
05/12/2016
Per diventare navigatore come professionista, devi leggere molti articoli nautici scritti da scienziati. In questo articolo, utilizzando un linguaggio semplice non caricato di terminologia complessa, cercheremo di scoprire - quali velocità prendono in considerazione il navigatore.
Quando parliamo della velocità di una nave, ci riferiamo a due grandezze. Uno di loro - è il movimento della nave sull'acqua. Collegamento diretto tra l'elica, lo scafo della nave e l'ambiente acquatico. Il secondo è movimento di una nave in relazione allo spazio mondiale. Questo è il percorso, il segmento che abbiamo superato in un certo tempo. Il fatto è che l'Oceano Mondiale e l'intero guscio d'acqua della Terra non sono statici. È libero nel suo movimento, sebbene sia soggetto a leggi fisiche. Il sistema delle acque mondiali, la loro interazione, crea il movimento delle masse d'acqua e una nave marina, insieme a qualsiasi cannuccia, partecipa a questo movimento su scala colossale. Inoltre, non dimenticare vento, che influisce anche sulla velocità della nave. Su tutto in modo più dettagliato.
STW—Velocità attraverso l'acqua— La velocità della nave nell'acqua
SOG— Velocità rispetto al suolo — Velocità della nave rispetto al suolo
Nodo- Nodo - un'unità di misura per la velocità di una nave. Miglia nautiche all'ora.
Quindi, stiamo di guardia, andiamo dal punto A al punto B. A tutta velocità, l'elica trebbia l'acqua, la nostra nave, ondeggiando sulle onde, taglia l'acqua con la prua. - questa è l'acqua in cui sono immerse la nostra nave, il suo scafo e la propulsione. Con il lavoro positivo di questo sistema, la nave, come corpo fisico, si muove nell'ambiente acquatico, ricevendo supporto. Confronta questo con un nuotatore che rema metodicamente da una parte all'altra in una piscina. Il suo corpo si muove attraverso l'acqua, che è limitata dalle pareti della piscina, non ha una corrente che possa influenzare il nuotatore. Usando solo la sua forza fisica, supera la distanza, attraversando l'acqua.
Torniamo alla nostra nave. Dal momento che è nel sistema del mondo correnti, quindi tutta questa massa d'acqua si muove in una certa direzione, portando con sé la nave. Se fermiamo la nostra nave, STW sarà 0 . Ma ci sposteremo in tutto il mondo insieme all'acqua, spostandoci da un punto all'altro. Spostiamo di nuovo la nave. Metti sulla mappa di navigazione posizione. macchiato tempo. Nuovo inflitto posizione. misurato distanza percorsa, diviso per tempo che abbiamo individuato. Abbiamo la velocità della nave rispetto al suolo... SOG. Considera astrattamente la nostra nave come un punto fisico che si muove attorno al pianeta a una certa velocità. 
Ricordiamo il nostro nuotatore. Dopo la piscina, lo abbiamo invitato a nuotare nel fiume. All'inizio ha cercato di non remare ed è stato portato a valle. La velocità di movimento relativa agli oggetti costieri è diventata uguale alla velocità della corrente. Ha iniziato a remare controcorrente. Per tornare al punto di partenza, ha dovuto nuotare più veloce della corrente. Per quanto riguarda l'acqua, nuotava velocemente ( STW) come in una piscina. Ma rispetto agli oggetti costieri, il suo corpo non si muoveva così velocemente. La corrente del fiume lo "mangiava". SOG. E viceversa, se nuotava a valle, lo aiutava a muoversi.
ritardo- un dispositivo per misurare la velocità di una nave sull'acqua (può essere di diversi tipi, maggiori dettagli Questi sono gli esempi più semplici e primitivi. Per comprendere appieno l'immagine, il navigatore dovrebbe apprendere le basi geometria vettoriale, ovvero l'addizione e la sottrazione di vettori.
Nella navigazione moderna abbiamo a nostra disposizione uno strumento osservazione satellitare — GPS, che dà continuamente posizione spedire, rispettivamente, calcolando SOG, che senza dubbio aiuta il navigatore durante il lavoro.
Quindi, su SOG può influenzare in modo significativo, creando la deriva del vento. Soprattutto, colpisce le navi con grande deriva yu, come navi portacontainer, RO-RO, navi passeggeri, grandi petroliere a dislocamento di zavorra e altre. Ad esempio, con un forte vento contrario SOG diminuirà, e viceversa, con una giusta direzione, il vento “aiuterà” la nave a vincere la resistenza dell'acqua.
Ci auguriamo che questo articolo introduttivo Navigazione. Primi passi. Velocità della nave." ti aiuterà a capire la scienza Navigazione .
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Per il ritardo. La precisione dell'orientamento dipende in gran parte da informazioni affidabili sulla velocità della nave. Quando si nuota su laghi e bacini artificiali, la velocità media rispetto al fondo può essere determinata dal registro.
Le gambe sono di vari design. I tronchi della piattaforma girevole, funzionanti secondo il principio di una piattaforma girevole idrometrica, sono fermi e avanzano secondo necessità dal fondo della nave. I registri idrodinamici sono due tubi che misurano la pressione dell'acqua fuoribordo durante il movimento e il parcheggio. Maggiore è la velocità, maggiore è la pressione in uno dei tubi. La differenza di pressione può essere utilizzata per giudicare la velocità della nave. In generale, i registri sono dispositivi elettromeccanici complessi.
Il flusso del fiume, agendo sul tronco, consente di determinarne solo la velocità della nave rispetto all'acqua calma, ma non rispetto alla costa. Inoltre, le correnti irregolari e il movimento della nave nelle curve del canale distorcono le letture del registro.
Lungo la lunghezza dello scafo della nave. La velocità della nave rispetto al fondo può essere determinata con uno dei seguenti metodi. A prua ea poppa vengono selezionati due piani di sovrastrutture, perpendicolari al piano diametrale della nave, oppure due oggetti che creano piani di avvistamento principali. Due osservatori si trovano a prua ea poppa per avvistare gli aerei H e K(figura 78). Gli osservatori scelgono un oggetto fisso P, situato sulla costa o sull'acqua. Al momento dell'arrivo dell'oggetto nel piano di avvistamento nasale, l'osservatore H dà un segnale con il quale l'osservatore A nota l'ora. Quando arriva l'oggetto P osservatore del piano di avvistamento a poppa A. fa anche un timestamp. La distanza tra i piani di avvistamento / e il tempo viene utilizzata per calcolare la velocità.
