Cum măsurau marinarii antici distanța parcursă de o navă? Cum a fost determinată locația navei. Instrumente și instrumente de navigație

Pe de altă parte, este important să alegi calea cea mai profitabilă și să te ții de ea, monitorizându-ți în mod constant locația. Aici navigarea îi ajută pe oameni.

Marinarii antici au încercat să navigheze aproape de coastă și au determinat locația navei după repere de coastă. Fenicieni și vikingi curajoși, navigând departe de coastă, navigați de soare și stele. În secolul al XI-lea a apărut o busolă, dar acul magnetic de la latitudini mari a îndreptat nu spre nordul geografic, ci către un pol magnetic care nu coincidea cu polul nord. Aceasta înseamnă că, cu cât sunt mai mari latitudinile în care au navigat navele, cu atât eroarea este mai mare în citirile busolei. Busola era departe de a fi un mijloc universal de orientare. La mijlocul secolului al XVI-lea. Remarcabilul cartograf flamand G. Mercator a calculat coordonatele polului magnetic și a propus un nou principiu pentru desenarea hărților într-o proiecție cilindrică conformă. De atunci, toate hărțile nautice au fost compilate în această proiecție.

În prezent, direcția de mișcare a navei este determinată de o busolă magnetică (ținând cont de declinația magnetică) sau de un girocompas. Girobusola este proiectată pe principiul unui vârf și este rotită de un motor la o frecvență de 300.000 de rotații pe minut. Ca orice vârf, are proprietatea de a menține o anumită poziție a axei în spațiu, de exemplu, direcția de la nord la sud.

Când o navă se află în marea liberă, cursul și distanța parcursă sunt în mod constant reprezentate pe o hartă. Această contabilizare a cursului de schimb se numește notație, iar cursul de schimb se numește numărabil. Rezultatul muncii navigatorului se numește plotting (cursul navei pe hartă).

Numai în apropierea țărmului, folosind un far sau un indicator de direcție (un dispozitiv pentru determinarea direcțiilor unghiulare către repere externe: obiecte de coastă sau plutitoare, corpuri cerești etc.), navigatorul poate denumi cu precizie coordonatele navei. Determină direcția către două repere, a căror poziție este cunoscută de pe hartă. Pe hartă sunt trase linii din aceste repere, iar punctul de intersecție a acestora va fi locația navei pe mare.

Departe de țărm, navigatorul folosește instrumente de navigație. Viteza navei și distanța parcursă sunt măsurate cu ajutorul unui jurnal. Buștenii pot fi hidrodinamici sau hidrostatici. Un buștean hidrodinamic este un filator (șurub) care este tras de un cablu în spatele pupei navei. De obicei, bușteanul este conectat la un numărător de rotații instalat pe fundul vasului. Cu cât nava merge mai repede, cu atât bușteanul se rotește mai repede, iar contorul arată un număr mai mare de rotații, iar valoarea vitezei navei este indicată pe cadranul său.

Bușteniul hidrostatic absoarbe forța presiunii apei. Un tub îndoit la capăt este coborât în apă. Deschiderea tubului este orientată înainte. Curgerea apei care curge pe navă creează Presiune. Cu cât viteza este mai mare, cu atât presiunea este mai mare. Valoarea presiunii determină viteza vasului.

Măsurarea vitezei unei nave în noduri presupune folosirea primului buștean simplu, similar cu un plutitor. A fost aruncat de pe navă pe o frânghie împărțită în părți prin noduri. Numărul de noduri care „s-au epuizat” de pe navă într-o jumătate de minut corespundea numărului de mile marine (1111,852 km) parcurse de navă pe oră.

Cu toate acestea, jurnalul nu oferă o idee foarte precisă a vitezei navei, deoarece nu poate lua în considerare viteza și direcția curenților, vântului și factorii care influențează deriva navei. Marinarii nu au nevoie de cursul calculabil, ci de cursul adevărat al navei, așa că cursul calculabil este corectat prin observații astronomice folosind un sextant (sau sextant) - un instrument goniometric reflectorizant în oglindă pentru măsurarea înălțimii corpurilor cerești deasupra orizontului sau unghiurile dintre obiectele vizibile pe mal. Structura sextantului este următoarea: un telescop și două oglinzi (pentru a reflecta razele de lumină din corpul ceresc) sunt atașate unui sector de bronz, care alcătuiește aproximativ 1/6 din cerc (denumirea dispozitivului vine de la cuvântul latin sextantis - „al șaselea”). Sectorul are diviziuni - grade și minute - pentru măsurători unghiulare.

Atunci când se determină locația unei nave sau aeronave de către soare sau stele, înălțimile mai multor corpuri cerești deasupra orizontului vizibil sunt de obicei măsurate folosind un sextant. Apoi se efectuează o serie de corecții la rezultatul obținut, ținând cont, de exemplu, de coborârea orizontului vizibil etc. Și, în final, se determină corecțiile la coordonatele numerabile (cel mai adesea grafic), folosind formulele nautice. și astronomia aviației.

Odată cu dezvoltarea tehnologiei radio, comunicațiile radio au venit în ajutorul navigației navelor. Balizele radio, a căror locație este cunoscută cu precizie, trimit continuu semnale radio. Ele sunt recepționate de radiogoniometrul unei nave - un receptor radio special, cu ajutorul căruia se determină direcția - unghiul dintre meridianul pe care se află nava și direcția către sursa undelor radio. La determinarea amplasamentului navei se iau în considerare direcțiile a două posturi radio (radiobalize).

