Переход.

В любом избранном вами варианте, в простых или сложных условиях, с компасом или без него, постоянно анализируйте изменения в окружающей обстановке с целью получить дополнительную информацию. Вот примеры:

Изменение цвета и прозрачности воды. Чаще всего это означает близость устья крупных рек, вода которой отличается от морской по цвету и прозрачности. Такой же эффект может наблюдаться после шторма вблизи берега с илистым дном. На карте выделите возможный район распространение воды реки с учётом местных течений, примите во внимание сводки погоды и - делайте выводы.

Появление плавающих предметов, травы, водорослей, плавника также служит одним из признаков близости берега. Обилие промышленного мусора (увы…) частенько свидетельствует о близости порта, в частности, с оживлённым движением. И хотя плавающие водоросли и различные обломки могут встречаться и в значительном удалении от берега (учтите течения!), в условиях ограниченной видимости следует считать их признаками непосредственной близости берега.

Изменение характера волнения моря при сохранении общего направления и силы ветра. Во-первых, с уменьшением глубины волна становится более крутой и беспорядочной по внешнему виду, поскольку уменьшается длина волны, а высота ее растет. Во-вторых, если ветер с берега, то при приближении яхты к нему волна, лишаясь разгона, будет уменьшатся. В-третьих, усиление волнения вблизи берегов служит признаком того, что с наветренной стороны судна имеется значительный разрыв береговой черты - залив, лиман, устье крупной реки. В-четвёртых, если волна, идущая с моря встречается с течением, то крутизна её ощутимо возрастает - обычное явление неподалёку от устья реки.

Местные изменения направления ветра, сопровождающиеся его усилением, могут наблюдаться при прохождении судна в непосредственной близости от глубоких лощин, ущелий, заливов, при входах в узости, около низких перешейков высоких скалистых мысов и т.п. Вблизи высокого ровного берега, ветер практически всегда ослабнет. Об этом необходимо помнить в туман и ночью!

Появление в значительном количестве морских птиц и зверя. В хорошую погоду птицы залетают далеко в море, но при штормовой погоде они держатся ближе к берегу.

Шум прибоя при штилевой погоде может быть слышен на значительном расстоянии, особенно при мертвой зыби. При штормовой погоде шум прибоя в большинстве случаев также может быть услышан на расстоянии, достаточном для принятия решения. Сама полоса прибоя у берегов, выделяясь своей белизной, видна даже в очень тёмную ночь. Иногда она может быть замечена судоводителем значительно раньше, чем берег, в частности, когда последний низок и окрашен в тусклые тона.

ШТУРМАНСКОЕ СНАБЖЕНИЕ КРЕЙСЕРСКИХ ЯХТ. Современные крейсерские яхты должны быть снабжены штурманскими приборами и инструментом, необходимым для навигационного обеспечения дальних морских плаваний в различных метеорологических условиях. В комплект штурманского имущества входят:

• компасы и пеленгаторы;
• приборы для измерения скорости в пройденного расстояния;
• часы;
• секундомеры;
• приборы и инструменты для измерения глубины под килем;
• секстаны;
• приборы спутниковой навигации (GPS);
• транзисторный приемник для приема сводок погоды и сигналов точного времени;
• бинокль;
• прокладочный инструмент;
• гидрометеоприборы;
• пиротехника;
• туманный горн.

МАГНИТНЫЙ КОМПАС, ЕГО УСТРОЙСТВО И УСТАНОВКА НА ЯХТЕ. Магнитные компасы по своему назначению делят на главные и путевые. Главный компас является основным прибором, служащим для непрерывного указания курса и пеленгования в целях определения своего места в море. Его устанавливают в диаметральной плоскости яхты, в наиболее открытой части палубы, обеспечивающей хороший круговой обзор и удобство работы. Путевой компас устанавливают перед рулевым, который ведет яхту по заданному курсу.

