《航海学》船舶定位2_1航迹推算.ppt

航海教研室版权所有 2 1航迹推算 1航迹绘算课外练习题 2航迹计算 3影响航迹推算精度的因素 4概率航迹区课外练习题 1航迹绘算 一 概述二 航迹绘算方法三 风流压差的测定 一 概述 1 计划航线和计划航向计划航线 在海图上预先设计好的船舶计划要航行的路线 计划航向 Courseofadvance CA 计划航线的前进方向 从真北NT顺时针方向与计划航线的夹角 end 海图上的计划航线和航向 CA CA end 2 船舶获得船位的主要方法 推算船位 推算 估算 的方法获得观测船位 观测陆标 天体 无线电台等 GPS船位 end 3 航迹推算的基本概念 航迹推算 根据船舶航向 航程和风流资料 在不借助外界导航物标的条件下 推算出有一定精度的船舶航行轨迹和船位作用 1 是最基本的获取船位的方法2 是观测船位的基础 end 4 航迹推算的方式 航迹绘算法 Trackplotting 即海图作业法Chartwork 航迹计算法 Trackcalculating end 二 航迹绘算方法 1 航迹绘算的任务2 无风流情况下的航迹绘算3 有风无流情况下的航迹绘算4 有流无风情况下的航迹绘算5 风流共同影响下的航迹绘算6 海图作业中航向 船位的标注7 航迹推算的一般要求 1 航迹绘算的任务 航迹绘算法即海图作业法 是航迹推算的主要方法 它主要解决如下两类问题 根据船舶的真航向TC 航程S和风流要素 在海图上作图画出推算船位和推算航迹CG CA end 1 航迹绘算的任务 在海图上根据计划航线 CA线 和风流要素 作图预配风流压差 求出应行驶的真航向TC 并根据航程S求出推算船位 end 2 无风流情况下的航迹绘算 1 无风流的概念 海区无风流 或风流影响使船偏离航线小于1 2 船舶航行态势 航行轨迹CA与真航向TC线一致 即 CA TCSG SL end 2 无风流情况下的航迹绘算 3 作图方法 从起始点画出计划航线CA TC 求推算船位 根据计程仪航程SL直接在计划航线上截取推算船位 0800 0 0 1000 27 0 SG SL CA TC SL L2 L1 1 L 无风流情况下的推算船位又称积算船位DR DeadReckoningPosition end 3 有风无流情况下的航迹绘算 1 船舶航行态势 受风影响 船舶向下风漂移 其航行轨迹叫风中航迹线 Leewaytrack CA CA 它与真航向TC线之间的夹角叫风压差 的符号 左舷受风 为正 右舷受风 为负 CA TC TC CA 2 CA CA 与TC之间的关系 CA TC end 3 有风无流情况下的航迹绘算 3 作图方法 1 已知TC 求推算航迹CA及推算船位 CA TC 例 0800L0 0 某船真航向TC045 计程仪船速VL12kn L 10 G 2 航行海区有北风六级 风压差 取6 1000L26 5 试求推算航迹向CG和推算船位 end 3 有风无流情况下的航迹绘算 解 从0800船位画出推算航迹CA TC 线 08000 0 CA SG SL 26 5 1 1 29 15 100026 5 CA051 GC047 G 2 6 求1000的推算船位 end 3 有风无流情况下的航迹绘算 2 已知CA 求预配 的TC有TC CA 例 0800L0 0 某船CA045 计程仪船速VL12kn L 10 G 2 航行海区有北风六级 风压差 取6 求TC1000L26 5 求推算船位 end 3 有风无流情况下的航迹绘算 解 从0800船位画出CA线 并求TC CA 08000 0 SG SL 26 5 1 1 29 15 100026 5 CA045 GC041 G 2 6 求1000的推算船位 TC end 4 有流无风情况下的航迹绘算 1 船舶航行态势 受流影响 船舶将在本身的推进力 TC方向 和水流 流向CC 流程SC 力的共同作用下沿着其合成力运动 其合成运动轨迹叫作推算航迹CA线 它与真航向TC线的夹角叫流压差 2 CG CA 与TC之间的关系为 CG CA TC 的符号 左舷受流 为正 右舷受流 为负 CA CG TC TC end 3 水流三角形水流三角形 SL VL SC VC SG VG 三角形要素 计程仪航程 船速 流程 速 推算航程 速 流压角 流 分解 未受流时 受流后的合成轨迹 分解 流推船 end 4 作图方法 1 已知TC 流向CC 流速VC 求推算航迹CG CA 及推算船位 SL T1L1 T2L2 TC CA SC SG 左舷受流 为 总结 已知TC时 先求推算船位 再求推算航迹 CA CC C end 2 已知CA 流向CC 流速VC 求预配流压差 后的TC及T2时刻的推算船位 SL T1L1 T2L2 TC CA