《航海学》备课笔记(6)

2018-11-19 22:00

(8)海图上所印出的与定线制相联系的箭矢表示确定的或推荐的交通流的大致方向,船舶没有必要严格地沿其所指方向航行。

(9)为了恰当使用,在国际信号规则中规定了信号“PG”,其意为“你现在好像没有遵守分道通航制(You appear not to be complying with the traffic separation scheme)”,以提醒船舶遵守分道通航制。

上海海事职业技术学院《航海学》备课笔记

第九章

第一节

航线与航行方法

大洋航行

大洋航行是跨洋长距离航行,它的特点是:航线离岸远,航行时间长,气象、海况变化大,灾害性天气较难避离,受洋流影响也较大;驾驶员对航行海区不够熟悉,只能依赖航海图书资料的介绍,所有这些都是不利因素。但是,大洋航行也有其有利的一面,诸如大洋宽广、水较深、障碍物少,航线有较大的选择性等。

大洋航行可选用以下几种航线: 1.大圆航线

即基本沿着两点间大圆弧航行的航线。这是两点间地理航程最短的航线,特别是在高纬度海区航向接近东西、横跨经差较大时,大圆航程比恒向线航程要短达数百海里。但是,由于大圆弧和所有子午线相交角度不等,如果严格沿大圆弧航行,则必须不断改变航向。

2.恒向线航线

沿两点间恒向线航行的航线。这不是航程最短的航线,而是操纵方便的沿单一航向航行的航线。但在低纬度海区或航向接近南北时,它和大圆航线的航程相差甚小。

3.等纬圈航线

出发点与到达点位于同一纬度时沿等纬圈航行的航线,是恒向线航线的特例。 4.混合航线

为了避开高纬度海区恶劣的气象条件或岛礁危险区,要求航线不超过某限制纬度,这种情况下所采用的大圆航线和限制纬度上的等纬圈航线相结合的最短距离航线即为混合航线。

大圆航线虽航程短。但其如果穿越风、流影响大的海区,则不仅影响船舶安全,而且降低营运效益。恒向线航线虽应用方便,如果不视情况选用,也势必造成航行时间的延长。因此,船舶驾驶人员应认真对各种条件和因素进行综合分析,得出适合当时环境的最佳航线一在确保安全的前提下,使船舶航行时间为最短、最经济的航线。

一、大圆航线

大圆航线是跨洋航行时所采用的地理航程最短的航线。如果将地球当做圆球体,地面上两点间的距离,以连接两点的小于180°的大圆弧弧长为最短。但由于大圆弧与各子午线的交角,除赤道与子午线外,都不相等。因此,所谓沿大圆航线航行,实际上并不是船舶不断改变航向、严格沿着大圆弧航迹航行,而是将大圆弧分成若干小段,每一段仍然是沿恒向线航线航行。这样,就整个航线来说,只是基本上接近大圆弧航线。

如图9—1—1所示,将AF两点间的大圆弧分成五段,每段恒向线航线可以是AB、BC、CD、DE、EF弦线,或是AA1,A1A2,A2A3,?等,即A、B、C、D、E各点的切线。

综上所述,大圆航行主要是解决两个问题:

(1)求分点:即将整个大圆航线划分若干段。划分分点的原则,一般是取分点经度为整度的、一昼夜左右航程的距离(5°~10°经差)为一段来划分。这样,既可一昼夜改变一次航向,又基本上保持在大圆弧上航行,使用比较方便。

(2)求各分点间的恒向线航向和航程。

现将求算大圆航线的几种具体方法分述如下: 1.利用大圆海图法

大圆海图系根据日晷投影原理绘制的,具有所有大圆弧在图上均绘成直线的特点,而恒向线为曲线。利用大圆海图求算大圆航线,就是利用大圆海图上大圆为直线这一特点,具体方法如下:

(1)根据航行海区查《航海图书总目录》抽选相应的大圆海图;

(2)将起始点和到达点按其坐标标在大圆海图上,用直线将二者连接,即为大圆航线; (3)在直线上确定各分点:可间隔5°或10°经差,取整度经度与直线的交点为一分点,然后,量出各分点的纬度;

(4)将各分点按其经、纬度移画到航用海图上去,并用直线连接相邻分点,便得折线状大圆航线;每段折线即为分点间恒向线航线,量出各段恒向线的航向和航程,并列表备航。

2.利用《天体高度方位表》法

这种方法的实质,就是根据起航点、到达点和仰极所构成的球面三角形与天文三角形相类似的特点,即如图9—1—2所示.起航点A相当于测者,A点的纬度相当于测者的纬度;到达点B相当于天体在地球上的投影点,即天体的地理位置。B点的纬度相当于天体的赤纬;起航点A与到达点B之间的经差相当于天体的地方时角;而A点的始航向相当于天体的方位角;大圆航程相当于90°与天体高度之差。这样,利用《天体高

度方位表》求算起航点和到达点间的大圆方位,作为起航点的始航向。航行约一昼夜后,再根据当时的准确观测船位作为起始点,用《天体高度方位表》求算出至终点的新的大圆方位,作为第二个航向。以此类推,使船保持在大圆弧的切线上航行,直至目的地;或者,在开航前,利用推算的方法,结合《天体高度方位表》,求出每段切线恒向线航向,作出整个折线状大圆航线。

3.利用大圆改正量法

已知,在航用海图上两点间的大圆方位和恒向线方位相差一个大圆改正量值。大圆改正量可按下列公式计算:

???B1 ??(?B??A)sinA (9—1—1)