Основными деталями стандартных 127 и 100 мм магнитных компасов являются котелок с картушкой, пеленгатор, нактоуз и девиационный прибор, служащий для компенсации влияния судового железа на его показания. На яхтах, как правило, компасы устанавливают без нактоузов и девиационных приборов на пружинных подвесах, закрепленных в латунной шейке компаса или на кронштейне.

Главной частью котелка (рис. 68) является картушка (2), магнитная система которой состоит из шести магнитных стрелок (4), находящихся в латунных пеналах, припаянных к донной части пустотелого поплавка (3) и расположенных симметрично линии 0-180° картушки. К поплавку крепится латунный ободок, к которому прикреплен диск из слюды с наклеенным на него бумажным диском, разделенным на 360°. В центре поплавка находится сапфировая или агатовая чашечка - топка (5), опирающаяся на острие шпильки (6), укрепленной в корпусе котелка. Латунный корпус котелка разделен на две камеры - основную (верхнюю) и дополнительную (нижнюю). Дном дополнительной камеры является латунная диафрагма (8), в которую вставлена центральная втулка с герметически завинчивающейся пробкой (9). Через втулку с помощью специальной отвертки можно заменить шпильку.

Котелок залит раствором спирта, в котором благодаря поплавку, уменьшающему вес картушки до 4±0, 5 грамма, трение о шпильку значительно уменьшается. У внутренних стенок корпуса котелка укреплены носовая и кормовая курсовые нити (7). Вертикальная плоскость, проходящая через курсовые нити, является продольной плоскостью котелка. Эта плоскость должна совпадать с диаметральной плоскостью яхты. Кроме того, носовая нить является индексом для отсчета курса яхты.

К корпусу котелка снизу крепится чашка со свинцовым грузом. В чашке имеется гнездо для патрона с электрической лампочкой, служащей для подсветки картушки компаса. Центр тяжести картушки со стрелками расположен ниже точки опоры, поэтому стрелки всегда находятся в горизонтальном положении, испытывая полное влияние силы земного магнетизма.

Сверху котелок герметически закрывается толстым стеклом, которое прижимается к нему азимутальным кольцом для отсчета курсовых углов, имеющим деления от 0 до 360°. На любом курсе яхты стрелки и линия N-S картушки остаются в плоскости компасного меридиана. Котелок находится в кардановом устройстве, обеспечивающем его равновесное положение, и устанавливается в подвесе так, чтобы 0° азимутального кольца был обращен к носу, а 180° - к корме.

По окончании навигации котелки магнитных компасов вынимают на зимнее хранение, контрольную проверку и (в случае необходимости) на ремонт. При появлении в верхней камере котелка воздушного пузырька котелок вынимают из пружинного подвеса, переворачивают вверх дном и плавно покачивают, чтобы пузырек перешел в дополнительную камеру. Если таким образом воздушный пузырек удалить не удается, в котелок доливают компасную жидкость. При обнаружении застоя картушки необходимо заменить шпильку. Для этого котелок вынимают из подвеса, ставят вверх дном, снимают чашку с грузом и вывинчивают пробку диафрагмы. Затем специальной отверткой из комплекта компаса вращением против часовой стрелки вывинчивают шпильку. Если после замены шпильки застой картушки сохранится, котелок нужно сдать в ремонт.

На сегодняшний день на яхтах получили распространение компактные компасы без карданового подвеса. Внутри герметичного прозрачного корпуса, который посредством фланца крепится к палубе или переборке, в компасной жидкости плавает подвижная система с картушкой. Подвижная система отрабатывает крен яхты, заменяя таким образом кардан, а картушка с магнитными стрелками отслеживает направление магнитного меридиана. Часто в корпус встроена подсветка. Такие компасы обеспечивают меньшую устойчивость при качке и разброс показаний при этом достигает 5 градусов. Но такой же величины достигает на волне рыскание яхты, поэтому в большей стабильности компаса особого смысла нет, зато компактность и простота установки с лихвой компенсируют этот недостаток. Корпус компаса неразборный и в случае разгерметизации восстановлению не подлежит.