În interesul navigației, se folosește și un radar (vezi Radar), care vă permite să „vedeți” în întuneric și ceață, să determinați distanța și direcția până la țărm sau la o navă cu care trebuie să vă dispersați pe mare.

Locația navei poate fi determinată și de topografia de jos afișată pe hartă. Pentru aceasta, se folosește un dispozitiv cu ultrasunete - un ecosonor (vezi Acustica, tehnologie acustică). Măsurând timpul necesar pentru ca un impuls ultrasonic să ajungă la fundul mării și înapoi, dispozitivul determină adâncimea, iar înregistratorul automat desenează o curbă de adâncime - topografia de jos. Navigatorul compară imaginea de pe hartă cu citirile sondei.

Tehnologia de navigație joacă un rol important în aviație, ajutând la ghidarea aeronavelor. În fața pilotului de pe panoul de bord, printre multe instrumente diferite, există instrumente de navigație. Acesta este un altimetru, al cărui design se bazează pe aceleași principii ca și un barometru care răspunde la schimbările de presiune. Presiunea scade cu altitudinea, iar navigatorul compară presiunea de pe sol cu citirile altimetrului. Astfel puteți afla altitudinea aproximativă de zbor. Altitudinea reală de zbor este determinată de un radioaltimetru - un radar mic. Trimite impulsuri radio la sol și le primește înapoi. Viteza undei radio este cunoscută - 300.000 km/s, iar aparatul determină altitudinea de zbor pe baza timpului din momentul trimiterii până la revenirea impulsului. Vitezometrul la altitudine este un manometru care măsoară presiunea fluxului de aer care se apropie. Odată cu altitudinea scade, iar dispozitivul arată o viteză mai mică. Dar indicatorul de viteză a aerului ia automat în considerare această modificare și, ca urmare, acul său indică viteza reală. Direcția de zbor poate fi judecată după citirile girobussolei.

Pagina 2 din 2

Deci informațiile conținute în portolani erau de încredere? Cred că depindea de sarcinile care le-au fost atribuite. Erau destul de potrivite pentru rezolvarea problemelor aplicate „locale” - de la punctul A la punctul B. Navigația în Marea Mediterană a fost destul de bine studiată, deoarece a fost susținută în mod constant de școli mari de pilotaj, precum cele genoveze, venețiane sau Lagos. Portolanii erau complet nepotriviți pentru a înțelege întreaga lume, derutând cercetătorii mai mult decât ajutându-i.

Abia de la sfârșitul secolului al XIII-lea, primele încercări de navigație oceanică, precum și utilizarea mai largă a busolei, au scos la iveală necesitatea de a afișa efectiv topografia coastei pe o foaie plată de hârtie, indicând vânturile și coordonatele principale. .

După secolul al XIV-lea, portolanii sunt adesea însoțiți de desene brute ale coastei mediteraneene și ale coastelor atlantice ale Europei de Vest. Treptat, navele care pleacă pentru călătorii oceanice încep să se implice în munca de elaborare a portolanelor și a desenelor mai precise.

Undeva pe la începutul secolului al XV-lea, real hărți de navigație. Ele reprezintă deja un set complet de informații pentru pilot: topografia de coastă, o listă de distanțe, indicații de latitudine și longitudine, repere, nume de porturi și de locuitori locali, sunt indicate vânturile, curenții și adâncimea mării.

Harta, moștenitoarea cunoștințelor matematice dobândite de antici, informații din ce în ce mai precise despre astronomie și experiență de mii de ani în navigația din port în port, devine unul dintre principalele roade ale gândirii științifice a descoperitorilor: de acum înainte, în timpul călătoriilor lungi este necesar să se întocmească rapoarte necesare pentru o afișare completă a cunoștințelor despre lume. Mai mult, a apărut primul jurnalele navei! Desigur, călătoriile pe mare au mai fost descrise, dar acum acest lucru începe să devină o întâmplare obișnuită. El a fost primul care a introdus un jurnal de bord obligatoriu pentru căpitanii caravelelor sale. Căpitanii trebuiau să noteze zilnic informații despre țărmuri, indicând coordonatele - o sarcină extrem de utilă pentru întocmirea hărților de încredere.

În ciuda dorinței de a clarifica și de a verifica care i-a motivat pe cei mai cunoscuți cartografi (fra Mauro în 1457 a susținut că nu a reușit să încadreze pe harta sa toate informațiile pe care a reușit să le culeagă), fanteziile, legendele și ficțiunea au înconjurat orice lucrare cartografică cu un un fel de aură „folclorică”: pe majoritatea hărților care datează înainte de secolul al XVII-lea, vedem cum, în locul regiunilor puțin cunoscute sau insuficient explorate, apar imagini ale diverșilor monștri, extrase din mitologiile antice și creștine timpurii.

Destul de des, compilatorul, când descrie locuitorii din colțurile îndepărtate, a recurs la speculații. Zonele explorate și aduse sub stăpânirea regilor europeni au fost marcate cu steme și steaguri. Cu toate acestea, trandafirii de busolă uriași pictați magnific nu ar putea fi de niciun folos dacă erau orientați incorect sau marcați în linii eronate de „diamante” (un sistem primitiv de orientare care a precedat sistemul de meridiane și paralele). Adesea opera cartografului a devenit o adevărată operă de artă. La curțile regilor, planisferele erau privite ca niște pânze, în spatele lor se vedeau marinari care plecaseră în călătorii lungi, monștrii provocau tremur, distanțele parcurse și nume intrigante fascinate. A durat mult până când obiceiul de a face o hartă decorativă a lăsat locul unei cartografii cu adevărat utile, lipsite de orice ficțiune.

