Определение места судна по звездам

Определение поправки компаса по Солнцу, Звезде

Секстан.

1 - рама секстана; 2 - ручка; 3 - лимб; 4 - зубчатая рейка; 5 - алидада; 6 - отсчетно-стопорное устройство; 7 - отсчетный барабан; 8 - лупа-осветитель; 9 - светофильтры; 10 - малое зеркало; 11 - большое зеркало; 12 - ночная труба; 13 - астрономическая (дневная) труба.

Устранение не параллельности оптической оси трубы плоскости лимба секстана.

Секстан с отрегулированной дневной трубой устанавливают горизонтально на устойчивом основании (ящик из под секстана). Алидаду располагают в середине лимба. Затем на края лимба ставят два диоптра так, чтобы соединяющая их линия была примерно параллельна оптической оси трубы.

Выбирают удаленный не менее чем на 50 м предмет, расположенный примерно на том же уровне, и устанавливают секстан так, чтобы горизонтальная линия выбранного предмета оказалась на створе верхних срезов диоптров.

Затем наблюдают предмет в трубу. Если горизонтальная линия не окажется в центре квадрата нитей трубы, то исправляют установку трубы.

Для этого вращают отверткой верхний и нижний регулировочные винты на кольце стойки трубы, приводя изображение горизонтальной линии в центр квадрата (один винт поджимают, другой отдают).

Стойка ночной трубы секстанов СНО-Т не имеет регулировочных винтов, поэтому эта погрешность не устраняется.

Устранение неперпендикулярности большого зеркала плоскости лимба.

Сняв трубу, устанавливают секстан горизонтально. Алидаду ставят на отсчет 40⁰, и на лимб помещают два диоптра - один на отсчет 5 - 10⁰, второй на 120 - 130⁰.

Располагая глаз на расстоянии 30 - 40 см от секстана на уровне диоптров, наблюдают в большом зеркале отраженное изображение правого диоптра и непосредственно рядом с краем зеркала - прямовидимое.

Передвигая правый диоптр, добиваются совмещения изображений двух диоптров. Если наблюдается излом верхних срезов диоптров, то большое зеркало не перпендикулярно плоскости лимба.

Торцевым ключом поворачивают регулировочный винт, расположенный на большом зеркале до совпадения верхних срезов.

Устранение неперпендикулярности малого зеркала плоскости лимба.

Эту операцию производят после установки большого зеркала. Алидаду ставят на отсчет, близкий к 0, и трубу наводят на неяркую звезду или Солнце (для него предварительно надо накинуть светофильтры).

Если дважды отраженное изображение не располагается на одной вертикали с прямовидимым, то вращением отсчетного барабана устанавливают их рядом по горизонтали.

Поворачивая ключом боковой регулировочный винт малого зеркала, смещают дважды отраженное изображение вправо или влево до совпадения по вертикали с прямовидимым. При этом дважды отраженное изображение может переместиться несколько выше или ниже прямовидимого, т. е. изменится поправка индекса, которую надо определить заново.

Определение поправки индекса.

Для наблюдений с секстаном необходимо определять величину поправки индекса. Существует несколько способов определения поправки индекса, но первоначальная подготовка к наблюдениям одинаковая. Для этого трубу устанавливают на резкость по своему глазу, а алидаду - на отсчет около 0.

· Определение поправки индекса по горизонту.

Наводят секстан на горизонт. Дважды отраженное и прямовидимое изображение горизонта, линия которого представляется ломанной.

Вращая отсчетный барабан секстана, cовмещают дважды отраженное и прямовидимое изображение горизонта.

Снимают отсчет индекса oi по лимбу и определяют поправку индекса по формуле i = 0⁰(360⁰) - oi В данном примере oi = 0⁰02,9', следовательно, i = -2,9'.

· Определение поправки индекса по звезде.