I segni del tempo possono essere fatti da un terzo osservatore sul ponte, secondo i segni degli osservatori H E A al momento dell'arrivo dell'oggetto P nei piani di vista.
Riso. 78. Alla definizione di velocità
movimento della nave lungo la lunghezza dello scafo
Meno accuratamente, la velocità viene calcolata durante l'avvistamento di un oggetto P su un oggetto della nave, quando il piano di avvistamento principale è assente o quando l'oggetto della vista si trova sulla trave della prua e della poppa della nave.
Con l'aiuto della ricerca della direzione del soggetto. L'essenza di questo semplice e affidabile
metodo è il seguente. Nel piano diametrale di una nave che si muove in linea retta, tra i punti a e b (Fig. 79) misurare la distanza l chiamato base. Essere nei punti a e b , gli osservatori negli stessi momenti misurano gli angoli a1 a2 a3 B1 B2 B3, ecc. tra la base e la direzione verso l'oggetto P.
Durante l'elaborazione delle misurazioni ottenute, viene tracciata una linea arbitraria su un foglio di carta, su cui viene posizionato un punto che determina l'oggetto che trova la direzione. Da questo punto, sotto gli angoli misurati a1, b1, ecc., vengono tracciate linee portanti di lunghezza arbitraria. Notando la lunghezza della base sul righello su qualsiasi scala, la inseriscono tra le linee di rilevamento, parallele alla rotta, finché non le tocca con i segni corrispondenti, quindi viene determinata la posizione dello scafo della nave nei momenti di rilevamento trovare. La distanza percorsa dalla nave durante la ricerca della direzione, tenendo conto della scala accettata, viene presa direttamente dal diagramma.
Due DF sono sufficienti per costruire uno schema, ma il risultato è più affidabile con più DF.
La ricerca della direzione di un oggetto viene effettuata utilizzando una bussola o un altro strumento goniometrico. In assenza di essi, viene utilizzata una tavoletta, che può essere un foglio di compensato, cartone spesso, un pezzo di una tavola larga o un tavolo da ponte.
Una tavoletta con un foglio di carta è posta sopra il punto di avvistamento. Sul foglio viene tracciata una linea, coincidente con la linea di base. Il cercatore di direzione è un blocco di legno con un bordo liscio.
L'osservatore al momento della ricerca della direzione, dirigendo il taglio della barra verso l'oggetto, disegna una linea a matita e la contrassegna con il numero di misura. Gli angoli del tablet vengono rimossi utilizzando un goniometro.
Riso. 79. Determinare la velocità della nave utilizzando la direzione trovata da essa
La ricerca della direzione viene eseguita come segue. Gli osservatori, dopo aver controllato i loro orologi, si disperdono ai loro posti. Negli stessi momenti, per esempio, dopo 15 o 20 s, prendono il rilevamento dello stesso oggetto. La ricerca della direzione può avvenire sui segnali di un terzo osservatore. Determinando la distanza e il tempo percorso, è facile calcolare la velocità.
Il metodo proposto è applicabile per determinare le qualità di manovra della nave: percorso inerziale, circolazione, ecc.
Dalla velocità relativa di avvicinamento delle navi. Conoscendo le distanze tra le navi in arrivo o sorpassate, nonché la velocità della nave in arrivo o sorpassata, è possibile determinare la velocità della propria imbarcazione o, al contrario, calcolare la velocità del treno in arrivo o sorpassato dalla propria velocità. |
Denota: S - distanza tra le navi, v1- la velocità della nostra nave, v2 è la velocità della nave in arrivo o sorpassata, T- tempo di avvicinamento. Poi
In questa formula, il segno più "+" viene preso per il caso di un incontro di navi e il segno meno (-) per il sorpasso.
Quando si sorpassano le navi, la velocità relativa di avvicinamento è uguale alla differenza di velocità e, quando si incontrano, alla somma delle velocità di entrambe le navi. In altre parole, nel primo caso, la nave sorpassata sembra essere ferma e quella che sorpassa si muove a una velocità pari alla differenza delle loro velocità. Nel secondo caso, una delle navi sembra essere ferma, mentre l'altra si muove a una velocità pari alla somma delle velocità di entrambe le navi.
Durante la navigazione, la suddetta formula ha un'applicazione limitata e può essere utilizzata solo in casi particolari. Pertanto, la determinazione della velocità, nonché del tempo e della distanza percorsa dalle navi durante gli incontri e i sorpassi, può essere effettuata secondo il nomogramma universale di D.K. Zemlyanovsky (Fig. 80). È facile da usare, applicabile in condizioni di nave e consente di risolvere rapidamente qualsiasi problema senza calcoli intermedi, a condizione che le navi si muovano su rotte uguali o parallele.
Il nomogramma ha tre scale e ognuna di esse, per comodità, ha una doppia dimensione. La regola dell'uso di un nomogramma è chiara dalla sua chiave. Ad esempio, tra una nave che si muove a una velocità di 20 km/he un treno a spinta al momento della segnalazione di una divergenza, la distanza è di 2,5 km. È necessario determinare la velocità del treno se il tempo di avvicinamento è di 300 s.
Per determinare la velocità dello spintore, un righello (matita, foglio di carta, filo) viene applicato sulla scala superiore fino al segno dei 300 s (vedi Fig. 80) e sulla scala media fino al segno dei 2,5 km. La risposta viene letta sulla scala inferiore: 30 km / h. Questa è la velocità di avvicinamento al giunto, quindi la velocità dello spintore è di 10 km/h.
Come sapete, in condizioni di bordo durante la navigazione su vie navigabili interne, spesso non è possibile eseguire nemmeno semplici corse aritmetiche.