Așa se explică neîncrederea cu care marii navigatori, și în primul rând Cristofor Columb, a aparținut hărților decorate din secolul al XV-lea. Majoritatea marinarilor au preferat să se bazeze pe cunoștințele lor despre vânturi, topografia fundului, curenții și observațiile sferei cerești sau urmărirea mișcării bancilor de pești sau stolurilor de păsări, pentru a naviga în vastele întinderi ale oceanului.

Fără îndoială, în secolul al XV-lea, datorită navigatorilor portughezi, apoi călătoriei lui Columb și, în cele din urmă, călătoriei în jurul lumii a lui Magellan din 1522, omenirea a putut testa în practică calculele vechiului Grecii și ideea sfericității Pământului. Mulți navigatori au primit acum cunoștințe concrete în practică care indică sfericitatea planetei noastre. O linie curbată a orizontului, o schimbare a înălțimii relative a stelelor, o creștere a temperaturii pe măsură ce se apropie de ecuator, o schimbare a constelațiilor în emisfera sudică - toate acestea au făcut evident un adevăr care contrazicea dogma creștină: Pământul este o sferă. ! Nu a mai rămas decât să măsoare distanțele care trebuiau parcurse pe mare deschisă pentru a ajunge în India, în direcția sudică, așa cum făceau portughezii în 1498, sau în direcția vestică, așa cum părea să facă Columb când întâmpina o cale de netrecut. obstacol în drumul său în 1492. chipul ambelor Americi.

Columb cunoștea bine literatura cosmografică din acea vreme. Fratele său a fost cartograf în Lisabona și el însuși a încercat să construiască un glob pe baza atlaselor disponibile, a tratatelor moderne și antice de cosmografie. El a făcut însă, în urma lui „Imago Mundi” (1410), o greșeală grosolană în aprecierea distanței dintre Portugalia și Asia, subestimând-o (există ipoteza că a făcut acest lucru în mod deliberat). Cu toate acestea, el a ascultat sfaturile cartografilor eminenti precum (care credeau într-o rută maritimă spre vest), (viitorul Papă Pius al II-lea) și (mai târziu autorul unui glob destul de precis).

Începând cu 1435, marinarii portughezi și italieni au făcut o regulă să navigheze la distanță de coasta africană pentru a evita zonele periculoase și vânturile schimbătoare. Zona de coastă, plină de recife și bancuri, prezenta într-adevăr un pericol evident de naufragiu.

Cu toate acestea, o distanță atât de semnificativă față de coastă încât se pierde din vedere presupune capacitatea de a naviga în mare deschisă pe un spațiu plat, monoton, fără faruri, limitat doar de linia orizontului. Iar marinarilor din secolul al XV-lea le lipseau cunoștințele teoretice de matematică și geometrie necesare pentru a determina cu exactitate locația lor. În ceea ce privește instrumentele de măsură, lucrurile au stat și mai rău cu ele. Până în secolele al XVI-lea și al XVII-lea, niciunul dintre ei nu a fost cu adevărat bun la asta. Hărțile, deși actualizate constant, prezentau lacune semnificative.

Pentru a aprecia curajul extraordinar al marinarilor care au stăpânit Atlanticul apropiat și apoi cel îndepărtat, trebuie să ne amintim ce mijloace jalnice au avut pentru a-și stabili locația în larg. Lista va fi scurtă: marinarii secolului al XV-lea, inclusiv Cristofor Columb, nu aveau practic nimic care să-i ajute să rezolve cele trei sarcini principale ale oricărui navigator care pleacă într-o călătorie lungă: să țină cursul, să măsoare distanța parcursă, să cunoască cu exactitate locația lor actuală.

Marinarul din secolul al XV-lea avea la dispoziție doar o busolă primitivă (în diverse variante), o clepsidră brută, hărți infestate de erori, tabele aproximative ale declinației stelelor și, în majoritatea cazurilor, idei eronate despre dimensiunea și forma stelelor. Pământ! În acele zile, orice expediție peste oceane devenea o aventură periculoasă, adesea cu consecințe fatale.

În 1569 Mercator a făcut prima hartă în proiecție cilindrică conformă, iar olandezul Luka Wagener puse in folosinta atlas. Acesta a fost un pas major în știința navigației și cartografiei, deoarece și astăzi, în secolul XXI, hărțile nautice moderne sunt compilate în atlase și realizate în proiecția Mercator!

În 1530, un astronom olandez Gemma Frisius(1508-1555) în lucrarea sa „Principiile Cosmografiei Astronomice” a propus o metodă de determinare a longitudinii cu ajutorul unui cronometru, dar lipsa ceasurilor suficient de precise și compacte a lăsat această metodă pentru o lungă perioadă de timp pur teoretică. Această metodă a fost numită cronometric. De ce metoda a rămas teoretică, întrucât ceasurile au apărut mult mai devreme?

Cert este că ceasurile din acele zile puteau rareori să funcționeze fără oprire timp de 24 de ore, iar precizia lor nu depășea 12-15 minute pe zi. Și mecanismele de ceas din acea vreme nu erau adaptate să funcționeze în condiții de mișcare a mării, umiditate ridicată și schimbări bruște de temperatură. Desigur, pe lângă cele mecanice, în practica maritimă au fost folosite mult timp clepsidra și cadranele solare, dar precizia cadranului solar și timpul de „înfășurare” a clepsidrei au fost complet insuficiente pentru a implementa metoda cronometrică de determinare a longitudinii.

