航跡推算確定船位航跡推算法和觀測定位法航跡推算track

第二章 航跡推算確定船位：航跡推算法和觀測定位法。航跡推算（trackestimation）：以起航點或觀測船位為推算起始點，根據(jù)船舶最基本的航海儀器（羅經(jīng)和計程儀）所指示的航向、航程，以及船舶的操縱要素和風流要素等，在不借助外界導航物標的條件下，推算出具有一定精度的航跡和船位的方法和過程。觀測定位（positioningbyobserving）：航海人員利用各種航海儀器觀測位置已知的外界物標，并根據(jù)觀測結(jié)果確定出觀測時船位的方法和過程。航跡推算起始點（時）：駛離港口引航水域或港界，定速航行并獲得準確的觀測船位后立即進行。終止（時）：抵達目的港的引航水域，或接近港界有物標或航標可供目測定位或?qū)Ш綍r，方可終止航跡推算。航跡推算工作不得無故中斷，僅當船舶駛?cè)氇M水道、漁區(qū)、船舶密集區(qū)域需頻繁使用車、舵的情況下，方可中斷航跡推算工作。當恢復正常后應立即恢復航跡推算工作，推算中止點和復始點的時間和位置應在海圖上畫出，并記入航海日志。船舶在沿岸水流影響顯著的海區(qū)航行，應該每1小時確定一次推算船位；其它海區(qū)一般每2~4小時確定一次推算船位。航跡推算：航跡繪算法（ trackplotting）和航跡計算法（ trackcalculating）。第一節(jié) 航跡繪算（trackplotting）根據(jù)船舶航行時的航向、航速、航行海區(qū)的風流要素等，在海圖上直接運用幾何作圖的方法推算出船舶的航跡和船位的方法；或者是在海圖上，根據(jù)計劃航線、預配風流壓差通過幾何作圖方法求得船舶應駛的真航向和推算船位的方法。航跡繪算的方法直觀、簡便，是船舶航行中駕駛員進行航跡推算的主要方法。計劃航線（intendedtrack）：事先在海圖上擬定的航線，即船舶將要航行的計劃航跡。計劃航向（courseofadvance）：計劃航線的前進方向，由真北起順時針方向計量至計劃航線，代號為CA。實際航跡線（ actualtrack）：船舶實際的航行軌跡。航跡向（coursemadegood）：航跡線的前進方向，由真北線起按順時鐘方向計量至航跡線，代號為CG。推算船位（estimatedposition，EP）：通過航跡推算所確定的船位稱為。積算船位（deadreckoningposition，DR）：無風流情況下，根據(jù)計程儀航程在計1劃航線或真航向線上所截取的船位。一、無風流情況下的航跡繪算指無風流，或風流很小，其對航向的影響小于 1оCA=TC=GC+G=CC+CCG=TC=GC+G=CC+CSL=（L2-L1）（1+L）1．無風流情況下的航跡繪算的方法2．海圖作業(yè)的標注3）各種提示和注意事項二、有風無流情況下的航跡繪算1．風對船舶航行的影響1）風速：一般用m/s或kn為單位，習慣上有時又用蒲氏（Beaufort）風級來描述它。風向：指風的來向，航海上常以半圓周法或羅經(jīng)點表示。2）視風：真風和船風兩者的合成風。視風 ＝真風 ＋船風3）風舷角QW：風向與船首向之間的夾角。風舷角小于10°，稱為頂風；風舷角大于170°稱為順風；風舷角 80°~100°稱為橫風；風舷角在 10°~80°之間稱為偏逆風；風舷角在 100°~170°之間稱偏順風。4）風對船舶航行的影響：船舶順風漂移的速度 R其數(shù)值遠遠小于風速，漂移運動的方向，也并不是與風向一致，5）風壓差角（leeway）：簡稱風壓差，在風的作用下，船的航跡向 CG偏開真航向TC一個角度α代號為α。6）風中航跡向（ CGα）。CA左航受風為()CG＝TC＋α右航受風為()SG＝SL＝（L2－L1）（1＋△L）2．有風無流情況下的航跡繪算方法3．有風無流情況下航跡繪算的標注4．影響風壓差大小的因素和風壓差的求取方法1）影響風壓差的因素：1）風舷角在其它條件一定的情況下，當風從正橫附近吹來時，風壓差值最大；首尾方向來風時，風壓差值最小。2）風速2當風舷角一定時，風速越大，風壓差值越大。3）航速在其它條件一定時，航速越大，風壓差值越小4）船舶的有效受風面積同等條件下，船舶的有效受風面積越大，風壓差值越大。5）吃水吃水越大，風壓差值就越小6）水下船型阻力平底船的風壓差值要大于尖底船的風壓差值。2）風壓差的求取方法尾跡流：指航行船舶推進器的排出流。尾跡流求取風壓差：船舶尾跡流的反方向可被視為船舶對水移動的方向，即在有風無流情況下的實際航跡向。