Используются также электронные компасы, которые конструктивно состоят из блока датчиков, соединённого кабелем с репитером. К основным преимуществам таких компасов относится удобство считывания информации рулевым, возможность установки вспомогательного репитера над штурманским столом и возможность расположения датчиков компаса максимально далеко от судового железа, минимизируя таким образом девиацию.

ПЕЛЕНГАТОРЫ. Используются для определения пеленгов и курсовых углов. Существуют как насадки на главный компас и ручные оптические либо электронные.

На основании пеленгатора - насадки на компас установлены глазная и предметная мишени, а в центре - съемная чашка для дефлектора (прибора для проведения работ по уничтожению девиации). Вертикальная плоскость, проходящая через прорезь глазной и нить предметной мишени и центра пеленгатора, называется визирной плоскостью. При определении направлений на ориентиры следует помнить, что снимаемый пеленгатором отсчет является обратным компасным пеленгом. При определении курсового угла с использованием пеленгатора отсчет снимают с азимутального кольца котелка компаса против индекса пеленгатора, находящегося слева от глазной мишени. Азимутальное кольцо и пеленгатор периодически протирают и смазывают вазелином.

Ручные оптические пеленгаторы представляют собой небольшой компас, совмещённый с визирным устройством и ручкой. Держа прибор за ручку, наводят визир на ориентир и считывают показания компаса. Такие пеленгаторы чуть менее точны, чем пеленгаторы-насадки, но ими можно пользоваться при любом крене и в любой точке яхты, таким образом, для них нет " мёртвых секторов пеленгования".

Электронные пеленгаторы являются по сути усовершенствованными вариантами ручных оптических. Обычно они имеют память пеленгов, что позволяет максимально упростить пеленгование: достаточно лишь навести визир на ориентир и нажать на кнопку. На индикаторе высветится значение пеленга. Часто пеленгаторы имеют электронную память на несколько пеленгов, позволяя таким образом в считанные секунды взять пеленги для обсервации по трём ориентирам.

ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ И ПРОЙДЕННОГО РАССТОЯНИЯ. Для того чтобы систематически контролировать положение судна и определять его скорость, на яхтах используют вертушечные электронно-механические и индукционные лаги. Датчиком лага первого типа служит вращающаяся в набегающем потоке воды крыльчатка (вертушка), на оси которой закреплен постоянный магнит, вызывающий периодическое замыкание электрического контакта с частотой, равной частоте вращения крыльчатки. Шаг крыльчатки рассчитан таким образом, чтобы она делала заданное число оборотов за одну милю пройденного расстояния.

Как и всякие приборы, все лаги имеют некоторые погрешности. Поэтому для получения действительного расстояния, пройденного судном, необходимо расстояние, измеренное лагом, исправить соответствующей поправкой. Поправку лага выражают через коэффициент лага Кл, который вычисляется с точностью до 0, 01 по формуле:

Кл = S/(ол2 - ол1) (где S - действительное расстояние пройденное яхтой, (ол2 - ол1) - разница отсчётов лага на этом расстоянии).

При отсутствии на яхте лага определить ее скорость можно, одновременно измеряя время и расстояние (базу). Для этого нужно изготовить прибор в виде секторного лага (рис. 69) но вместо узлов на лаглине вплести только одну цветную марку на расстоянии 20 м от сектора. Для того чтобы измерить скорость, сектор опускают за борт и при прохождении кормового среза пускают секундомер. Останавливают секундомер, когда через этот же срез пройдет цветная марка. Скорость яхты на галсе вычисляется по формуле:

V = S/t (м/с. S - длина базы в метрах, t - время прохождения базы в секундах).
Если S = 20 м, тогда приближённо: V = 40/t, узлы.

По этой формуле на каждой яхте должна быть рассчитана таблица или номограмма для определения скорости судна по известной базе. Аргументом для входа в таблицу (номограмму) является время t прохождения базы в секундах. Вместо такого прибора можно использовать заполненную до половины бутылку с лаглинем, закрепленным на горлышке.

