第三章 航向、方位和距離

1、第三章 航向、方位和距離第一節(jié) 航海上常用的度量單位一、長度單位1海里(nautical mile, n mile)1）定義海里等于地球橢圓子午線上緯度一分所對應的弧長簡寫為1n mile或1。數(shù)學公式：赤道最短，1842.9m，兩極最長，1861.6m；兩地最大差值是18.7m。2）標準海里英國為1853.18m(6080英尺)；我國采用1929年國際水文地理學會議通過的海里標準，1n mile=1852m。約在緯度44º14處1n mile的長度才等于1852m3）航海實踐中產(chǎn)生的誤差例：某輪沿著赤道向正東航行，每小時25n mile，航行一天后航程是（按1n mile等于185

2、2m計算），如果按赤道1 n mile的實際長度1842.94m計算，則船舶一天航行的距離是：由此可以看出，將1n mile確定為1852m后，所產(chǎn)生的誤差只有航行距離的0.5%。若在中緯度海區(qū)航行，則所產(chǎn)生的誤差將更小。2鏈(cable,cab)1n mile的十分之一為1鏈。鏈是用來測量較近距離的單位。1鏈=185.2m3米(meter,m)國際上通用的長度度量單位。航海上用來表示海圖里的山高和水深，有時也用來度量距離。4拓(fathom)、英尺(foot,ft)和碼(yard,yd)舊英版海圖上用英尺和拓表示水深；山高以英尺表示。用海里、碼和英尺來度量距離。1拓=1.829m或6 ft、

3、1yd=0.9144m或3 ft、1 ft=0.3048m。目前英版的拓制海圖正被米制海圖(metric chart)所代替5公里(kilometer,km)用于海圖上表示兩個陸標間較遠的距離單位。1km=1000m。二、速度單位節(jié)(knot,kn)：航海上計算航速的單位。1節(jié)等于1n mile/h。航海上流速也用節(jié)來表示。三、角度單位航海上常用的角度單位為六十等分制。一圓周分為360º，1=60，1=60。第二節(jié) 能見地平距離與物標能見距離一、幾個概念1地平面(horizon)：凡與測者鉛垂線相垂直的平面。2鉛垂線，是指通過測者眼睛，并與測者重力方向相重合的直線。3測者真地平平面(

4、true horizon)或天文地平平面(celestial horizon)：凡與測者鉛垂線相垂直，并通過地心的地平平面。4測者地面真地平平面(sensible horizon)：通過測者眼睛的地平平面。5水天線：在大海上，具有一定眼高的測者e，所能看到周圍大海的最遠處，水天交界線所圍成的圓圈，這個圓圈稱為測者能見地平或視地平。6測者能見地平平面或視地平平面(visible horizon)：水天線所在的地平平面。在研究測者能見地平距離與物標能見距離時，通常把地球看成圓球體。二、測者能見地平距離(distance to the horizon from height of eye)定義：視距

5、，在海上觀測者至他所看到的水天線的距離，用De表示。公式： 三、物標能見地平距離(distance to the horizon from object)定義：在能見度良好的情況下，當測者眼高為零時，即測者眼晴位于海平面上，物標頂點能被看到的最大距離；或假設測者眼睛放在物標的頂端，所能看到的測者能見距離稱為物標能見地平距離，用Dh表示。公式：四、物標地理能見距離(geographical range of an object)定義：當能見度良好時，僅由于地面曲率和地面光線的折射率的影響，具有一定眼高的測者，理論上能夠看到物標的最大距離。用 Do 表示。公式：例1、某輪眼高e=16m，山高H=6

6、4m，求該山地理能見距離。五、燈標射程1幾個概念1）燈塔燈光初顯：在燈塔燈芯初露測者水天線那一瞬間，才是測者最初能夠直接看到燈塔燈光的時刻，這時叫。燈塔燈光初顯時，測者與燈塔之間的距離等于燈塔的地理能見距離Do。2）燈塔燈光初隱：當船舶駛離燈塔時，測者看到燈塔燈芯剛剛沒于水天線的那一瞬間。并不是所有的燈塔都有初顯(隱)現(xiàn)象的，要根據(jù)燈塔的光力強度和射程來判斷是否有初顯(隱)現(xiàn)象。2中版航海資料中的燈標射程1）定義：睛天黑夜，當測者眼高為5m時，能夠看到燈塔燈光的最大距離。它等于光力能見距離(或稱光力射程)與5m眼高的燈塔地理能見距離(或稱地理射程)中較小者。光力能見距離(光力射程)：指晴天黑夜

