Для определения места судна производятся измерения навигационных параметров относительно маяков, мысов или других объектов с отличительными признаками и известными координатами. Такие объекты называют навигационными ориентирами.
Измеряемые для определения места судна направления и расстояния, углы, разности расстояний и т. д. до объектов с известными координатами называются навигационными параметрами, обозначаемых символами U, u. Геометрическое место точек, отвечающее постоянному значению навигационного параметра, называется навигационной изолинией.
В навигации для определения места судна используются следующие навигационные параметры и соответствующие им изолинии.
- Пеленг, изолиния пеленга или изопеленга (изоазимута на сфере). (Рис. 2.15.)
- Расстояние, изолиния расстояния или изостадия. (Рис. 2.16.)
- Горизонтальный угол, изолиния горизонтального угла или изогона, кривая (при малых расстояниях до ориентиров — окружность), проходящая через ориентиры и вмещающая измеренный угол α. (Рис. 2.17.)
- Разность расстояний, изолинией разности расстояний будет гипербола.
- В мореходной астрономии используются высота светила и изолинии равной высоты светила и др.
- Изобата — линия, соединяющая точки с равными глубинами.
Каждая точка пространства может быть определена с помощью соответствующих значений навигационных параметров. Изменения значения навигационного параметра создаёт поле навигационного параметра. Это поле называется скалярным. Характеристикой его является градиент навигационного параметра, обозначаемый символом gU, gu, направленный по нормали к навигационной изолинии и характеризующий направление и максимальную скорость изменения навигационного параметра.
Определение места судна сводится к определению точки пересечения изолиний от двух или более ориентиров. При наличии одного ориентира можно определить место судна по изолинии пеленга и изолинии расстояния до него.
Если координаты места определены без ввода элементов счисления пути судна, то такие координаты называются обсервованными (φо, λо). Если при определении места судна использовались элементы счисления пути (курс, скорость), то полученные координаты называют счислимо-обсервованными.
На сравнительно небольших расстояниях изолинии прокладываются непосредственно на карте. При больших расстояниях, когда необходимо учитывать сферичность Земли, отрезок изолинии заменяется прямой линией. Прямая, заменяющая участок навигационной изолинии (касательная или секущая к изолинии в небольшой области) вблизи места судна, называется линией положения.
Некоторые способы определения места судна (рис. 2.18–2.28)
Если навигационные параметры, по которым определяется место судна, измерены одновременно или через малые промежутки времени и приведены к одному моменту, то полученное по их значениям место судна называют обсервованным (⊙).
Если же навигационные параметры измерялись разновременно и при значительном промежутке времени между моментами их измерений, то полученное по их значениям место судна называют счислимо-обсервованным (◬).
Малыми можно считать такие промежутки времени, при которых погрешности счисления в 2 ÷ 3 раза меньше погрешностей навигационных изолиний и практически не будут сказываться на точности определяемого места.
Процесс определения места судна состоит из выбора способа обсервации, выбора навигационных ориентиров, измерения навигационных параметров и исправлення их поправками, прокладки на путевой навигационной карте соответствующих им навигационных изолиний (линий положения).
Обсервованное место судна на момент измерения этих навигационных параметров находится в точке пересечения линий положения (рис. 2.18).
Обсервованное место судна на путевой навигационной карте обозначается в общем случае условным обозначением обсервованного места (⊙) судна или одним из условных знаков в соответствии с Приложением Е в зависимости от способа его получения. Рядом с ним пишется в виде дроби время измерения навигационных параметров (Т) и отсчет лага (ОЛ) на момент их измерений: 
В общем случае счислимое и обсервованное места на один и тот же момент времени не совпадают. Расхождение одномоментных счислимых и обсервованных координат места судна называется невязкой. Обозначается буквой С.
Невязка характеризуется направлением и величиной (рис. 2.19).
Направление невязки определяется относительно северной части истинного меридиана (NИ) в круговой системе счета направлений от 0° до 360° от счислимого места к обсервованному; снимается с путевой навигационной карты (129°) и записывается в судовой журнал с точностью ±1°. Величина невязки измеряется в милях с точностью до 0,1 мили и представляет собой расстояние между счислимым и обсервованным местами судна (2,7 мили) на один и тот же момент времени.
