Om metoder för att mäta fartygshastighet. Mätlinjer. Navigering. Första stegen. Fartygshastighet Principer för att mäta fartygets hastighet
05/12/2016
För att bli navigatör professionell, du behöver läsa mycket navigering, författad av forskare. I den här artikeln, med ett enkelt språk som inte är laddat med komplex terminologi, kommer vi att försöka ta reda på - vilka hastigheter tar navigatorn hänsyn till?.
När vi pratar om ett fartygs hastighet överväger vi två kvantiteter. En av dem - detta är ett fartygs rörelse på vattnet. Direkt koppling mellan framdrivningsenheten, fartygets skrov och vattenmiljön. Den andra är ett fartygs rörelse i förhållande till världsrymden. Det här är vägen, det segment som vi har täckt under en viss tid. Faktum är att världens hav och hela jordens vattenskal inte är statiska. Hon är fri i sin rörelse, även om hon är föremål för fysiska lagar. Systemet med världsvatten, deras samverkan, skapar rörelsen av vattenmassor, och ett havsfartyg, tillsammans med eventuellt halmstrå, deltar i denna rörelse i en kolossal skala. Glöm inte heller bort i vinden, vilket också påverkar fartygets hastighet. Mer information om allt.
STW— Fart genom vattnet — Fartygets hastighet i förhållande till vattnet
SOG— Hastighet över marken — Fartygets hastighet i förhållande till marken
Knut-Knut- en måttenhet för fartygets hastighet. Nautiska mil i timmen.
Så vi är på vakt och går från punkt A till punkt B. I full fart slår propellern i vattnet, vårt skepp, som vajar på vågorna, skär vattnet med sin skaft. - detta är vattnet som vårt fartyg, dess skrov och propeller är nedsänkt i. Med positiv drift av detta system rör sig fartyget, som en fysisk kropp, i vattenmiljön och får stöd. Låt oss jämföra detta med en simmare som metodiskt ror från en vägg till en annan i en pool. Hans kropp rör sig genom vattnet, som begränsas av poolens väggar och har ingen ström som skulle påverka simmaren. Med bara sin fysiska styrka övervinner han avståndet och går längs vattnet.
Låt oss återvända till vårt skepp. Eftersom det är beläget i världens system strömmar, då rör sig hela denna vattenmassa i en viss riktning och bär skeppet med sig. Om vi stoppar vårt skepp, STW blir 0. Men vi kommer att röra oss runt jorden tillsammans med vattnet, från en punkt till en annan. Låt oss få fart på skeppet igen. Lades till på navigationskartan plats. Fick syn på tid. Ny tillämpad plats. Mätt distans rest, dividerat med tid, vad vi upptäckt. Vi fick fartygets hastighet i förhållande till marken - SOG. Abstrakt, betrakta vårt skepp som en fysisk punkt som rör sig runt planeten med en viss hastighet. 
Låt oss minnas vår simmare. Efter poolen bjöd vi in honom att bada i floden. Först försökte han att inte ro, och han bars nedströms. Rörelsehastigheten i förhållande till kustobjekt blev lika med strömhastigheten. Han började ro uppströms. För att återvända till platsen där han började var han tvungen att simma snabbare än strömmen. Han simmade snabbt i förhållande till vattnet ( STW), som i en pool. Men i förhållande till kustföremål rörde hans kropp sig inte så snabbt. Flodströmmen "ät upp" honom SOG. Och tvärtom, om han simmade nedströms skulle det hjälpa honom att röra sig.
Eftersläpning- en anordning för att mäta ett fartygs hastighet på vattnet (det finns olika typer, mer detaljer). Dessa är de enklaste och mest primitiva exemplen. För att helt förstå bilden bör navigatören lära sig grunderna vektor geometri, nämligen addition och subtraktion av vektorer.
I modern navigering har vi en enhet till vårt förfogande satellitobservation — GPS, som kontinuerligt ger plats fartyg, respektive, beräknar SOG, vilket utan tvekan hjälper navigatören under arbetet.
Nästa, på SOG kan ha en betydande inverkan genom att skapa vinddrift. Speciellt påverkar det fartyg med stor vindkraft y, såsom containerfartyg, RO-RO, passagerarfartyg, stora tankfartyg i barlastdeplacement och andra. Till exempel i stark motvind SOG kommer att minska, och vice versa, med en gynnsam riktning kommer vinden att "hjälpa" fartyget att övervinna vattnets motstånd.
Vi hoppas att den här inledande artikeln kommer att bli " Navigering. Första stegen. Fartygets hastighet." hjälper dig att förstå vetenskap Navigering .
Gillade? klick:
Navigering. Första stegen. Fartygets hastighet. (c) NavLib
Med fördröjning. Orienteringsnoggrannheten beror till stor del på tillförlitlig information om fartygets hastighet. Vid simning på sjöar och reservoarer kan medelhastigheten i förhållande till botten bestämmas av stocken.
Stockar finns i olika utföranden. Vridbordsstockar, som fungerar på principen om en hydrometrisk vändskiva, är stationära och sträcker sig efter behov från fartygets botten. Hydrodynamiska stockar är två rör som mäter havsvattentrycket vid körning och parkering. Ju högre hastighet, desto högre tryck i ett av rören. Tryckskillnaden kan användas för att bedöma fartygets hastighet. I allmänhet är stockar komplexa elektromekaniska enheter.
Flodflödet, som verkar på stocken, gör det möjligt att utifrån det endast bestämma fartygets hastighet i förhållande till lugnt vatten, men inte i förhållande till stränderna. Dessutom förvränger ojämna strömmar och fartygets rörelse i svängar av kanalen loggavläsningarna.
