航海学基础知识.docx

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1、第三章 航向, 方位和距离第一节 航海上常用的度量单位一, 长度单位1海里(nautical mile, n mile)1定义海里等于地球椭圆子午线上纬度一分所对应的弧长简写为1n mile或1。数学公式：赤道最短，1842.9m，两极最长，1861.6m；两地最大差值是18.7m。2标准海里英国为1853.18m(6080英尺)；我国采纳1929年国际水文地理学会议通过的海里标准，1n mile=1852m。约在纬度4414处1n mile的长度才等于1852m3航海实践中产生的误差例：某轮沿着赤道向正东航行，每小时25n mile，航行一天后航程是按1n mile等于1852m计算，假如按

2、赤道1 n mile的实际长度1842.94m计算，那么船舶一天航行的距离是：由此可以看出，将1n mile确定为1852m后，所产生的误差只有航行距离的0.5%。假设在中纬度海区航行，那么所产生的误差将更小。2链(cable,cab)1n mile的非常之一为1链。链是用来测量较近距离的单位。1链=185.2m3米(meter,m)国际上通用的长度度量单位。航海上用来表示海图里的山高和水深，有时也用来度量距离。4拓(fathom), 英尺(foot,ft)和码(yard,yd)旧英版海图上用英尺和拓表示水深；山高以英尺表示。用海里, 码和英尺来度量距离。1拓=1.829m或6 ft, 1yd

3、=0.9144m或3 ft, 1 ft=0.3048m。目前英版的拓制海图正被米制海图(metric chart)所代替5公里(kilometer,km)用于海图上表示两个陆标间较远的距离单位。1km=1000m。二, 速度单位节(knot,kn)：航海上计算航速的单位。1节等于1n mile/h。航海上流速也用节来表示。三, 角度单位航海上常用的角度单位为六十等分制。一圆周分为360，1=60，1=60。第二节 能见地平距离及物标能见距离一, 几个概念1地平面(horizon)：凡及测者铅垂线相垂直的平面。2铅垂线，是指通过测者眼睛，并及测者重力方向相重合的直线。3测者真地平平面(true

4、horizon)或天文地平平面(celestial horizon)：凡及测者铅垂线相垂直，并通过地心的地平平面。4测者地面真地平平面(sensible horizon)：通过测者眼睛的地平平面。5水天线：在大海上，具有肯定眼高的测者e，所能看到四周大海的最远处，水天交界限所围成的圆圈，这个圆圈称为测者能见地平或视地平。6测者能见地平平面或视地平平面(visible horizon)：水天线所在的地平平面。在探讨测者能见地平距离及物标能见距离时，通常把地球看成圆球体。二, 测者能见地平距离(distance to the horizon from height of eye)定义：视距，在海上

5、观测者至他所看到的水天线的距离，用De表示。公式： 三, 物标能见地平距离(distance to the horizon from object)定义：在能见度良好的状况下，当测者眼高为零时，即测者眼晴位于海平面上，物标顶点能被看到的最大距离；或假设测者眼睛放在物标的顶端，所能看到的测者能见距离称为物标能见地平距离，用Dh表示。公式：四, 物标地理能见距离(geographical range of an object)定义：当能见度良好时，仅由于地面曲率和地面光线的折射率的影响，具有肯定眼高的测者，理论上能够看到物标的最大距离。用 Do 表示。公式：例1, 某轮眼高e=16m，山高H=64

6、m，求该山地理能见距离。五, 灯标射程1几个概念1灯塔灯光初显：在灯塔灯芯初露测者水天线那一瞬间，才是测者最初能够干脆看到灯塔灯光的时刻，这时叫。灯塔灯光初显时，测者及灯塔之间的距离等于灯塔的地理能见距离Do。2灯塔灯光初隐：当船舶驶离灯塔时，测者看到灯塔灯芯刚刚没于水天线的那一瞬间。并不是全部的灯塔都有初显(隐)现象的，要依据灯塔的光力强度和射程来推断是否有初显(隐)现象。2中版航海资料中的灯标射程1定义：睛天黑夜，当测者眼高为5m时，能够看到灯塔灯光的最大距离。它等于光力能见距离(或称光力射程)及5m眼高的灯塔地理能见距离(或称地理射程)中较小者。光力能见距离(光力射程)：指晴天黑夜灯塔灯

