Szkoła żeglarstwa 4winds - Nawigacja klasyczna 4/9

piątek, 22 listopada 2013
Szkoła żeglarstwa 4winds
W czwartej części rozważań o nawigacji klasycznej dowiemy się, jakie rodzaje kursów spotykamy w żeglarstwie. Poradnik przygotował kapitan Krzysztof Piwnicki ze Szkoły żeglarstwa 4winds.

„Trzymaj kurs” to jedno z najczęściej słyszanych poleceń na jachcie. W porządku. Kurs, ale jaki? Sternik płynie wg kompasu, trzyma więc kurs kompasowy. Lecz przecież kompas „kłamie” (o czym pisaliśmy w poprzednich rozdziałach), nawigator powinien zatem umieć obliczać kurs rzeczywisty, czyli ten, którym jacht się porusza „naprawdę”. Tak więc każdy szanujący się żeglarz powinien wiedzieć, że w nawigacji mamy kilka rodzajów kursów (oprócz kursu walut).

Są to:
  • kurs rzeczywisty (KR) - kąt między kierunkiem północy rzeczywistej a linią kursową
  • kurs magnetyczny (KM) - kąt między kierunkiem północy magnetycznej a linią kursową
  • kurs kompasowy (KK) - kąt między kierunkiem północy kompasowej a linią kursową


Jako pierwszym zajmiemy się kursem rzeczywistym.


Kurs rzeczywisty (KR) – kąt zawarty między północą geograficzną (wskazywaną na mapie przez każdy południk), a kierunkiem linii kursowej (wzdłuż której płynie lub ma płynąć jacht). Liczony w prawą stronę (zgodnie z ruchem wskazówek zegara) w stopniach od 0° do 360°. KR odczytuje się i wykreśla na mapie za pomocą trójkąta nawigacyjnego.


Trójkąt nawigacyjny to bardzo proste, ale genialne urządzenie. Jest to plastikowy, przezroczysty trójkąt prostokątny równoramienny. Na krawędzi przeciwprostokątnej wykonana jest skala centymetrowa (linijka) z punktem 0 na środku (wartości rosną w związku z tym w prawo i lewo od zera). Na przyprostokątnych umieszczona jest natomiast skala kątowa (co jeden stopień), a na środku czytnik wartości skali kątowej. Każda podziałka opisana jest dwoma wartościami: wewnętrzną mniejszą i zewnętrzną większą. Dzięki temu trójkąt nawigacyjny działa jak kątomierz, który pozwala nam odczytać kąt, czyli kurs rzeczywisty (ten, którym nasz jacht ma płynąć rzeczywiście - naprawdę).

Aby określić jego wartość kątową KR, rysujemy na mapie linię z punktu „A” (nasz „start”) do punktu „B” („meta”). Następnie układamy trójkąt nawigacyjny kątem prostym w dół (do siebie), a przeciwprostokątną wzdłuż wykreślonej linii kursowej. Ustawiamy trójkąt w taki sposób, aby jego przeciwprostokątna dokładnie przylegała do linii kursowej. Następnie przesuwamy ustawiony trójkąt do najbliższego południka. Powinien on przebiegać przez punkt 0 na przeciwprostokątnej. Następnie na skali kątowej szukamy miejsca, w którym południk „wybiega” spod trójkąta. W tym miejscu odczytujemy wartość KR. Jeżeli linia kursowa biegnie w prawo od południka to oznacza, że KR wynosi od 0° do 180°, a odczytu dokonujemy na skali zewnętrznej zielonej. Jeżeli linia kursowa skierowana jest w lewo to znaczy, że KR wynosi od 180° do 360°, a odczytu dokonujemy na skali wewnętrznej czerwonej.


Uwaga: Często nie można odróżnić kolorów na trójkącie. Pamiętajmy wtedy, że jeżeli linia kursowa biegnie w kierunku pierwszej ćwiartki to KR wynosi od 0° do 90°. Jeżeli skierowana jest w II ćwiartkę to kurs ten wyniesie od 90° do 180°, w III - od 180° do 270°, a w IV - od 270° do 360° i na tej podstawie wybrać odpowiednią wartość z trójkąta.

