NAVIGATIA ESTIMATA ESTIMA GRAFICA

NAVIGATIA ESTIMATA

ESTIMA GRAFICA

1. CONSIDERATII INTRODUCTIVE

Estima este procesul de determinare a pozitiei navei utilizand pentru aceasta doar observatii interne, adica valorile de drum compas si de distanta parcursa. In estima nu se utilizeaza observatii externe (observatii la repere costiere, radiofaruri, astri, statii de emisie, sateliti,etc.). Acest aspect constituie un avantaj al estimei fata de alte procedee de determinare a punctului navei, dat fiind faptul ca este independent de repere exterioare. Un alt avantaj al estimei il constituie faptul ca algoritmul operatiunilor este simplu, asigurand operativitatea in determinarea punctului navei si trasarea pe harta a punctului urmat de nava.

Estima are insa un important dezavantaj, si anume acela al preciziei scazute in determinarea punctului navei, ca urmare a urmatorilor factori:

factori de mediu (vantul si curentii marini), care actioneaza in sensul derivarii navei de la drum si al modificarii vitezei acesteia;

factorul uman, care tine de imprecizia guvernarii navei de catre timonier, avand ca efect abaterea navei fata de drumul compas/giro comandat de ofiterul de cart;

factorii accidentali.

Aceste consideratii au impus estima ca procedeu de baza in tinerea navigatiei. In practica, ofiterul de cart tine navigatia pe harta estimat, iar acolo unde este posibil, se impune ca punctul navei sa se determine si cu un alt procedeu, mai precis, utilizand observatii la reperele de navigatie. Ca urmare, estima constituie procedeul de baza in tinerea navigatiei la bordul navei, celelalte procedee de determinare a punctului (pozitiei) navei (cu observatii) aplicandu-se in scopul imbunatatirii estimei.

Punctul navei determinat prin estima se numeste punct estimat si se simbolizeaza printr-un segment scurt de dreapta perpendicular pe drumul navei (aici, prin drum al navei, se va intelege directia reala de deplasare a navei).

In dreptul punctului estimat al navei, pe harta se trec sub forma de fractie, ora la precizie de minut (la numarator) si citirea la loch la precizie de cablu (la numitor), ambele valori fiind citite in momentul determinarii punctului navei.

[Fig. 48]. Punctul estimat al navei

1.2 Problema directa a estimei.

Se dau:

pozitia de plecare a navei Z₁ prin coordonate geografice φ₁ si λ₁;

drumul urmat de nava Da;

distanta parcursa m.

Se cere

coordonatele punctului de sosire Z₂ (φ₂ si λ₂) dupa deplasarea navei in drumul si la distanta data.

In estima grafica, algoritmul rezolvarii pe harta Mercator a problemei directe a estimei este conform urmatorului exemplu:

Exemplu

Nava in mars in Dc = 018 , (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 (Cl₁ = 387₅), iar factorul de corectie al lochului este f = 1.04. Se pune problema determinarii coordonatelor punctului estimat (Z₂) al navei la ora 22.40.

[Fig. 49] Problema directa a estimei

Algoritm:

la ora 22.40 se citeste lochul (Cl₂=399.2);

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

1)Calculul m

Cl₂ = 399.2 Mm

-Cl₁= 387.5 Mm

ml = 11.7 Mm

x f = 1.04..

m = 12.168 = 12.2 Mm

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 Dc = 018

+ dc = + 001 + DC = + 000

DC = + 000 Da = 018

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 algoritmului, 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 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 (vezi fig 49). 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:

o       valoarea Dc sau Dg;

o       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.

1.3 Problema indirecta (inversa) a estimei.

Se dau

coordonatele punctului de plecare Z₁ (φ₁ si λ₁);

coordonatele punctului de sosire Z₂. (φ₂ si λ₂).

Se cere

drumul pe care nava trebuie sa-1 urmeze intre cele doua puncte Da;

distanta de parcurs m

Algorimul de rezolvare este cel din exemplul de mai jos.

Exemplu

Fie o nava in punctul estimat Z₁, la ora 0₁ = 02.30 si Cl₁ = 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. Deviatia 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/Dg) ce trebuie comandat timonierului, precum si a calculului orei si citirii la loch (0₂/Cl₂) pentru momentul aterizarii in punctul Z₂.

[Fig. 50] 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

se actualizeaza (daca este cazul) declinatia, si se converteste valoarea masurata de Da in Dc sau in Dg (Dc si Rc se exprima la precizie de 000 , iar Dg si Rg la precizie de 000

valoarea calculata a Dc/Dg 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=32₄ Mm); se calculeaza in continuare 0₂ si Cl₂ (valoarea vitezei se citeste la loch, V_l=12.3 nd);

se inscriu ora si citirea la loch estimate pentru aterizarea in punctul Z₂ asa cum se vede in figura 50;

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 utilizand observatii, 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.).