Riso. 80. Nomogramma per determinare la velocità della nave, il tempo e la distanza percorsa dalle navi durante l'incontro e il sorpasso
quattro. Pertanto, il nomogramma può essere utilizzato per risolvere problemi relativi al tempo e alla distanza durante l'incontro e il sorpasso delle navi.
Mostreremo i metodi di calcolo secondo il nomogramma usando esempi. I maestri di barca non dovrebbero sforzarsi di ottenere valori troppo precisi, come i decimi di metro e un secondo. Per grandi distanze, è abbastanza accettabile arrotondare i valori risultanti fino a centinaia di metri, per quelli piccoli fino a dieci o fino a un metro.
Esempio l. La velocità di due navi da carico secco in arrivo: in discesa - 23 km / h, in salita - 15 km / h. La distanza tra le navi è di 1,5 km. È necessario determinare il tempo e la distanza percorsa dalle navi prima dell'incontro.
Soluzione. La somma delle velocità delle navi sarà di 38 km/h. Troviamo sulla scala inferiore un punto con un segno di 38 km e vi applichiamo un righello. Applichiamo l'altra estremità del righello al segno di 1500 m sulla scala della distanza e leggiamo la risposta sulla scala superiore: 140 s.
La velocità della barca che si sposta dall'alto è di 23 km/h. Applichiamo il righello sulla scala inferiore al segno di 23 km e l'altra estremità del righello al segno di 140 s, leggiamo la risposta sulla scala della distanza - 900 m Quindi il percorso percorso dal basso dal movimento la nave è di 600 m.
Esempio 2. Un treno lungo 150 m, salendo a una velocità di 8 km / h, da una distanza di 300 m, dando il via libera, inizia a sorpassare una nave da carico lunga 50 m, che si muove a una velocità di 14 km / h. Calcolare il tempo totale di sorpasso e la distanza.
Soluzione, La distanza totale, cioè tenendo conto delle lunghezze della nave e della composizione, è di 500 m (300 + 150 4 "50 = 500 m). La differenza di velocità è di 5 km/h.
Per determinare l'ora, applichiamo un'estremità del righello sulla scala di sinistra al segno di 6 km / h e la metà del righello al segno di 500 m sulla scala della distanza. La risposta viene letta sulla scala superiore - 320 s. La distanza totale percorsa dalla nave in sorpasso dall'inizio del via libera è uguale al prodotto della sua velocità per il tempo di sorpasso. Secondo il nomogramma, questo è determinato dal metodo già noto. Applichiamo l'estremità del righello al segno di 14 km / he l'estremità destra al segno del tempo di 320 s. Leggiamo la risposta sulla scala media - 1250 m.
Come si può vedere dagli esempi precedenti, con l'aiuto di un nomogramma è possibile risolvere facilmente e semplicemente eventuali problemi di passaggio e sorpasso delle navi, trovandosi direttamente sulla nave.
Con l'aiuto del radar. Per determinare la velocità di movimento, i radar sono i mezzi tecnici più utilizzati. Lo schermo radar ha cerchi a portata fissa (RCD) che possono essere utilizzati per determinare le distanze. Alcuni radar dispongono di VRM (moving range circles) che rendono ancora più conveniente misurare le distanze. Misurando la distanza percorsa su un oggetto con l'aiuto di un radar e notando il tempo, viene calcolata la velocità di movimento.
Secondo la mappa di navigazione o secondo la directory. IN In questo caso, la distanza percorsa è determinata da una mappa o da un libro di consultazione e l'ora è determinata dall'orologio. Dividendo la lunghezza della sezione passata per il tempo, viene calcolata la velocità di movimento. Questo metodo è più comune quando si naviga su barche fluviali.
La velocità della nave nel processo di test ad alta velocità si trova in vari modi.
È diffuso determinare la velocità di una nave su speciali linee di misurazione dotate di allineamenti costieri secanti (trasversali), la cui distanza è nota con precisione. Sulla linea misurata, la velocità dell'imbarcazione è determinata dal tempo impiegato dall'imbarcazione per superare una distanza nota tra gli allineamenti. Questo metodo è uno dei modi più accurati per misurare la velocità di una nave.
Anche le linee di misura in cavo, che sono una specie delle citate linee di misura con sezioni trasversali, hanno un'applicazione nota. Sulla linea di misurazione del cavo, l'imbarcazione passa sopra i cavi elettrici posati sul fondo del canale navigabile nella direzione di movimento dell'imbarcazione. La corrente elettrica viene fatta passare attraverso cavi, la cui distanza deve essere nota con precisione. Speciali apparecchiature elettroniche installate sulla nave registrano il momento in cui la nave passa sopra il cavo.
Recentemente, vari sistemi di radionavigazione, in particolare i sistemi di fase, hanno iniziato ad essere ampiamente utilizzati per misurare la velocità di una nave.
La velocità della nave può anche essere misurata con una precisione relativamente minore utilizzando la stazione radar della nave, che successivamente a brevi intervalli misura la distanza da un oggetto specifico che riflette bene le onde radio.
Misurare la velocità di una nave utilizzando un ventaglio di rilevamento di due oggetti o utilizzando altri metodi di navigazione, ad esempio utilizzando fari, la cui distanza è nota, non ha una precisione sufficiente.
Tutti i suddetti e molti altri metodi, incluso il metodo principale per determinare la velocità di una nave su una linea di misurazione, hanno uno svantaggio comune, ovvero che la velocità della nave si trova rispetto alla costa e non all'acqua . Allo stesso tempo, l'influenza del vento o delle correnti di marea, che è difficile da valutare con precisione, si sovrappone alle misurazioni. Nel frattempo, quando si eseguono test di velocità e per un ulteriore utilizzo dei dati ottenuti, è necessario conoscere la velocità della nave rispetto all'acqua che la circonda, cioè in assenza di corrente. Pertanto, le condizioni e il luogo della prova sono scelti in modo tale che l'influenza della corrente sia minima o sia diretta, se possibile, lungo la sezione di misura. In questi casi, le corse della nave nelle sezioni di misurazione vengono effettuate in direzioni opposte e in una certa sequenza.