nVG 左舷受流 为 总结 已知CA时 先从起始点作流向线求水流三角形 得到TC 后求推算船位 CA CC C nVL nVC end 5 解析法求水流三角形 1 已知TC 计程仪船速VL 流向CC和流速VC 求CA TC已知 x y VL Vc q 由图 q TC CCX VCsinqy VCcosqtg x y VL VCsinq VCcosq VL 作辅助线与TC线垂直 end 例 0800L0 0 某船TC045 计程仪船速VL12kn 航行海区有北流3kn 求CA 解 q TC CC 045 000 45 X VCsinq 3 sin45 2 12y VCcosq 3 cos45 2 12tg x y VL VCsinq VCcosq VL 2 12 2 12 12 0 15 8 53CA 045 8 53 036 5 end 2 已知CA 计程仪船速VL 流向CC和流速VC 求TC CA已知 x y VL Vc q 由图 q CA CCX VCsinqy VCcosqsin x VL VCsinq VL 作辅助线与CA线垂直 end 4 有流无风情况下的航迹绘算 例 0800L0 0 某船CA045 计程仪船速VL12kn 航行海区有N流3kn 求TC 解 q CA CC 045 000 45 X VCsinq 3 sin45 2 12sin x VL VCsinq VL 2 12 12 0 1767 10 2TC 045 10 2 055 end 5 风流共同影响下的航迹绘算 1 航行态势 受风流共同作用 如图 船舶的真航向线和推算航迹之间的夹角叫风流合压角 Leewayanddriftangle 简称风流压差 的符号 船向右偏 为正 船向左偏 为负 2 作图方法 1 已知TC 流向CC 流速VC 及风向和 求推算航迹CG CA 及推算船位 先风后流 T1L1 先风 CA TC CA 后流 T2时刻作流 SL SC CA T2L2 CA CC C end 2 已知CA 流向CC 流速VC 及风向和 求预配风流压差 后的TC及T2时刻的推算船位 先流后风 T1L1 先流 T1时刻作流 CA 后流 TC CA SL SC CA T2L2 CA CC C end 航迹绘算举例 例1 0800L0 0 某船真航向TC090 计程仪船速VL12kn 航行海区有北风六级 风压差 取4 北流3kn 按TC090 航行 0900L12 0 试求推算船位 推算航迹向CG和推算航速VG end end 航迹绘算作图 已知TC 08000 0 TC090 end 航迹绘算作图 已知TC 08000 0 TC090 CA 094 SL 12 0 14 CG 080 090012 0 VG 12 3 end 例2 0800L0 0 某船计划航向CA090 计程仪船速VL12kn 航行海区有北风六级 风压差 取4 北流3kn 求该船应驶的真航向TC 0900L12 0 求推算船位 并求推算航速VG end 航迹绘算作图 已知CA 08000 0 CA090 CA 104 14 TC 100 end VL 12 0kn 航迹绘算作图 已知CA 08000 0 CA090 CA 104 SL 12 0 14 TC 100 090012 0 VG 11 7 end 例3 08000 0 某船CA310 VL12kn 海区有北风六级 取4 北流3kn 求该船应驶的TC 推算航速VG及 100024 8 120049 5 画出1000 1200的推算船位 解 录像 end 5 风流共同影响下的航迹绘算 6 海图作业中航线 船位的标注 1 航线标注 1 无风流情况CA GC G 2 有风无流CA GC G 3 无风有流CA GC G 4 有风流CA GC G 数据校验 CA等于其后各项的代数和 2 船位标注 end 7 航迹推算的一般要求 1 航迹推算开始点 在船舶驶离港口引航水域或港界 定速航行后立即开始 推算起始点必须是准确的船位点 2 可以中断航迹推算的情况 1 已抵达目的港引航水域 或接近港界有物标或航标可供目测校验船位和导航时 2 航经狭窄水道或渔区 当转向频繁 很难进行航迹绘算时 可以暂时中止推算 但驶出上述海区后应继续航迹推算 且推算复始点必须画在海图上 并记入航海日志中 3 航迹推算的起始点和终止点必须记入航海日志中 4 推算定位的时间间隔 沿岸航行 每1小时推算定位一次 大洋航行 2或4小时推算定位一次 5 航迹推算应使用风流压差 1 时 并尽可能用实测的方法求得风流压差 end 三 风流压差的测定 1 风和风向2 影响风压差大小的因素3 估算风压差的经验公式4 风流压差的测定方法 1 风和风向 船风 船风的风向 TC 风速 VE 真风 视风 航行中船舶观测到的风 