Данный способ аналогичен предыдущему. Необходимо выбрать не слишком яркую звезду на небольшой высоте, навести на неё трубу секстана, и, вращая отсчетный барабан, совместить дважды отраженное изображение звезды с прямовидимым. Снять отсчет индекса oi и определить поправку индекса.

· Определение поправки индекса по наблюдениям Солнца.

Перед зеркалами набрасывают светофильтры разного цвета.

Наводят трубу на Солнце и вращением отсчетного барабана приводят дважды отраженное изображение с прямовидимым сначала одним краем,

oi = 360⁰ 33,2'

затем другим краем. При каждом совмещении производится отсчет oi₁ и oi₂.

oi = 359⁰ 29,3

Поправка индекса по Солнцу определяется из формулы.

Достоинством определения поправки индекса по Солнцу является контроль наблюдений. Разность большего и меньшего отсчетов oi₁-oi₂=4R есть учетверенный измеренный радиус Солнца, который необходимо сравнить с учетверенным радиусом Солнца, выбранным из МАЕ R мае. Если разница не превышает 0,4, то наблюдения качественные и поправка надежная, в противном случае наблюдения надо повторить. Для облегчения расчета поправки индекса i по Солнцу рекомендуется следующий практический прием: для каждого отсчета индекса находят избыток сверх 30 (со знаком "-") или недостаток до 30 (со знаком "+"). Полусумма этих величин с учетом знаков дает величину i. Для данного примера имеем

Уменьшение поправки индекса секстана.

В принципе величина поправки индекса не имеет значения, важно лишь знать ее для учета. Однако для вычислений удобнее, чтобы она не превышала 6 - 7'.

Для уменьшения величины i надо установить индекс алидады на 0, а индекс барабана - на 0' и навести трубу на бесконечно удаленный предмет (например горизонт).

Прямовидимое и дважды отраженное изображения будут не совпадать по горизонтали. Горизонт будет образовывать излом (ступеньку).

Вращая с помощью торцевого ключа верхний винт малого зеркала, надо переместить дважды отраженное изображение на одну горизонталь с прямовидимым.

Хронометр.

Описание хронометра.

Основным прибором, предназначенным для определения и хранения точного времени на судне является хронометр - переносные пружинные часы наиболее точного изготовления.

Корпус морского хронометра подвешивается при помощи карданова подвеса внутри деревянного футляра, который помещается во внешний футляр, снабженный мягкой внутренней обивкой и ремнем для перевозки хронометра.

В центре циферблата, разбитого на 12 часов, укреплены часовая и минутная стрелки, движущиеся по общему циферблату. Ниже располагается секундная стрелка, перемещающаяся по секундному циферблату скачками через 0,5 секунд. В верхней части циферблата хронометра расположен циферблат завода, разделенный штрихами на семь частей по 8 часов каждый. Оцифровка интервалов дана от 0 до 56^ч, т.е. максимальный завод рассчитан на 56 часов работы хронометра.

По циферблату завода движется стрелка, которая показывает количество часов, протекшее с момента завода хронометра.

Хронометр следует заводить ежесуточно в одно и то же время (например, в 8^ч утра), чтобы в течение каждых суток действовала одна и та же часть пружины, что обеспечивает постоянство суточного хода. Обычно заводят хронометр так, чтобы он мог идти двое суток, т.е. после завода стрелка завода должна указывать на деление 8^ч.

А перед заводом при условии регулярного завода в одно и тоже время стрелка циферблата завода должна указывать на деление с цифрой 32^ч.

Завод хронометра.

При заводе хронометр медленно поворачивают в кардановом подвесе на бок, и придерживая его левой рукой, правой рукой поворачивают по часовой стрелку заслонку.

Вставляют заводной ключ и аккуратно делают 7-7,5 полуоборотов ключа против часовой стрелки (!). Если заводить непроворачивающимся ключом по часовой стрелке, то можно испортить механизм хронометра. Затем вытаскивают ключ из отверстия и осторожно возвращают хронометр в прежнее положение.