Längs med fartygets skrov. Fartygets hastighet i förhållande till botten kan bestämmas med någon av metoderna som beskrivs nedan. Vid fören och aktern väljs två plan av överbyggnader, vinkelräta mot fartygets mittlinjeplan, eller två objekt som skapar vikbara siktplan. Det finns två observatörer i siktplanen för fören och aktern N och K(Fig. 78). Observatörer väljer ett stationärt objekt P, ligger på stranden eller vattnet. I det ögonblick som objektet anländer till det nasala siktplanet, betraktaren N ger en signal om att betraktaren TILL märker tiden. När varan kommer P observatör i det bakre siktplanet TILL. gör också en tidsstämpel. Hastigheten beräknas från avståndet mellan siktplanen / och tiden.
Tidsregistreringar kan göras av den tredje observatören på bron, enligt observatörernas tecken N Och TILL i det ögonblick varan kommer P in i siktplanen.
Ris. 78. Mot bestämning av hastighet
fartygets rörelse längs skrovets längd
Hastigheten beräknas mindre exakt när man ser ett föremål P ett fartygsobjekt i taget när det inte finns något siktplan eller när siktobjektet är ovanför fartygets förstam och akterstolpe.
Använda riktningssökning av ett objekt. Kärnan i detta enkla och pålitliga
Metoden är som följer. I mittplanet av ett fartyg som rör sig på en rak kurs mäts avståndet mellan punkterna a och b (fig. 79) l, kallad grunden. Att vara i punkterna a och b , observatörer mäter i samma ögonblick vinklar a1 a2 a3 B1 B2 B3, etc. mellan basen och riktningen till objektet P.
Vid bearbetning av de erhållna mätningarna dras en godtycklig linje på ett pappersark, på vilken en punkt placeras som bestämmer objektet som tas. Från denna punkt, vid uppmätta vinklar a1, b1, etc., dras bärande linjer med godtycklig längd. Lägg märke till basens längd på en linjal på valfri skala, placera den mellan bärlinjerna, parallellt med kursen, tills den berör dem med motsvarande märken. På detta sätt bestäms fartygets skrovs position vid ögonblicken av bärande fynd. Den sträcka som fartyget tillryggalagt under riktningsbestämning, med beaktande av den accepterade skalan, tas direkt från diagrammet.
För att konstruera ett diagram räcker det med två riktningsfynd, men resultatet som erhålls med flera riktningsfynd är mer tillförlitligt.
Riktning av ett föremål utförs med hjälp av en kompass eller annat goniometriskt instrument. Om de inte finns tillgängliga, använd en surfplatta, som kan vara en plywoodskiva, tjock kartong, en bit bred bräda eller ett däcksbord.
En surfplatta med ett pappersark är installerad ovanför observationsplatsen. En linje ritas på arket som sammanfaller med baslinjen. Riktningsmätaren är ett träblock med slät kant.
I ögonblicket för riktningssökningen, riktar observatören skärningen av blocket mot föremålet, ritar en pennlinje och markerar den med mätnumret. Vinklar avlägsnas från tabletten med hjälp av en gradskiva.
Ris. 79. Att bestämma ett fartygs hastighet med hjälp av riktningsavkänning av ett föremål från det
Riktningsbestämning utförs enligt följande. Observatörerna, efter att ha kontrollerat sina klockor, går till sina platser. I samma ögonblick, till exempel efter 15 eller 20 s, tar de bäring för samma föremål. Riktningsfakta kan ske baserat på signaler från en tredje observatör. Genom att bestämma tillryggalagd sträcka och tid är det lätt att beräkna hastigheten.
Den föreslagna metoden är tillämpbar för att bestämma ett fartygs manövreringsegenskaper: tröghetsbana, cirkulation etc.
Baserat på den relativa hastigheten för inflygning av fartyg. Genom att känna till avstånden mellan mötande eller omkörda fartyg, samt hastigheten på det mötande eller omkörda fartyget, kan du bestämma hastigheten på ditt fartyg eller, omvänt, använda din egen hastighet för att beräkna hastigheten på det mötande eller omkörda fartyget. |
Låt oss beteckna: S - avstånd mellan fartyg, v1 - hastigheten på vårt fartyg, v2 - hastigheten för det mötande eller omkörda fartyget, t- närmande. Sedan
I den här formeln tas plustecknet "+" för fartyg som möts, och minustecknet (-) för omkörning.
Vid omkörning av fartyg är den relativa inflygningshastigheten lika med skillnaden i hastighet, och vid möte är det summan av båda fartygens hastigheter. Med andra ord, i det första fallet verkar det omkörda fartyget stå stilla och det omkörande fartyget rör sig med en hastighet som är lika med skillnaden i deras hastigheter. I det andra verkar ett av fartygen stå, och det andra rör sig med en hastighet som är lika med summan av båda fartygens hastigheter.
Under simning har ovanstående formel begränsad tillämpning och kan endast användas i speciella fall. Därför kan bestämningen av hastighet, såväl som tid och avstånd som täcks av fartyg vid möte och omkörning, göras med hjälp av D.K. Zemlyanovskys universella nomogram (Fig. 80). Det är lätt att använda, applicerbart i fartygsförhållanden och låter dig snabbt lösa alla problem utan mellanliggande beräkningar, förutsatt att fartygen rör sig på samma eller parallella kurser.
Nomogrammet har tre skalor, och var och en av dem har en dubbel dimension för bekvämlighet. Reglerna för att använda nomogrammet framgår tydligt av dess nyckel. Till exempel, mellan ett motorfartyg som färdas med en hastighet av 20 km/h och ett påskjutet tåg i det ögonblick som signaler ges för divergens, är avståndet 2,5 km. Det är nödvändigt att bestämma tågets hastighet om inflygningstiden är 300 s.
För att bestämma påskjutarens hastighet, applicera en linjal (penna, pappersark, tråd) på den översta skalan till 300 s-märket (se fig. 80) och på den mellersta skalan till 2,5 km-märket. Svaret avläses på den nedre skalan - 30 km/h. Detta är den gemensamma stängningshastigheten, därför är påskjutarhastigheten 10 km/h.