真风与船风的合成风 风舷角QW 风向与船首线的夹角 end 风舷角QW 顶风 QW 10 顺风 QW 170 横风 QW在80 100 偏顶风 QW在10 80 偏顺风 QW在100 170 end 2 影响风压差的因素 风舷角QW 横风时 风压差值最大 顶风或顺风时 风压差最小 而且可以认为 0 风速VW 风速愈大 风压差愈大 船速V 船速愈大 风压差愈小 船船舶吃水 轻载 吃水浅 船体受风面积大 风压差也大 重载时 吃水深 船体受风面积小 因此风压差也小 5 船体情况 平底船比尖底船的风压差大一点 end 2 影响风压差的因素 吃水浅的船 end 2 影响风压差的因素 受风面积大的船 end 3 估算风压差的经验公式 当 不大于10 15 时 可按下式估算 式中 VW 视风速 m s VL 船速 m s QW 视风舷角 K 风压差系数 系数K的求取方法 船舶在一定吃水时 实际测定不少于25 30个风压差值 并记录对应于各个风压差时的视风速VW 船速VL和视风舷角QW 将对应数据代入上式 可列出25 30个方程式 用最小二乘法解出系数K 较准确的估算公式为 end 4 风流压差的测定方法 连续实测船位法 雷达观测法 叠标导航法4 正横方位和最小距离方位法5 单物标三方位求航迹向6 尾迹流法 连续实测船位法 作直线使 CA d1 d2 d3 各观测船位到直线的距离 CA TC 此直线即航迹CA线 连续观测3 个船位 end 雷达观测法 雷达图像示意图 end 雷达观测法 观测方法 返回4 首向上显示方式 观测一孤立的固定物标 调节电子方位线 使其与各回波的连线平行 电子方位线所指读数 方位线与船首的夹角 即 end 叠标导航法 返回4 TB TC end 4 正横方位和最小距离方位法 D3最小 TB3为最小距离方位TBCPA D1 TB1 D2 TB2 D3 TB3 D4 TB4 TBCPA TBCPA TB D2 D3 D4 NT end 5 单物标三方位求航迹向 作图方法 在第三方位线P2上截取MD DC T1 T0 T2 T1 过D点作第一方位线P0的平行线 交第二方位线P1于B点 连接B和C点 则直线BC方向就是实际航迹向CA 从而 CA TC 应用条件 期间风流情况不变 航向 速度不变 end 举例 例 某船TC139 0830测得某物标M的TB为045 0900测得某物标M的TB为005 0940测得某物标M的TB为345 求期间的CA和风流压差 CA 130 045 130 139 9 005 345 end 课堂思考 1 能否用位置未知的物标求航迹向 2 能否用单一飘流物标求航迹向 答案 可以 但只能求得风中航迹向CA 和风压差 end 6 尾迹流法 尾迹流法仅能测 影视片段 end 课外练习题 1 教材 P 107 2 习题集 2航迹计算 一 几个概念二 航迹计算公式 一 几个概念1 应用场合 小比例尺海图上航迹绘算的作图误差较大时 船舶航行进入渔区或雾区 频繁改向 不便于进行海图作业时 船舶自动导航中 end 2 航迹计算要解决的问题 1 已知起点经纬度 1 1 航向C 航程S 求到达点经纬度 2 2 1 1已知 A C已知 S已知 2 2 关键是求出D D D D end 2 已知起 终点经纬度 1 1和 2 2 计算航向C 航程S A B C S 1 1已知 2 2已知 end 二 航迹计算公式1 墨卡托海图上的航线三角形 1 纬差东西距 中分纬度航法 三角形 边长单位 海里 要素 S 起 终点间的恒向线航程 C 恒向线半圆航向角D S的南北分量 东西距Dep 航程S的东西向分量 Departure Dep end 2 经差渐长率差 墨卡托航法 三角形边长单位 经度分 要素 C 恒向线半圆航向角DMP 起 终点的纬度渐长率差 即MP终点 MP起点 D 起 终点的经差 即 终点 起点 end 2 计算公式 1 中分纬度航法D ScosCDep SsinC 而 中分纬度 n Middlelatitude 起 终点的子午线所夹的纬度圈弧长正好等于航程东西距Dep的纬度 D secC end 地球圆球体上的中分纬度改正量 n m 上页 S D secC半圆航向C的命名 第一字母与DMP同名第二字母与D 同名 2 墨卡托航法 end 直航向的航迹计算举例 例1 某船由42 32 N 58 51 W出发 航向146 航程175 6nmile 求到达点经纬度 解法1 利用中分纬度航法计算 D ScosC 175 6 cos146 145 6 2 25 6S 2 1 D 42 32 N 2 25 6S 40 06 4N n m 1 2 2 41 19 2NDep SsinC 175 6 sin146 98 2ED Depsec m 98 2 sec41 