Для пуска остановившегося хронометра надо предварительно завести хронометр, сообщая ему двухсуточную порцию завода (14-15 полуоборотов ключа), и не слишком резко повернуть ящик с механизмом хронометра вокруг вертикальной оси на 45⁰-50⁰.

Перед пуском желательно (первоначально) установить стрелки так, чтобы он показывал гринвичское время на несколько минут больше текущего гринвичского времени. При переводе и установок стрелок на требуемый отсчет хронометра предварительно надо взять его на стопор, затем отвинтить стеклянную крышку.

Надеть ключ на квадратную головку оси минутной стрелки и, вращая ключ по часовой стрелке установить минутную и часовую стрелки на гринвичское время.

При перестановке стрелок надо следить за их согласованием. Когда минутная стрелка стоит на штрихе своего циферблата, секундная должна быть на нуле. Т.к. секундную стрелку трогать нельзя, а она, например как в этом примере остановилась на 31-ой секунде, то минутная стрелка должна быть установлена на половине минутного деления.

Завинтив на место стекло, пускают заведенный хронометр толчком, как указано выше, по возможности к установленному гринвичскому времени.

Определение поправки хронометра.

Поправку хронометра в современное время определяют при помощи приемоиндикатора спутниковой радионавигационной системы (ПИ СРНС) и секундомера. Пускают заведенный секундомер в момент времени, когда ПИ показывает целую минуту. В данном примере Тгр. пуска сек. = 3^ч52^м00^с.

Подойдя к штурманскому хронометру с хронометром, останавливают секундомер в удобный момент времени, когда показания секундной стрелки хронометра соответствуют 30 или 60 секундам. В данном примере Тхр. ост. сек. = 3^ч49^м00^с.

С точностью до 0,1^с записывают показания секундомера. Тсек = 0^м30^с.

Поправку хронометра вычисляют по следующей схеме.

Звездный Глобус.

Звездный глобус и решаемые при его помощи задачи.
Звездным глобусом называется прибор, представляющий модель небесной сферы, предназначенный для приближенного решения следующих задач мореходной астрономии: - определение названия неопознанного светила по его горизонтным координатам; - определение высоты и азимута светила на заданное время; - планирование сумеречных и дневных обсерваций.
1. футляр; 2. крестовина вертикалов; 3. изображение эклиптики; 4. кольцо меридиана наблюдателя; 5. индекс вертикала; 6. горизонтальное кольцо (азимутальный круг).

Определение названия неопознанного светила по его горизонтным координатам.
Во всех задачах необходимо глобус устанавливать по широте и звездному местному времен. Покажем эти операции на следующей задаче. Пример 1. 9 сентября 2001 года в Тс=18^ч31^м, находясь в счислимых координатах: =35⁰ 05,0' S; =49⁰ 25' W, наблюдали светило на высоте h=22⁰ по пеленгу ИП=111⁰. Опознать светило. Для того чтобы при помощи звездного глобуса найти наименование звезды по ее горизонтным координатам, необходимо выполнить следующие операции:
1. Рассчитать по МАЕ звездное местное время.
2. Установить звездный глобус по широте. Для этого необходимо установить повышенный полюс мира над одноименной точкой плоскости горизонта на дугу равную широте. Если широта северная, то над точкой N поднимаем P_N (около него написана "Полярная") на угол равный широте. Если широта южная, то, утопив Полярную звезду под точку N, над точкой S поднимаем P_S на угол равный широте =35⁰ S. В этом случае на глобусе новой конструкции (в металлическом цилиндрическом корпусе, как на данных рисунках) отсчет равный широте на меридиональном кольце совмещается с горизонтальным кольцом.
3. Устанавить глобус по звездному местному времени. Для этого вращаем его вокруг оси (не сбивая по широте) так, чтобы у боковой оцифрованной части кольца меридиана наблюдателя был отчет шкалы экватора, равный заданному звездному местному времени Sм=262⁰.
4. Опознать светило. Для опознавания светила по его горизонтным координатам крестовину вертикалов устанавливаем так, чтобы один из них на азимутальном круге был на отсчете найденного азимута А=111⁰, а индекс вертикала на отсчете высоты h=22⁰. Тогда под индексом находим наблюдаемую звезду Южной Рыбы.