2. DERIVA DE VANT

In cele prezentate anterior, nu s-a tinut cont de faptul ca mediul in care se deplaseaza nava (apa, aerul), actioneaza asupra directiei si vitezei de deplasare a acesteia.

Trebuie avut permanent in vedere faptul ca mediul actioneaza continuu si neuniform asupra deplasarii navei, iar de modul in care se ia in considerare aceasta actiune, depinde precizia de determinare a punctului estimat al navei, intr-un cuvant, precizia estimei.

2.1 Vantul. Generalitati

Vantul este o miscare turbulenta, pe orizontala, a maselor de aer. Elementele vantului sunt:

-directia;

-viteza (sau forta).

Directia vantului este directia din care acesta sufla. Directia vantului se exprima de regula in carturi, la precizie de cart interintercardinal. Expresia "vant de sud" semnifica faptul ca vantul sufla dinspre S; "vant de nord-vest" inseamna ca vantul sufla dinspre NW. Ca urmare, pentru stabilirea directiei vantului, se utilizeaza regula: "vantul intra in compas".

La bordul navei, directia vantului este data de orientarea gazelor evacuate la cos, a flamurii, a manecii de vant, etc., sau se poate determina precis cu anemogirueta electronica.

[Fig 51] Directia vantului

La bord, directia vantului se poate preciza si fata de axul longitudinal al navei, cu valori semicirculare. Astfel, "vant de prova" semnifica un vant a carui directie este cuprinsa intr-un sector de 2 carturi in prova

[Fig 52] Directia vantului fata de axul longitudinal al navei

Analog, "vantul de travers tribord" inseamna vant cu directia cuprinsa intr-un sector de doua carturi in travers tribord.

Forta vantului este data de "Scara fortei vantului", numita si "Scara Beaufort", continuta in Tabla Nautica DH-90, tabla nr.41, pag.152. la bordul navei se poate masura si viteza vantului, utilizand anemometrul.

Se definesc urmatoarele notiuni:

vantul navei, este vantul creat ca efect al deplasarii navei prin masa de aer; se reprezinta printr-un vector (-V_N) egal in modul cu vectorul viteza al navei (V_N), avand acelasi suport cu acesta, dar sens opus

vantul real, este vantul care sufla in raionul de navigatie, independent de directia si viteza de depalsare a navei. Este reprezentat prin vectorul (V_R), si semnifica vantul masurat cu anemogirueta, cu nava in stationare;

Daca nava este in mars cu viteza V_N, atunci ofiterul de cart masoara cu anemometrul (anemogirueta) rezultanta celor doi vectori vant, V_R si -V_N, definiti anterior, numita vant aparent (V_A). Rezulta:

Wa = Wr + (-Vn).

[Fig. 53] Vantul aparent

In practica navigatiei se pune problema determinarii elementelor vantului real din zona de navigatie, cunoscand elementele vectorului (-V_N) si avand la dispozitie un anemometru. Cu ajutorul acesteia, de pe una din pasarelele puntii de comanda, se masoara forta vantului aparent, iar directia acestuia se estimeaza, utilizand eventual roza repetitorului giro.

Elementele vantului real se determina astfel :

se construieste vectorul -V_N, avand aceeasi directie cu Da si sensul opus vectorului viteza a navei V_N;

se construieste vectorul V_A, avand elementele masurate anterior;

se construieste vectorul V_R cu originea in varful lui -V_N si varful in varful lui V_A;

se scot valorile elementelor vectorului V_R.

De regula, aceasta operatiune se impune in vederea inscrieii in jurnalul de bord a datelor de observatie meteorologice din raionul de navigatie.

2.2. Actiunea vantului asupra deplasarii navei. Unghiul de deriva de vant

Vantul, atunci cand este suficient de puternic si constant, actioneaza asupra navei in mars, astfel:

modifica directia de deplasare a navei prin apa fata de drumul adevarat trasat pe harta, corespunzator drumului compas tinut de timonier;

mareste sau micsoreaza viteza navei prin apa, considerand ca puterea masinii (turatia elicei) este constanta.

Efectul actiunii vantului asupra deplasarii navei este functie de valoarea unghiului prova al vantului (q ) fig.54, astfel:

q=000 - reduce viteza navei prin apa, la aceeasi forta a masinii propulsoare rezulta:

V_l f < Vrot

q=180 - mareste viteza prin apa a navei, la aceeasi forta propulsoare a masinii, rezulta:

V_l f > Vrot

<q<090 - micsoreaza viteza navei (fata de Vrot), si modifica directia de deplasare a navei (la Bd in fig.8);

<q<180 - mareste viteza navei (fata de Vrot), si modifica directia de deplasare a navei.

[Fig. 54] Unghiul prova al vantului

Pentru a intelege modul in care vantul actioneaza asupra navei, se considera o nava in mars in Dg=059 g=+001 0) in punctul estimat Z₁, la 0₁=19.20, Cl₁=418.5. Viteza constanta a navei este V_l=12 Nd, f=1.05.