Astăzi se crede că primele ceasuri precise au fost asamblate în 1735 de un englez John Harrison(1693-1776). Precizia lor a fost de 4-6 secunde pe zi! La acea vreme, aceasta era pur și simplu o precizie fantastică! Și mai mult, ceasul a fost adaptat pentru călătoriile pe mare!

Strămoșii au crezut naiv că Pământul se rotește uniform, tabelele lunare aveau inexactități, cadranele și astrolabii și-au introdus propriile erori, astfel că erorile finale în calculele de coordonate se ridicau la până la 2,5 grade, adică aproximativ 150 de mile marine, adică aproape 250 km!

În 1731, un optician englez a îmbunătățit astrolabul. Noul dispozitiv, numit octant, a făcut posibilă rezolvarea problemei de măsurare a latitudinii pe o navă în mișcare, deoarece acum două oglinzi au făcut posibil să se vadă simultan atât linia orizontului, cât și soarele. Dar octantul nu a primit gloria astrolabului: cu un an mai devreme Hadley proiectase sextant- un dispozitiv care a făcut posibilă măsurarea locației unei nave cu o precizie foarte mare.

Designul de bază al unui sextant, adică un dispozitiv care utilizează principiul dublei reflexii a unui obiect în oglinzi, a fost dezvoltat. Newton, dar a fost uitat și abia în 1730 Hadley a fost reinventat independent de Newton.

Sextantul marin este format din două oglinzi: o oglindă index și o oglindă fixă translucidă pentru orizont. Lumina dintr-un corp de iluminat (stea sau planetă) cade pe o oglindă mobilă și se reflectă pe oglinda orizontului, pe care atât luminarul, cât și orizontul sunt vizibile simultan. Unghiul de înclinare al oglinzii index este înălțimea luminii.

Întrucât acest site este despre istorie, și nu despre navigație, nu voi intra în detaliile și caracteristicile diferitelor instrumente de navigație, dar vreau să spun câteva cuvinte despre încă două instrumente. Acestea sunt lot() și lag().

În concluzie, aș dori să mă opresc pe scurt asupra unor date istorice din istoria dezvoltării navigației în Rusia.

Anul o mie șapte sute unu este poate cea mai semnificativă dată în navigația internă, deoarece anul acesta împăratul Petru I a emis un decret privind înființarea „Științelor matematice și de navigație, adică științe nautice și viclene ale predării.” Anul nașterii primei școli interne de navigație.

Doi ani mai târziu, în 1703, profesorul acestei școli a întocmit manualul „Aritmetică”. A treia parte a cărții este intitulată „În general despre dimensiunile pământești și despre ceea ce aparține și navigației”.

În 1715, școala superioară a fost transformată în Academia Navală.

1725 este anul nașterii Academiei de Științe din Sankt Petersburg, unde au predat astfel de luminari ai științei precum: Mihail Lomonosov(1711-1765). De exemplu, observațiile astronomice ale lui Euler și descrierea matematică a mișcării planetelor au stat la baza unor tabele lunare extrem de precise pentru determinarea longitudinii. Studiile hidrodinamice ale lui Bernoulli au făcut posibilă crearea de bușteni perfecte pentru măsurarea precisă a vitezei unei nave. Lucrarea lui Lomonosov a vizat crearea unui număr de noi instrumente de navigație, care au servit drept prototipuri pentru instrumentele care sunt încă folosite astăzi: plottere de curs, înregistratoare, bușteni, inclinometre, barometre, binoclu...

Cu mult înainte de apariția sateliților și a computerelor, diverse dispozitive „sprețuite” îi ajutau pe marinari să navigheze în oceane. Unul dintre cele mai vechi - astrolabul - a fost împrumutat de la astronomii arabi și simplificat pentru a lucra cu el pe mare.

Folosind discurile și mâinile acestui dispozitiv, a fost posibil să se măsoare unghiurile dintre orizont și soare sau alte corpuri cerești. Și apoi aceste unghiuri au fost convertite în valori ale latitudinii pământului. Treptat, astrolabul a fost înlocuit cu instrumente mai simple și mai precise. Acestea sunt bara transversală, cadranul și sextantul, inventate între Evul Mediu și Renaștere. Compasele cu divizii marcate pe ele și care au primit un aspect aproape modern încă din secolul al XI-lea le-au permis marinarilor să conducă nava drept de-a lungul cursului prevăzut.

La începutul secolului al XV-lea, a început să fie folosită „socotirea oarbă”. Pentru a face acest lucru, au aruncat bușteni peste bord, legați de aceste frânghii - linii. Pe frânghii se legau noduri la o anumită distanță. Cadranul solar a fost folosit pentru a marca momentul derulării liniei. Au împărțit lungimea la timp și au obținut, desigur, foarte inexact, viteza navei.

Numărarea latitudinilor

În Evul Mediu, marinarii își determinau poziția față de ecuator, adică latitudinea, privind soarele sau stelele. Unghiul de înclinare al corpului ceresc a fost găsit utilizând un astrolab sau un cadran (imaginile de mai jos). Apoi și-au deschis masa, care se numea efemeride, și din aceasta au stabilit poziția navei.

Măsurarea înălțimii corpurilor cerești

Pentru a măsura înălțimea unui corp ceresc, navigatorul a trebuit să îndrepte o tijă de metal către acest corp, uitându-se la corp, să miște bare transversale de diferite lungimi de-a lungul tijei până ajungeau la linia orizontului. Pe toiag erau marcate semne cu valori ale înălțimii deasupra orizontului, adică deasupra nivelului mării.