7、燈塔燈光所能照射的最大距離。2）強光燈塔：指燈塔射程等于或大于(一般不超過1 n mile)測者5m眼高時的燈塔地理能見距離(地理射程)。即：燈塔射程強光燈塔有初顯(隱)現(xiàn)象，初顯(隱)距離等于燈塔的地理能見距離：初顯(隱)距離或初顯(隱)距離=射程 例1：我國的花鳥山燈塔高83.2 m，射程24n mile，判斷該燈塔有無初顯(隱)發(fā)生的可能?3）弱光燈塔：燈塔的射程小于測者眼高5m時的燈塔地理能見距離(地理射程)。弱光燈塔標的是光力射程；無初顯(隱)現(xiàn)象，燈光只能在標記的射程內才有可能看到。即燈塔射程<例2：長江口某燈塔高84.4m，射程20n mile，判斷該燈塔有無初顯(隱)發(fā)生

8、的可能?3英版海圖和英版燈標霧號表中提供的燈塔射程定義：燈光的光力能見距離(或稱光達射程)，即光力射程或額定光力射程。光力射程(luminous range)：是指在某一氣象能見度條件下，該燈塔燈光所能照射的最大距離。額定光力射程(nominal range)：是指在氣象能見度為10n mile 條件下，該燈塔燈光的光力射程。采用額定光力射程的國家和地區(qū)在英版燈標霧號表的特殊說明(Special Remark)中注明。燈塔射程，只與燈光強度和氣象能見度有關，與燈高、眼高、地面曲率等均無關。例題。第三節(jié) 向位與舷角一、方向的確定與劃分1方向的確定1）測者地平平面，測者地面真地平平面是通過測者并垂

9、直于測者鉛垂線的平面；2）測者子午圈平面；3）測者東西圈(primevertical)平面，測者卯酉圈平面，包含測者鉛垂線并與測者子午圈平面垂直的平面；4）南北線：測者子午圈平面與測者地面真地平平面的交線；5）東西線：測者東西圈平面與測者地面真地平平面的交線。不同地點的測者地面真地平平面，南北線和東西線是不同的；兩極的測者無法確定北、東、南、西四個基本方向，北極測者無真北方向任意方向都是真南方向，南極測者任意方向都是真北方向。2方向的劃分1）圓周法(three-figure method)以正北000°為基準，按順時針方向計算，由000°360°；表示方法：用三位

10、數(shù)字表示，航海上最常用的表示方。2）半圓法(semicircular method)以正北或正南為基準，向東或向西分別計算，各從0°180°計算到正南或正北；表示方法：除度數(shù)外，還要標出起算點和計算方向。如80°SW。度數(shù)后綴的方向，前者表示起算方向，后者則表示計算方向主要用在航海天文計算中，表示天體方位。3）羅經(jīng)點法(compass point method)以正北為基準，將地面真地平劃分為32等分，得出32個方向點，每一個方向點稱為一個羅經(jīng)點；四個基點(cardinal point)：北(N)、東(E)、南(S)、西(W)為；四個隅點(intercardina

11、l point)：北東(NE)、南東(SE)、南西(SW)和北西(NW)八個三字點(intermedicate point false point)：即北北東(NNE)、東北東(ENE) 西北西(WNW)和北北西(NNW)；十六個偏點(by point)：北偏東(N/E)、北東偏北(NE/N)、北東偏東(NE/E)、東偏北(E/N) 北西偏北(NW/N)、北偏西(N/W)。由于羅經(jīng)點劃分得不夠精確，目前僅用它來表示風、流的方向。3三種方向劃分系統(tǒng)之間的換算1)半圓法換算成圓周法的法則在北東(NE)半圓，圓周度數(shù)等于半圓周度數(shù)，在南東(SE)半圓，圓周度數(shù)等于180°減半圓周度數(shù);在南

12、西(SW)半圓，圓周度數(shù)等于180°加半圓周度數(shù);在北西(NW)半圓，圓周度數(shù)等于360°減半圓周度數(shù);2)羅經(jīng)點法換算成圓周法的法則1點11.25°11 11°15二、相位與舷角1航向線(course line，CL)：船首尾線向船首方向的延長線，稱為航向線，代號為CL。船首尾線(fore and aft line)：當船正平時，船舶的首尾面與船舶地面真地平平面相交的直線。2真航向(true course，TC)定義：船舶航行時，在船上測者的真地平平面上，真北線與航向線之間的夾角，代號為TC。度量：從真北線開始順時針計量到航向線。用圓周法表示，從000