Иногда измеряют скорость с помощью так называемого голландского лага. В этом случае базой является длина яхты, а для измерения времени t секундомер запускают и останавливают при прохождении форштевня и кормы мимо сброшенного на воду небольшого предмета (чурки и т. п.). В целях уменьшения случайных ошибок измерение обычно повторяют несколько раз (не менее трех). Вычисление производят аналогично по формуле, предварительно измерив длину яхты и рассчитав проходимую за время t базу S.

При плавании в видимости береговых ориентиров скорость яхты измеряют по навигационным обсервациям и вычисляют по формуле. При недостатке ориентиров для обсерваций с достаточной точностью оценивают скорость яхты при плавании на одном курсе между траверзами двух ориентиров, нанесенных на карту.

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ. Работа эхолота основана на пьезоэлектрическом эффекте. Эхолот имеет вибратор-излучатель и вибратор-приемник. Первый излучает под водой механические колебания в виде коротких ультразвуковых импульсов, которые доходят до дна, отражаются от него и принимаются вибратором-приемником. По известному промежутку времени между посылкой и приемом отраженного от дна импульса и скорости распространения звука в воде автоматически вычисляется и указывается на шкале эхолота глубина под килем. Многие эхолоты имеют самописцы, ведущие запись глубины во времени.

Ручной лот применяют для измерения малых глубин при скорости хода до 5 узлов или при стоянке на якоре для определения дрейфа. Он позволяет определить характер грунта. Ручной лот (см. рис.) состоит из свинцовой или чугунной гири (3-4 кг) и пенькового бельного линя (диаметром 1 мм) кабельной работы - лотлиня, на котором гиря опускается в воду. Гиря в виде конуса или пирамиды (высотой 15-20 см и диаметром у основания 5-7 см) имеет вверху проушину, в которую продевается обшитая кожей стропка из стального троса. В нее ввязывается огон лотлиня. В основании гири имеется лунка с поперечным сечением в виде ласточкина хвоста, куда вмазывается смесь сала с толченым мелом, к которой пристают частицы грунта. Длина лотлиня - 25 м.

При плавании в районах с глубинами менее 4 м для определения глубины на яхтах часто пользуются футштоком.

СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ НАВИГАЦИИ (GPS).
Спутниковые навигационные системы включают три элемента: космический (навигационные ИСЗ), наземный (комплекс управления спутниками) и оборудование пользователей. Технической основой СРНС и источником навигационной информации являются 24 ИСЗ, вращающиеся на высоте 20000 км с периодом обращения 12 час и равномерно " покрывающие" всю земную поверхность. Спутники GPS способны, передвигаясь заполнять бреши в системе (если один из них вышел из строя).

.

Принцип действия.
Сигналы спутника содержат два вида информации: " навигационные сообщения" и " псевдослучайный код". Код представляет собой последовательность единиц и нулей, на первый взгляд случайную, но изменяющуюся по сложному закону, индивидуальному для каждого спутника (Рис. 1).

Рис.1: Псевдослучайный код (двоичный, состоящий из 0 и 1).

Генерация " псевдослучайного кода" привязана к шкале времени ИСЗ, точность которой обеспечена высокоточными атомными часами (рубидиевые и цезиевые, по четыре на каждом спутнике). " Навигационные сообщения" - это данные об исправности спутника и параметры его орбиты (эфемериды) - коэффициенты, которые регулярно уточняются в результате взаимодействия с наземным комплексом управления спутниками.

Приёмник GPS также содержит генератор, который может повторить " псевдослучайный код" любого из спутников. Работа генератора привязана к кварцевым часам приёмника.

Итак, на приёмник поступают сигналы со спутника. Дешифровывая эти сигналы, приёмник идентифицирует его номер и по эфемеридам вычисляет текущее и будущее положение данного спутника, используя математическую Кеплеровскую модель. В это же время в приёмнике запускается генератор кода, точно повторяющего код спутника. При сопоставлении своего кода с кодом, принимаемым от спутника, определяется суммарный временной сдвиг, состоящий из двух слагаемых: задержки времени, пропорциональной дальности до спутника и набегающей погрешности хода кварцевых часов приемника.