19 2 130 8 2 10 8E 2 1 D 58 51 W 2 10 8E 56 40 2W end 解法2 利用墨卡托航法计算 2求法同解法1 到达点和起始点的纬度渐长率MP 2 40 06 4NMP2 2616 2 1 42 32 0NMP1 2809 4DMP MP2 MP1 193 2 193 2SD DMPtgC 193 2 tg146 130 3 2 10 3E得 2 1 D 58 51 W 2 10 3E 56 40 7W 比较两种解法 2的结果略有差异 墨卡托航法的计算精度高 end 解法1 利用中分纬度航法计算 由题知 D 2 1 8 06 N 12 10 N 4 04 S 244 SD 2 1 73 00 E 51 00 E 22 00 E 1320 E平均纬度 m 1 2 2 10 08 N东西距Dep D cos m 1320 cos10 08 1299 4E end 例2 某轮从12 10 N 51 00 E航行到8 06 N 73 00 E 求计划航迹向和航程 而C arctg arctg 79 4SE 100 6 S D secC 244 sec100 6351 1322 1 也可用右式求S 解法2 利用墨卡托航法计算 到达点和起始点的纬度渐长率MP分别为 2 8 06 NMP2 484 4 2 12 10 NMP2 730 7DMP 246 3 246 3SD 2 1 1320 E参见题干 end 而C arctg arctg 79 43SE 100 6 S D secC 244 sec100 5693 1330 2 由于航程较大 两种算法求得的航程相差8 1nmile 例3 某船欲从4 35 S 170 30 5E处航行到达2 37 N 176 29 5W 问应驶何航向 航程是多少 解 因为航线跨越赤道 一般采用墨卡托航法解算 22 37 NMP2156 0N 2176 29 5W 14 35 SMP1273 5S 2170 30 5ED 7 12 NDMP429 5ND 347 00 0W13 00 0E 而tgC S D secC 432 sec061 2 896 7 C 61 2NE 061 2 061 end 2 航行中有n次转向的航迹计算法 B A D i SicosCiDepi SisinCi C1 S1 C2 S2 C3 S3 C4 S4 C S A B end 计算步骤归纳 分别计算每一个单航向上的纬差D i和东西距Depi 计算出各纬差的代数和 D i 东西距的代数和 Depi 得到 总纬差D 和 总东西距Dep 由起始点纬度加上 总纬差 求得到达点纬度 用 总东西距 和起迄点的平均纬度代替中分纬度 计算出 总经差D 由起始点经度加上 总经差 求得到达点经度 从起始点至到达点的连线称为 直航线 其方向为 直航向 长度为 直航程 end 课堂思考 1 航行中有风 影响的航迹计算法 2 航行中有流影响的航迹计算法 答 有风 的航迹计算 航向角C CA TC 有流的航迹计算 将流作为航线C2S2 CA TC C1 S1 C2 S2 end 海图作业一要求 规范海图作业 将结果数据及航线标注记入练习本 并写出作图过程及体会 08000 0 o 31 25 N o 123 05 E TC160 VL13kn L 5 用磁罗经航行 航行期间受NE风6级 取5 NE流3kn影响 100026 5求 T T 推算航迹 及 从1000推算船位始 拟在HaiJiao灯塔的正东15 处通过 风流情况不变 求1000后的TC110039 3求 T T及TC 及 从1100推算船位始 拟在HaiJiao灯塔的东南侧以最近距离为5 通过 此后受W风影响 取5 SW流3kn 1120测得HaiJiao灯塔CB259 1140测得HaiJiao灯塔CB282 1230测得HaiJiao灯塔CB339 求实际风流压差 返回4 end 3影响航迹推算精度的因素 航迹推算误差的概念一 无风流的航迹推算误差二 有风无流的航迹推算误差三 多航向推算船位的累积误差四 有流无风的航迹推算误差五 有风流的航迹推算误差 航迹推算误差的概念 航迹推算误差是指T2时刻的推算船位的误差 表示法 以推算船位为中心的圆半径表示 推算船位误差圆 T1 L1 T2 L2 end 一 无风流的航迹推算误差1 推算航向的误差 真航向有误差mc引起T2时刻推算船位的横向误差为BC BE T1 L1 T2 L2 SL mc BC BE E C B BC BE 1 745 例 mc 1 SL 100 则BC 1 7 end 即 当mc 1 时 横向误差 1 745SL 但当航程增大 100 时 实际误差将小于它 end 影响航向误差mc的因素 1 从罗经上读取航向的误差