13、03600。3船首向(heading，Hdg)：指在任何情況下，船舶某一瞬間的船首方向。代號為Hdg；常于船舶在港內操縱或錨泊時用。4方位線(bearing line)：在測者地面真地平平面上，由測者向物標的連線。5真方位(true bearing，TB)定義：在測者地面真地平平面上，真北線與方位線之間的夾角，代號為TB。度量：從真北線開始，順時針計量到方位線，用圓周法表示， 從000º360º。6舷角(relative bearing)定義：相對方位，在測者地面真地平平面上，以航向線為基準，從航向線到方位線之間的夾角，代號為Q。計量方法：1）圓周法：從航向線開始順時針計量

14、到物標方位線。由000º360º。2）半圓法：從航向線開始，向右或向左由0º180º計量到物標方位線，它們分別稱為物標的右舷角Q右或左舷角Q左。船首線與物標方位線垂直時稱為正橫(abeam)。代號為D。當物標舷角Q=90º或Q右=90º時，稱為物標的右正橫；而當物標舷角Q=270º或Q左=90º時，則稱為物標的左正橫。7真航向、真方位與舷角之間的關系真方位(TB)=真航向(TC)+舷角(Q)或 真方位(TB)=真航向(TC)±舷角(Q)( Q右Q左)在運算中，當被減數(shù)小于減數(shù)，則在被減數(shù)中加上360

15、86;；當相加結果大于360時，則減去360º，對結果并無影響。例5、某輪TC230º，測得兩物標的舷角分別為QA68º， QB 300º，求物標的TB。例6、某輪TC060º，求物標左正橫時的TB。第四節(jié) 向位測定與換算一、向位的測定方法航海上是用羅經(jīng)(compass)測定航向和方位的。目前海船上配備的羅經(jīng)又分為磁羅經(jīng)(magnetic compass)和陀螺羅經(jīng)(gyrocompass)(俗稱電羅經(jīng))兩大類型。1陀螺羅經(jīng)1）陀羅北(gyrocompass north, NG)：陀螺羅經(jīng)刻度盤上0°所指的方向。2）陀螺羅經(jīng)差或陀羅差

16、(gyrocompass error, G)：陀羅北(NG)偏開真北(NT)的角度。陀羅北偏在真北右面(東面)，G偏E或(+)；陀羅北偏在真北的左面(西面)時，G偏W或()。3）陀羅航向(gyrocompass course, GC)：陀羅北線與航向線之間的夾角。從陀羅北線開始，順時針計量到航向線，用圓周法表示。4）陀羅方位(gyrocompass bearing, GB)：陀羅北線與物標方位線之間的夾角)。以陀羅北線開始，順時針計量到物標方位線，用圓周法表示5）陀羅航向GC和陀羅方位GB與真航向TC和真方位TB之間的關系 TC=GC+G TBGB+G G偏E為（+）；G偏W為（-）例7、某船

17、陀羅航向GC=314º，測得某物標陀羅方位GB=075º，若陀羅差G=1ºW，求真航向和真方位。6）陀羅差G與航向無關。地理緯度變化時，或在航速和航向正在改變時， G會發(fā)生暫時的改變。2磁羅經(jīng)1）羅經(jīng)分類標準羅經(jīng)(standard compass)；操舵羅經(jīng)(steering compass)，或反射羅經(jīng)；應急磁羅經(jīng)(emergency compass)；舢舨羅經(jīng)(boat compass)等。2）羅北(compass north, Nc)：磁羅經(jīng)刻度盤0°所指的方向。3）磁差 (1)磁差的產(chǎn)生磁力線方向垂直于地面的點稱為地磁磁極(geomagnetic