求取風壓差的經(jīng)驗公式：α°＝K°(VW/VL)2sinQW式中：α°——風壓差，以度為單位；VW和V——分別表示風速和航速（m）；LsQW——風舷角，以度為單位；°——風壓差系數(shù)，以度為單位。該公式僅適用于風壓差值不超過 10°～15°的情況下。α°＝K°(VW/VL)1.4（sinQW＋0.15sin2QW）運用以上兩個風壓差公式， 計算得到的風壓差系數(shù) K°，僅適用于某一具體船舶。其值應該是在各種吃水和風力條件下，進行 25~30次實測風壓差值，然后根據(jù)公式反推出風壓差系數(shù) K°的平均值來，根據(jù)同等條件下的風壓差系數(shù)，利用上述公式便可求出風壓差值。根據(jù)風壓差公式求出的風壓差值的誤差約為 0°.5～ 1°.0。三、有流無風情況下的航跡繪算1．流對船舶航行的影響1）流壓差角（driftangle）：簡稱流壓差，代號為β。在有流無風的水域中航行，實際航跡向CG與船舶真航向TC之間存在著一個夾角。2）CA＝TC＋β

左舷受流時為()右舷受流時為()2．有流無風情況下的航跡繪算方法例題2個，見教材3．有流無風情況下航跡繪算的標注4．流的資料3海面上航行的船舶經(jīng)常遇到的水流可分為洋流、潮流、風生流三種。1）洋流（oceancurrent），航海資料中的表示方法2）潮流（tidalcurrent）按發(fā)生的地區(qū)不同，潮流分為兩種：往復流和回轉(zhuǎn)流。1）往復流（alternatingcurrent,rectilinearcurrent），表示方法。2）回轉(zhuǎn)流（rotarycurrent），表示方法。當日最大流速的確定：在大潮日及其前后的兩天內(nèi)采用大潮日最大流速；小潮日及其前后的兩天，采用小潮日最大的流速；其他日期，則采用大潮日最大流速與小潮日最大流速的平均值，即：平均日最大流速＝1/2（大潮日最大流速＋小潮日最大流速）若小潮日最大流速為大潮日最大流速的一半，則：平均日最大流速＝3/4大潮日最大流速＝3/2小潮日最大流速當時流速的確定：當海面接近平均海面時，流速一般為最大；轉(zhuǎn)流時的流速為最小或為零；流速的變化可按照正規(guī)的正弦波來計算，公式如下：=Vmsin(△t/T×180°)式中：V——任意時刻的流速；Vm——當日的最大流速；△t——從轉(zhuǎn)流到該時刻的時間間隔；T——漲潮或者是落潮的持續(xù)時間；除了可用公式來近似計算外，當在半日潮的水域中，可以認為漲潮和落潮的持續(xù)時間均為 6h，可以用 1，2，3，3，2，1的簡諧運動規(guī)律，概略估算某一時間段內(nèi)的平均流速。方法如下：從轉(zhuǎn)流到其后1h的平均流速為當日最大流速的1/3；從轉(zhuǎn)流到其后1~2h的平均流速為當日最大流速的2/3；從轉(zhuǎn)流到其后2~3h的平均流速為當日最大流速的3/3；從轉(zhuǎn)流到其后3~4h的平均流速為當日最大流速的3/3；從轉(zhuǎn)流到其后4~5h的平均流速為當日最大流速的2/3；從轉(zhuǎn)流到其后5~6h的平均流速為當日最大流速的1/3。當運用該方法時，應注意到某些水域潮水的轉(zhuǎn)流時間并不一定就是高潮或低潮的時間，應查閱有關(guān)的資料了解當?shù)氐霓D(zhuǎn)流時間。3）風生流（wind-driftcrurent）四、有風有流情況下的航跡繪算1．風流對船舶航行的影響1）風流合壓差角（ leewayanddrifeangle）：船舶在風流的共同作用下，其實際航4跡向CG偏開了真航向 TC一個角度 。2）在有風有流情況下，真航向TC與船舶航跡向CG（或計劃航向CA）之間的關(guān)系為：CA船偏在航向線右邊時為()CG＝TC＋()船偏在航向線左邊時為＝α＋β2．有風流情況下的航跡運算1）已知船舶真航向、航速及風流條件，求航跡向。它作圖的一般原則是先風后流。2）已知船舶的計劃航向，求船舶應駛的真航向。它作圖的一般原則是先流后風。例題2個見教材3．有風有流情況下的航跡繪算的標注五、風流合壓差的測定1．連續(xù)實測船位法2．雷達觀測法3．疊標導航法疊標導航法通常用于進出港口航行、江河航行、島礁區(qū)航行等狹窄航道的航行中。4．最小距離方位與正橫方位法MγHBγTCCG風流合壓差γ＝物標最小距離方位TB－物標正橫方位TBmin⊥上式中的方位并非一定是真方位，可以是物標最小距離羅方位減物標正橫羅方位。5．