Нанесение на глобус планет.
Пример 2. 29 мая 2001 года. Нанести на звездный глобус Венеру. Порядок нанесения планет таков:
1. Выборка склонения и прямого восхождения из МАЕ. По дате из МАЕ выбирают значения прямого восхождения (внизу колонки эфемерид) и склонения планеты (на Тгр=12^ч). В данном примере = 21,3⁰ и = 7⁰ 03,5' N.
2. Наносят планету на звёздный глобус. Поворачивают сферу глобуса, подводя к оцифрованному краю меридиана наблюдателя отсчет небесного экватора, равный планеты. Откладывают по дуге меридиана наблюдателя величину в сторону северного или южного полюсов в зависимости от наименования склонения и отмечают положение планеты мягким карандашом, и ставят рядом знак данного светила. Обычно нанесенная планета располагается рядом с эклиптикой.
Возвращаясь к примеру 1, необходимо добавить следующее. Если под индексом не окажется звезды, но индекс указывает на район эклиптики, то это служит признаком, что наблюдали планету. Для опознавания планеты с глобуса снимают и точки под индексом, подведя ее к меридиану наблюдателя ( снимают со шкалы небесного экватора, а с меридиана наблюдателя). С полученными данными и датой входят в ежедневные таблицы МАЕ и отыскивают, у какой планеты и будут наиболее близкими к данным.

Определение горизонтных координат светил на заданное время.
Решение задачи в общем виде. 1. Рассчитать гринвичское время Тгр на заданное судовое время Тс и снять с карты на это время счислимые координаты с и с. 2. По схеме, приведенной в примере 1 рассчитать звездное местное время Sм = t м. 3. Установить глобус по широте и звездному местному времени Sм. 4. Установить крестовину так, чтобы оцифрованный вертикал касался светила, направить индекс на место светила, снять и записать с вертикала высоту светила h, а с азимутального круга азимут светила А.

Планирование сумеречных обсерваций.
Начало вечерних сумеречных измерений звезд приходится на середину гражданских сумерек, когда снижение Солнца -3⁰, а начало утренних обсерваций - на середину навигационных сумерек, когда снижение Солнца -9⁰. Пример 3. 29 мая 2001 г. На вечер приближенные координаты судна =23⁰ 20' S, =77⁰ 04' E. Определить судовое время начала вечерних измерений и подобрать три звезды для обсервации. Судовое время середины гражданских сумерек вычисляем по следующей схеме:

На данное время рассчитываем звездное местное время:

Устанавливаем звездный глобус по широте. Т.к. в данной задаче широта, южная, то, утопив Полярную звезду под точку N, над точкой S поднимаем P_S на угол равный широте =23⁰ S. Устанавливаем глобус по звездному местному времени. Подбираем звезды, удовлетворяющие следующим критериям: а) подобранные звезды должны быть наиболее яркими; б) высоты звезд должны быть в диапазоне 20⁰<60⁰; в) звезды должны быть равномерно расположены по всему горизонту; для ОМС по трем светилам разность азимутов должна быть 120⁰. Подобранные звезды записываем в таблицу.

