Navigatia estimata

NAVIGATIA ESTIMATA

1.1.PROBLEMA DIRECTA A ESTIMEI.

Se intelege prin problema directa a estimei, situatia in care se impune determinarea la un moment dat a pozitiei navei (precizata prin coordonatele sale geografice j₂ l₂), atunci cand se cunosc:

-pozitia punctului initial, data prin coordonatele sale ( j₁ l₁); de regula, prin puctul initial se intelege ultimul punct determinat si trasat pe harta;

-valoarea drumului real al navei, obtinuta prin covertirea drumului instrumental (Dc sau Dg tinut de timonier, in drum adevarat (Da), la care se insumeaza, atunci cand este cazul, unghiurile de deriva de vant si/sau de curent;

-valoarea spatiului real parcurs de nava intre momentul initial si momentul determinarii.

In estima grafica, algoritmul rezolvarii pe harta Mercator a problemei directe a estimei este urmatorul:

Exemplu:

Nava in mars in Dc = 018 .5, (declinatia magnetica din roza de declinatie, iar deviatia magnetica din tabela de deviatii a navei). Ultimul punct estimat (Z₁) s-a determinat la ora 21.40 (C₂ = 387.5), iar factorul de corectie al lochului este f = 1.04. Se pune problema determinarii coordonatelor punctului estimat (Z₂) al navei la ora 240.

Figura Problema directa a estimei

Algoritm:

-la ora 240 se citeste lochul (C₂=399.2);

-se calculeaza spatiul real (m) parcurs de nava de la ultimul punct determinat pana in momentul acestei determinari:

1)Calculul m

C₂ = 399.2 M

-C₁= 387.5 M

ml = 11.7 M

- f = 1.04

m = 1168 = 12 M

-se actualizeaza declinatia, se scoate valoarea deviatiei din tabela de deviatii si se converteste Dc in Da:

2)Calculul Dc 3)Calculul Da

d = - 001 2Dc = 018 5

+ dc = + 001 4+ Dc = + 000 2

-------- ----- ------ ---------

Dc = + 000 2 Da = 018 7

-se traseaza pe harta, din punctul initial Z₁, drumul adevarat cu valoarea calculata mai sus;

-se ia in gheara compas valoarea spatiului real parcurs de nava intre cele doua determinari, calculate la punctul 2 al algiritmului, si se pune aceasta distanta pe drumul trasat. In punctul rezultat Z₂ se traseaza un segment de dreapta (de 2-4 mm) perpendicular pe drumul adevarat al navei (aceasta constituie, asa cum s-a vazut, simbolul punctului estimat al navei). In dreptul acestui punct se scriu sub forma de fractie, ora si citirea la loch corespunzatoare momentului determinarii punctului (240/399.₂). Linia de fractie va avea o lungime de 10-15 mm, si se va trasa intotdeauna paralela cu paralelele de latitudine trasate pe harta;

-pe segmentul de drum parcurs de nava intre cele doua determinari de punct, se scriu urmatoarele:

-valoarea Dc sau Dg;

-intre paranteze Dc sau Dg.

-din punctul estimat Z₂ astfel determinat, se prelungeste drumul adevarat daca nava nu schimba directia de drum, sau se traseaza noua valoare de drum adevarat, daca nava schimba directia de drum.

1. PROBLEMA INDIRECTA (INVERSA) A ESTIMEI.

Se intelege prin problema indirecta a estimei, situatia in care se impune ca nava sa se deplaseze intre doua puncte cunoscute, precizate prin coordonatele lor geografice (numite de regula punct de plecare si punct de aterizare), si se pune problema determinarii valorii de drum compas (giro) ce urmeaza a fi comandat timonierului, precum si a estimarii orei si citirii la loch pentru momentul aterizarii in punctul ordonat (impuls).

EXEMPLU:

Fie o nava in punctul estimat Z₁, la ora 0₁ = 030 si C₁ = 414.6. Se ordona ca nava sa ia un astfel de drum, incat sa aterizeze in punctul estimat Z₂, precizat pe harta prin coordonatele sale. Declinatia magnetica din tabela de deviatii a navei. Factorul de corectie al lochului este f = 0.97.