單標三方位求航跡向法1）單標三方位求航跡向的原理如圖2-2-21所示，當一船以某一固定的航向保速航行，其相對于地面的實際運動軌跡為圖中的CG線，而在經(jīng)過某個物標M的航行過程當中分別在三個時刻測得該物標的三條方位線為：P、P和P，其觀測的時間間隔分別為t和t，若CG123125線為航船的實際航跡線，則三條方位線與該實際航跡線的三個交點 A，B和C點為三個時刻的船位，則必然：AB Vt1 t1BC Vt2 t2式中：V——航船的實際航速。任作一條平行于航行軌跡ABC的直線，分別與三條方位線相交于a、b和c點，可得：abMb和bcMbABMBBCMB所以：abbc即ABBCabABt1bcBCt2反之，只要作任意abc滿足ab／bc＝t1／t2則該直線abc就一定與船舶航行軌跡ABC相平行。量取直線abc的前進方向，即可得實測航跡向CG，它與船舶真航向TC之差，即為當時的風流差γ。2）常用的單標三方位求航跡向

Mθ2 N1CGabcABCP1P2P3圖2-2-21作圖方法①在第三條方位線 P3上任取一點 N，再取一點 c，使MN／Nc＝t1／t2；②過N點作第一條方位線 P1的平行線交 P2于b；③用直線連接 b、c兩點；④量取直線 bc的方向（從 b向c），即為實測航跡向 CG。當相鄰兩次觀測的時間間隔相等時，可在第二條方位線上任取一點，再自該點分別作第三條和第一條方位線的平行線，假設(shè)分別與第一和第三條方位線相交于 a、c兩點，連接 ac交第二條方位線于 b點，則直線 abc的方向就是所求的實測航跡向。當相鄰兩方位線間的交角相等時，可在第一方位線上任取一點 a，再在第三條方位線上取一點c，使Ma／Mc＝t1／t2，再連接ac，交第二條方位線于b點，則直線abc的方向，即為實測航跡向。6．風流壓差的采用或改變由船長決定或由駕駛員來根據(jù)船長的指示進行。航行中發(fā)現(xiàn)α、β變化較大時，應及時報告船長。6第二節(jié) 航跡計算航跡計算是根據(jù)起始點經(jīng)緯度、航向和航程，利用數(shù)學計算公式，求取到達點經(jīng)緯度或根據(jù)起始點與到達點的經(jīng)緯度，利用數(shù)學計算公式，求取兩點間的航向和航程的方法。一、航跡計算的主要用途1．使用小比例尺海圖時，航跡繪算作圖誤差較大，輔以航跡計算，可提高航跡推算的精度；2．在漁區(qū)或霧中等需頻繁變向、變速的條件下航行，海圖作業(yè)困難，采用多航向航跡計算法，可求取較為準確的推算船位。3．當起航點與到達點不在同一張海圖時，可用航跡計算法來幫助海圖作業(yè)；4．發(fā)展船舶駕駛自動化，設(shè)計綜合導航儀時，需采用航跡計算模型進行航跡推算。航跡計算法，并不能完全替代海圖作業(yè)，只能作為海圖作業(yè)的補充，其計算結(jié)果需標繪到海圖上后，方可指導船舶航行。二、計算方法設(shè)起始點地理坐標為（ φ1，λ1） ，如果能求得起始點和到達點之間的緯差 Dφ和經(jīng)差Dλ，就可由下式求取到達點的地理坐標 （φ2，λ2）φ2＝φ1＋Dφλ2＝λ1＋Dλ船舶由起航點 A（φ1，λ1），沿恒向線航行至到達點 B（φ2，λ2），恒向線航向為C，航程等于 S。將恒向線航程 S等分成n個部分，可得 n個球面直角三角形，如值足夠大，這n個很小的球面直角三角形可以認為是全等的平面直角三角形。用dφ表示恒向線航程的dS之南北分量，用dW表示dS的東西分量，可以得到：dφ＝dS·cosCdW＝dS·sinC所以：21

Sd = dS·cosC =S·cosC0SdW = dS·sinC =S·sinC0 0即：7Ｄφ＝S·cosCW＝Dep＝S·sinC式中：W——恒向線航程S的東西分量，叫做東西距，一般用Dep表示。由上式可見，兩點間緯差等于航程乘以航向的余弦。但航程與航向正弦之積等于東西距，并不是所求的經(jīng)差。按求取經(jīng)差的方法分，航跡計算法可分為中分緯度算法和墨卡托算法兩種。1．中分緯度算法1）中分緯度：當起航點和到達點位于同一半球時，AB的東西距Dep必然比A、B兩點子午線之dλ間的緯度圈弧長AA′小，而比緯度圈弧長BB′大。H因此，一定存在某緯度圈，它在過A點和B點的子午線之間的等緯圈弧長GH正好等于恒向線ABr?Dλ的東西距Dep。該緯度圈所在的緯度，叫做中分緯G度，用n表示。On2)原理與計算：RR?Dλ如圖2-2-23所示，將地球視為半徑為R的圓E球體，則：GH＝R·cosn·Dλ·arc1′以R＝3437′.7468，arc1′＝1/3437′.74683代入上式可得：GH＝Dλ′·