Nonostante alcune difficoltà, la determinazione della velocità di una nave su una linea misurata o utilizzando ausili alla radionavigazione dovrebbe sempre essere preferita alla misurazione della velocità utilizzando navi normali e speciali registri o banderuole idrometriche a causa della scarsa precisione di queste ultime, sebbene misurino la velocità di la nave direttamente rispetto all'acqua.
Per i test ad alta velocità, dovrebbero essere utilizzate linee di misurazione, situate vicino al luogo di costruzione o di base della nave, che consentiranno di risparmiare tempo e carburante necessari per avvicinarsi alla linea di misurazione. Inoltre, a causa del consumo di carburante quando ci si sposta su una linea di misurazione remota, è difficile fornire un dato valore del dislocamento della nave.
La profondità dell'acqua nell'area della linea misurata, ad es. la sua sezione di misurazione e l'avvicinamento ad essa (su entrambi i lati), nonché nell'area della nave che gira nella rotta opposta, dovrebbe essere sufficiente per escludere l'effetto dell'acqua bassa sulla resistenza dell'acqua al movimento della nave, e quindi sulla sua velocità.
È noto che il sistema di onde creato dalla nave quando si muove in acque basse differisce dal sistema di onde in acque profonde e dipende dal regime caratterizzato dal cosiddetto numero di Froude in acque basse.
Dove σ è la velocità della nave, m/s; g - accelerazione di caduta libera, m/s2; H - profondità del fairway, m.
Un cambiamento nella natura della formazione delle onde porta ad un aumento o una diminuzione della resistenza al movimento della nave e, quindi, influisce sulla sua velocità.
Allo stesso tempo, si sviluppa un controflusso d'acqua, aumentando la velocità del flusso attorno allo scafo e, di conseguenza, la resistenza all'attrito della nave. La completa esclusione dell'influenza dell'acqua bassa richiede grandi profondità della linea misurata, che non è sempre possibile fornire (Tabella 1).
Tabella 1. Valori della profondità minima della linea misurata, m 
Di conseguenza, quando si determinano le profondità minime richieste, si procede solitamente da una perdita di velocità dovuta all'influenza dell'acqua bassa, che è pari allo 0,1% del valore misurato. Per rispettare queste condizioni, si dovrebbe assumere il valore Frh≥0.5 per la resistenza all'onda e per la resistenza all'attrito 
È sulla base di questo approccio che le regole di prova sviluppate dalla 12a Conferenza internazionale delle piscine sperimentali raccomandano che la profondità minima consentita sulla linea di misurazione sia maggiore di quella calcolata dalle formule 
dove B e T sono rispettivamente la larghezza e il pescaggio della nave. Un metodo simile è raccomandato dal normale domestico OH-792-68, tuttavia le formule sono scritte nella forma
La linea di misurazione, se possibile, dovrebbe essere situata in un'area protetta dai venti dominanti e dalle onde del mare. Infine, un prerequisito è la presenza di spazio sufficiente su entrambe le estremità della linea di misurazione, necessario per la libera manovra della nave dopo la fine della corsa sulla sezione di misurazione, virata nella rotta opposta e accelerazione dopo la virata.
Le deviazioni ammissibili della profondità dell'acqua agli approcci alla sezione di misurazione della linea di misurazione non devono superare ± 5%.
La linea di corsa della nave sulla linea di scartamento deve essere di almeno due o tre miglia dai pericoli costieri. Il mancato rispetto di questa condizione crea il rischio che la nave ad alta velocità, anche in caso di manovra corretta, possa incagliarsi quando il timone è bloccato.
Non sempre è possibile soddisfare tutti i requisiti sopra elencati, quindi il numero di linee di misura complete è molto limitato.
A tavola. 2 mostra alcuni dati che caratterizzano le linee misurate di alcuni stati esteri. Come si può vedere dalla tabella, la lunghezza delle sezioni di misurazione di queste linee è diversa e le profondità di molte di esse sono insufficienti per testare navi relativamente veloci.
| Misura le linee | Lunghezza della sezione di misurazione, miglia | La vera rotta della nave, salve | Profondità della linea misurata durante le basse maree più forti, m |
| Inghilterra | |||
| skelmorley Gao Loh Abs-Head Polperro Portland La foce del fiume Segreti Plymouth |
1 1 1 1,15 1,43 1 1 |
0 e 180 156 e 335 111 e 191 86 e 226 134 e 314 161 e 341 93 e 273 |
65-75 30-40 44-52 31-37 31 20 20-28 |
| Danimarca | |||
| O. Bornholm | 1 | - | 70-80 |
| Francia | |||
| Porquerolle Thaya: 1a sezione 2° 3° Croix Trevignon |
3,50 2,36 4,70 5,6 |
48 e 228 48 e 228 48 e 228 120 e 300 |
70-80 70-80 70-80 40 |
| Stati Uniti d'America | |||
| rockland | 1 | 0 e 180 | - |
Sulla fig. La figura 3 mostra un diagramma di una linea di misurazione vicino a Rockland (USA), dove sono stati effettuati numerosi test su navi ad alta velocità, compresi quelli di ricerca. Questa linea soddisfa la maggior parte dei requisiti sopra elencati, ma non è protetta dai venti occidentali e dalle onde che provocano. La lunghezza della sezione di misurazione è pari a un miglio nautico (1852 m), la lunghezza di ciascuna sezione di accelerazione è di tre miglia nautiche. La linea di misurazione è dotata di due sezioni trasversali costiere (secanti) perpendicolari alla sezione di misurazione. Una delle sezioni trasversali è dotata di tre segni (scudi), l'altra - di due.
Riso. 3. Schema di una linea di misura a Rockland (USA). Δ - segno principale.
Inoltre, le pietre miliari sono posizionate lungo la linea di corsa per l'orientamento del navigatore, indicando i confini delle sezioni di accelerazione e misurazione.
