Мореходная астрономия

Dhƒоп= Dhr+DhP±Rƒ(5.9)

где Rƒ- топоцентрический полудиаметр Луны.

28. Назначение и содержание морского астрономического ежегодника (МАЕ)

Порядок вычисления местного часового угла и склонения светил.Морской астрономический ежегодник (МАЕ) предназначен в основном для вычисления часовых углов и склонений светил на момент их наблюдения, а также для получения других астрономических данных, необходимых для судовождения.Часовые углы звезд в МАЕ непосредственно не приводятся. Для их получения используют формулы (2.3) и (2.6):

tW =Sм+t*= tWγ +t*=(tгр ± lEW)+t*,

следовательно, вестовый часовой угол звезды равен вестовому часовому углу точки Овна плюс звездное дополнение этой звезды. Из этого правила следует: чтобы вычислить часовой угол звезды, надо рассчитать местное звездное время, изменяемое вестовым часовым углом точки Овна и сложить его с звездным дополнением звезды.

Западный часовой угол. Для звёзд

tW=tм- +t*,

для Солнца, Луны и планет

tW=tгр ± lwЕ

- если часовой угол tW  получается меньше 180°, то расчет часового угла на этом заканчивается;

- если часовой угол tW  получается больше180°, но меньше 360°, то он переводится в практический часовой угол tЕ = 360°- tW; - если часовой угол tW получается больше 360°, то из результата вычитается 360° и наименование часового угла при этом не изменяется (остаётся tW!). tЕ = 360°- tW. Находится только при 180°<tW< 360°

Табличное значение склонение d светила и его наименование. Выбирается из ЕТ по целому часу ТГгр и дате для соответствующего светила. Для звезд не рассчитывается.

Поправка склонения. Выбирается из ОИТ на странице минут в колонке “Попр.” по D. Знак одинаков Dd со знаком D. Для звезд не рассчитывается

Склонение светила. Для Солнца, Луны и планет

d=dт+Dd.

Для звёзд d выбирается либо из таблицы “Звёзды. Видимые места” (для всех навигационных звезд, при этом данные приведены на первое число каждого месяца), либо из раздела “Звёзды. Видимые места” ежедневных таблиц (только для наиболее ярких звезд, при этом данные приведены на середину трехсуточного интервала).

29. Порядок исправления измеренных высот светил

полученный с помощью навигационного секстана отсчет ОС не является истинной высотой светила вследстве влияния следующих причин:

- несовпадение нулевого отсчета лимба и отсчета секстана ОС;

- заводских и эксплуатационных погрешностей секстана;

- измерения высот светил производятся относительно видимого горизонта, а не истинного;

- видимое направление на светило не совпадает с истинным вследствие преломления лучей в атмосфере (явление рефракции);

- измерения высоты светила производятся с поверхности Земли, а не из ее центра (центра вспомогательной небесной сферы);

- при измерениях высот Солнца и Луны измеряется, как правило, высота верхнего или нижнего края светила.

- для звезд h*ист=oc+(i+s)+Dhd+Dhr+Dht +Dhв

- для Солнца hист=oc+(i+s) +Dhd+Dhr+р+Dht+Dhв

- дляЛуныhƒист=oc+(i+s)+Dhd+Dht+Dhв+Dhƒоп

- дляМарсаh♂ист=oc+(i+s)+Dhd+Dhr+Dht+Dhв+DhP

- дляВенерыh♀ист=oc+(i+s)+Dhd+Dhr+Dht+Dhв+DhP+Dhф

где Dhф=с·cos[180°-(G+q)]=с·cosq – поправка высоты за фазу Венеры, выбираемая из МАЕ.