7、光所能照耀的最大距离。2强光灯塔：指灯塔射程等于或大于(一般不超过1 n mile)测者5m眼高时的灯塔地理能见距离(地理射程)。即：灯塔射程强光灯塔有初显(隐)现象，初显(隐)距离等于灯塔的地理能见距离：初显(隐)距离或初显(隐)距离=射程 例1：我国的花鸟山灯塔高83.2 m，射程24n mile，推断该灯塔有无初显(隐)发生的可能3弱光灯塔：灯塔的射程小于测者眼高5m时的灯塔地理能见距离(地理射程)。弱光灯塔标的是光力射程；无初显(隐)现象，灯光只能在标记的射程内才有可能看到。即灯塔射程例2：长江口某灯塔高84.4m，射程20n mile，推断该灯塔有无初显(隐)发生的可能3英版海图和英

8、版灯标雾号表中供应的灯塔射程定义：灯光的光力能见距离(或称光达射程)，即光力射程或额定光力射程。光力射程(luminous range)：是指在某一气象能见度条件下，该灯塔灯光所能照耀的最大距离。额定光力射程(nominal range)：是指在气象能见度为10n mile 条件下，该灯塔灯光的光力射程。采纳额定光力射程的国家和地区在英版灯标雾号表的特别说明(Special Remark)中注明。灯塔射程，只及灯光强度和气象能见度有关，及灯高, 眼高, 地面曲率等均无关。例题。第三节 向位及舷角一, 方向的确定及划分1方向的确定1测者地平平面，测者地面真地平平面是通过测者并垂直于测者铅垂线的平

9、面；2测者子午圈平面；3测者东西圈(primevertical)平面，测者卯酉圈平面，包含测者铅垂线并及测者子午圈平面垂直的平面；4南北线：测者子午圈平面及测者地面真地平平面的交线；5东西线：测者东西圈平面及测者地面真地平平面的交线。不同地点的测者地面真地平平面，南北线和东西线是不同的；两极的测者无法确定北, 东, 南, 西四个根本方向，北极测者无真北方向随意方向都是真南方向，南极测者随意方向都是真北方向。2方向的划分1圆周法(three-figure method)以正北000为基准，按顺时针方向计算，由000360；表示方法：用三位数字表示，航海上最常用的表示方。2半圆法(semicirc

10、ular method)以正北或正南为基准，向东或向西分别计算，各从0180计算到正南或正北；表示方法：除度数外，还要标出起算点和计算方向。如80SW。度数后缀的方向，前者表示起算方向，后者那么表示计算方向主要用在航海天文计算中，表示天体方位。3罗经点法(compass point method)以正北为基准，将地面真地平划分为32等分，得出32个方向点，每一个方向点称为一个罗经点；四个基点(cardinal point)：北(N), 东(E), 南(S), 西(W)为；四个隅点(intercardinal point)：北东(NE), 南东(SE), 南西(SW)和北西(NW)八个三字点(i

11、ntermedicate point false point)：即北北东(NNE), 东北东(ENE) 西北西(WNW)和北北西(NNW)；十六个偏点(by point)：北偏东(N/E), 北东偏北(NE/N), 北东偏东(NE/E), 东偏北(E/N) 北西偏北(NW/N), 北偏西(N/W)。由于罗经点划分得不够精确，目前仅用它来表示风, 流的方向。3三种方向划分系统之间的换算1)半圆法换算成圆周法的法那么在北东(NE)半圆，圆周度数等于半圆周度数，在南东(SE)半圆，圆周度数等于180减半圆周度数;在南西(SW)半圆，圆周度数等于180加半圆周度数;在北西(NW)半圆，圆周度数等于36

12、0减半圆周度数;2)罗经点法换算成圆周法的法那么1点11 1115二, 相位及舷角1航向线(course line，CL)：船首尾线向船首方向的延长线，称为航向线，代号为CL。船首尾线(fore and aft line)：当船正平常，船舶的首尾面及船舶地面真地平平面相交的直线。2真航向(true course，TC)定义：船舶航行时，在船上测者的真地平平面上，真北线及航向线之间的夹角，代号为TC。度量：从真北线开场顺时针计量到航向线。用圆周法表示，从00003600。3船首向(heading，Hdg)：指在任何状况下，船舶某一瞬间的船首方向。代号为Hdg；常于船舶在港内操纵或锚泊时用。4方位