22实际工作中,可在航用海图上用恒向线连接起始点、到达点,并量出其恒向线航向RLC,利用上式算出或从航海表中的《大圆改正量表》查得?,于是(如图9—1—3所示):

RLCⅠ=RLC-? (9—1—2) RLCⅠ为沿大圆弧切线航行时A点的大圆始航向,第一段恒向线航向。航行约1昼夜之后,根据当时的准确观测船位,用大圆改正量法求出下一段的大圆切线航向,即第二段恒向线航向。以此类推,直至到达点。亦可结合推算,在开航前做出

整个折线状大圆航线。

分析利用《天体高度方位表》法和大圆改正量法的特点,可知当航程较远,即经差较大时,用近似公式计算的大圆改正量将有一定误差;而利用《天体高度方位表}法较为准确;反之。当航程较短时,则大圆改正量法较准,而利用《天体高度方位表》法误差较大。因此,在实际应用中,起始时多用《天体高度方位表》法,而当接近到达点时,宜用大圆改正量法。两种方法取长补短,配合使用,将收到较好的效果。

4.利用公式计算法

解算大圆航线的公式即球面三角公式。这类公式较多,现仅简单介绍一下基本公式和求算举例。

(1)求大圆航向和航程(如图9-1-4所所示)

cosS?sin?1?sin?2?cos?1?cos?2?cosD? (9—1—3)

tanC?? cosC??sinD?cos?1?tan?2?sin?1?cosD? (9—1—4)

sin?2?sin?1?cosScos?1?sinS (9—1—5)

式中:CⅠ——大圆始航向 S——大圆航程。

由于经、纬度均有名称和符号,在利用以上公式求取航向和航程时,可适用以下规律:

①起始点纬度,无论南或北,一律取正值;到达点纬度,与起始点纬度同名时取正值,与起航点纬度异名时取负值;

②经差无论东或西,一律取正值;

③若按上述取值解算的cosS为正值,则航程S为小于5400 n mile(90°)的值;若cosS为负值,则航程S为大于5400 n mile(90°)的值。

④按上述取值求取始航向时,求得的航向为用半圆周法表示的值(0°~180°),其命名的第一个字母与起始点纬度同名,第二个字母与经差同名。如果

求得的函数值为负,则航向取大于90°、小于l80°的值(即:如果cosCⅠ为负值,直接求反三角函数即可;如果tanCⅠ为负值,则求出的CⅠ为负值,应加上180°换算为大于90°、小于180°的值)。最后,将用半圆周法表示的航向换算为用圆周法表示即可。

若需求取终航向(final course)Cf ,可按从到达点向起航点航行的情况,利用式(9-1-4)或式(9-1-5)求出Cf′, 然后,将Cf′加或减180°即可。

例9—1—1:拟由32°02′.0S 115°10′.0E至06°39′.0N 79°30′.0E驶大圆航线,求大圆始航向和大圆航程,

解:

D??79?30'.0E?115?10'.0E?35?40'W

cosS=sin(32?02')?sin(?6?39')?cos(32?02')?cos(?6?39')?cos(35?40') =0.622665

S=arccos(0.622665)=51?.48899=3089.3 n mile

sin(35?40') tanC??

cos(32?02')?tan(?6?39')?sin(32?02')?cos(35?40') = -1.100637

CⅠ=arctan(-1.1006337)=-47?.742819=132?.257181SW=312?.3

(2)求大圆航线顶点坐标和分点坐标

大圆航线顶点是大圆航线上纬度达到的最高点,在该点,大圆弧与子午线相交成直角,大圆航向为090°或270°。顶点坐标可按以下公式求取:

cos?V?cos?1sinC? (9—1—6)

cotD?V?sin?1tanC? (9—1—7) ?V??1?D? (9—1—8) 式中:?V —一大航线顶点的纬度;

D?V ——起始点至大圆航线顶点的经差; ?V ——大圆航线顶点的经度。 大圆航线各分点的坐标公式为:

tan?i?cos(?i??V)tan?V (9—l—9)

在分点经度? i 根据前面讨论的原则确定后,可利用该式求出分点纬度? i 。在各分点求出后,便可利用航迹计算求出各分点间的恒向线航向和航程了。

在航海实际中,可主要利用计算机编程或用导航仪和组合导航系统的辅助计算功能解算大圆航线问题。

二、混合航线

大圆航线经过的海区纬度比较高,高纬度海区水文气象条件都比较恶劣。而且有些区域还有较复杂的岛礁等危险物,如北太平洋除阿留申群岛阻隔外,冬季多风暴,夏季多雾;北大西洋多冰山。因此,要求航线不超越某一纬度,把这一纬度称之为限制纬度,在这种情况下,航线便分为了三段,如图9—1—5所示。

第一段:由起航点A至与限制纬度圈相切的点M的大圆航线;

第二段:由到达点B至与限制纬度圈相切的点N的大圆航线;

第三段:在限制纬度圈上由M点到N点沿等纬圈的恒向线航线。

由大圆航线和等纬圈航线相结合的混合航线,这就是有限制纬度时的最短航程航线。求算混合航线可采用以下方法:

1.利用大圆海图法 步骤如下:

(1)查阅、分析航海图书资料,确定限制纬度。

(2)在大圆海图上分别由起始点和到达点作等纬圈的切

线。从起始点到等纬圈的第一个切点为第一段大圆航线;从等纬圈的第二个切点至到达点为第二段大圆航线;两切点之间为等纬圈航线。

(3)利用大圆航线的求算方法求出两段大圆航线的分点坐标和各分点间的恒向线航向和航程;等纬圈航线的航向为090°或270°,航程可从航用海图上直接量出或计算得出。

(4)将各段恒向线的航向和航程列表备航。


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