Som ni vet är det under fartygsförhållanden när man seglar på inre vattenvägar ofta inte möjligt att utföra ens enkla aritmetiska beräkningar.
Ris. 80. Nomogram för bestämning av ett fartygs hastighet, tid och sträcka som fartygen tillryggalägger vid möte och omkörning
par. Därför kan nomogrammet användas för att lösa problem om tid och väg vid möte och omkörning av fartyg.
Vi kommer att visa beräkningsmetoderna med hjälp av nomogrammet med hjälp av exempel. Båtare ska inte sträva efter att få för exakta värden, som tiondels meter och sekund. För stora avstånd är det ganska acceptabelt att avrunda de resulterande värdena till närmaste hundra meter, för små avstånd - till ett dussin eller en meter.
Exempel l. Hastigheten för två mötande torrlastfartyg: det som går ner är 23 km/h, det som går upp är 15 km/h. Avståndet mellan fartygen är 1,5 km. Det är nödvändigt att bestämma tid och sträcka som fartygen täcker före mötet.
Lösning. Fartygens totala hastighet blir 38 km/h. Vi hittar en punkt på den nedre skalan med ett märke på 38 km och applicerar en linjal på den. Vi applicerar den andra änden av linjalen på 1500 m-märket på avståndsskalan och läser svaret på den översta skalan - 140 s.
Farten för det rörliga fartyget uppifrån är 23 km/h. Vi applicerar en linjal på den nedre skalan på 23 km-märket, och den andra änden av linjalen på 140 s-märket, vi läser svaret på avståndsskalan - 900 m. Då är vägen som korsas av båten som går under 600 m.
Exempel 2. Ett tåg 150 m långt, som går uppåt med en hastighet av 8 km/h, från ett avstånd av 300 m, vilket ger klartecken, börjar köra om ett 50 m långt lastfartyg som rör sig med en hastighet av 14 km/h. Beräkna den totala omkörningstiden och sträckan.
Lösning, Det totala avståndet, d.v.s. med hänsyn till fartygets längder och sammansättning, är 500 m (300 + 150 4" 50 = 500 m). Hastighetsskillnaden är 5 km/h.
För att bestämma tiden, placera ena änden av linjalen på den vänstra skalan vid 6 km/h-märket och mitten av linjalen vid 500 m-märket på avståndsskalan. Vi läser svaret på den översta skalan - 320 s. Den totala sträckan som det omkörande motorfartyget tar från början av signalen är lika med produkten av dess hastighet och omkörningstiden. Enligt nomogrammet bestäms detta på ett välkänt sätt. Vi applicerar änden av linjalen på 14 km/h-märket och den högra änden på 320 s-tidsmärket. Vi läser svaret på medelskalan - 1250 m.
Som framgår av de givna exemplen kan du med hjälp av nomogrammet enkelt och enkelt lösa eventuella problem med att passera och köra om fartyg, samtidigt som du befinner dig direkt på fartyget.
Använder radar. För att bestämma rörelsehastigheten är radar de mest använda tekniska medlen. På radarskärmen finns fixerade avståndscirklar (RDC), med vilka du kan bestämma avstånd. Vissa radarer har moving range circles (MRC), vilket gör det ännu bekvämare att mäta avstånd. Efter att ha mätt avståndet tillryggalagt på ett objekt med hjälp av radar och noterat tiden, beräknas rörelsehastigheten.
Enligt navigationskartan eller uppslagsboken. I I det här fallet bestäms den tillryggalagda sträckan med hjälp av en karta eller referensbok, och tiden bestäms med hjälp av en klocka. Genom att dividera längden på den täckta sektionen med tiden beräknas rörelsehastigheten. Denna metod är vanligast när man seglar på flodbåtar.
Fartygets hastighet under hastighetstester hittas på olika sätt.
Det är utbrett att bestämma ett fartygs hastighet på speciella mätlinjer utrustade med kustsekantsektioner (tvärgående) vars avstånd är exakt känt. På mätlinjen bestäms fartygets hastighet av den tid det tar för fartyget att färdas ett känt avstånd mellan målen. Denna metod är ett av de mest exakta sätten att mäta ett fartygs hastighet.
Kabelmätlinjer, som är någon form av de nämnda mätlinjerna med tvärsektioner, är också kända för att användas. På kabelmätlinjen passerar fartyget över elkablar som är förlagda i botten av farleden tvärs över fartygets rörelseriktning. En elektrisk ström passeras genom kablarna, avståndet mellan vilka måste vara exakt känt. Special elektronisk utrustning installerad på fartyget registrerar i det ögonblick som fartyget passerar över kabeln.
Nyligen har olika radionavigeringssystem, i synnerhet faser, börjat användas i stor utsträckning för att mäta fartygshastigheten.
Fartygets hastighet, med relativt sett mindre noggrannhet, kan också mätas med hjälp av fartygets egen radarstation, som successivt med korta intervall mäter avståndet till ett specifikt objekt som reflekterar radiovågor bra.
Att mäta ett fartygs hastighet med hjälp av bärfläkten för två objekt eller med andra navigeringsmetoder, till exempel med hjälp av fyrar, vars avstånd är känt, är inte tillräckligt exakt.
Alla ovanstående och många andra metoder, inklusive huvudmetoden för att bestämma ett fartygs hastighet på en mätlinje, har en gemensam nackdel, som är att fartygets hastighet hittas i förhållande till stranden, inte vattnet. I detta fall påverkas mätningarna av påverkan av vind- eller tidvattenströmmar, vilket är svårt att exakt bedöma. Under tiden, när man utför hastighetstester och för vidare användning av de erhållna data, är det nödvändigt att känna till fartygets hastighet i förhållande till det omgivande vattnet, d.v.s. i frånvaro av en ström. Därför väljs testernas förhållanden och placering på ett sådant sätt att flödets påverkan är minimal eller riktas, om möjligt, längs mätsektionen. I dessa fall utförs kärlets körningar på mätavsnitten i ömsesidigt motsatta riktningar och i en viss sekvens.