13、线(bearing line)：在测者地面真地平平面上，由测者向物标的连线。5真方位(true bearing，TB)定义：在测者地面真地平平面上，真北线及方位线之间的夹角，代号为TB。度量：从真北线开场，顺时针计量到方位线，用圆周法表示， 从000360。6舷角(relative bearing)定义：相对方位，在测者地面真地平平面上，以航向线为基准，从航向线到方位线之间的夹角，代号为Q。计量方法：1圆周法：从航向线开场顺时针计量到物标方位线。由000360。2半圆法：从航向线开场，向右或向左由0180计量到物标方位线，它们分别称为物标的右舷角Q右或左舷角Q左。船首线及物标方位线垂直时称为正

14、横(abeam)。代号为D。当物标舷角Q=90或Q右=90时，称为物标的右正横；而当物标舷角Q=270或Q左=90时，那么称为物标的左正横。7真航向, 真方位及舷角之间的关系真方位(TB)=真航向(TC)+舷角(Q)或 真方位(TB)=真航向(TC)舷角(Q)( Q右Q左)在运算中，当被减数小于减数，那么在被减数中加上360；当相加结果大于360时，那么减去360，对结果并无影响。例5, 某轮TC230，测得两物标的舷角分别为QA68， QB 300，求物标的TB。例6, 某轮TC060，求物标左正横时的TB。第四节 向位测定及换算一, 向位的测定方法航海上是用罗经(compass)测定航向和

15、方位的。目前海船上配备的罗经又分为磁罗经(magnetic compass)和陀螺罗经(gyrocompass)(俗称电罗经)两大类型。1陀螺罗经1陀罗北(gyrocompass north, NG)：陀螺罗经刻度盘上0所指的方向。2陀螺罗经差或陀罗差(gyrocompass error, G)：陀罗北(NG)偏开真北(NT)的角度。陀罗北偏在真北右面(东面)，G偏E或(+)；陀罗北偏在真北的左面(西面)时，G偏W或()。3陀罗航向(gyrocompass course, GC)：陀罗北线及航向线之间的夹角。从陀罗北线开场，顺时针计量到航向线，用圆周法表示。4陀罗方位(gyrocompass

16、bearing, GB)：陀罗北线及物标方位线之间的夹角)。以陀罗北线开场，顺时针计量到物标方位线，用圆周法表示5陀罗航向GC和陀罗方位GB及真航向TC和真方位TB之间的关系 TC=GC+G TBGB+G G偏E为+；G偏W为-例7, 某船陀罗航向GC=314，测得某物标陀罗方位GB=075，假设陀罗差G=1W，求真航向和真方位。6陀罗差G及航向无关。地理纬度变更时，或在航速和航向正在变更时， G会发生短暂的变更。2磁罗经1罗经分类标准罗经(standard compass)；操舵罗经(steering compass)，或反射罗经；应急磁罗经(emergency compass)；舢舨罗经(

17、boat compass)等。2罗北(compass north, Nc)：磁罗经刻度盘0所指的方向。3磁差 (1)磁差的产生磁力线方向垂直于地面的点称为地磁磁极(geomagnetic pole)；地磁场有两个极，近地理北极的称为地磁北极；近地理南极的称为地磁南极。磁北(magnetic north,NM)：将磁罗经放置在地球上某一点，它要受到地磁磁场的作用，磁针的NS线将及该点的地磁磁力线的切线相重合，其N极所指的方向即磁罗经罗盘上零度的方向在地面真地平平面上的投影。磁差(variation,Var)：真北线及磁北线之间的夹角称为，代号为Var。磁北线偏在真北线的东面那么磁差偏东，用E或(

18、+)标示；磁北线偏在真北的西面那么磁差偏西，用W或()标示。(2)磁向, 位磁航向(magnetic course,MC)：磁北线及航向线之间的夹角；从磁北线开场，顺时针计量到航向线，用圆周法表示。磁方位磁北线及物标方位线之间的夹角；从磁北线开场，顺时针计量到物标方位线，用圆周法表示，代号为MB。磁向位及真向位之间的关系如下：MC=TC-VarMB=TB-Var(3)磁差的变更地区不同，磁差不同。在低纬度地区一般磁差比拟小，随着纬度上升而磁差变大；在地极及相应的地磁磁极之间的磁差，最大可以到达180左右。等磁差曲线(isogonic line)：地一样的磁差用曲线连接起来。时间不同，磁差不同地