Molte linee di misura sono dotate dei cosiddetti allineamenti principali, sulla cui linea si trova la sezione di misura. Allo stato attuale, la presenza di un allineamento principale non è considerata obbligatoria, sebbene vi sia ancora un'opinione che sia necessaria nei casi in cui vi sia una corrente nell'area della linea misurata che non coincide con la direzione di la linea misurata. Tuttavia, questa opinione è errata: semplici costruzioni geometriche mostrano che in questo caso, quando la nave viene governata lungo l'allineamento principale allo stesso modo della bussola, la nave percorre una distanza maggiore della distanza tra le linee di allineamento. Ecco perché viene avanzata l'esigenza che la direzione del flusso coincida con la direzione della linea misurata o, comunque, faccia con essa un angolo che non superi i 15-20 °.
I segni principali (Fig. 4) delle linee misurate sono scudi installati a un'altezza tale da poter essere chiaramente visti dal mare. Di solito, lo scudo anteriore, cioè lo scudo situato più vicino alla sezione di misurazione della linea di misurazione, è installato leggermente più in basso di quello posteriore in modo tale che nel momento in cui la nave supera l'allineamento, gli scudi si sovrappongono l'un l'altro, rendendo quasi un intero in direzione verticale. Al centro degli scudi sono applicate strisce verticali dai colori vivaci, che dovrebbero essere ben visibili anche dal mare.
Riso. 4. Segni principali della linea di misurazione.
Riso. 5. Sensibilità lineare degli allineamenti.
1 - segno di allineamento anteriore; 2 - segno di allineamento posteriore.
Tuttavia, un osservatore su una nave che attraversa gli allineamenti trasversali della linea di misurazione ad angolo retto non può praticamente determinare con assoluta precisione il momento in cui passa la linea di allineamento, cioè il momento in cui le strisce centrali degli scudi si trovano sulla stessa linea retta verticale, come se costituissero una continuazione l'uno dell'altro amico.
L'entità dell'errore nel determinare il momento di copertura completa delle bande centrali degli schermi di allineamento dipende dalla cosiddetta sensibilità lineare dell'allineamento (Fig. 5).
Il potere risolutivo di un occhio normale è di un minuto d'arco. Mettiamo sulla linea della corsa della nave lungo la linea misurata (Fig. 5) il segmento A1A2, corrispondente ad un minuto d'arco. Nell'intervallo A1A2, l'angolo tra i due segni è inferiore a un minuto e, pertanto, qualsiasi punto in questo intervallo può fungere da segno per l'inizio della misurazione della velocità. Il valore OA1=OA2 è chiamato la sensibilità lineare del bersaglio ed è ulteriormente indicato dalla lettera W.
Per trovare un'espressione per W, usiamo la relazione
tgα=tg(β-γ). (1.2)
convertito in forma
Dopo aver sostituito i valori tg β e tg γ nell'espressione (1.3) e semplici trasformazioni, abbiamo
Il primo termine a destra dell'espressione (1.4) può essere trascurato, poiché sarà di un ordine di piccolezza superiore rispetto ai due successivi. Quindi l'equazione (1.4) assume la forma
dW = tg αDc (Dc + d), (1.5)
Dove
Sostituendo la tangente dell'angolo con un arco e l'angolo con il valore della risoluzione dell'occhio, nonché inserendo il fattore di illuminazione del bersaglio a "(per luce diurna α"=2 e per luce notturna α"=3.5) , si ottiene il valore della sensibilità lineare del bersaglio (in metri)
Dove
Dc - distanza dal segno anteriore dell'allineamento secante al carrello della linea di misurazione, m; ao - angolo di potere risolutivo dell'occhio; d - distanza tra i segni principali, m.
Ecco i valori di sensibilità delle sezioni secanti di una delle linee di misura estranee:
Se assumiamo la sensibilità di una coppia di allineamenti pari alla metà del possibile errore assoluto, allora l'errore relativo nella lunghezza del tratto di linea misurato (target 2-3) sarà pari allo 0,4%.
Come si evince dalla formula (1.6), per ridurre l'errore nella determinazione della distanza tra le sezioni e, di conseguenza, aumentare la sensibilità delle sezioni, è necessario che il rapporto Dc:d sia il più piccolo possibile. In pratica, tuttavia, questo rapporto di solito non è inferiore a tre.
Per valutare l'influenza dell'errore di temporizzazione, nonché l'influenza della sensibilità degli allineamenti e della lunghezza della linea di corsa sui risultati della misurazione della velocità, è necessario considerare la dipendenza della velocità della nave da il percorso e il tempo
v=s/t (1.9)
dove v è la media aritmetica di diverse misure di velocità, m/s; s - media aritmetica del percorso, m; t è la media aritmetica del tempo di esecuzione, s.
Come è noto, l'errore nel risultato delle misurazioni indirette (la velocità è calcolata dal percorso e dal tempo misurati) è costituito dagli errori nei risultati di ciascuna misurazione diretta inclusa in quella indiretta. Nelle misure indirette si trova l'errore relativo (rms, probabile o limite) di ogni misura diretta e si calcola l'errore relativo totale della misura indiretta. Sì, in questo caso
dove εν - errore relativo della misurazione della velocità, .%; εs - errore di misurazione del percorso relativo; εt - errore relativo di misurazione del tempo di viaggio.
Esprimendo gli errori relativi in termini di probabili, otteniamo
oppure, dopo la sostituzione, t = s/v .
Dove ρs è il probabile errore di misura del percorso, m; ρt - probabile errore di misurazione del tempo di viaggio, s (secondo ρt = 0,5 s). Probabile errore di misurazione del percorso
se si presume che la sensibilità di entrambi gli allineamenti sia la stessa e pari alla metà della somma delle loro sensibilità, e il numero di corse nella modalità è pari a tre.
Sostituendo questi valori nella formula (1.12) e trasformandola, otteniamo
Pertanto, l'entità dell'errore dipenderà da tre componenti: la sensibilità delle linee secanti, la lunghezza della corsa lungo la linea di misurazione e la velocità della nave.