В судовой журнал невязка записывается как: С = 129° — 2,7 мили.
Если счислимое и обсервованное места совпали (наложились одно на другое), это означает, что счислимые координаты верны и невязка
С = 0.
Определение места судна по пеленгам на три ориентира является наиболее надёжным. Для уменьшения погрешностей, возникающих от неодновременного пеленгования ориентиров, особенно на больших скоростях судна, первыми следует измерять пеленги на те ориентиры, которые расположены ближе всего к диаметральной плоскости судна. Наибольшая точность обсервацийполучается, если углы между пеленгами составляют 60°. Не рекомендуется пеленговать ориентиры, если пеленги на них отличаются менее, чем на 30° (рис. 2.20).
Если при нанесении пеленгов навигационных ориентиров на путевую карту они не пересекутся в одной точке, то образованный ими треугольник называют треугольником погрешностей (рис. 2.21).
Если стороны треугольника погрешностей менее 5 мм (что соответствует на путевой карте < 5 кб.), то обсервованное место судна принимают в центре треугольника.
Причинами образования большого треугольника погрешностей могут быть: ошибка в опознании ориентира или измерении пеленга, несоответствие поправки курсоуказателя принятой, ошибка в прокладке пеленгов на карте, неодновременное пеленгование ориентиров.
Если стороны треугольника погрешностей > 0,5 мили, надо проверить расчеты пеленгов и прокладку их на путевой карте. Если ошибок или промахов не обнаружено, то следует повторить измерение пеленгов на ориентиры.
Отсутствие треугольника погрешностей говорит о надежности обсервации.
Определение места судна по пеленгам на два ориентира (рис. 2.22). В случаях, когда имеется только два навигационных ориентира, место судна можно определить и по двум пеленгам на эти ориентиры. Следует предварительно убедиться в том, что ориентиры, на которые измеряются пеленги, соответствуют показанным на карте.
Если ориентиры идентифицированы ошибочно, а также, если пеленги на ориентиры измерены неточно или поправка курсоуказателя неточна, можно не сразу заметить ошибочность определения места судна.
Для того, чтобы проверить такую обсервацию, рекомендуется её повторить несколько раз с небольшими интервалами по времени (интервал времени зависит от обстоятельств плавания).
Если обсервованные таким способом места будут располагаться на одной линии параллельной линии курса судна (курс судна не менялся) и на расстояниях, пропорциональных (равных) пройденным судном (SЛ) за промежутки между обсервациями — то место будет достоверным и его можно принять к дальнейшему счислению (рис. 2.23).
Определение места судна по двум горизонтальным углам трех береговых ориентиров (рис. 2.24). На судне с помощью навигационного секстана одновременно измеряются два горизонтальных угла между тремя хорошо видимыми навигационными ориентирами, нанесенными на путевую карту:
Величина измеренного с помощью секстана угла (с точностью до 0,1') есть отсчет секстана (ОС).
Отсчеты секстана, соответствующие измеренным углам исправляются поправкой секстана (i + S), где i — поправка индекса секстана (определяется наблюдателем); S — инструментальная поправка секстана (выбирается из формуляра секстана по значению ОС1 и ОС2).
Измеренные и исправленные общей поправкой секстана (i + S) углы (∠α = ОС1 + (i + S) и ∠β = ОС2 + (i + S)) являются навигационными параметрами, которым соответствует навигационная изолиния в виде окружности (изогона).
Углу α соответствует окружность, проходящая через ориентиры А и В и вмещающая угол α = ∠АDВ. Углу β соответствует окружность, проходящая через ориентиры В и С и вмещающая угол β = ∠ВЕС. Нахождение судна на двух окружностях на момент измерения горизонтальных углов α и β возможно лишь в точке К. Вторая точка пересечения окружностей, вмещающих измеренные углы α и β, не может быть местом судна, так как она совпадает с местом ориентира В и не является общей вершиной углов α и β.
Для определения места судна на путевой карте находят точку, которая является общей вершиной измеренных углов. Нанести обсервованное место судна на путевую карту можно с помощью протрактора (см. также статью Прокладочные инструменты) или с помощью листа кальки.