19、磁磁极不断地按椭圆轨迹绕地极作缓慢地移动。特别地区，磁差异样磁力异样区或磁差异样区(abnormal magnetic variation)(4)磁差的查取在航海图, 沿岸图和某些港泊图的向位圈(即罗经花compass rose)例如，利用我国1984年出版的751002海图磁差偏西456 (1982年)年差, 磁差偏西537(1982年)年差，求取12300E, 3400N处1998年的磁差值。那么先依据海图上的磁差资料，求出向位圈3220N, 12325E和3512N, 12220E两处1998年的磁差值，分别为Var1=456W+(19981982)0.9=510WVar2=5037W+

20、(19981982)0.5=545W因此，3400N, 12300E处的磁差在大洋图和总图上，用等磁差曲线形式给出磁差资料。在一些大比例尺港泊图上，有时仅在海图标题栏内给出；GPS接收机中，还可以依据当时船位干脆从机器中读取当地, 当时的磁差数据。2)自差 (1)自差的产生罗经北或罗北(Nc)：安装在钢铁制成的船上的磁罗经，受船磁场的影响以及磁罗经旁边的电气设备形成的电磁场影响，磁针从磁子午面所指示的北。磁罗经自差(deviation，Dev)：磁北线及罗北线的夹角以磁北为基准，向东向西计量。当罗北偏在磁北之东称为东自差，用E或(+)标示；当罗北偏在磁北之西时称为西自差，用W或()标示(2)罗

21、向位罗航向(compass error,C)：罗北线及航向线之间的夹角。从罗北线开场，顺时针计量到航向线，用圆周法表示。罗方位compass bearing,CB：罗北线及物标方位线之间的夹角。从罗北线开场，顺时针计量到物标方位线，用圆周法表示。(3)自差的变更 航向变更，自差变更船磁变更，自差变更当船舶修理后，尤其是电焊后；船上装载钢铁和带磁性的货物后；长期停岸装卸，或长期在一个固定航向上航行后；船磁都可能发生变更，自差也随之变更。航行磁纬变更较大时，自差也会有所变更。(4)查取自差的方法利用磁罗经自差曲线或自差表查取自差例题见教材。利用磁罗经自差记录簿查取。依据航海日志查取。3)罗经差 定

22、义：磁罗经误差，代号为C。船上磁罗经的磁针在受到地磁和船磁的合力的影响下的罗北(Nc)偏开真北(NT)的夹角。从真北起算，向东或向西，由00到180计算到罗北。当罗北偏在真北之东时是东罗经差，用E或(+)标示；当罗北偏在真北之西时是西罗经差，用W或()标示。罗经差是磁差及自差的代数和。例10, A船某航向上的磁罗经自差Dev = 2 E，而当地的磁差 Var = 14 W，求该航向上的罗经差。二向位换算(conversion of directions)1图解法首先依据条件画出各种不同的基准子午线，以及航向线和方位线，然后从各种不同的基准子午线起算，即可求出各自算到航向线或方位线之间的数值。例

23、11, 真航向090, 罗方位270和磁差12E, 自差2W，求罗航向和真方位。例12, 某叠标线的真方位为250，而船上用磁罗经测得该叠标线的罗方位为258，该地区磁差为4W，求磁罗经自差。2公式计算法运算公式如下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在进展公式运算的过程中，磁差Var, 自差Dev, 罗经差C和陀罗差G均应缀以符号，误差偏东(E)为正(+)；误差偏西(W)为负()。3向位换算的详

24、细步骤是1)先从海图上查出船舶航行海区的磁差资料，并将它改正到航行年份，精度只要求到0.1；2)按罗航向，或在没有罗航向的状况下用磁航向代替罗航向，从自差表或自差曲线图中查出当时航向上的自差值，精度也只要求到0.1；3)按公式C=Var+Dev求得罗经差，或设法驾驭陀罗差G，一般精度要求仅0.5；4)按向位换算公式进展计算。例131998年5月4日某船的CC=150，测得某物标的CB=045，求TC和TB。海图上该处磁差资料为“偏西528.0(1981)，年差+2.6 (自差从表222查取)。例14, 1998年6月1日某轮TC070，并拟以某物标TB=160时转向，求CC及转向时该物标的CB