Trots vissa svårigheter bör det alltid föredras att bestämma ett fartygs hastighet på en mätlinje eller använda radionavigeringshjälpmedel framför att mäta hastighet med standardfartyg och speciella loggar eller hydrometriska mätare på grund av den låga noggrannheten hos de senare, även om de mäter hastigheten på fartyget direkt i förhållande till vattnet.
För hastighetstester bör mätlinor användas som är placerade nära den plats där fartyget är byggt eller baserat, vilket sparar tid och bränsle som krävs för att närma sig mätlinjen. På grund av bränsleförbrukningen vid förflyttning till en avlägsen mätlinje är det dessutom svårt att säkerställa det angivna värdet på fartygets deplacement.
Vattendjupet i området för mätlinjen, d.v.s. dess mätsektion och när det kommer till den (på båda sidor), såväl som i området där fartyget svänger på omvänd kurs, måste vara tillräckligt för att eliminera grunt vattens inverkan på vattnets motstånd mot fartygets rörelse och därför på dess hastighet.
Det är känt att vågsystemet som skapas av ett fartyg när det rör sig i grunt vatten skiljer sig från vågsystemet på djupt vatten och beror på regimen som kännetecknas av det så kallade Froude-talet på grunt vatten
Där σ är fartygets hastighet, m/s; g - fritt fallacceleration, m/s2; H - farledsdjup, m.
En förändring i karaktären av vågbildning leder till en ökning eller minskning av motståndet mot fartygets rörelse och påverkar därför dess hastighet.
Samtidigt utvecklas en motström av vatten, vilket ökar flödeshastigheten runt skrovet och följaktligen fartygets friktionsmotstånd. Fullständig uteslutning av inverkan av grunt vatten kräver stora djup på mätlinjen, som inte alltid är möjliga att tillhandahålla (tabell 1).
Tabell 1. Värden för minsta djup av mätlinjen, m 
Som ett resultat, när man bestämmer de minsta erforderliga djupen, antas det vanligtvis att hastighetsförlusten på grund av påverkan av grunt vatten är 0,1 % av det uppmätta värdet. För att uppfylla dessa villkor måste värdet Frh≥0,5 tas för vågmotstånd och för friktionsmotstånd 
Det är baserat på detta tillvägagångssätt att testreglerna som utvecklats av den 12:e internationella konferensen av experimentpooler rekommenderar att man tar det minsta tillåtna djupet på mätlinjen större än det som beräknats med formlerna 
där B och T är fartygets bredd respektive djupgående. En liknande metod rekommenderas av den inhemska standarden OH-792-68, men formlerna är skrivna i formen
Om möjligt bör mätlinjen placeras i ett område skyddat från rådande vindar och havsvågor. Slutligen är en förutsättning att det finns tillräckligt med utrymme i båda ändar av mätlinan, vilket är nödvändigt för fartygets fria manövrering vid slutet av löpningen på mätsektionen, vända tillbaka och accelerera efter svängen.
Tillåtna avvikelser i vattendjup vid inflygningarna till mätlinjens mätsektion bör inte överstiga ±5 %.
Fartygets kurs på undersökningslinjen måste vara minst två till tre mil från kustfaror. Underlåtenhet att följa detta villkor skapar risk för att fartyget i höga hastigheter, även om det manövreras på rätt sätt, kan gå på grund om rodret fastnar.
Det är inte alltid möjligt att uppfylla alla ovanstående krav, därför är antalet fullfjädrade mätlinjer mycket begränsat.
I tabell 2 visar vissa data som kännetecknar mätlinjerna i ett antal utländska länder. Som framgår av tabellen är längden på mätsektionerna på dessa linjer olika, och djupen på många av dem är otillräckliga för att testa relativt höghastighetsfartyg.
| Mätlinjer | Längd på mätsektion, mil | Fartygets sanna kurs, grader | Mätlinjens djup vid starkaste lågvatten, m |
| England | |||
| Skelmorlie Gao Loh Abs-Hid Polperro Portland Flodens mynning Tyne Plymouth |
1 1 1 1,15 1,43 1 1 |
0 och 180 156 och 335 111 och 191 86 och 226 134 och 314 161 och 341 93 och 273 |
65-75 30-40 44-52 31-37 31 20 20-28 |
| Danmark | |||
| O. Bornholm | 1 | - | 70-80 |
| Frankrike | |||
| Porquerolles-Taya: 1:a avsnittet 2:a 3:a Croix Trevignon |
3,50 2,36 4,70 5,6 |
48 och 228 48 och 228 48 och 228 120 och 300 |
70-80 70-80 70-80 40 |
| USA | |||
| Rockland | 1 | 0 och 180 | - |
I fig. Figur 3 visar ett diagram över mätlinjen nära Rockland (USA), på vilken ett stort antal höghastighetstester av fartyg, inklusive forskningstester, utfördes. Denna linje uppfyller de flesta av ovanstående krav, men den är inte skyddad från västliga vindar och de vågor de orsakar. Längden på mätsektionen är en nautisk mil (1852 m), längden på varje accelerationssektion är tre nautiska mil. Mätlinjen är försedd med två kustnära tvärgående (sekant) sektioner vinkelräta mot mätsektionen. En av tvärsektionerna är utrustad med tre skyltar (sköldar), den andra med två.
Ris. 3. Schema för mätlinjen i Rockland (USA). Δ - ledande tecken.
Dessutom, längs färdlinjen, för att guida navigatorn, placeras milstolpar som anger gränserna för accelerations- och mätsektionerna.