Determinarea longitudinii

Marinarii au încercat să facă acest lucru cu ajutorul cadranelor solare și a tencului - o frânghie groasă cu noduri legate pe ea. Cantitatea de nisip turnată în ceas a fost folosită pentru a determina timpul scurs, iar viteza de mișcare a fost determinată de lungimea firului aruncat peste bord și înfășurat în jurul ochiului navei. Înmulțind timpul zilnic de călătorie cu viteza, s-a obținut distanța parcursă. Știind unde și-a început călătoria nava, în ce direcție și cât de departe a călătorit într-o zi, ne-am putea imagina aproximativ că se deplasează în direcția est-vest, adică o schimbare a longitudinii.

Nava din imaginea de mai jos este Victoria. Pe ea, Magellan și echipajul său au făcut prima călătorie din lume în jurul lumii și s-au întors acasă în Portugalia în 1522. Traseul lor este afișat ca o linie ondulată în stânga pe o hartă emisă în 1543.

Sarcinile principale ale marinarilor care pleacă într-o călătorie lungă sunt să-și determine locația exactă, să măsoare distanța parcursă și să mențină cursul dorit. Aceste obiective simple au contribuit întotdeauna la finalizarea cu succes a călătoriei, iar instrumentele de navigație îi ajută pe marinari în acest sens.

Aparate de navigație din antichitate

Pentru a aprecia pe deplin curajul și curajul curajoșilor vikingi, fenicienilor și altor descoperitori, merită să spunem că aceștia aveau la dispoziție doar corpuri cerești și o busolă primitivă.

Aparate de navigație din antichitate

Exploratorii Epocii Descoperirilor aveau mult mai multe instrumente de navigație pentru călătorii de succes. Dar această listă este mică:

cronometru marin - înainte de inventarea ceasurilor mecanice, se folosea o clepsidră pentru măsurarea timpului și longitudinei cu un cronometru pe nave, măsurând 1 oră, 30 de minute și 30 de secunde;
laglin - folosit pentru a calcula viteza unei nave, un dispozitiv cu o scândură (lag) pe o linie lungă cu noduri situate la o distanță de 14,46 metri;
lotlin - un dispozitiv constând dintr-o greutate grea de plumb atașată la o linie cu noduri legate, folosit pentru a determina adâncimea mării;
cadran - un dispozitiv primitiv care determină locația unei nave de către stele, a fost folosit înainte de inventarea astrolabului;
astrolabul - un instrument care permite calcularea coordonatelor latitudinii pe baza înălțimii corpurilor cerești;
sextant - un astrolab îmbunătățit, vă permite să determinați nu numai latitudinea, ci și longitudinea cu o precizie destul de mare;
busolă – folosită pentru a stabili și menține cursul navei.

Dispozitive de navigație moderne

În prezent, chiar și navele mici sunt echipate cu echipamente moderne care le permit să determine cu exactitate locația navei, timpul de navigare, cursul vântului și alți indicatori. Aceste date asigură o navigare rapidă și sigură.

O busolă magnetică vă permite să determinați cursul navei și direcția vântului. Navele mari au de obicei două busole. Busola principală este amplasată pe puntea superioară cât mai departe posibil de placarea metalică a navei.

Dispozitive de navigație moderne

Folosind-o, căpitanul stabilește cursul navei și se orientează cu obiectele din apropiere pe uscat. Busola de direcție este situată în timonerie și servește la menținerea unei direcții date.

Jurnalul mecanic calculează viteza navei și distanța parcursă. De obicei, mulineta lagline este situată la pupa. Fluxul de apă care se apropie rotește lamele buștenului coborât în apă. Viteza navei depinde de viteza de rotație. Datele logline sunt transmise unui contor electric, care calculează viteza navei și numărul de mile parcurse.

Studiile manuale sunt încă folosite pe nave pentru a măsura adâncimi mici. Sunt foarte ușor de utilizat și nu necesită îngrijire specială. Este o linie de lot marcată cu o greutate din fontă sau plumb suspendată la capăt. În partea de jos a greutății se află o adâncitură umplută cu un amestec de cretă, untură și săpun înmuiat. Când lovește solul, pe baza greutății rămân particule, din care se poate determina natura suprafeței fundului mării.

— loturi hidroacustice pentru măsurarea adâncimii de până la 2 mii de metri. Ele funcționează pe principiul măsurării timpului de călătorie a undelor ultrasonice emise de un vibrator către fundul mării și înapoi. De regulă, vibratoarele - receptoarele și emițătorii sunt fabricate din cobalt, nichel sau fier.

Balizele radio de navigație și radiogoniotoarele funcționează pe principiul reflectării undelor radio de la obstacolele de pe parcurs. Sunt asistenți excelenți în determinarea locației navei și a liniei de coastă în condiții de vizibilitate slabă.

De asemenea, toate navele care pleacă pe mare au toate instrumentele necesare pentru trasarea unei rute pe hărțile de navigație:

busole;
rigle paralele;
raportoare și raportoare.

Arta de a conduce o navă pe cea mai scurtă rută de la port la port se numește navigație. Cu alte cuvinte, navigația este o modalitate de a trasa cursul unei nave de la punctul de plecare până la destinație, de a monitoriza cursul și, dacă este necesar, de a-l ajusta.

Pe puntea de navigație se află instrumente și dispozitive necesare pentru conducerea navei. Instrumente de navigație - busole, giroazimuturi, plottere automate, bușteni, loturi, sonde, sextante și alte dispozitive sunt concepute pentru a determina locația navei și pentru a măsura elementele individuale ale mișcării sale.

Compasele

O busolă este principalul dispozitiv de navigație folosit pentru a determina cursul unei nave și pentru a determina direcțiile (reguli) către diverse obiecte. Compasele magnetice și giroscopice sunt folosite pe nave.