A titolo di esempio, nella Tav. 3 mostra i dati sull'accuratezza della misurazione della velocità della nave su una delle linee di misurazione. Sulla base di questi dati, si può concludere che le velocità misurate, indipendentemente dalla velocità della nave, sono determinate con un alto grado di precisione. Quindi, nella sezione della linea di misurazione tra il secondo e il terzo allineamento, gli errori nella misurazione della velocità sono dello 0,35-0,40%. Con un aumento della lunghezza della linea di misurazione (la sezione tra il primo e il secondo allineamento è di un miglio, tra il secondo e il terzo allineamento - due miglia e tra il primo e il terzo - tre miglia), l'errore di misurazione della velocità diminuisce drasticamente .
| Velocità della nave, nodi | Sensibilità media delle paratoie, m | ||
| 12.8 (tratto compreso tra il primo e il secondo allineamento) | 14.9 (tratto compreso tra il secondo e il terzo allineamento) | 13.0 (tratto compreso tra il primo e il terzo allineamento) | |
| 8 12 16 20 24 28 32 36 30 |
0,58 0,59 0,61 0,63 0,66 0,69 0,72 0,75 0,79 |
0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,40 0,42 0,43 |
0,20 0,20 0,21 0,22 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 |
Tuttavia, ciò non significa che sia più opportuno eseguire corse su lunghe linee misurate, poiché ciò aumenta gli errori causati dal possibile funzionamento irregolare dei meccanismi principali su una lunga distanza e dall'influenza di influenze esterne disturbanti, portando a un corso deviazione da una linea retta.
Quando si assegna la lunghezza della sezione di misurazione della linea di misurazione, si dovrebbe anche tenere conto del fatto che durante i test ad alta velocità (in assenza di apparecchiature automatiche per la registrazione delle letture dello strumento), a volte è necessario misurare la coppia sull'elica albero almeno da otto a dieci volte o per rimuovere i diagrammi indicatori una o due volte, nonché più volte per misurare la frequenza di rotazione degli alberi di trasmissione e determinare alcuni parametri del funzionamento della centrale elettrica. Tutto questo richiede almeno quattro minuti. Pertanto, la lunghezza minima della corsa s sulla linea misurata, che è una funzione del tempo necessario per eseguire le misurazioni indicate e determinare la velocità della nave, può essere calcolata con la formula
s = 0.067νs (1.15)
dove νs è la velocità della nave, nodi, s è il chilometraggio della nave, miglia.
Un fattore dimensionale di 0,067 corrisponde a circa 4 minuti, ovvero il tempo necessario per effettuare le misure.
La costante conoscenza da parte del navigatore della velocità affidabile della sua imbarcazione è una delle condizioni più importanti per una navigazione senza incidenti.
Il movimento della nave rispetto al fondo a una velocità chiamata absolitario,è considerato in navigazione come il risultato della somma del vettore velocità della nave rispetto all'acqua e del vettore corrente che agisce nell'area di navigazione.
A sua volta, il vettore di velocità della nave rispetto all'acqua (fare riferimentocorpovelocità)è il risultato del lavoro della propulsione della nave e dell'azione del vento e delle onde sulla nave.
In assenza di vento e onde, è semplicemente determinato dalla frequenza di rotazione delle eliche.
Conoscere la velocità permette di determinare la distanza percorsa dalla nave S circa in miglia:
S Di = v Di T, (38)
dove V circa - la velocità della nave, determinata dalla frequenza di rotazione delle eliche, nodi; T- tempo di navigazione della nave, h.
Tuttavia, questo metodo è impreciso, poiché non tiene conto del cambiamento dello stato della nave (incrostazione dello scafo, variazione del pescaggio), dell'influenza del vento e delle onde. I seguenti fattori influenzano la velocità della nave attraverso l'acqua.
1. Il grado di carico, rollio e assetto della nave. La velocità della nave cambia con il pescaggio. Di solito, in buone condizioni meteorologiche, una nave in zavorra ha una velocità leggermente superiore rispetto a una a pieno carico. Tuttavia, con l'aumento del vento e delle onde, la perdita di velocità di una nave in zavorra diventa molto maggiore di quella di una nave a pieno carico.
Il trim ha un effetto significativo sul cambio di velocità. Di norma, l'assetto sul muso riduce la velocità. Un assetto importante a poppa porta agli stessi risultati. L'opzione di taglio ottimale viene selezionata in base a dati sperimentali.
La presenza del rollio della nave provoca la sua deviazione sistematica dalla rotta data verso il lato rialzato, che è una conseguenza della violazione della simmetria dei contorni della parte dello scafo immersa nell'acqua. Per questo motivo è necessario ricorrere più spesso allo spostamento del timone per mantenere la rotta della nave, e questo a sua volta porta a una diminuzione della velocità della nave.
2. Il vento e le onde di solito agiscono contemporaneamente sulla nave e, di norma, causano perdite di velocità. I venti contrari e le onde creano una notevole resistenza al movimento della nave e ne compromettono la controllabilità. Le perdite di velocità in questo caso possono essere significative.
I venti e le onde nella stessa direzione riducono la velocità della nave principalmente a causa di un forte deterioramento della sua controllabilità. Solo con un debole vento in coda e onde leggere, alcuni tipi di navi mostrano un leggero aumento della velocità.
3. Il fouling dello scafo si osserva quando le navi navigano in qualsiasi condizione, sia in acqua dolce che salata. Il fouling si verifica più intensamente nei mari caldi. La conseguenza del fouling è un aumento della resistenza dell'acqua al movimento della nave, ad es. riduzione della velocità. Alle medie latitudini, dopo sei mesi, la diminuzione della velocità può raggiungere il 5 - 10%. La lotta al fouling viene effettuata mediante la pulizia sistematica dello scafo della nave e la sua verniciatura con speciali
colori in crescita.
4. Acqua bassa. L'effetto dell'acqua bassa sulla riduzione della velocità della nave
inizia a colpire in profondità nell'area di navigazione
H≤4Tcp + 3V2/g,
Dove H - profondità, m
Tcp, - pescaggio medio della nave, m;
v- velocità della nave, m/s;
G- accelerazione di gravità, m/s 2 .
Pertanto, la dipendenza della velocità della nave dalla velocità di rotazione delle eliche, determinata per specifiche condizioni di navigazione, verrà violata sotto l'influenza di questi fattori. In questo caso, i calcoli della distanza percorsa dalla nave, eseguiti dalla formula (38), conterranno errori significativi.