Många mätlinor är utrustade med så kallade ledande sektioner, på vars linje mätsektionen är placerad. För närvarande anses närvaron av en ledande mätare inte vara obligatorisk, även om det fortfarande finns en åsikt att det är nödvändigt i fall där det finns en ström i området för mätlinjen som inte sammanfaller med mätlinjens riktning . Denna åsikt är dock felaktig: enkla geometriska konstruktioner visar att i detta fall, när man styr fartyget längs den främre linjen på samma sätt som med en kompass, färdas fartyget ett avstånd som är större än avståndet mellan linjerna i linjerna. Därför ställs kravet att flödesriktningen sammanfaller med mätlinjens riktning eller i alla fall gör en vinkel med den som inte överstiger 15-20°.
Inledande märken (fig. 4) på mätlinor är sköldar som är installerade på sådan höjd att de är väl synliga från havet. Typiskt är den främre skölden, det vill säga skölden som är belägen närmare mätsektionen av mätlinjen, installerad något lägre än den bakre skölden på ett sådant sätt att när fartyget passerar målet överlappar sköldarna varandra och utgör nästan en hel i vertikal riktning. I mitten av sköldarna anbringas vertikala färgglada ränder, som också bör synas tydligt från havet.
Ris. 4. Inledande märken på mätlinjen.
Ris. 5. Linjär känslighet för målen.
1 - främre måltecken; 2 - bakre målskylt.
Emellertid kan en observatör på ett fartyg som korsar de tvärgående sektionerna av mätlinjen i räta vinklar praktiskt taget inte helt exakt bestämma ögonblicket för mållinjens passage, det vill säga det ögonblick då sköldarnas mittremsor är på samma vertikala rak linje, som om de bildar en fortsättning på varandra vän.
Storleken på felet vid bestämning av ögonblicket för fullständig täckning av målsköldarnas mittremsor beror på målets så kallade linjära känslighet (fig. 5).
Upplösningsförmågan hos ett normalt öga är lika med en bågminut. Låt oss plotta på fartygets färdlinje längs mätlinjen (fig. 5) segmentet A1A2, motsvarande en bågminut. I intervallet A1A2 är vinkeln mellan de två tecknen mindre än en minut, och därför kan vilken punkt som helst i detta intervall fungera som markering för början av hastighetsmätningen. Värdet OA1=OA2 kallas målets linjära känslighet och betecknas vidare med bokstaven W.
För att hitta ett uttryck för W använder vi relationen
tga=tg(p-y). (1.2)
omvandlas till formuläret
Efter att ha ersatt värdena för tan β och tan γ i uttryck (1.3) och enkla transformationer kommer vi att ha
Den första termen på höger sida av uttrycket (1.4) kan försummas, eftersom den kommer att vara av en högre grad av litenhet jämfört med de två efterföljande. Då kommer ekvation (1.4) att ta formen
dW = tan αDc (Dc + d), (1,5)
var
Genom att ersätta tangensen av vinkeln med en båge och vinkeln med värdet av ögats upplösning, och även införa belysningskoefficienten för målet a" (för dagsljus α" = 2 och för nattljus α "= 3,5 ), får vi värdet på målets linjära känslighet (i meter)
Var
Dс - avstånd från det främre tvärsnittsmärket till mätlinjens löpredskap, m; ao är ögats upplösningsvinkel; d - avstånd mellan inledande tecken, m.
Låt oss presentera känslighetsvärdena för sekantsektioner av en av de främmande mätlinjerna:
Om vi tar känsligheten för ett par justeringar lika med hälften av det möjliga absoluta felet, kommer det relativa felet i längden på linjens mätsektion (intervall 2-3) att vara lika med 0,4%.
Som framgår av formel (1.6), för att minska felet vid bestämning av avståndet mellan målen och följaktligen öka målens känslighet, är det nödvändigt att förhållandet Dc:d är så litet som möjligt. Men i praktiken är detta förhållande vanligtvis aldrig mindre än tre.
För att bedöma inverkan av ett fel i tidpunkten, såväl som inverkan av målens känslighet och färdlinjens längd på hastighetsmätningsresultaten, är det nödvändigt att överväga fartygets hastighets beroende av banan och tid
ν=s/t (1,9)
där v är det aritmetiska medelvärdet av flera hastighetsmätningar, m/s; s - aritmetiskt medelvärde för vägen, m; t - aritmetiskt medelvärde av restid, s.
Som bekant är felet i resultatet av indirekta mätningar (hastigheten beräknas från den uppmätta vägen och tiden) sammansatt av felen i resultaten av varje direkt mätning som ingår i den indirekta. Vid indirekta mätningar hittas det relativa felet (root mean square, troligt eller begränsande) för varje direkt mätning och det totala relativa felet för den indirekta mätningen beräknas. Ja, i det här fallet
där εν är det relativa felet för hastighetsmätning, .%; εs - relativa fel för vägmätning; εt är det relativa felet vid mätning av restid.
Att uttrycka relativa fel i termer av sannolika, får vi
eller, efter substitution t = s/v.
Där ρs är det troliga felet vid mätning av vägen, m; ρt är det troliga felet vid mätning av restid, s (enligt ρt = 0,5 s). Troligt vägmätningsfel
om känsligheten för båda inställningarna antas vara densamma och lika med halva summan av deras känslighet, och antalet körningar i läget är lika med tre.
Genom att ersätta dessa värden i formel (1.12) och omvandla den får vi
Storleken på felet kommer således att bero på tre komponenter: känsligheten hos sekantsektionerna, längden på löpningen längs mätlinjen och fartygets hastighet.