Compasele magnetice sunt folosite ca dispozitive de rezervă și control. În funcție de scopul lor, busolele magnetice sunt împărțite în busole principale și de călătorie.

Busola principală este instalată pe podul superior în planul central al navei, astfel încât să ofere o bună imagine de ansamblu asupra întregului orizont (Fig. 3.1). Folosind un sistem optic, imaginea scalei cardului este proiectată pe un reflector oglindă instalat în fața timonierului (Fig. 3.2).

Orez. 3.1. Busolă magnetică principală

O busolă magnetică de călătorie este instalată în timonerie. Dacă busola principală are o transmisie telescopică de referință către postul timonierului, atunci nu este instalată o busolă de călătorie.

Orez. 3.2. Reflector de busolă magnetic

Acul magnetic al unei nave este afectat de câmpul magnetic al navei. Este o combinație de două câmpuri magnetice: câmpul Pământului și câmpul de fier al navei. Acest lucru explică faptul că axa acului magnetic nu este situată de-a lungul meridianului magnetic, ci în planul meridianului busolei. Unghiul dintre planurile meridianului magnetic și al busolei se numește abatere.

Setul de busolă include: un vas cu un card, o chiodă, un dispozitiv de deviație, un sistem optic și un radiogonizor.

Bărcile de salvare folosesc o busolă ușoară, de dimensiuni mici, care nu este fixată permanent (Fig. 3.3).

Orez. 3.3. Busolă magnetică pentru barcă

Girocompasul este un indicator mecanic al direcției meridianului adevărat (geografic), conceput pentru a determina cursul unui obiect, precum și azimutul (regul) direcției de orientare (Fig. 3.4 - 3.5). Principiul de funcționare al girocompasului se bazează pe utilizarea proprietăților giroscopului și pe rotația zilnică a Pământului.

Orez. 3.4. Girobusola modernă

Girobusola are două avantaje față de busolele magnetice:

ele arată direcția către polul adevărat, adică. până la punctul prin care trece axa de rotație a Pământului, în timp ce o busolă magnetică indică în direcția polului magnetic;
sunt mult mai puțin sensibili la câmpurile magnetice externe, de exemplu, acele câmpuri create de părțile feromagnetice ale corpului navei.

Cel mai simplu girocompas constă dintr-un giroscop suspendat în interiorul unei bile goale care plutește într-un lichid; greutatea bilei cu giroscopul este de așa natură încât centrul său de greutate este situat pe axa bilei în partea sa inferioară atunci când axa de rotație a giroscopului este orizontală.

Orez. 3.5. Repetitor girocompas cu radiogoniometru montat pe pelorus

Girobusola poate produce erori de măsurare. De exemplu, o schimbare bruscă a cursului sau a vitezei provoacă o abatere și va exista până când giroscopul procesează o astfel de schimbare. Cele mai multe nave moderne au sisteme de navigație prin satelit (cum ar fi GPS) și/sau alte ajutoare de navigație care transmit corecții către computerul girobusola încorporat. Designurile moderne ale giroscoapelor laser nu produc astfel de erori, deoarece în loc de elemente mecanice folosesc principiul diferenței de cale optică.

Busola electronică este construită pe principiul determinării coordonatelor prin sisteme de navigație prin satelit (Fig. 3.6). Cum funcționează busola:

pe baza semnalelor de la sateliți, se determină coordonatele receptorului sistemului de navigație prin satelit;
se înregistrează momentul în care au fost determinate coordonatele;
se așteaptă o anumită perioadă de timp;
locația obiectului este redeterminată;
Pe baza coordonatelor a două puncte și a mărimii intervalului de timp, se calculează vectorul viteză de mișcare:
- direcția de mișcare;
- viteza de deplasare.

Orez. 3.6. Busole electronice

Sonda eco

Un ecosonda de navigație este proiectat pentru a măsura în mod fiabil, a reprezenta vizual, a înregistra și a transmite către alte sisteme date privind adâncimea sub chila unei nave (Fig. 3.7). Ecosonda trebuie să funcționeze la toate vitezele navei de la 0 la 30 noduri, în condiții de aerare puternică a apei, gheață și nămol de zăpadă, gheață zdrobită și spartă, în zone cu topografie de fund în schimbare bruscă, sol stâncos, nisipos sau noroios.

Orez. 3.7. Indicator sonar

Sondele hidroacustice sunt instalate pe nave. Principiul funcționării lor este următorul: vibrațiile mecanice excitate în vibratorul-emițător se propagă sub forma unui scurt impuls ultrasonic, ajung la fund și, reflectate din acesta, sunt recepționate de vibratorul-receptor.

Sondele ecografice indică automat adâncimea mării, care este determinată de viteza de propagare a sunetului în apă și de intervalul de timp din momentul transmiterii pulsului până în momentul recepționării acestuia (Fig. 3.8).

Orez. 3.8. Cum funcționează ecosonda

Ecosonda trebuie să ofere măsurarea adâncimii sub chilă în intervalul de la 1 la 200 de metri. Indicatorul de adâncime trebuie instalat în timonerie, iar reportofonul trebuie instalat în timonerie sau camera de hărți.

Pentru a măsura adâncimile, se folosește și un lot manual în cazul în care o navă eșuează, se sondează adâncimile în lateral în timp ce este ancorată la dană etc.