Nella pratica della navigazione, la velocità di una nave viene talvolta calcolata utilizzando la relazione nota
V=S/ T,
Dove v- velocità della nave rispetto al suolo, nodi;
S - distanza percorsa a velocità costante, miglia; t - tempo, h.
La contabilizzazione della velocità e della distanza percorsa dalla nave viene eseguita in modo più accurato utilizzando un dispositivo speciale: un registro.
Per determinare la velocità della nave, sono dotate di linee di misurazione, le cui aree di ubicazione sono soggette ai seguenti requisiti:
mancanza di influenza dell'acqua bassa, che è assicurata a una profondità minima determinata dal rapporto
N/T≥ 6,
Dove H- profondità dell'area della linea di misurazione, m; T- pescaggio della nave, m;
protezione dai venti dominanti e dalle onde;
l'assenza di correnti o la presenza di deboli correnti costanti coincidenti con le direzioni dei percorsi;
la possibilità di libera manovra delle navi.
Riso. 23. Linea di misurazione
L'attrezzatura della linea di misurazione (Fig. 23), di regola, è costituita da diverse sezioni secanti parallele e una principale perpendicolare ad esse. Le distanze tra le linee secanti sono calcolate con elevata precisione. Nella maggior parte dei casi, la linea di corsa delle navi non è indicata dall'allineamento principale, ma da boe o pietre miliari poste lungo di esso.
Tipicamente, le misurazioni vengono effettuate a pieno carico e in zavorra per le principali modalità di funzionamento del motore. Durante il periodo di misurazione sulla linea di misurazione, il vento non deve superare i 3 punti e l'eccitazione - 2 punti. La nave non dovrebbe avere uno sbandamento e l'assetto dovrebbe essere entro i limiti ottimali.
Per determinare la velocità, la nave deve giacere sulla bussola su una rotta perpendicolare alle linee degli allineamenti secanti e sviluppare una data frequenza di rotazione delle eliche. La misurazione della durata della corsa viene solitamente effettuata in base alle letture di tre cronometri. Al momento dell'attraversamento del primo bersaglio secante, i cronometri vengono avviati e ogni minuto rilevano le letture dei tachimetri. I cronometri si fermano all'intersezione del secondo bersaglio secante.
Calcolato il tempo medio di percorrenza secondo le indicazioni dei cronometri, la velocità è determinata dalla formula
V = 3600S/t, (39)
dove S è la lunghezza della corsa tra le linee secanti, miglia;
T- la durata media del percorso tra le secanti, s; v- velocità della nave rispetto al suolo, nodi.
La velocità di rotazione delle eliche è determinata come media aritmetica delle letture del tachimetro durante la corsa.
Se non c'è corrente nell'area della linea di misurazione, le velocità relative al suolo e all'acqua sono uguali. In questo caso, è sufficiente eseguire una sola corsa. Se nell'area di manovra è presente una corrente costante di direzione e velocità, è necessario effettuare due corse in direzioni opposte. La velocità relativa della nave V 0 e la frequenza di rotazione delle eliche P in questo caso sarà determinato dalle formule:
Vo \u003d (V 1 + V 2) / 2, (40)
n=(n1 + n2)/2, (41)
Riso. 24. Grafico della dipendenza della velocità dalla frequenza di rotazione delle eliche
dove V 1 , V 2 - la velocità della nave rispetto al fondo durante la prima e la seconda corsa; n1 e n2
- frequenza di rotazione delle eliche in prima e seconda corsa.
Quando una corrente uniformemente variabile agisce nella regione della linea di misurazione, si consiglia di eseguire una terza corsa nella stessa direzione della prima e viene calcolata la velocità libera dall'influenza della corrente NO formula approssimativa
V 0 \u003d (V 1 + 2 V 2 + V 3) / 4. (42)
Se la natura del cambiamento della corrente è sconosciuta o si desidera ottenere un risultato più accurato, vengono eseguite quattro corse e la velocità viene calcolata dalla formula
V 0 \u003d (V 1 + 3 V 2 + 3 V 3 + V 4) / 8. (43)
La velocità media di rotazione delle eliche in questi casi è calcolata rispettivamente per tre e quattro corse:
n \u003d (n 1 + 2n 2 + n 3) / 4; (44)
n = (n 1 + 3n 2 + 3n 3 + n 4)/8. (45)
Pertanto, la velocità e la velocità di rotazione delle eliche sono determinate per diverse modalità di funzionamento dei motori principali nel carico e nella zavorra. Sulla base dei dati ottenuti, vengono costruiti grafici della dipendenza della velocità dalla velocità di rotazione delle eliche per vari carichi della nave (Fig. 24).
Sulla base di questi grafici viene compilata una tabella di corrispondenza tra la velocità delle eliche e la frequenza di rotazione delle eliche o una tabella di corrispondenza tra la velocità di rotazione delle eliche e la velocità della nave.
Se, in base ai risultati del passaggio della linea di misurazione, sono note qualsiasi velocità e la corrispondente velocità di rotazione delle eliche, è possibile calcolare il valore della velocità per qualsiasi valore intermedio della velocità di rotazione delle eliche utilizzando la formula di Afanasiev
V E \u003d V 0 (n 1 / n 0) 0, 9, (46)
dove V0 - velocità nota alla frequenza di rotazione dell'elica n 0 ; V E, - la velocità desiderata per la velocità di rotazione del propulsore n 1 .
Pertanto, dopo aver determinato la velocità della tua nave in base al grafico della sua dipendenza dalla velocità di rotazione delle eliche, puoi calcolare la distanza percorsa in miglia nautiche utilizzando la formula
dove V 0 - velocità della nave, nodi; T- tempo di navigazione, min.
Se la distanza percorsa è nota, viene eseguito il calcolo del tempo di navigazione: v
Secondo queste formule, sono state compilate le tabelle "Distanza per tempo e velocità" e "Tempo per distanza e velocità" in MT - 75 appendici 2 e 3, rispettivamente.
I calcoli della distanza percorsa utilizzando la velocità determinata dalla frequenza di rotazione delle eliche V o6 vengono eseguiti solo in assenza di ritardo o per controllarne il funzionamento.
