четверг, 5 февраля 2015 г.

узлы и мили


Судовой лаг
Морская миля. Пройденный путь и прочие расстояния на море принято измерять в морских милях. Эта традиция связана с тем, что морская миля, в отличие, к примеру, от метра и километра, выступает естественной и абсолютно понятной моряку единицей длины.
Выражаясь формально, морская миля есть протяженность отрезка земного меридиана, отвечающая одной угловой минуте. Исходя из этого определения, вспоминая еще о том, что длина экватора не так сильно отличается от длины меридиана, можно заметить следующее. Для моряка, совершающего плавание в не слишком высоких широтах (ясно, почему), одинаково естественным оказывается измерение пройденного расстояния, что в угловых градусах и минутах, что в морских милях.

К примеру, если морская карта или навигационные приборы показывают, что судно, следуя на север, переместилось -на 48 угловых минут, это означает, что оно преодолело дистанцию длиной 48 миль. И обратно, если моряк полагает, что его судну полагается пройти отрезок пути длиной, к примеру, в тридцать шесть миль на север или восток, соответствующее перемещение на карте будет отмечено тридцатью шестью минутами, соответственно, широты или долготы.
πR = 2-3,1416-6370 = 40024 км. В угловом измерении полный круг равен Ф = 360-60 = 21600' (угловых минут). Исходя из этого, для протяженности морской мили, измеренной в километрах, получается следующее:
Морская миля = S/Ф = 40024/21600 = = 1,853 км.
В морском обиходе используется также понятие кабельтов, одна десятая морской мили, что составляет 185,3 м. Намного реже вспоминают о понятии сажень, что есть сотая часть кабельтова: 1,853 м. С этим термином сегодня можно встретиться, разве что, рассматривая старые морские карты.
Узел. Если к понятию "морская миля" обращаются, интересуясь длиной некоторой дистанции, то понятие узел связывают со скоростью движения судна. Связь между величинами "морская миля" и "узел" предельно проста:
один узел есть скорость, при которой судно за один час проходит одну морскую милю.
Именно "мили в час" и "узлы", а не "узлы в час", как выражаются некоторые сухопутные граждане (нет большего позора для моряка, чем произнести такое при свидетелях).
Не составляет труда установить связь между "узлами" и "километрами в час":
1 уз = 1,853 км/ч;
1 км/ч= 1 / 1,853 =0,5397 уз.
Перейдя к "метрам в секунду", соответственно имеем:
1 уз = 1853 / 3600 = 0,515 м/с;
1 м/с = 1 /0,515 = 1,94 уз.
Яхтсмен эти сведения удерживает в голове, придерживаясь следующей схемы: "один узел есть полметра в секунду"; "один метр в секунду есть два узла".
Голландский лаг.Самый простой способ измерить скорость хода судна: (а) в носовой его части бросают в воду, поближе к борту, какой-нибудь не очень нужный предмет, обладающий способностью не тонуть сразу; (б) отсчитывая секунды, фиксируют момент прохождения этого предмета мимо какой-то отметки, заранее выбранной в кормовой части судна; (в) расстояние, измеренное по палубе вдоль борта, между местом бросания и кормовой отметкой, делят на количество отсчитанных секунд.
Результат деления - скорость судна, измеренная в метрах за секунду. Если считать, что пройденный плывущим предметом путь, измеренный в метрах, будет как бы в два раза больше, то результатом деления окажется скорость, измеренная в узлах.
К примеру, если расстояние между носом яхты, откуда баковый матрос по команде рулевого бросил за борт щепку, до шкотовой лебедки, рядом с которой находится тот самый рулевой, отсчитывающий секунды, составляет семь метров, а отсчитано было пять секунд, то скорость яхты такова:
скорость яхты = 2-7/5 = 2,8 уз.
Этот способ измерения скорости критикуют, наверное, с момента его изобретения (никто не помнит, когда оно состоялось). Тем не менее, им пользуются, время от времени. Если скорость движения яхты относительно невелика, результаты измерения оказываются не такими уж неточными. О том, что "голландский лаг" всегда под рукой, и говорить не приходится.