Som exempel i tabellen. Figur 3 visar data om noggrannheten vid mätning av ett fartygs hastighet på en av mätlinjerna. Baserat på dessa data kan vi dra slutsatsen att de uppmätta hastigheterna, oavsett farten på fartyget, bestäms med en hög grad av noggrannhet. Således, i sektionen av mätlinjen mellan den andra och tredje inriktningen, är felen i mäthastigheten 0,35-0,40%. När längden på mätlinjen ökar (avsnittet mellan den första och andra mätaren är en mil, mellan den andra och tredje mätaren - två miles, och mellan den första och tredje - tre miles), minskar felet i hastighetsmätningen kraftigt.
| Fartygets hastighet, knop | Genomsnittlig känslighet för mål, m | ||
| 12.8 (avsnitt mellan första och andra avsnittet) | 14.9 (avsnitt mellan andra och tredje avsnittet) | 13.0 (avsnittet mellan första och tredje avsnittet) | |
| 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 |
Detta betyder dock inte att det är mer ändamålsenligt att köra på långa mätlinjer, eftersom detta ökar felen som orsakas av den möjliga ojämna driften av huvudmekanismerna över en lång sträcka och påverkan av störande yttre påverkan som leder till avvikelse av kurs från en rak linje.
Vid tilldelning av längden på mätlinjens mätsektion bör det också beaktas att det under höghastighetstester (i avsaknad av automatisk utrustning för registrering av instrumentavläsningar) ibland är nödvändigt att mäta vridmomentet på propellern axel minst åtta till tio gånger eller ta indikatordiagram en eller två gånger, och mät även propelleraxlarnas rotationshastighet flera gånger och bestäm några parametrar för kraftverkets drift. Allt detta tar minst fyra minuter. Således kan den minsta körlängden s på mätlinjen, som är en funktion av den tid som krävs för att utföra dessa mätningar och bestämma fartygets hastighet, beräknas med hjälp av formeln
s = 0,067νs (1,15)
där νs är fartygets hastighet, knop, s är fartygets körsträcka, miles.
En dimensionskoefficient på 0,067 motsvarar ungefär 4 minuter, dvs den tid som krävs för att utföra mätningar.
Konstant kunskap från navigatören om den pålitliga hastigheten på hans fartyg är en av de viktigaste förutsättningarna för olycksfri navigering.
Fartygets rörelse i förhållande till botten med en hastighet som kallas ablöst ämne, betraktas vid navigering som ett resultat av tillägget av fartygets hastighetsvektor i förhållande till vattnet och den strömvektor som verkar i navigeringsområdet.
I sin tur vektorn för fartygets hastighet i förhållande till vattnet (attributkroppfart)är resultatet av arbetet med fartygsframdrivare och verkan av vind och vågor på fartyget.
Vid frånvaro av vind och vågor bestäms det enklast av propellrarnas rotationshastighet.
Att känna till hastigheten gör det möjligt att bestämma avståndet som fartyget S tillryggalagt ungefär i miles:
S handla om = V handla om t, (38)
där V varv är fartygets hastighet, bestämd av propellrarnas rotationshastighet, knop; t- fartygets gångtid, timmar.
Denna metod är dock felaktig, eftersom den inte tar hänsyn till förändringar i fartygets tillstånd (nedsmutsning av skrovet, förändringar i djupgående), påverkan av vind och vågor. Fartygets hastighet i förhållande till vattnet påverkas av följande faktorer.
1. Lastningsgrad, list och trimning av fartyget. Fartygets hastighet ändras med förändringen i djupgående. Vanligtvis, vid bra väderförhållanden, har ett fartyg i barlast en något högre hastighet än när det är fullt lastat. Men när vind och vågor ökar, blir hastighetsförlusten för ett fartyg i barlast mycket större än för ett fullt lastat fartyg.
Trim har en betydande inverkan på förändringen i hastighet. Som regel minskar bågtrimningen hastigheten. En betydande trimning akterut leder till samma resultat. Det optimala trimalternativet väljs baserat på experimentella data.
Närvaron av en fartygsrullning orsakar dess systematiska avvikelse från en given kurs mot en högre sida, vilket är en följd av en kränkning av symmetrin hos konturerna av den del av skrovet som är nedsänkt i vatten. Av denna anledning måste man ta till att flytta rodret oftare för att hålla fartyget på kurs, vilket i sin tur leder till att fartygets hastighet minskar.
2. Vind och vågor verkar vanligtvis på fartyget samtidigt och orsakar i regel fartförluster. Motvind och vågor skapar betydande motstånd mot fartygets rörelse och försämrar dess kontrollerbarhet. Hastighetsförlusten i detta fall kan vara betydande.
Vindar och vågor i följande riktning minskar fartygets hastighet främst på grund av en kraftig försämring av dess kontrollerbarhet. Endast vid svag medvind och svaga vågor upplever vissa typer av fartyg en lätt fartökning.
3. Skrovpåväxt observeras när fartyg seglar under alla förhållanden, både i söt- och saltvatten. Nedsmutsning sker mest intensivt i varma hav. Konsekvensen av nedsmutsning är en ökning av vattenmotståndet mot fartygets rörelse, d.v.s. hastighetsminskning. På mitten av breddgrader, efter sex månader kan hastighetsminskningen nå 5 - 10%. Kampen mot nedsmutsning utförs genom att systematiskt rengöra fartygets skrov och måla det med speciell icke-fouling
överväxande färger.
4. Grunt vatten. Effekten av grunt vatten på att minska fartygets hastighet
börjar träda i kraft på djup i navigeringsområdet
H≤4Tcp + 3V 2 /g,
Var N - djup, m.
Tcp, - fartygets genomsnittliga djupgående, m;
V- Fartygets hastighet, m/s;
g- gravitationsacceleration, m/s 2.
Således kommer beroendet av fartygets hastighet på propellrarnas rotationshastighet, bestämd för specifika seglingsförhållanden, att kränkas under påverkan av de listade faktorerna. I detta fall kommer beräkningar av fartygets tillryggalagda sträcka, gjorda med formel (38), att innehålla betydande fel.