Jeżeli lokalizacja linii kursowej na mapie nie pozwala na bezpośredni odczyt KR (nie da się tak ułożyć trójkąta, aby przeciwprostokątna ułożona była wzdłuż linii kursowej, a południk przechodził przez punkt zero) należy linię kursową „przesunąć” w stronę najbliższego południka. Dokonujemy tego stosując przesunięcie równoległe, przy pomocy dwóch trójkątów nawigacyjnych lub trójkąta i linijki. Tak więc:
  1. Przykładamy przeciwprostokątną trójkąta do linii kursowej.
  2. Drugi trójkąt przystawiamy przeciwprostokątną do jednej z dwóch przyprostokątnych pierwszego trójkąta, tak aby wzdłuż niego można było przesunąć pierwszy trójkąt w stronę najbliższego południka.
  3. Przesuwamy pierwszy trójkąt tak, aby najbliższy południk przebiegał przez punkt 0.
  4. Na skali kątowej pierwszego trójkąta odczytujemy wartość KR. 

 

Tyle z grubsza o kursie rzeczywistym. I gdyby kompas pokazywał północ rzeczywistą – tak jak wskazują ją południki - wszystko byłoby proste. Igła kompasu jednak nie układa się zgodnie z przebiegiem południków geograficznych, tylko magnetycznych (a i to nie do końca, o czym przekonamy się za chwilę). Tak więc zadaniem nawigatora jest skorygowanie wskazań kompasu tak, aby na ich podstawie dowiedzieć się, gdzie rzeczywiście znajduje się północ geograficzna (rzeczywista). Aby tego dokonać należy znać wartości różnicy kątowej pomiędzy przebiegiem południków magnetycznych i geograficznych w danym miejscu i czasie – gdyż układ południków magnetycznych zmienia się na skutek „wędrówki” biegunów magnetycznych, o czym pisaliśmy w poprzednim rozdziale. Różnica kątowa pomiędzy północą geograficzną a magnetyczną (a dokładniej przebiegiem południków magnetycznych i geograficznych) to deklinacja.

 

Deklinacja magnetyczna – wyrażony w stopniach kąt pomiędzy rzutem południka geograficznego, a rzutem południka magnetycznego na tę samą płaszczyznę styczną do powierzchni Ziemi w tym samym punkcie. Deklinację oznaczamy literą d. Wartości deklinacji wyznaczane są na bieżąco przez obserwatoriów zrzeszonych w IAGA (International Agency Geomagnetism and Aeronomy).

Deklinację liczy się od rzeczywistego (geograficznego) południka na wschód lub na zachód, od 0 do 180°. Wartość deklinacji może być zatem wschodnia lub zachodnia (południk magnetyczny odchyla się na wschód lub na zachód od południka geograficznego). Kiedy odchylenie to biegnie na wschód deklinacja jest dodatnia. Kiedy odchylenie jest ku zachodowi - deklinacja ma wartość ujemną. Warto zresztą zapamiętać sobie sentencję: „W nawigacji wszystko co wschodnie jest dodatnie, a to co zachodnie jest ujemne”.


Ponadto skoro bieguny magnetyczne się przemieszczają, to i deklinacja nie będzie stała w czasie. Tak więc wartość deklinacji zależna jest nie tylko od miejsca, ale i od czasu. Dlatego też na mapach oprócz wartości deklinacji na dany rok, podawana jest roczna zmienna, czyli wartość o którą deklinacja będzie się rokrocznie zmieniać.

Wartość deklinacji oraz rocznej zmiennej odczytujemy z róży kompasowej znajdującej się na mapie lub specjalnych ramek. Jest ona charakterystyczna dla konkretnego obszaru, tak więc na jednej mapie spotkamy często kilka róż lub ramek. Deklinację odczytujemy zawsze z tej, która znajduje się bliżej naszej pozycji. Dla naszych obliczeń przyjmiemy, że deklinacja została ustalona dla roku 2001 i wyniosła 3°40' E. Każdego roku będzie ona zmierzać ku wschodowi (pogłębiać o 2 minuty - 2'E)

Magnetic Variation
3° 40' E 2001 (2' E)
Na brytyjskich mapach generalnych, w celu uniknięcia zagęszczeń ramek lub róż, informację o deklinacji podaje się w formie izogon – linii łączących punkty o tej samej deklinacji. Izogony oznaczające deklinację zachodnią są liniami ciągłymi, izogony oznaczające deklinację wschodnią - liniami przerywanymi. Izogona o deklinacji równej zero (agona), zazwyczaj jest rysowana dwiema liniami równoległymi: ciągłą i przerywaną.