30. Определение места судна по разновременным измерениям высоты светила (Солнца)

В светлое время суток мореплаватель имеет возможность одновременно наблюдать только одно светило - Солнце. для получения астрономической обсервации приходится пользоваться методом его разновременных наблюдений. Промежуток времени между двумя наблюдениями определяется необходимостью изменения азимута светила на угол 40°-50°, который изменяется со скоростью: DА= 5°/ч (sinj-cosjcosAtgh). При этом условии высотные линии положения, которые перпендикулярны азимутам на светило, пересекутся под углом 40°-50°, обеспечивая высокую надежность обсервованного места.

Предположим, что в момент первых наблюдений Т1 счислимое место судна находилось в точке МС1 (рис. 8.13). Его обсервованное место в этот же момент должно располагаться на высотной линии положения I-I, элементы которой Ас1 и n1=(h1 – hс1), были получены по счислимым координатамточки Мс1, т.е. по φс1 и λ с1. Через 2-4 часа на средний момент времени Т2, совершив плавание S=V- (Т2-Т1) на судне провели вторые наблюдения Солнца и получили высотную линию положения ІІ - ІІ. Элементы этой линии положения Ас2 и n2=(h2-hс2) были вычислены по координатам второй счислимой точки Мс2. Можно утверждать, что в момент вторых наблюдений Т2 место судна находилось в одной из точек линии ІІ- ІІ.

Будем считать, что при плавании судна между двумя наблюдениями не было допущено никаких погрешностей счисления. Перенесем высотную линию положения I-I по направлению пути судна на величину плавания S. Очевидно, что в момент Т2 вторых наблюдений обсервованное место при условии точного счисления должно находится где-то на этой перенесенной линии положения I'- I'. Но так как в этот же момент судно находится на линии положения II-II, то точка Мо пересечения линий положения I'- I' и II-II и явится его обсервованным местом.

31. Определение места судна по одновременным измерениям высот светил

Термин "одновременные наблюдения" означает, что измерение серий высот двух и более светил выполнено в быстрой последовательности, при этом разность средних моментов времени последней и первой серии не превышает 10-15 мин. За этот интервал времени судно пройдет расстояние не более 10 миль, следовательно при приведении высот светил к одному моменту наблюдений, относительно которого вычисляются элементы высотных линий положения, не требуется учитывать сферичность Земли и погрешности счисления. Определение места судна по двум светилам, наблюдаемым одновременно, можно производить днем по Солнцу и Луне, по Солнцу и Венере, по Луне и Венере, а в сумерки - по двум звездам. Самое удобное время для наблюдений звезд и планет - период навигационных сумерек, который рассчитывается заранее либо с помощью МАЕ, либо с помощью вычислительной техники. Вечерние наблюдения надо начинать сразу после захода Солнца, стараясь через трубу секстана обнаружить наиболее яркие светила, прежде чем они будут видны невооруженным глазом. Утром измерение высот ярких звезд желательно производить ближе к концу навигационных сумерек. Измеренные при этих условиях высоты будут наиболее надежными, так как хорошо видна линия горизонта. Обсервованое место судна получается в точке пересечения двух высотных линий положения (Рис.6.6), которые пересекаются под углом Θ=Ас2-Ас1. Для получения высокой точности обсервации наиболее благоприятная комбинация светил для наблюдений - по высотам 20°-60° при разности азимутов, близкой к 90°, но не менее 30°.

Две высотные линии положения всегда пересекаются в одной точке, поэтому по такой обсервации невозможно обнаружить и оценить неизбежные погрешности наблюдений, ошибки вычислений и промахи. Для получения более точного и надежного места необходимо иметь три или четыре высотные линии, по которым легко обнаружить промахи, оценить и исключить влияние систематических (повторяющихся) погрешностей высотных линий положения. Третья (избыточная) высотная линия положения повышает точность обсервации примерно на 15-20%. Высотные линии положения приводят к моменту наблюдений последней высоты. На этот момент и получаем обсервованное место судна.