Determinazione della velocità dell'imbarcazione in base alla modalità di velocità dell'elica.
I registri vengono utilizzati per misurare la velocità delle grandi navi. Sulle piccole navi, un semplice registro dà grandi errori nel determinare la velocità e non è sempre possibile applicarlo. Pertanto, per le piccole imbarcazioni, è più facile determinare la velocità da tabelle o grafici che esprimono la dipendenza della velocità dal numero di giri dell'elica. Per avere tali tabelle o grafici, è necessario determinare la velocità della nave sulla linea misurata per diversi giri dell'elica (Fig. 59). La determinazione della velocità viene effettuata in condizioni meteorologiche favorevoli. L'imbardata della nave sulla rotta non deve superare ±2°.
Riso. 59. Schema dell'attrezzatura della linea di misura
La linea di misurazione è dotata di una linea principale, lungo la quale la nave mantiene la sua rotta, e di quattro o più linee secanti, le cui distanze sono misurate con precisione. La velocità dell'imbarcazione sulla linea misurata viene misurata con il funzionamento costante del motore. Per eliminare gli errori nel determinare la velocità dall'influenza del vento e della corrente, vengono eseguite due corse nella stessa modalità di funzionamento del motore, in una direzione e nell'altra.
Dal cronometro, notano il momento in cui la nave supera gli allineamenti secanti. Conoscendo il tempo t 1, t 2, t 3 e la distanza tra le sezioni secanti S 1, S 2, S 3, la velocità V S è calcolata dalla formula:
V S = S
dove: V S - velocità della nave in nodi;
S - distanza tra le linee secanti in miglia;
t è il tempo di passaggio dal bersaglio al bersaglio, sec.
Durante ogni corsa, è importante mantenere accuratamente la velocità del motore specificata. Calcolando le velocità individuali V 1 , V 2 , V 3 , trova la media.
Dopo aver determinato la velocità sulla linea misurata, viene creata una tabella o un grafico della dipendenza della velocità della nave dal numero di giri del motore (Fig. 60).
È utile determinare la velocità della nave a diversi pescaggi. Poi ci saranno diversi grafici e tabelle. Possono essere raffigurati su un foglio di carta per facilità d'uso. Avendo tali tabelle o grafici sulla nave, è possibile trovare la velocità appropriata della nave da un dato regime del motore e da un pescaggio noto.
A volte non c'è una linea di misurazione attrezzata nelle vicinanze. Tuttavia, per determinare la velocità della nave, è sempre possibile scegliere due punti di riferimento costieri, la cui distanza è nota abbastanza accuratamente. Queste distanze possono essere determinate, ad esempio, da una pianta che contiene entrambi i punti di riferimento.
Gli allineamenti principali possono essere sostituiti da una bussola sulla nave, se non si teme che la nave venga portata fuori rotta dal vento o dalla corrente, per questo è necessario controllare ed eliminare l'influenza di un motore acceso sulla bussola.
Per misurare la velocità, l'imbarcazione deve trovarsi su una rotta rettilinea su un percorso di navigazione sicuro.
Puc. 60. Grafico della velocità dell'imbarcazione rispetto alla velocità del motore
La direzione della retta che congiunge gli oggetti può essere determinata mediante un compasso, ma è necessario che si facciano dei percorsi in direzione parallela alla retta che congiunge gli oggetti.
Prima di avvicinarsi al primo punto di riferimento, la nave sviluppa una certa velocità ed entra nella rotta misurata a un dato regime del motore, che rimane costante durante la corsa verso il secondo punto di riferimento. Quando il primo punto di riferimento è al traverso, viene avviato un cronometro o l'ora viene annotata dall'orologio. Il conto alla rovescia viene effettuato nel momento in cui la nave supera la traversata del secondo punto di riferimento. Le stesse osservazioni vengono fatte durante la corsa inversa.
§ 27. Metodo semplificato per determinare la velocità della nave.
Se è impossibile, soprattutto durante la navigazione, determinare la velocità della nave utilizzando uno dei metodi sopra descritti, viene utilizzato un altro metodo, anche se meno accurato. È necessario lanciare un punto di riferimento temporaneo nell'acqua dalla prua della nave - un piccolo pezzo di legno - e allo stesso tempo accendere il cronometro. Quando un pezzo di legno raggiunge il taglio della poppa, il cronometro viene fermato. In base al tempo misurato e alla lunghezza nota della nave, la velocità si trova con la formula:
V S = ,
dove V S - velocità della nave in nodi;
L è la lunghezza della nave, M;
T- tempo di passaggio di un oggetto gettato in acqua, sec.
Va tenuto presente che più corta è la nave, maggiore sarà l'errore.
Nel determinare la distanza percorsa, va ricordato che il movimento della nave avviene solo rispetto all'acqua e non al suolo. Il vento e la corrente non vengono presi in considerazione, sebbene influenzino costantemente la velocità della nave. Pertanto, quando si guida la posa nella distanza calcolata dalla velocità, è necessario introdurre un emendamento dovuto alla deriva della corrente e del vento. Il modo più semplice per farlo è quando la rotta della nave coincide con la direzione della corrente e del vento o è opposta a loro. Con le derive laterali, l'aumento o la diminuzione della velocità sarà approssimativamente proporzionale al coseno dell'angolo tra la direzione della nave e le linee di azione della corrente o del vento.
Le ragioni principali della diminuzione della velocità della nave:
1) acque poco profonde, in cui, all'aumentare della velocità, la resistenza all'acqua aumenta notevolmente. Pertanto, in acque poco profonde, la velocità può diminuire del 10 - 15%;
2) vento e beccheggio. Con vento contrario e onde, così come con forti venti in coda accompagnati da onde, la velocità diminuisce.
Con deboli venti in coda, la velocità aumenta leggermente. La diminuzione della velocità si osserva quando la nave è sovraccarica, rollata e regolata a prua. Su un'onda, nei momenti in cui l'elica lascia l'acqua, la nave perde bruscamente velocità;
3) l'incrostazione della parte sottomarina dello scafo della nave comporta una diminuzione della velocità del 10 - 15% rispetto alla velocità di una nave con scafo pulito.
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