18、 pole)；地磁場有兩個極，近地理北極的稱為地磁北極；近地理南極的稱為地磁南極。磁北(magnetic north,NM)：將磁羅經(jīng)放置在地球上某一點，它要受到地磁磁場的作用，磁針的NS線將與該點的地磁磁力線的切線相重合，其N極所指的方向即磁羅經(jīng)羅盤上零度的方向在地面真地平平面上的投影。磁差(variation,Var)：真北線與磁北線之間的夾角稱為，代號為Var。磁北線偏在真北線的東面則磁差偏東，用E或(+)標示；磁北線偏在真北的西面則磁差偏西，用W或()標示。(2)磁向、位磁航向(magnetic course,MC)：磁北線與航向線之間的夾角；從磁北線開始，順時針計量到航向線，用圓周法

19、表示。磁方位磁北線與物標方位線之間的夾角；從磁北線開始，順時針計量到物標方位線，用圓周法表示，代號為MB。磁向位與真向位之間的關系如下：MC=TC-VarMB=TB-Var(3)磁差的變化地區(qū)不同，磁差不同。在低緯度地區(qū)一般磁差比較小，隨著緯度升高而磁差變大；在地極與相應的地磁磁極之間的磁差，最大可以到達180º左右。等磁差曲線(isogonic line)：地相同的磁差用曲線連接起來。時間不同，磁差不同地磁磁極不斷地按橢圓軌跡繞地極作緩慢地移動。特殊地區(qū)，磁差異常磁力異常區(qū)或磁差異常區(qū)(abnormal magnetic variation)(4)磁差的查取在航海圖、沿岸圖和某些港

20、泊圖的向位圈(即羅經(jīng)花compass rose)例如，利用我國1984年出版的751002海圖磁差偏西4º56 (1982年)年差+0.9、磁差偏西5º37(1982年)年差+0.5，求取123º00E、34º00N處1998年的磁差值。則先根據(jù)海圖上的磁差資料，求出向位圈32º20N、123º25E和35º12N、122º20E兩處1998年的磁差值，分別為Var1=4º56W+(19981982)×0.9=5º10W5.20WVar2=5037W+(19981982)×0

21、.5=5º45W5.80W因此，34º00N、123º00E處的磁差在大洋圖和總圖上，用等磁差曲線形式給出磁差資料。在一些大比例尺港泊圖上，有時僅在海圖標題欄內給出；GPS接收機中，還可以根據(jù)當時船位直接從機器中讀取當?shù)?、當時的磁差數(shù)據(jù)。2)自差 (1)自差的產(chǎn)生羅經(jīng)北或羅北(Nc)：安裝在鋼鐵制成的船上的磁羅經(jīng)，受船磁場的影響以及磁羅經(jīng)附近的電氣設備形成的電磁場影響，磁針從磁子午面所指示的北。磁羅經(jīng)自差(deviation，Dev)：磁北線與羅北線的夾角以磁北為基準，向東向西計量。當羅北偏在磁北之東稱為東自差，用E或(+)標示；當羅北偏在磁北之西時稱為西自差，用

22、W或()標示(2)羅向位羅航向(compass error,C)：羅北線與航向線之間的夾角。從羅北線開始，順時針計量到航向線，用圓周法表示。羅方位（compass bearing,CB）：羅北線與物標方位線之間的夾角。從羅北線開始，順時針計量到物標方位線，用圓周法表示。(3)自差的變化 航向改變，自差改變船磁改變，自差改變當船舶修理后，尤其是電焊后；船上裝載鋼鐵和帶磁性的貨物后；長期停泊裝卸，或長期在一個固定航向上航行后；船磁都可能發(fā)生變化，自差也隨之改變。航行磁緯變化較大時，自差也會有所改變。(4)查取自差的方法利用磁羅經(jīng)自差曲線或自差表查取自差例題見教材。利用磁羅經(jīng)自差記錄簿查取。根據(jù)航海

23、日志查取。3)羅經(jīng)差 定義：磁羅經(jīng)誤差，代號為C。船上磁羅經(jīng)的磁針在受到地磁和船磁的合力的影響下的羅北(Nc)偏開真北(NT)的夾角。從真北起算，向東或向西，由00到180º計算到羅北。當羅北偏在真北之東時是東羅經(jīng)差，用E或(+)標示；當羅北偏在真北之西時是西羅經(jīng)差，用W或()標示。羅經(jīng)差是磁差與自差的代數(shù)和。例10、A船某航向上的磁羅經(jīng)自差Dev = 2º E，而當?shù)氐拇挪?Var = 14º W，求該航向上的羅經(jīng)差。二向位換算(conversion of directions)1圖解法首先根據(jù)已知條件畫出各種不同的基準子午線，以及航向線和方位線，然后從各種不同