При расчете Тсн.н. и Sм есть вероятность допустить ошибку в вычислениях. Существует штурманский (безрасчетный) способ установки звездного глобуса на заданные сумерки. Известно, что вечерние сумеречные приходятся на середину гражданских сумерек, когда снижение Солнца составляет -3⁰, а утренние - на середину навигационных сумерек, когда снижение Солнца составляет -9⁰. Установка звездного глобуса происходит в следующей последовательности:
1. По дате наносим точку на эклиптике, в которой находится Солнце в заданную дату. 2. Устанавливаем глобус по широте. 3. Если необходимо узнать картину звездного неба на вечерние сумерки, то, вращая глобус вокруг оси, подводим эту точку к западной части горизонта, моделируя заход Солнца, и утапливаем эту точку под горизонт на 3⁰. 4. Если же глобус надо установить на утренние сумерки, то данная точка подводится к восточной части горизонта и притапливается на 9⁰. 5. Получив картину звездного неба на начала сумеречных наблюдений далее подбираются светила согласно вышеуказанным критериям.

Планирование обсервации по Солнцу и Луне.
При планировании дневной обсервации по Солнцу и Луне необходимо уметь наносить на звездный глобус Луну. ОМС по Солнцу и Луне возможно, когда ее возраст составляет В=4-8^д (молодая Луна), или при возрасте В=22-26^д (старая Луна). Лучшее время наблюдений, когда Солнце и Луна будут по разные стороны меридиана. В этом случае достигается оптимальная разность азимутов этих светил А=60⁰-120⁰. При молодой Луне приближенное судовое время наблюдений составляет Тс 15^ч, а при старой - Тс 9^ч. Более подробно нанесение Луны на звездный глобус, определение судового времени наблюдений Солнца и Луны и определение горизонтных координат этих светил (планирование обсервации) рассмотрим на следующем примере. Пример 4. 11 октября 2001 г., = 53⁰05' N; =47⁰45' W. Спланировать дневную обсервацию по Солнцу и Луне.
1. По МАЕ определяем возраст Луны В=23,6^д, следовательно обсервация по Солнцу и Луне возможна. 2. Определяем предполагаемое гринвичское время наблюдений. Т.к. Луна старая, то Тс 9^ч.
1. Из МАЕ на данное время выбираем гринвичский часовой угол точки Овна tгр =200⁰08,5', гринвичский часовой угол Луны tгр =71⁰40,2' и её склонение =21⁰45,8' N. Из основной формулы времени рассчитаем прямое восхождение =tгр -tгр
1. По дате (11 октября) наносим Солнце на эклиптику звездного глобуса.
Точно также как и планету (см. пример 2) наносим Луну по её прямому восхождению ( =128⁰28,3') и склонению ( =21⁰45,8' N).

1. Установив звездный глобус по широте, вращая его вокруг оси, располагаем светила по разные стороны меридиана, чтобы разность азимутов составила А=60⁰-120⁰. Далее снимаются и записываются горизонтные координаты в таблицу.
1. Под меридиональным кольцом снимаем звездное местное время Sм=168⁰. 2. Обратным ходом по МАЕ рассчитываем судовое время, соответствующее данному Sм.
Последовательность вычислений и объяснений.

2) Входим в МАЕ по дате наблюдений и выбираем ближайший, но меньший гринвичский часовой угол точки Овна и соответствующий целый гринвичский час (смотри фрагмент МАЕ).
3) Умножая остаток часового угла на 4 (т.к. 1⁰=4^м), переводим в часовую меру и получаем минуты наблюдений. 4) Получив гринвичское время и исправив его номером пояса, получаем судовое время наблюдений.

Примечание.
Овладев последним методом определения судового времени по заданному звездному местному времени, можно при помощи звездного глобуса планировать обсервации по Солнцу в случае, если ненадежно работает лаг или компас. Для этого необходимо: 1. По дате нанести Солнце на эклиптику звездного глобуса. 2. Установить глобус по широте. 3. Один из вертикалов выставить по направлению истинного курса. 4. Если поправка компаса ненадежная, то, вращая звездный глобус, добиться, чтобы Солнце былов диаметральной плоскости судна. А если лаг ненадежен, то добиваемся, чтобы Солнце было на траверзе судна. 5. Снимая под меридиональным кольцом на экваторе звездное местное время, по описанной выше методике определяем время первых наблюдений.