32. Определение обсервованной широты по высоте Полярной

В северном полушарии при широтах 5°-74° удобной звездой с точки зрения объема вычислений является Полярная - звезда α Малой Медведицы. Известно, что высота повышенного полюса мира равна географической широте места судна. Вблизи Северного полюса мира расположена Полярная звезда, которая имеет экваториальные координаты δ@89,2°N и α@33,9°. В своем суточном движении она описывает параллель радиуса ∆=90°-δ@0,8° (рис. 9.3).

33. Нахождение вероятного обсервованного места в фигуре погрешностей

Метод наименьших квадратов – отыскивание таких значений ∆φ и ∆λ при которых сумма квадратов невязок будет величиной мин.

Весом называется величина обратная квадрату СКП Р=1/m2 P=P1 +P2 Mв= √1/р Способ весов используется при нахождении вероятнейшего места судна по силе одновременных разнообразных обсерваций.

Рис. 7.8. Нахождение вероятнейшего (вероятного) места судна с учетом только случайных погрешностей способом противомедиан.

Нахождение вероятнейшего (вероятного) места судна в четырехугольнике погрешностей.

34. Организация наблюдения и измерения высот светил

1 этап. Подготовка к наблюдениям: - оценка астронавигационной обс-ки и подбор светил для набл;

- выбор времени и места наблюдений;

- определение поправки индекса навигационного секстана:

i=360°- ос(осср);

- определение поправки часов:

Uхр=Uхр2+ω0 (Т-Т2), сл= Тхр -Тч, Uч =Uхр+сл

2 этап. Астрономические наблюдения:

- измерение серий высот и времени, снятие времени наблюдений Т и отсчета лага ОЛ; - Снятие с карты счислимых координат;

3 этап. Обработка наблюдений:

- запись наблюдений в навигационный журнал по форме:

21.05 ол=15,0 α Близнецов ос=32°15,8'; i+s=-1,3'; T=17ч 03мин32с; α Ориона ос= 25°16,5'; i+s=- 1,2'; Т=17ч04мин48с; Uч =+27с; е=10м; tв=+5°; Вв=742 мм рт.ст.. - расчет средних значений ос и времени:

ОСср=åОСi / n, Тср=åТi / n;

- Расчет часовых углов t и склонений светил d;

- Расчет счислимых высот светил hс;

- Расчет истинных высот светил hист.;

- Приведение высот светил к одному месту наблюдений (к одному зениту) - расчет поправки Δhz;

- Расчет элементов высотных линий положения:

Ас1, n1=(h+Δhz)-hc1; Ас2, n2=(h-hc2);

- Прокладка высотных линий положения и расчет координат обсервованного места.

небесный светило навигационный судовой

35. Определение поправки компаса по небесным светилам

DК=ИП-КП

В мореходной астрономии истинный пеленг светила представляет собой его азимут в круговом счете Ак. Компасный пеленг определяют при наблюдениях как средний из трех-пяти компасных пеленгов на светило с фиксацией моментов времени Тч каждого измерения:

КП=å КПi/n, (10.2)

Тч =åТчi /n. (11.3)

Исходя из приведенных ваше рассуждений и на основании рис. 10.2 для различных курсоуказателей получим:

DК=Aк-КПк=Ак-(КК+КУ*) (11.4)

Азимут светила вычисляется из параллактического треугольника (рис. 11.2.), и в общем случае является функцей трех аргументов (§ 4.1):

А=f1(φ, δ, tм)= f2(φ, δ, h)= f3(φ, h, tм) (11.5)

В зависимости от способов получения аргументов в выражении 11.5 существуют несколько способов расчета поправки курсоуказания астрономическим способом.

Способ моментов. азимут светила вычисляетя по первой зависимости формулы 11.5, то есть используются аргументы φ, δ и tм. Для вычисления склонения δ и местного часового угла tм с помощью МАЕ, либо вычислительной техники, замечается момент времени с точность до одной секунды (универсальность и достаточно высокая точность, его можно применять в любое время суток по отношению к любому наблюдаемому светилу.)