Протрактор состоит из азимутального круга, разбитого на градусы от 0° до 180° вправо и влево, и трех линеек. Средняя линейка прикреплена к азимутальному кругу и неподвижна; край ее точно совпадает с делением азимутального круга 0°. Крайние линейки подвижны. Их можно устанавливать под любым углом к срезанному краю средней линейки, совпадающей с нулевым делением азимутального круга. При помощи индексов на подвижных линейках и отсчетных барабанах протрактора, значения измеренных и исправленных углов α и β устанавливаются с точностью ±0,5' (цена деления отсчетных барабанов 1,0').
Протрактор накладывается на путевую карту так, чтобы срезы всех трех линеек прошли через места навигационных ориентиров А, В и С. Обсервованное место судна К отмечается на карте уколом иглы в центре протрактора (рис. 2.25).
Если на судне нет протрактора, применяется лист кальки (рис. 2.26), посредине которого проводится произвольная прямая линия (КВ), которая принимается за общую сторону измеренных углов α и β. При точке К, с помощью штурманского транспортира, строятся измеренные и исправленные углы α и β (∠α = ∠АКВ, ∠β = ∠ВКС).
Кальку, с нанесенными на нее углами α и β, накладывают на путевую карту так, чтобы линии на кальке, обозначающие стороны углов α и β совпали с ориентирами А, В и С.
Обсервованное место судна отмечается на путевой карте уколом иглы циркуля через кальку в точке К.
Определение места судна по двум пеленгам одного предмета (крюйс-пеленг) (рис.2.27).
Если в видимости находится только один навигационный ориентир, который нанесен на путевую карту, то определить место судна можно разновременными наблюдениями (измерением пеленгов) одного и того же навигационного ориентира (способ «крюйспеленга). При этом рекомендуется, чтобы изменение пеленга на ориентир было не менее чем 30°, а промежуток времени между наблюдениями был как можно меньше.
Компасные пеленги исправляют поправкой компаса, находят истинные пеленги ИП1 и ИП2. Определяют пройденное судном расстояние по лагу или по скорости хода за время между пеленгами (на рисунке — это отрезок ав), откладывают равный ему отрезок АВ на линии, проведённой от навигационного ориентира параллельно линии курса судна.
Из полученной точки В проводят линию, параллельную первому пеленгу до пересечения со вторым пеленгом. В точке пересечения получим место судна в момент взятия второго пеленга, которое называется счислимо-обсервованным и обозначается символом ◬
Один из частных случаев крюйс-пеленга
Следуя постоянным курсом, пеленгуют навигационный ориентир, когда он придет на курсовой угол 45°. Замечают время и отсчёт лага. Второй раз замечают время и отсчет лага, когда предмет придет на траверз (КУ = 90°). Так как курс и два пеленга образуют прямоугольный равнобедренный треугольник (оба угла у гипотенузы равны 45°), то расстояние до предмета в момент траверза равно расстоянию, пройденному судном между пеленгами. Проложив линию второго пеленга от ориентира перпендикулярно линии курса и отложив по ней пройденное расстояние, получают место судна.
Определение места судна по расстояниям до трех ориентиров, измеренных с помощью навигационной РЛС (рис. 2.28)
Для получения обсервованного места необходимо одновременно измерить расстояния до трех ориентиров. Точка пересечения навигационных изолиний — окружностей радиусами D1, D2 и D3 — даст нам обсервованное место судна.
Если окружности (их дуги) не пересекаются в одной точке и образуют фигуру погрешностей со стороной > 5 мм, это свидетель- ствует о промахах или в опознании ориентиров или в измерении расстояний до них.
Определение места судна по расстояниям до двух ориентиров (рис. 2.29)
Если на экране РЛС имеются только два ориентира, до которых возможно измерить расстояния, то место судна определяется по расстояниям до двух ориентиров.
Для контроля правильности полученного места, рекомендуется повторить определение места.
Определение места судна по пеленгу и расстоянию до ориентира (рис. 2.30)
Используется всего лишь один ориентир, а навигационные изолинии — прямая линия для пеленга и окружность для расстояния — пересекаются под оптимальным углом 90°.
Этот способ применяется тогда, когда на экране ИКО РЛС виден только один хорошо различимый, лучше всего точечный, ориентир.
Обсервованное место получают на линии пеленга, на измеренном и исправленном расстоянии до ориентира.
Литература
Справочник штурмана - Бурханов М.В [2010]