Lotul de mână (Fig. 3.9) constă dintr-o greutate de plumb sau fontă și o linie de lot. Greutatea se realizează sub formă de con cu o înălțime de 25 - 30 cm și o greutate de 3 până la 5 kg. Se face o adâncitură în baza lată inferioară a greutății, care este lubrifiată cu grăsime înainte de măsurarea adâncimii. Când lotul atinge fundul mării, particulele de sol se lipesc de uleiul solid și, după ce lotul este ridicat, se poate judeca după ele natura solului.

Orez. 3.9. Lot de mână

Defalcarea liniei de lot se realizează în unități metrice și este desemnată după următorul sistem: steaguri de diferite culori sunt țesute pe zeci de metri; fiecare număr de metri care se termină cu cifra 5 este indicat printr-o ștampilă din piele cu secure.

În fiecare cinci, primul metru este indicat printr-un semn de piele cu un dinte, al doilea printr-un semn cu două vârfuri, al treilea cu trei dinte și al patrulea cu patru.

Lag

Pe la sfârșitul secolului al XV-lea. Un simplu contor de viteză - un lag manual - a devenit faimos. Era format dintr-o scândură de lemn cu o greutate de plumb în formă de cerc de 1/1, de care era atașat un cablu ușor, cu noduri la intervale regulate (cel mai adesea 7 m). Pentru a măsura viteza navelor cu pânze care navigau în acele zile, bușteanul, ca un semn aproximativ constant pe suprafața apei, a fost aruncat peste bord și a fost întors o clepsidră, măsurând o anumită perioadă de timp (14 s). În timp ce nisipul cădea, marinarul a numărat numărul de noduri care i-au trecut prin mâini. Numărul de noduri obținute în acest timp a dat viteza navei în mile marine pe oră. Această metodă de măsurare a vitezei explică originea expresiei „nod”.

Un jurnal este un dispozitiv de navigație pentru măsurarea vitezei unei nave și a distanței pe care a parcurs-o. Pe navele maritime se folosesc bușteni mecanici, geomagnetici, hidroacustici, de inducție și radio Doppler. Sunt:

întârzierile relative, care măsoară viteza în raport cu apa; Şi
întârzieri absolute, măsurarea vitezei în raport cu fundul.

Întârzierea hidrodinamică este o întârziere relativă, a cărei acțiune se bazează pe măsurarea diferenței de presiune, care depinde de viteza vasului. Baza jurnalului hidrodinamic constă din două tuburi situate sub fundul vasului: ieșirea unui tub este îndreptată spre prova vasului; iar ieșirea celuilalt tub este la același nivel cu carcasa. Presiunea dinamică este determinată de diferența de înălțimi a apei din tuburi și este convertită prin mecanisme de bușteni în indicații ale vitezei navei în noduri. Pe lângă viteză, jurnalele hidrodinamice arată distanța parcursă de navă în mile.

Lag-ul de inducție este un întârziere relativ, al cărui principiu de funcționare se bazează pe relația dintre viteza relativă a unui conductor într-un câmp magnetic și forța electromotoare (EMF) indusă în acest conductor. Câmpul magnetic este creat de electromagnetul bușteanului, iar conductorul este apa de mare. Când nava se mișcă, câmpul magnetic traversează zonele staționare ale mediului acvatic, iar în apă este indusă o fem, proporțională cu viteza de mișcare a navei. Din electrozi, EMF intră într-un dispozitiv special care calculează viteza vasului și distanța parcursă.

Jurnalul hidroacustic este un buștean absolut care funcționează pe principiul sondei cu eco. Există jurnalele hidroacustice Doppler și corelație.

Decalajul geomagnetic este un decalaj absolut bazat pe utilizarea proprietăților câmpului magnetic al Pământului.

Radiolag este un buștean al cărui principiu de funcționare se bazează pe utilizarea legilor de propagare a undelor radio.

În practică, citirile de decalaj se notează la începutul fiecărei ore și, din diferența de citiri, se obține călătoria S în mile și viteza navei V în noduri. Întârzierile au o eroare, care este luată în considerare de corecția lagului.

Dispozitive de navigație radio

Stația radar a unei nave (radar) este proiectată pentru a detecta obiectele de suprafață și țărm, pentru a determina locația navei, pentru a asigura navigația în spații înguste și pentru a preveni coliziunile între nave (Fig. 3.10).

Orez. 3.10. Ecran radar

Radarul folosește fenomenul de reflectare a undelor radio de la diferite obiecte situate de-a lungul căii de propagare a acestora, astfel, fenomenul de ecou este utilizat în radar. Radarul conține un transmițător, un receptor, un dispozitiv antenă-ghid de undă și un indicator cu ecran pentru observarea vizuală a semnalelor de eco.

Principiul de funcționare al radarului este următorul. Emițătorul stației produce impulsuri puternice de înaltă frecvență de energie electromagnetică, care sunt trimise în spațiu într-un fascicul îngust folosind o antenă. Impulsurile radio reflectate de la orice obiect (navă, high bank etc.) revin sub formă de semnale de ecou către antenă și intră în receptor. Pe baza direcției fasciculului îngust de radar care este reflectat în prezent de obiect, poate fi determinat unghiul de orientare sau de direcție al obiectului. Măsurând intervalul de timp dintre trimiterea unui impuls și primirea semnalului reflectat, puteți obține distanța până la obiect. Deoarece antena se rotește în timpul funcționării radarului, oscilațiile impulsurilor emise acoperă întregul orizont. Prin urmare, pe ecranul de afișare radar al navei este creată o imagine a împrejurimilor navei. Un punct luminos central de pe ecranul indicatorului radar marchează poziția navei, iar o linie luminoasă care se extinde din acest punct arată direcția navei.