Способ высот. В данном способе азимут светила вычисляетя по второй зависимости формулы 11.5, то есть используются аргументы φ, δ и h. Способ предполагает, что при пеленговании светила была измерена, или заранее вычислена его высота h. Азимут светила в данном случае вычисляется с помощью вычислительной техники.

Способ высот и моментов. В данном способе азимут светила вычисляетя по третьей зависимости формулы 11.5, то есть используются аргументы φ, h, и tм. Этот способ используется при совмещении определения поправки курсоуказания с определением места судна, как правило, с помощью астронавигационной системы

36. Сущность астрономических явлений, связанных с освещённостью горизонта. Расчёт элементов освещенности горизонта

Состояние освещенности оказывает существенное влияние на повседневную деятельность судна: в ночное время снимается точность и надежность радионавигационных, систем, технических средств наблюдения и связи, существенно возрастает количество аварий. Сумерками называется период времени плавного перехода от дневного света к ночной тьме (и наоборот). Видимым восходом (заходом) Солнца называется момент пересечения верхним краем Солнца линии видимого горизонта. Высота Солнца при этом составляет h=-50.3¢. Момент видимого захода Солнца соответствует началу вечерних гражданских сумерек, а момент видимого восхода Солнца соответствует окончанию утренних гражданских сумерек.

После прихода центра Солнца на высоту (- 6°) линия горизонта видна хорошо, отчетливо различаются береговые ориентиры, но звезды уже почти не наблюдаются.

Наиболее предпочтительным периодом для наблюдения звезд является период с середины гражданских до середины навигационных сумерек.

Теоретически время видимого восхода и захода, кульминации Солнца или Луны, начала утренних и конца вечерних сумерек можно вычислить по формуле

соstм = sес jsес dsinh - tgjtgd,

Азимуты видимого восхода или захода Солнца вычисляют по таблице 3.37 МТ-2000 (или по таблицам 20а и 20б МТ-75)

высота Солнца в момент видимого восхода или захода изменится на величину:

Dh= Dhd + Dht+Dhв.

37. Определение поправки компаса по Полярной звезде

При плавании судна в малых и средних широтах (j =5-25°N) удобным астроориентиром для определения поправки курсоуказания является Полярная звезда. Для нее по рис. 11.4 из сферического треугольника СZР по теореме синусов имеем:

sin А=cos d sin tмsec h.

Но для Полярной можно принять sech@sес j и по малости углов А и DsinA@А , sinD@D, atм=tм - a= tM -33°, тогда:

A = Dsecjsin(tм- 33°). (11.9)

По этой формуле рассчитана и помещена в МАЕ таблица “Азимут Полярной’’. Входными аргументами этой таблицы являются широта места судна φс и местный часовой угол точки Овна tм-. Из рис. 11.4 и формулы (11.9) видно, что при tм=33° Полярная имеет верхнюю кульминацию, а при tм =33°+180°=213° - нижнюю кульминацию и в эти моменты азимут Полярной равен нулю. При часовом угле точки Овна в пределах 33°-180°-213° Полярная будет в западной части сферы и наименование азимута будет NW, а при значении 213°-0°-33°- NE. Точность вычисления азимута в данном случае mА=0,1°. Азимут Полярной звезды изменяется очень медленно, поэтому при обычном порядке наблюдений моменты времени можно замечать с точностью до 1 минуты и измерение пеленгов может производить один наблюдатель. Таким образом определение поправки курсоуказания по Полярной является частным случаем способа высот и моментов.