Se pune problema determinarii grafice, pe harta, a drumului compas (Dc) ce trebuie comandat timonierului, precum si a calculului orei si citirii la loch (0₂/C₂) pentru momentul aterizarii in punctul Z

Figura 3. Problema inversa a estimei

ALGORITM:

-se pun pe harta punctele estiamte Z₁ (punct de plecare) si Z₂ (punct de aterizare);

-se unesc cele doua puncte cu un segment de dreapta si se determina cu ajutorul echerelor valoarea Da determinat de cele doua puncte (de exemplu, Da=033 .5);

-se actualizeaza (daca este cazul) declinatia, si se converteste valoarea masurata de Da in Dc:

(se reamintesc ca Dc si Rc se exprima la precizie de 000 5, iar Dg si Rg la precizie de 000 .1);

-valoarea calculata a Dc se comanda timonierului, si se inscrie, impreuna cu Dc pe segmentul de drum Z₁Z₂, in modul aratat anterior

-se masoara cu gheara compas valoarea distantei dintre Z₁ si Z₂; aceasta reprezinta spatiul real (m)pe care nava il va parcurge; (de exemplu, m=34 M); se calculeaza in continuare 0₂ si C₂ (valoarea vitezei se citeste la loch, V=13 nd):

-se inscriu ora si citirea la loch estimate pentru aterizarea in punctul Z₂ asa cum s-a vazut la <>

-din punctul Z₂ se traseaza in continuare noul drum adevarat, functie de conditiile de navigatie.

Acolo unde este posibil, este obligatoriu ca in momentul determinarii punctului estimat, pozitia (punctul) navei sa se determine utilizandobservatii, deoarece asa cum s-a precizat, punctul estimat prezinta un grad scazut de incredere, comparativ cu punctul determinat cu observatii (masuratori la repere, astri, etc.).

3.3. ESTIMA GRAFICA LA DERIVA DE CURENT. TIPURI DE PROBLEME DE CURENTI

In practica, atunci cand se cunosc elementele curentului, pot apare trei situatii, corespunzatoare problemelor directa si inversa ale estimei, care se numesc in navigatie tipuri de probleme de curenti. Aceste probleme se rezolva grafic pe harta, sau cu ajutorul tablelor de curent din tablele nautice.

PROBLEME DE TIPUL I.

SE DAU: -coordonatele punctului estimat al navei (Z1);

-Dc sau Dg tinut de timonier;

-elementele curentului (Dir si Vc).

SE CER: -Df;

-Vf;

-b

-coordonatele punctului estimat al navei dupa un interval de timp Dt.

REZOLVAREA GRAFICA

Figura 1 Problema de tipul I

-se pune punctul Z1, se converteste Dg / Dc in Da, si se traseaza Da din punctul Z1;

-se calculeaza Vn cu relatia Vn = Vl f;

-se alege o scara grafica pentru construirea triunghiului vitezelor. De exemplu:

1 nd = 1' arc de meridian (pe scara latitudinilor);

1 nd = 1' arc de ecuator (pe scara longitudinilor);

1 nd = 1 cm.

-se pune vectorul Vn, la scara aleasa, pe Da, cu originea in punctul Z1;

-se traseaza vectorul curent (Vc) cu originea in varful vectorului Vn, folosind aceeasi scara grafica;

-se uneste Z1 cu varful vectorului Vc, obtinand vectorul Vf;

-se scoate valoarea lui Vf cu ajutorul ghearei compas, folosin aceeasi scara grafica;

-se scoate din harta directia vectorului Vf, adica valoarea Df, cu ajutorul echerelor;

-se calculeaza b cu relatia: b = Df - Da;

-se calculeaza mf parcurs de nava in intervalul de timp Dt, cu relatia:

mf =

-se ia mf in gheara compas si se masoara pe Df, din punctul Z1, obtinand punctul estimat al navei (coordonatele acestuia se scot din harta compas). in dreptul punctelor estimate Z1 si Z2 se trec orele si citirea la loch. In continuare, estima grafica se tine pe Df.

RECOMANDARI:

1.in dreptul punctelor estimate se trec ora si citirea la loch, sub forma de fractie;

pe segmentele de drum deasupra fundului se scriu:

-drumul giro sau compas tinut de timonier;

-in paranteza, corectia compasului giro sau magnetic si unghiul de deriva de curent, cu semnul sau.

PROBLEME DE TIPUL II

SE DAU: -coordonatele punctului estimat initial al navei (Z1);

-Df sau coordonatele punctului de aterizare Z2;

-Vl si f;

-elementele curentului (Dir si Vc).

SE CER: -Dc / Dg;

-Vf;

b

-coordonatele punctului estimat al navei dupa un interval de timp Dt.