Приемник GPS имеет программу, которая производит вычисления основываясь на трех линиях положения (т.е. по данным, полученным от трёх спутников). Математически это решение трех уравнений для трех неизвестных: долготы, широты и ошибки часов.

В итоге, для определения двухмерных координат приёмнику необходимы как минимум три спутника, для трехмерных - четыре.

Точность.
GPS приёмник при нормальных условиях эксплуатации обеспечивает точность порядка 15 метров. Скорость индицируется с точностью не хуже 0, 12 узла (примечание: минимальная скорость, при которой прибор индицирует её значение - 2 узла).
Внимание! Министерство Обороны США, в чьём подчинении находится отдел технического обслуживания спутников системы GPS, может ввести в действие режим селективного доступа к данным, при этом точность определения для обычных пользователей падает до 100 метров и более.
Следует также иметь в виду, что приведённую выше точность прибор обеспечит лишь в том случае, когда между его антенной и спутниками нет источников помех и поблизости нет источников отражённых сигналов. На яхте такими источниками обычно являются троса стоячего такелажа. Чтобы избежать помех необходимо антенну приёмника вынести на топ мачты, либо на стойку, укреплённую на релинге.
По этим же причинам не стоит размещать антенну прибора непосредственно около металлических предметов и наклеивать на неё наклейки. Если на яхте используется ручной прибор, и нет возможности вынести его антенну, то при определении места следует учитывать возможность ошибки порядка 150 метров.
Ещё одно требование: расстояние антенны GPS от антенны морского передатчика мощностью 25 Ватт должно быть не меньше 1 метра.

Координатные системы карт (Map Datum).
По историческим причинам геодезические департаменты разных стран используют различные модели земного шара. Карты, составленые по разным моделям, дают разные координаты одного и то-же места. Эта разница может достигать 500 метров.
В память приёмника GPS обычно занесено несколько координатных системах (Map Datum). По умолчанию установлена WGS84 (ещё есть WGS72, OSGB36, NAD27 и другие). Если одна из этих систем соответствует координатной системе Вашей навигационной карты, то следует её активировать.
Если координатная система Вашей карты неизвестна, то лучше пользоваться WGS84. При каждом удобном случае сравнивайте координаты надёжного ориентира, отмеченного на карте с координатами, определёнными в этой же точке приёмником GPS. Направление и величина невязки записываются в вахтенный журнал и учитываются при работе с GPS.

Первичная инициализация.
Для определения координат прибор нуждается в знании текущей даты, времени и примерного местоположения на Земном шаре с точностью до 300 км. Поэтому при первом включении, либо после длительного хранения без батарей, прибор нужно инициализировать (см. инструкцию).

Работа прибора.
После включения GPS находит своё местоположение и начинает периодически его сканировать, отслеживая изменение координат, вычисляя при этом скорость V и курс яхты ИК (или МК, см. инструкцию).

В каждом современном приёмнике GPS есть функция запоминания координат. При этом позиция записывается под выбранным пользователем именем в библиотеку путевых точек (в разных моделях GPS обозначаемых как " WPT" или " LMK"). Записать можно как текущие координаты, так и любые введённые по данным с навигационной карты. Если после этого инициировать функцию достижения предварительно введённой путевой точки, то прибор начнёт непрерывно индицировать дополнительные данные относительно неё, а именно:

• истинный или магнитный пеленг на путевую точку ИП (МП);
• оставшееся до точки расстояние D;
• расчётное время достижения точки (при условии неизменности скорости) TTG.

Ещё больше информации выдаст прибор при активации маршрута. Каждый приёмник GPS имеет память на как минимум один маршрут, который штурман заранее вводит в память, путём указания запрограммированных путевых точек в последовательности соответствующей предварительной прокладке предполагаемого пути. При активации выполнения маршрута прибор, сравнивая текущее место яхты с заданной линией пути по предварительной прокладке, кроме всего вышеперечисленного выдаёт также текущее расстояние яхты от заданной линии пути XTE и направление и величину коррекции курса для выхода на эту линию пути.