24、的基準子午線起算，即可求出各自算到航向線或方位線之間的數(shù)值。例11、已知真航向090º、羅方位270º和磁差12ºE、自差2ºW，求羅航向和真方位。例12、已知某疊標線的真方位為250º，而船上用磁羅經(jīng)測得該疊標線的羅方位為258º，該地區(qū)磁差為4ºW，求磁羅經(jīng)自差。2公式計算法運算公式如下TC=GC+G=CC+C=(CC+ Dev)+ Var = MC+ VarTB=GB+G=CB+C=(CB+ Dev)+ Var = MB+ VarMC=CC+ Dev=TCVarMB=CB+ Dev=TBVarC = Var+ Dev在

25、進行公式運算的過程中，磁差Var、自差Dev、羅經(jīng)差C和陀羅差G均應綴以符號，誤差偏東(E)為正(+)；誤差偏西(W)為負()。3向位換算的具體步驟是1)先從海圖上查出船舶航行海區(qū)的磁差資料，并將它改正到航行年份，精度只要求到0.1º；2)按羅航向，或在沒有羅航向的情況下用磁航向代替羅航向，從自差表或自差曲線圖中查出當時航向上的自差值，精度也只要求到0.1º；3)按公式C=Var+Dev求得羅經(jīng)差，或設法掌握陀羅差G，一般精度要求僅0.5º；4)按向位換算公式進行計算。例131998年5月4日某船的CC=150º，測得某物標的CB=045º，求

26、TC和TB。海圖上該處磁差資料為“偏西5º28¹.0(1981)，年差+2.6¹ (自差從表222查取)。例14、1998年6月1日某輪TC070º，并擬以某物標TB=160º時轉向，求CC及轉向時該物標的CB。海圖上該處磁差資料為：“偏西7º15¹ (1987)年差3¹(自差從表222查取)。例15、某船陀GC=039º，比對當時CC=043º，已知G=1ºW和航行海區(qū)Var=8ºW，求該航向上的Dev。三、羅經(jīng)差的測定第五節(jié) 航速與航程一、幾個概念航速：在航船舶對水運動的

27、速度稱為,代號為V。實際航速(speed over ground)：船舶對地運動的速度稱為，代號為VG。實際航速=航速+流速推算航速(speed made good)或計劃航速(speed of advance)：習慣上在航跡推算中預配或考慮風流影響后的航行速度。航程(distance run)：是由起始點至到達點船舶航行的里程，代號為S。實際航程：船舶沿航跡線航行的里程，代號為SG。航程的單位是海里。實際航程= 對水航程+ 流程航海上測定航速和航程的方法有兩大類利用主機轉速和計程儀。二、航速及其測定1用主機轉速測定航速螺距：螺旋槳旋轉一周所推進的距離。主機航速(speed by RPM)：根

28、據(jù)吃水等條件和以主機轉速船舶航行一小時船舶前進的距離，代號為VE，它是船舶相對于水的速度?；俣龋郝菪凉{的理論速度與主機航速的差值滑失比：滑失速度與理論速度之比?；П扰c主機航速、船型、吃水、吃水差、風浪、水深及污底等因素有關。2測速場1）組成：三對橫向疊標，一對導航疊標構成.2）良好的船速校驗線應具備的條件 （）船速校驗線的長度要適當，如果過短或過長都會影響測定的精度。一般用于18kn以下的船舶，其長度應為12 n mile；而用于18 kn以上的船舶，其長度應為23 n mile。（）船速校驗線上的水深不應小于1.5gd；（）在船速校驗線的兩端，應該有寬廣的旋回余地；（）船速校驗線應該設立在能避風浪和沒有水流影響的地方，如果有水流存在時，應使船速校驗線盡可能的與流向平行。（）船速校驗線附近應該完全沒有航海危險。船速校驗線上的所有標志都應該是容易識別的。3在船速校驗線上測定主機航速 ）在無水流影響時，只要在船速校驗線上航行一次，便可求得主機航速。）在恒流影響下，應以同樣的主機轉數(shù)往返重復測定兩次，分別求出每次測定的主機航速和，然后按求算術平均值的計算方法求得主機航速。即：（）在等加速水流影響下，流速變化均勻。以同樣的主機轉數(shù)則必須在短時間內往復測定航速三次，分別計算出每次測定的主機航速、和，然后按下面公式計算求