REZOLVAREA GRAFICA

Figura 10. Problema de tipul II

-se pune punctul Z1, si se traseaza Df. Daca Df nu se da, atunci se pun pe harta punctele Z1 si Z2, iar valoarea lui Df este cea determinata de aceste doua puncte;

-se alege scara grafica;

-se pune vectorul Vc. S-a construit in acest mod triunghiul vitezelor.

-se scoate valoarea lui Vf cu ajutorul ghearei compas, folosind aceeasi scara grafica;

-se scoate din harta directia vectorului Vn, adica valoarea Da, cu ajutorul echerelor;

-se calculeaza b cu relatia: b = Df - Da;

-se converteste Da in Dg sau in Dc si se comanda timonierului;

-se calculeaza mf parcurs de nava in intervalul de timp Dt, cu relatia:

mf = Dt x Vf

-se ia mf in gheara compas si se masoara pe Df, din punctul Z1, obtinand punctul estimat al navei (coordonatele acestuia se scot din harta cu gheara compas). in dreptul punctelor estimate Z1 si Z2 se trec orele si citirile la loch.

Daca nu se da Df, ci se dau Z1 si Z2, atunci se pune problema estimarii orei de aterizare in punctul Z2, astfel:

-se ia in gheara compas spatiul mf = Z1Z2;

-se calculeaza intervalul de timp necesar parcurgerii spatiului Z1Z2, cu relatia;

Dt = mf / Vf,

in care mf se exprima in cabluri, Vf in cab / min, iar t va rezulta in minute. Ora in Z2 va fi:

Oz2 = Oz1 + Dt

5. DERIVA TOTALA

Cel mai adesea apar in practica situatiile in care vantul si curentul actioneaza simultan asupra navei, modificandu-I in mod corespunzator parametrii de miscare, Df si Vf.

In aceste situatii se spune ca deplasarea navei este afectata de o derivata totala.

Pentru analiza efectului combinat al actiunii vantului si curentului asupra deplasarii navei, se va considera urmatoarea situatie:

"Nava in punctul estimat Z1 la 11.45 / 805.9, in Dg = 067 5, CTG = +002 5, Vrot = 11.5 nd. in zona actioneaza un vant de N cu forta de 4, si un curent de 135 cu Vc = 3 nd. Ofiterul de cart apreciaza ca vantul produce o deriva de vant de a = +002 .0 si citeste la loch V= 10 nd, f = 0.95."

Se cer : 1)unghiul de deriva totala;

2)drumuri deasupra fundului;

3)viteza navei pe drumul deasupra fundului;

4)coordonatele punctului estimat la ora 13.00.

REZOLVARE:

Figura 14. Deriva totala

Daca supra navei nu ar actiona vantul si curentul, nava s-ar deplasa pe Da (obtinut prin convertirea Dg), cu viteza Vrot:

Da = Dg + CTG = 070 0

Ca urmare a actiunii vantului, nava se deplaseaza pe DA, cu viteza VA:

DA = Da + a = 072 0

VA = Vl f = 11.4 nd.

In final, ca urmare a actiunii curentului, nava se va deplasa pe Df, cu Vf. Valorile Df si Vf se obtin construind in punctul initial Z1 triunghiul vitezelor (cu laturile VA, Vc si Vf). Se observa ca la deriva totala, triunghiul vitezelor se construieste pe vectorul VA, si nu pe vectorul Vn (Vn = Vrot).

Pentru valorile de mai sus se vor obtine:

Df = 85. 5;

Vf = 11 nd.

si deci:b = Df - DA = +13 .5

Se defineste unghiul de deriva totala (g), ca fiind unghiul din planul orizontului adevarat masurat de la Da la Df, sau, altfel spus, suma unghiurilor de deriva de vant si de curent:

γ= Df - Da sau g a b

Pentru acest exemplu, se obtine:

γ a b = (+02 .0) + (+13 .5) = +15 .5

Unghiul de deriva totala (γ) se va considera cu semnul + cand deriva totala are loc la tribord, si cu semnul - cand deriva totala are loc la babord.

Din ultima relatie se vede ca unghiul de deriva totala inglobeaza pe a si b, acestea intrand in relatia de calcul cu semnul lor algebric.