38. Определение и порядок действий при определении поправки компаса по видимому восходу (заходу) Солнца

. (11.7)

Из формулы 11.7 видно, что азимут светила легко найти, если известна его высота. Если в качестве светила взять Солнце, а компасный пеленг его измерять в момент восхода или захода верхнего края Солнца, то его высота в этот момент будет равна:

h= h`+ Dhd+Dhr+Dhp- R=0°00.0¢ - 6.1¢ - 35.7 ¢- 16.0¢ = -57.8¢,

где Dhdрасчитана для высоты глаза наблюдателя е=12 м. Для такой высоты Солнца формула 11.7 преобразовывается к виду:

. (11.10)

По этой формуле рассчитаны и помещены в таблице 3.37а и 3.37б МТ-2000 (в таблицах 20-а и 20-б МТ-75) "Азимуты видимого восхода или захода верхнего края Солнца ". Входными аргументами таблиц являются широта места и склонение Солнца. Первая буква наименования азимута в полукруговом счете одноимённа с широтой, вторая Е - при восходе и W - при заходе Солнца. Из-за нестабильности поправок Dhdи DhrСКП расчета счислимого азимута по этим таблицам mA=0,3°. Таким образом определение поправки курсоуказания по видимому восходу и заходу Солнца является частным случаем способа высот. Пеленгование Солнца в данном случае производится не серией, а однократно, при этом момент времени замечается с точностью до 1 мин.

39. Определение обсервованной широты места судна по меридиональной высоте Солнца

Данный способ привлекает внимание своей простотой и малым объемом вычислений.

В процессе видимого суточного движения светило дважды пересекает плоскость меридиана наблюдателя. высота светила будет наибольшей в момент верхней кульминации и наименьшей в момент нижней кульминации.

Если в момент измерения наибольшей высоты Солнца заметить гринвичское время, то с помощью МАЕ (а в аварийном случае и без него) можно получить склонения Солнца на момент наблюдений.

jо =(90°- H) ±dNS(9.9)

т.е. обсервованная широта равна меридиональному зенитному расстоянию плюс-минус склонение светила, причем знак "плюс" берется при одноимённых широте и склонению, а знак "минус" - при разноимённых.

Если измерялась наименьшая высота Солнца H', что возможно при полярном дне, то:

jо =(90°- d) +H'

Последовательность действий при определении широты по измеренной меридиональной высоте Солнца.

1. Засчитать с помощью МАЕ судовое время кульминации Солнца и снять с морской навигационной карты счислимте координаты судна φс и λс на этот момент;

2. Подготовить секстан к дневным наблюдениям и определить по Солнцу поправку индекса i;

3. Измерить, если это возможно, наклонение видимого горизонта d;

4. За 5-7 минут да рассчитанного времени кульминации начать измерять высоты Солнца. Измерения прекратить после получения двух-трех убывающих отсчетов. Одновременно зафиксировать время измерения наибольшей высоты с точностью до 1 минуты;

5. Заметить, над какой точкой горизонта измерялась высота Солнца – N или S (измерить компаний пеленг на светило);

6. Рассчитать по рассмотренной выше методике обсервованную широту места судна.

40. Определение обсервованной широты места судна по высоте Полярной

В северном полушарии при широтах 5°-74° удобной звездой с точки зрения объема вычислений является Полярная - звезда α Малой Медведицы. Известно, что высота повышенного полюса мира равна географической широте места судна. Вблизи Северного полюса мира расположена Полярная звезда, которая имеет экваториальные координаты δ@89,2°N и α@33,9°. В своем суточном движении она описывает параллель радиуса ∆=90°-δ@0,8° (рис. 9.3).

41. Назначение, принцип действия, состав, основные ТТХ низкоорбитных СНС. Принцип получения навигационного параметра

Спутниковая (космическая) навигационная система (СНС) предназначена для высокоточного определения координат места и составляющих скорости наземных, морских, речных, воздушных и других подвижных объектов в любой точке земного шара.

К низкоорбитным СНС относятся СНС отечественные СНС «Парус» и «Цикада» и подобная им американская СНС NNSS «Transit». Данные СНС построены на одних и тех же принципах и имеют одинаковую структуру. Несущественные различия есть в параметрах орбит, количестве НКА, организации траекторных измерений, математических методах прогнозирования и формах представления орбиты. Основные характеристики СНС «Парус»,


28-04-2015, 23:36