25、。海图上该处磁差资料为：“偏西715 (1987)年差3(自差从表222查取)。例15, 某船陀GC=039，比对当时CC=043，G=1W和航行海区Var=8W，求该航向上的Dev。三, 罗经差的测定第五节 航速及航程一, 几个概念航速：在航船舶对水运动的速度称为,代号为V。实际航速(speed over ground)：船舶对地运动的速度称为，代号为VG。实际航速=航速+流速推算航速(speed made good)或方案航速(speed of advance)：习惯上在航迹推算中预配或考虑风流影响后的航行速度。航程(distance run)：是由起始点至到达点船舶航行的里程，代号为S。

26、实际航程：船舶沿航迹线航行的里程，代号为SG。航程的单位是海里。实际航程= 对水航程+ 流程航海上测定航速和航程的方法有两大类利用主机转速和计程仪。二, 航速及其测定1用主机转速测定航速螺距：螺旋桨旋转一周所推动的距离。主机航速(speed by RPM)：依据吃水等条件和以主机转速船舶航行一小时船舶前进的距离，代号为VE，它是船舶相对于水的速度。滑失速度：螺旋浆的理论速度及主机航速的差值滑失比：滑失速度及理论速度之比。滑失比及主机航速, 船型, 吃水, 吃水差, 风浪, 水深及污底等因素有关。2测速场1组成：三对横向叠标，一对导航叠标构成.2良好的船速校验线应具备的条件 船速校验线的长度要适

27、当，假如过短或过长都会影响测定的精度。一般用于18kn以下的船舶，其长度应为12 n mile；而用于18 kn以上的船舶，其长度应为23 n mile。船速校验线上的水深不应小于1.5gd；在船速校验线的两端，应当有宽广的旋回余地；船速校验线应当设立在能避风浪和没有水流影响的地方，假如有水流存在时，应使船速校验线尽可能的及流向平行。船速校验线旁边应当完全没有航海危急。船速校验线上的全部标记都应当是简单识别的。3在船速校验线上测定主机航速 在无水流影响时，只要在船速校验线上航行一次，便可求得主机航速。在恒流影响下，应以同样的主机转数来回重复测定两次，分别求出每次测定的主机航速和，然后按求算术平

28、均值的计算方法求得主机航速。即：在等加速水流影响下，流速变更匀称。以同样的主机转数那么必需在短时间内往复测定航速三次，分别计算出每次测定的主机航速, 和，然后按下面公式计算求得主机航速。即：在变加速水流影响下，应当以同样的主机转数，尽可能在短时间内在船速校验线上来回重复测定航速四次，然后分别计算出每次测定的主机航速, , 和，最终按下面公式计算求得主机航速。即：在船速校验线上来回重复测定三次来测定主机航速的均方误差为71或0.04 n mile船舶在试航中，应在船速校验线上以不同的主机转速分别以满载和空载的状况下测定航速，并列出主机转速及航速比照表。二, 航程及其测定1计程仪分类相对计程仪(r

29、elative log)是记录船舶相对于水的航速及航程，计风不计流；回转式计程仪, 水压式计程仪, 电磁式计程仪。肯定计程仪(absolute log)是记录船舶相对于海底的航速及航程；多普勒计程仪, 声相关计程仪。2计程仪改正率公式：式中：计程仪改正率，用百分率表示； 计程仪航程(distance by log)，精确的船舶相对于水的航程；在没有水流影响的地区，它应是船舶相对于海底的实际航程；, -航行于计程仪航程的前后两次计程仪的读数。为时，表示计程仪慢了或航程少记了；当为时，表示计程仪快了或航程多记了。3求计程仪航程 公式：例16：某轮的75.0，20.8，92.2， 求。例17：某轮=

30、+3%，=76.8，2=212.4，求计程仪航程SL。例18：某轮航速18Kn，逆流，流速3Kn，顺风风力使船速加快1Kn，计程仪读数4测定计程仪改正率在无水流影响时，在船速校验线上航行一次：在恒流影响下，往复连续测量2次：在等加速度水流影响下，往复连续测量3次：在变加速度水流影响下，往复连续测量4次：实践证明：即使在最有利的条件下，测定计程仪改正率的误差仍可能到达.。肯定计程仪的改正率，也可以采纳上述求相对计程仪改正率的方法来进展。只是计算公式应改为：式中：船舶相对海底的实际航程，即船速校验线上两横向测速叠标之间的距离。例19：某轮在测速场测定航速及计程仪改正率。设两组横向叠标线间距为2.2n mile，在等加速水流中测得：t1=6分8秒 =120.8 2=123.2t2=5分32秒 2=123.7 4=126.2t3=6分14秒 5=126.9 6=129.3求航速和计程仪改正率。