Pentru determinarea coordonatelor punctului estimat Z2 la ora 13.00, se va calcula spatiul parcurs de nava pe drumul deasupra fundului (mf) cu formul acunoscuta:

mf = Dt Vf / 60

care se ia apoi in gheara compas, si se masoara pe Df, obtinand Z

Se remarca faptul ca:

-daca asupra navei ar fi actionat doar vantul, atuci nava s-ar fi aflat la ora 13.00 in punctul estimat Z'2 iar spatiul Z1Z'2 s-ar fi calculat cu relatia:

Z1Z'2 = mA = (C2 - C1) f = 11.4M.

-daca asupra navei nu ar fi actionat nici curent nici vant, atuci nava s-ar fi aflat la ora 13.00 in punctul estimat Z''2 (Cl2'' = 110.7), iar spatiul Z1 Z''2 s-ar fi calculat cu relatia:

Z1Z''2 = m = Dt Vrot (C2' - C1) f 10.2 M

Drumul real al navei ca urmare a actiunii combinate a vantului si curentului, se numeste drum deasupra fundului, si se va calcula cu relatia:

Df = Da + γ sau Df = Dc + d + dc + a b

De asemenea:

-vantul are ca efect modificarea directiei de deplasare prin apa a navei si modificarea valorii vitezei la loch; in cazul din fig.24, vantul este din pupa-babord, si in consecinta viteza la loch se mareste fata de cazul in care nu ar fi actionat vantul, adica:

VA > Vrot sau VA > Vn

-curentul are ca efect modificarea directiei de deplasare a navei fata de fundul marii, precum si modificarea vitezei acesteia fata de fundul marii;

Actiunea combinata a vantului si curentului, materializata in deriva totala, preia aceste efecte, asa cum s-a vazut in exemplul concret de mai sus.

La bordul navei nu exista un instrument de masura care sa poata discrimina efectul actiunii vantului de cel al curentului. Ca urmare, efectul actiunii combinate a vantului si curentului se va analiza global, tinand cont de deriva totala preia proprietatile derivei de vant si de curent, enumerate mai sus.

Astfel, unghiul dintre siajul navei si prelungirea catre pupa a axului longitudinal al navei, este chiar unghiul de deriva totala (t

Ca urmare, la bordul navei se masoara cu alidada relevmentul prova la siaj (Rp.siaj), si apoi se calculeaza unghiul (t) astfel:

t = 180 0 - Rp.siaj

Daca Rp.siaj este la babord, atunci (t) are semnul +, iar daca Rp.siaj este la tribord, atunci (t) are semnul -.

In practica, drept urmare a faptului ca (asa cum s-a vazut) nu se pot discrimina unghiurile a si b, probleme de deriva totala apare sub forma exemplului urmator:

EXEMPLU:

"Nava in mars in Dg = 068 0, in punctul Z1 la 100 / 100.0. in zona curent de SSW, Vc = 2 nd. Ofiterul de cart masoara Rp.Bdsiaj = 175 0, si citeste V = 10 nd, f = 1.03. Din tabela cu vitezele in functie de numarul de rotatii se scoate Vrot = 11.0 nd. in zona actioneaza un vant din sector E cu forta 5.

SE CER:

-unghiul de deriva totala (t

-unghiul de deriva de curent (b

-unghiul de deriva de vant (a

-drumul deasupra fundului (Df);

-viteza deasupra fundului (Vf);

-coordonatele punctului estimat Z2 la ora 13.00.

REZOLVARE:

-se calculeaza (t

-se converteste Dg in Da si se calculeaza Df:

-se traseaza Df din Z1.

-se calculeaza Va:

-se construieste triunghiul vitezelor in Z1, punand vectorul Vc cu originea in Z1, luand in ghiara compas vectorul VA si trasand un arc de cerc cu centrul in varful lui Vc. Cel de-al treilea vector (astfel obtinut) al triunghiului vitezelor, este Vf, cu valoarea Vf = 11.2 nd (scoasa din harta, la aceeasi scara cu vectorii Vc si VA).

De asemenea, directia dusa din Z1 paralela cu VA, este DA, cu valoarea DA = 068 0 (de asemenea scoasa din harta). Deci rezulta:

Valorile obtinute verifica relatia: t a b

-se calculeaza spatiul (mf) parcurs de nava pe Df pana la ora 13.00:

-se ia in ghiara compas mf, se pune pe Df, se obtine Z2 (la ora 13.00) si i se scot coordonatele.

In continuare estima se tine pe Df. Pe harta de navigatie se pot trasa triunghiurile spatiilor (Z1Z2Z'2), sau se traseaza doar Df si un segment scurt de Da.

Fig.13 estima grafica la deriva combinata a curentului si vantului