Imaginea diferitelor obiecte de pe ecranul radarului poate fi orientată în raport cu planul central al navei (stabilizare a direcției) sau în raport cu meridianul adevărat (stabilizare la nord). Raza de „vizibilitate” a unui radar atinge câteva zeci de mile și depinde de reflectivitatea obiectelor și de factorii hidrometeorologici.

Radarele navelor fac posibilă determinarea cursului și vitezei unei nave care se apropie într-o perioadă scurtă de timp și astfel se evită o coliziune.

Orez. 3.11. Ecran ARPA

Toate navele trebuie să ofere grafică radar pe ecranul radar în acest scop, sunt echipate cu un sistem automat de trasare radar (ARPA). ARPA procesează informațiile radar și vă permite să produceți (Fig. 3.11):

achiziționarea și urmărirea manuală și automată a țintei;
afișarea pe ecran a unui indicator al vectorilor de mișcare relativă sau reală a țintelor;
identificarea țintelor care se apropie periculos;
indicarea pe afișaj a parametrilor de mișcare și a elementelor de convergență a țintei;
reluarea manevrei cu curs și viteză pentru o divergență sigură;
rezolvarea automată a problemelor de navigație;
afișarea elementelor de conținut ale hărților de navigație;
determinarea coordonatelor locației navei pe baza măsurătorilor radar.

Un sistem automat de informare (AIS) este un sistem de navigație maritimă care utilizează schimbul reciproc între nave, precum și între navă și serviciul de coastă, pentru a transmite informații despre indicativul de apel și numele navei pentru identificarea acesteia, coordonatele, informații despre nava (mărime, încărcătură, pescaj etc.) și călătoria acesteia, parametrii de mișcare (curs, viteză etc.) în vederea rezolvării problemelor de prevenire a coliziunilor navelor, monitorizarea respectării regimului de navigație și monitorizarea navelor pe mare.

Sistemele electronice de informare a navigației cu hărți (ECDIS) reprezintă un mijloc eficient de navigație, reducând semnificativ sarcina asupra ofițerului de pază și permițându-i acestuia să aloce timp maxim monitorizării mediului și luării deciziilor informate privind controlul navei (Fig. 3.12).

Orez. 3.12. ECDIS

Principalele capacități și proprietăți ale ECDIS:

efectuarea instalării preliminare;
verificarea traseului pentru siguranță;
desfășurare de execuție;
control automat al navei;
afișarea „izobată periculoasă” și „adâncime periculoasă”;
înregistrarea informațiilor într-un jurnal electronic cu posibilitatea de redare ulterioară;
corectare manuală și automată (prin Internet);
darea unei alarme la apropierea de o izobată sau adâncime dată;
palete de zi, noapte, dimineață și amurg;
riglă electronică și repere fixe;
încărcare de bază, standard și completă de afișare;
o bază de date extinsă și complementară a instalațiilor offshore;
baza mareelor la peste 3000 de puncte din Oceanul Mondial.

Un sistem de navigație prin satelit este un sistem format din echipamente terestre și spațiale concepute pentru a determina locația (coordonatele geografice), precum și parametrii de mișcare (viteza și direcția de mișcare etc.) pentru obiectele din sol, apă și aer (Fig. 3.13) .

Orez. 3.13. indicator GPS

GPS este un sistem global de poziționare prin satelit de navigație numit Global Position System. Sistemul include o constelație de sateliți de navigație pe orbită joasă, echipamente de urmărire și control la sol și o mare varietate de dispozitive utilizate pentru determinarea coordonatelor. Principiul determinării locului cuiva pe suprafața pământului în sistemul de poziționare globală este de a măsura simultan distanța până la mai mulți sateliți de navigație (cel puțin trei) - cu parametri cunoscuți ai orbitelor lor în fiecare moment în timp și de a calcula coordonatele cuiva folosind datele modificate. distante.

Instrumente de navigare

Un sextant de navigație este un instrument goniometric (Fig. 3.14) care servește:

în astronomia nautică - pentru a măsura înălțimile corpurilor de iluminat deasupra orizontului vizibil;
în navigație – pentru a măsura unghiurile dintre obiectele pământești.

Orez. 3.14. Sextan

Cuvântul "sextan" provine din cuvântul latin "Sextans" - a șasea parte a cercului.

Un cronometru marin este un ceas portabil de înaltă precizie care vă permite să obțineți în orice moment ora Greenwich destul de precisă (Fig. 3.15).

Orez. 3.15. Cronometru

Ora navei este determinată de meridianul locației navei și este reglată cel mai adesea noaptea de ofițerul de pază. Deci, de exemplu, când se schimbă longitudinea cu 15° spre est, ceasul este mutat cu 1 oră înainte, iar când se schimbă longitudinea cu 15° spre vest, ceasul este mutat înapoi cu 1 oră.

Pentru a avea o indicare exactă și uniformă a timpului în sala mașinilor, mizeria echipajului, cabine, saloane, baruri, bucătărie se instalează un ceas electric, reglat de la ceasul principal situat pe pod.

Orez. 3.16. Distanțiere instrument

Uneltele distanțiere includ (Fig. 3.16):

busolă de măsurare - pentru măsurarea și trasarea distanțelor pe hartă;
riglă paralelă - pentru trasarea liniilor drepte pe hartă, precum și a liniilor paralele cu o direcție dată;
raportor de navigație - pentru construirea și măsurarea unghiurilor, a cursurilor și a indicațiilor pe o hartă.

În plus, pe pod se află reviste, mape cu documentație, hărți de navigație, cărți de referință și manuale obligatorii etc. (Fig. 3.17).

Orez. 3.17. Documentare