I navigeringspraktiken beräknas ibland ett fartygs hastighet med hjälp av det kända förhållandet
V=S/ t,
Var V- Fartygets hastighet i förhållande till marken, knop;
S - tillryggalagd sträcka med konstant hastighet, miles; t - tid, h.
Redovisning av hastigheten och avståndet som fartyget tillryggalagt utförs mest exakt med hjälp av en speciell enhet - en logg.
För att bestämma fartygets hastighet är mätlinor utrustade, vars områden är föremål för följande krav:
bristande påverkan av grunt vatten, vilket säkerställs på ett minsta djup som bestäms av förhållandet
N/T≥ 6,
Var N- djup av mätlinjeområdet, m; T- fartygets djupgående, m;
skydd mot rådande vindar och vågor;
frånvaron av strömmar eller närvaron av svaga konstanta strömmar som sammanfaller med körningarnas riktningar;
möjlighet till fri manöver av fartyg.
Ris. 23. Mätlina
Mätledningsutrustningen (fig. 23) består som regel av flera parallella skärsektioner och en främre sektion vinkelrätt mot dem. Avstånden mellan sekantsektioner beräknas med hög noggrannhet. I de flesta fall indikeras fartygens passagelinje inte av den ledande linjen, utan av bojar eller milstolpar placerade längs den.
Typiskt görs mätningar vid full belastning och i ballast för motorernas huvudsakliga driftlägen. Under mätningsperioden på mätlinjen bör vinden inte överstiga 3 poäng och vågor - 2 poäng. Fartyget bör inte ha en list, och trimningen bör vara inom optimala gränser.
För att bestämma hastigheten måste fartyget ta en kompasskurs vinkelrätt mot sekantlinjerna och utveckla en given rotationshastighet för framdrivarna. Längden på löpningen mäts vanligtvis med hjälp av tre stoppur. I det ögonblick då det första tvärsnittet korsas startas stoppur och varvräknaravläsningar noteras varje minut. Stoppuret stannar när det andra tvärsnittet korsas.
Efter att ha beräknat den genomsnittliga körtiden med stoppursavläsningar, bestäm hastigheten med formeln
V = 3600S/t, (39)
där S är längden på löpningen mellan sekantsektioner, miles;
t- genomsnittlig varaktighet av körningen mellan skärande sektioner, s; V- Fartygets hastighet i förhållande till marken, knop.
Propulsorernas rotationshastighet bestäms som det aritmetiska medelvärdet av varvräknaravläsningarna under körningen.
Om det inte finns någon ström i området för mätlinjen, är hastigheterna i förhållande till marken och vattnet lika. I det här fallet räcker det att bara köra en gång. Om det finns en ström i manöverområdet som är konstant i riktning och hastighet, är det nödvändigt att göra två körningar i motsatta riktningar. Fartygets relativa hastighet V 0 och rotationshastigheten för framdrivarna P i detta fall kommer att bestämmas av formlerna:
Vo=(V 1 + V 2)/2, (40)
n=(n 1 + n 2)/2, (41)
Ris. 24. Graf över hastighetens beroende av framdrivarnas rotationshastighet
där V 1, V 2 är fartygets hastighet i förhållande till botten vid den första och andra körningen; n 1 och n 2
- rotationshastighet för propulsorerna under den första och andra körningen.
När det finns en jämnt föränderlig ström i området för mätlinjen, rekommenderas att göra en tredje körning i samma riktning som den första, och hastigheten fri från strömmens inverkan beräknas nO ungefärlig formel
Vo = (V1 + 2V2 + V3)/4. (42)
Om arten av förändringen i flödet är okänd eller om de vill få ett mer exakt resultat, gör fyra körningar och hastigheten beräknas med formeln
Vo = (V1 + 3V2 + 3V3 +V4)/8. (43)
Den genomsnittliga rotationshastigheten för propellrarna i dessa fall beräknas för tre respektive fyra körningar:
n = (ni + 2n2 + n3)/4; (44)
n = (n 1 + 3n 2 + 3n 3 + n 4)/8. (45)
På detta sätt bestäms hastigheten och rotationsfrekvensen för framdrivarna för flera driftsätt för huvudmotorerna i last och i ballast. Baserat på de erhållna uppgifterna ritas grafer över hastighetens beroende av framdrivarnas rotationshastighet vid olika laster av fartyget (fig. 24).
Utifrån dessa grafer upprättas en tabell som motsvarar propellrarnas hastighet och propellrarnas rotationshastighet eller en tabell som motsvarar propellrarnas hastighet och fartygets hastighet.
Om, baserat på resultaten av att passera mätlinjen, någon hastighet och motsvarande propellerrotationshastighet är känd, kan hastighetsvärdet beräknas för vilket mellanvärde som helst av propellerhastigheten med hjälp av Afanasyev-formeln
V OCH =V 0 (n 1 /n 0) 0, 9, (46)
där V 0 - känd hastighet vid framdrivningshastighet n 0 ; V Och, - den önskade hastigheten för framdrivningens rotationshastighet n 1 .
Efter att ha bestämt ditt fartygs hastighet från en graf över dess beroende av propellrarnas rotationshastighet, kan du beräkna det tillryggalagda avståndet i nautiska mil med formeln
där V 0 - fartygets hastighet, knop; t- simtid, min.
Om den tillryggalagda sträckan är känd, beräknas simtiden:v
Med hjälp av dessa formler sammanställdes tabellerna "Avstånd efter tid och hastighet" och "Tid efter avstånd och hastighet" i MT - 75, bilaga 2 respektive 3.
Beräkningar av tillryggalagd sträcka med hjälp av hastigheten som bestäms från skruvhastigheten V o6 utförs endast i frånvaro av fördröjning eller för att kontrollera dess funktion.