Ca urmare a actiunii vantului vantului din sector prova-babord, nava nu se va deplasa pe Da corespunzator Dg=059 0 tinut de timonier, ci pe o directie diferita, numita drum prin apa, si notat cu D_A.

Se defineste deriva de vant (α) ca fiind unghiul din planul orizontului adevarat masurat de la drumul adevarat pana la drumul prin apa

[Fig. 55] Influenta vantului asupra deplasarii navei

Unghiul a primeste conventional semnul algebric + cand nava este derivata la tribord, si semnul algebric - cand nava este derivata la babord.

Din definitiile date mai sus, rezulta relatia generala:

D_A = Da + a

in care a intra cu semnul sau algebric.

Centrul de greutate al navei se va deplasa pe D_A, insa axul sau longitudinal va ramane paralel cu Da.

Spatiul parcurs de nava pe drumul prin apa se numeste spatiu prin apa, se noteaza cu m_A si se calculeaza cu relatia:

m_A = (Cl2 - Cl1) f

La bord, unghiul a de deriva de vant se poate determina astfel:

prin masurarea aproximativa cu alidada, ca unghi format intre axul longhitudinal al navei (prelungit catre pupa) si siajul navei;

ca diferenta intre 180 si relevmentul prova masurat la siaj;

prin determinarea succesiva a pozitiei navei cu observatii;

prin apreciere.

Aceasta ultima metoda se utilizeaza curent la bordul navei, insa necesita o indelungata experienta si o cunoastere justa a calitatilor nautice ale navei.

Unghiul a de deriva de vant nu se determina niciodata grafic, prin compunere vectoriala.

2.3 Estima grafica in conditii de deriva de vant

Fie o nava in mars in Dg = 088 g = +001 ), in punctul estimat Z1 la 12.00/100₀, cu V₁=12 Nd, f=1.05. In raion vant de NE, forta 5. Ofiterul de cart masoara cu alidada RpBd.siaj=176 0, si scoate din tabelul cu vitezele in functie de numarul de rotatii Vrot=14 Nd.

Se pune problema determinarii punctului estimat al navei la ora 13.00 (problema directa a estimei).

Problema se rezolva astfel:

ALGORITM:

• Pune punctul estimat Z₁ pe harta;
• Converteste Dg in Da si traseaza Da din Z₁;
• Calculeaza a
• Calculeaza D_A :
• Traseaza D_A prin punctul Z₁;
• Citeste lochul la ora 13.00 (Cl2=112₀);
• Calculeaza m_A:
• Ia in gheara compas m_A calculat si determina punctul estimat Z₂ pe D_A; in dreptul acestui punct trece sub forma de fractie ora si citirea la loch (13.00/112.0).

PRECIZARI:

i)Se observa ca vantul este din prova-babord. Ca urmare a este cu semnul +, iar V_l f < Vrot (nava este deci "franata" de vant).

ii)Se distinge de asemenea semnificatia notiunii de viteza in functie de numarul de rotatii, (ca viteza a navei in situatia in care nu ar fi actionat vantul), cu valoarea de 14 Nd data in problema, si care corespunde turatiei nominale a elicei.

La aceasta turatie insa, ca urmare a actiunii vantului din prova-babord, viteza navei indicata la loch (V_l) are o valoare mai mica (12 Nd).

Viteza cu care nava se deplaseaza pe drumul prin apa se numeste viteza prin apa, se noteaza cu V_A si se calculeaza cu relatia:

V_A = V_l f

Pentru cazul analizat mai sus,    Vrot = 14 Nd;

V_A = 12 1.05 = 12₆ Nd, deci V_A < Vrot.

Ca urmare, daca nu ar fi actionat vantul, la ora 13.00, nava s-ar fi aflat in punctul estimat Z'₂ iar citirea la loch ar fi fost mai mare, respectiv Cl₂' = 114₀; segmentele de spatiu Z₁Z₂ (m) si Z₁Z'₂ (m_A) sunt in consecinta inegale:

m_A < m

CONCLUZII:

a)Estima grafica in conditiile derivei de vant se tine pe drumul prin apa. Astfel, pe harta de navigatie se vor trasa doar segmente de drum prin apa (D_A), si pe aceasta se vor determina punctele estimate. Eventual, se pot trasa si segmente scurte de Da;

b)V_l se citeste la loch, insa se va avea in vedere ca intotdeauna, in conditii de deriva de vant, viteza prin apa V_A (adica V_l f) va avea o valoare diferita de Vrot. Aceasta reprezinta de altfel si un indicator important al faptului ca deplasarea navei sufera o deriva de vant;

c)Pe harta se inscriu pe segmentele de D_A trasate, valorile de drum la compasul dupa care se tine navigatia, iar in paranteze se trec corectia compasului si unghiul a de deriva de vant, cu semnul sau algebric.