Opierając się więc na danych odczytanych z mapy możemy ustalić wartości deklinacji dla roku, w którym odbywamy rejs. Uaktualnienie to jest konieczne oczywiście w sytuacji, gdy deklinacja została określona dla lat wcześniejszych. Jeżeli mapa jest świeżo wydana, a deklinacja zbadana niedawno - nie jest to potrzebne.

Przykład: mamy mapę z podaną deklinacją trzy stopnie i czterdzieści minut wschód dla roku 2001 (Magnetic Variation 3°40' E 2001), a roczna zmienna wynosi dwie minuty ku wschodowi (2' E) i musimy ustalić wartość deklinacji dla roku 2013 wykonamy następujące czynności:
  • obliczamy ile lat minęło od roku 2001 do roku 2013
    2013 – 2001 = 12 lat
  • ilość lat mnożymy przez wartość rocznej zmiennej
    12 × 2' = 24'
  • ustalamy znaki stałej i zmiennej wartości deklinacji E +, W – (w tym wypadku E+)
  • wynik mnożenia dodajemy do wartości deklinacji z roku 2001
    (+3°40') + (+0°24') = (+3° 64') i dalej +3°64’ = 4° 04’ E
Tak więc deklinacja dla roku 2013 wynosi w danym miejscu cztery stopnie i cztery minuty ku wschodowi.

W obliczeniu ważne jest, aby pamiętać że:
Jeżeli deklinacja lub jej roczna poprawka jest wschodnia (E) ma ona wartość dodatnią (+). Jeżeli deklinacja lub jej roczna poprawka jest zachodnia (W) ma ona wartość ujemną ( –).
Tak więc gdyby przy tych samych danych (Magnetic Variation 3°40’ E 2001) roczna poprawka byłaby zachodnia (2' W) obliczenie byłoby następujące: 2013 – 2001 = 12 lat, stąd 12 × 2' = 24' więc: (+3°40') + (-0°24') = 3°40' - 0° 24' = 3°16‘E.
Dlatego też istotne jest, aby obliczenia wykonywać z użyciem nawiasów, a dopiero po ich zdjęciu ustalać znak zasadniczy.

Na mapach brytyjskich często spotykamy inną formę podania wartości zmiennej rocznej. Spotkamy się tu z określeniem decreasing – pomniejszyć lub increasing – powiększyć.

W takiej sytuacji wartości deklinacji z roku, dla którego została ona ustalona powiększamy lub pomniejszamy algebraicznie o roczną zmienną pomnożoną oczywiście przez ilość lat, które upłynęły od roku, dla którego ją ustalono. Tak więc roczna zmienna nie będzie miała wartości wschodniej lub zachodniej, czyli dodatniej lub ujemnej, a obliczenie będzie wyglądało następująco:

3°40'E 2001 (decreasing 2') + 3°40‘ pomniejszyć o 24” (2 x 12) = + 3°16‘
3°40'E 2001 (increasing 2') + 3°40‘ powiększyć o 24” (2 x 12) = + 3°64‘ = + 4°04’
3°40'W 2001 (decreasing 2') - 3°40‘ pomniejszyć o 24” (2 x 12) = - 3°16‘
3°40'W 2001 (increasing 2') + 3°40‘ powiększyć o 24” (2 x 12) = - 3°64‘ = - 4° 04’

Uwaga. Na mapach polskich często wartość deklinacji podana jest w formie ułamka stopnia. Chcąc zamienić ułamek stopnia na minuty należy pomnożyć go przez 60 (stopnie geograficzne są w systemie sześćdziesiętnym), tak więc -1,2° = -1° (0,2 x 60)' = -1°12'.