Bestämning av fartygets hastighet baserat på propellerhastigheten.
En logg används för att mäta hastigheten på stora fartyg. På små fartyg ger en enkel logg stora fel vid hastighetsbestämning och kan inte alltid användas. Därför är det för små fartyg lättare att bestämma hastigheten med hjälp av tabeller eller grafer som uttrycker hastighetens beroende av antalet propellervarv. För att ha sådana tabeller eller grafer måste du bestämma fartygets hastighet på mätlinjen för olika propellerhastigheter (Fig. 59). Hastighetsbestämning utförs vid gynnsamt väder. Styrningen av fartyget på kurs bör inte överstiga ±2°.
Ris. 59. Diagram för mätlinjeutrustning
Mätlinan är försedd med en främre lina längs vilken fartyget styr kurs, och fyra eller flera sekantlinjer, vars avstånd är noggrant uppmätta. Fartygets hastighet på mätlinan mäts med motorn igång med konstant hastighet. För att eliminera fel vid bestämning av hastighet på grund av inverkan av vind och ström, görs två körningar i samma motordriftsläge - i en riktning och den andra.
Med hjälp av ett stoppur noteras ögonblicket fartyget passerar tvärsnitten. Genom att känna till tiden t 1, t 2, t 3 och avstånden mellan sekantsektionerna S 1, S 2, S 3, beräknas hastigheten V S med formeln:
V S = S
där: V S - fartygets hastighet i knop;
S - avstånd mellan sekantsektioner i miles;
t - restid från mål till mål, sek.
Under varje körning är det viktigt att noggrant bibehålla det specificerade motorvarvtalet. Efter att ha beräknat de individuella hastigheterna V 1, V 2, V 3, hittas medelvärdet.
Efter att ha bestämt hastigheten på mätlinjen konstrueras en tabell eller graf över fartygets hastighets beroende av motorvarvtalet (fig. 60).
Det är användbart att bestämma fartygets hastighet vid olika djupgående. Sedan blir det flera grafer och tabeller. För enkel användning kan de avbildas på ett pappersark. Om du har sådana tabeller eller grafer på fartyget, kan du använda ett givet antal motorvarv och ett känt djupgående för att hitta motsvarande hastighet på fartyget.
Ibland finns det ingen utrustad mätlina i närheten. Men för att bestämma ett fartygs hastighet är det alltid möjligt att välja två kustlandmärken, vars avstånd är ganska exakt känt. Dessa avstånd kan bestämmas till exempel från en plan som innehåller båda landmärkena.
De ledande punkterna kan ersättas av en kompass på fartyget, om det inte finns någon rädsla för att fartyget kommer att blåsas ur kurs av vinden eller strömmen; för att göra detta är det nödvändigt att kontrollera och eliminera påverkan av den igångna motorn på kompassen.
För att mäta fartygets hastighet måste det vara på rak kurs längs en rutt som är säker för navigering.
Puc. 60. Graf över fartygets hastighet kontra motorns hastighet
Riktningen för de räta linjer som förbinder objekten kan bestämmas med hjälp av en kompass, men det är nödvändigt att körningar kan göras i en riktning parallell med den räta linjen som förbinder objekten.
Innan det närmar sig det första landmärket utvecklar fartyget en viss hastighet och sätter en uppmätt kurs vid ett givet motorvarvtal, som förblir konstant under körningen till det andra landmärket. När det första landmärket lyser, startas stoppuret eller tiden noteras på klockan. Tiden räknas i det ögonblick som fartyget passerar strålen från det andra landmärket. Samma observationer görs under returkörningen.
§ 27. En förenklad metod för att bestämma ett fartygs hastighet.
Om det är omöjligt, särskilt under navigering, att bestämma fartygets hastighet med någon av metoderna som beskrivs ovan, används en annan, om än mindre exakt, metod. När du rör dig måste du kasta en tillfällig referenspunkt i vattnet från skeppets fören - en liten träbit och samtidigt starta stoppuret. När träbiten når akterns snitt stoppas stoppuret. Baserat på den uppmätta tiden och fartygets kända längd, hittas hastigheten med formeln:
V S = ,
där V S är fartygets hastighet i knop;
L - kärlets längd, m;
t- tidpunkt för passage av ett föremål som kastas i vattnet, sek.
Man bör komma ihåg att ju kortare kärlet är, desto större blir felet.
När du bestämmer tillryggalagd sträcka måste du komma ihåg att fartyget endast rör sig i förhållande till vattnet, inte marken. Vind och ström beaktas inte, även om de ständigt påverkar fartygets hastighet. Därför, när man kör läggningen på ett avstånd som beräknas av hastighet, är det nödvändigt att införa en korrigering på grund av drift av ström och vind. Detta görs enklast när fartygets kurs sammanfaller med ström- och vindriktningen eller är motsatt dem. Under sidodrifter kommer ökningen eller minskningen i hastighet att vara ungefär proportionell mot cosinus för vinkeln mellan fartygets kurs och ström- eller vindens verkningslinjer.
De främsta anledningarna till att minska farten på fartyget:
1) grunt vatten, där vattenmotståndet ökar kraftigt när hastigheten ökar. Därför kan hastigheten minska med 10 - 15% på grunt vatten;
2) vind och pitching. Med motvind och vågor, samt med stark medvind åtföljd av vågor, minskar hastigheten.
Vid svag medvind ökar farten något. En minskning av hastigheten observeras när fartyget är överlastat, krängt och trimmat till fören. På en våg, i de ögonblick då propellern lämnar vattnet, tappar fartyget plötsligt fart;
3) nedsmutsning av undervattensdelen av fartygets skrov leder till en minskning av farten med 10 - 15 % jämfört med hastigheten för ett fartyg med rent skrov.
Läser in...