Skoro znamy już aktualną deklinację, czyli wiemy o ile różni się położenie północy geograficznej i magnetycznej, możemy ustalić o ile „myli się” kompas.

I znowu wszystko mogłoby być proste, gdyby nie fakt, że igła kompasu nie układa się zgodnie z przebiegiem południków magnetycznych. Nie pokazuje nam „prawdziwej” północy magnetycznej. Dlaczego? A mianowicie dlatego, że na wskazanie igły kompasu oddziaływają też namagnesowane elementy konstrukcyjne jachtu. Zaburzają one jego działanie. I w tym wypadku zaburzenie to może „odchylać” igłę kompasu od układu północ – południe magnetyczne o kilka, a czasami o kilkanaście stopni w prawo lub w lewo, czyli ku wschodowi lub zachodowi. Odchylenie to nazywamy dewiacją.

Dewiacja – kąt zawarty między kierunkiem północy magnetycznej (Nm), a kierunkiem północy kompasowej (Nk). Powstaje w wyniku oddziaływania na kompas namagnesowanych elementów konstrukcyjnych i wyposażenia jachtu. Dewiację oznaczamy symbolem δ. Dewiacja kompasowa jest dodatnia (+), gdy kierunek północy kompasowej (Nk) jest odchylony od kierunku północy magnetycznej (Nm) w prawo (na wschód) i ujemna (–), gdy kierunek północy kompasowej (Nk) jest odchylony od kierunku północy magnetycznej w lewo.

Dewiacja jest zjawiskiem złożonym. Wyróżniamy też kilka jej odmian. Najprostsze, aczkolwiek nie kompletne wyjaśnienie tego zjawiska znajduje się poniżej.

Otóż, jeżeli jacht w czasie budowy lub długiego postoju stał wzdłuż linii ziemskiego pola magnetycznego Nm - Sm to znajdujące się na nim żelazo namagnesuje się wzdłuż linii diametralnej jachtu. Wiec kiedy jacht wypłynie i ustawi się np. w linii E – W to igła kompasu będzie się odchylała w stronę dziobu jachtu ( bo tam będzie biegun namagnesowanego żelaza).


Oczywiście jeżeli jacht namagnesuje się w innym układzie w trakcie rejsu igła kompasu będzie się odchylać w inną stronę.


Bieguny magnetyczne powstałe na jachcie można zastąpić układem dwóch wypadkowych N i S. Igła kompasu zmienia swoje położenie wobec tych biegunów co powoduje, że jej odchylenie jest zależne od kursu jachtu. Dewiacja ta przebiega według funkcji sinusoidy, zmieniając znak wraz ze zmianą kursu co 180 stopni.

Wartość dewiacji będącą wypadkową różnych jej rodzajów określa dewiator. On też sporządza tabelę lub wykres dewiacji. Powinny one być wykonane dla kursów co 5o lub 10o i być co roku aktualizowane

Z tabeli możemy odczytać wartość dewiacji dla kursu kompasowego np. dla KK = 030o wartość dewiacji δ wynosi +3,5o
N wykresie kurs kompasowy KK odczytujemy z osi rzędnych, a wartość dewiacji z osi odciętych. Dla powyższego wykresu będzie to dla KK = 060o dewiacja δ = + 2,5o

Znając zatem kurs kompasowy KK oraz wartość deklinacji i dewiacji możemy obliczyć kurs rzeczywisty i wykreślić go na mapie (sprawdzić dokąd dopłynie nasz jacht). Pomoże nam w tym wzór, do którego wystarczy podstawić wymienione powyżej wartości:

KR = KK + (d) + (δ)


Jeżeli np.: KK = 225o, d = + 8o, δ = - 4o
to:
KR = 225 + (+ 8) + (- 4)
KR = 225 + 8 – 4
KR = 229o

Tak więc, kiedy sternik trzyma na kompasie kurs 225o nasz jacht powinien się poruszać kursem rzeczywistym 229o.

W rzeczywistości jednak jacht nie popłynie tym kursem, bo przez cały czas podlega działaniu wiatru, który spycha go z trasy. O tym w kolejnej części naszego cyklu.

Kpt. Krzysztof Piwnicki
4winds szkoła żeglarstwa
TYP: a3
0 0
Komentarze