Ручной лаг.Чуть менее древний, чем "голландский лаг", ручной лаг конструктивно состоит из дощечки - сектора с некоторым утяжелением и лаглиня. Подбирая утяжеление, хозяин ручного лага добивается того, чтобы сектор обладал способностью плавать, лишь немного высовываясь из воды, устойчиво сохраняя при этом вертикальное положение. Лаглинь, прикрепленный к сектору тремя короткими стропами, превращает его в импровизированный плавучий якорь. Существенно, что сам лаглинь по длине размечен равноотстоящими узелками.
Ручной лаг используют следующим образом: (а) сбрасывают сектор с кормы яхты; (б) сразу же начинают вытравливать лаглинь, обеспечивая ему минимальный натяг; (в) при этом, используя секундомер, замеряют время, потраченное на вытравливание лаглиня. Чем больше сектор ручного лага похож на плавучий якорь, тем больше длина вытравленного лаглиня похожа на путь, пройденный яхтой за отмеченное время.
Ясно, что искомая скорость равна частному от деления вытравленной длины лаглиня на соответствующее время. Любопытно, однако, что таким делением никто никогда и не занимался. Просто расстояние между узелками, размечавшими лаглинь, и контрольное время раз и навсегда выбирали такими, чтобы количество узелков, проскользнувших в процессе замера между пальцами "оператора", в точности соответствовало численному значению скорости - в узлах. Отсюда, кстати сказать, и происходит название морской единицы измерения скорости.
Механический лаг. Механический лаг конструктивно состоит из вертушки, буксируемой за кормой судна, лаглиня, изготовленного из плетеного троса, потому не подверженного скручиванию, и механического счетчика оборотов, размещаемого на гакаборте.
Скорость вращения вертушки однозначно связана со скоростью движения судна: чем больше его скорость, тем быстрее вращается буксируемая им вертушка (известен коэффициент, связывающий значения этих величин). Лаглинь исполняет две функции. Он, соответственно, (1) обеспечивает буксировку вертушки, (2) без потерь передает вращение вертушки счетчику ее оборотов.
Механическим лагом пользуются очевидным образом. Назначают временной интервал и наблюдают за тем, какое приращение за это время покажет счетчик оборотов. Иначе, назначают ожидаемое приращение числа оборотов и с секундомером в руках прослеживают, за какое время это приращение произойдет. В любом случае, количество оборотов (оно же - пройденный путь, в известном масштабе) делят на время, приходя, таким образом, к искомой скорости.
Современные лаги. Если на борту яхты есть надежно действующий источник электрической энергии, проблема измерения скорости ее хода перестает быть проблемой. Промышленность предлагает сегодня множество типов электрических и электромеханических устройств, обеспечивающих измерение подобных величин с достаточной точностью.
Как правило, устройство измерения скорости движения яхты состоит из двух главных частей: датчика измерения скорости, производящего некоторые сигналы, и системы регистрации, которая обеспечивает обработку этих сигналов, выводя результаты обработки на дисплей (скорость судна, представленная в узлах, в метрах за секунду).
Что касается датчиков, за истекшие десятилетия были испробованы многочисленные их типы: электромагнитные, доплеровские, индукционные, давления -с трубками Пито, многие другие. В целом совершенные, практически все они по разным причинам ушли "в тень". Испытание временем выдержали наиболее простые, если не сказать примитивные -датчики турбинного вида: миниатюрное турбинное колесо, выступая частью своего "диска" за наружную поверхность обшивки, вращается со скоростью, пропорциональной скорости обтекающего ее потока (скорости движения самой яхты). Быстроту такого вращения отслеживают бесконтактным способом, электрическим путем фиксируя мелькания маленького магнитика, встроенного в "турбинку".
Устройство такого типа пригодно для использования как при выполнении навигационных расчетов, так и в процессе настройки яхты на ходу. Одно дело менять что-то в элементах настройки яхты и самому решать, основываясь на личных ощущениях - стало хуже, стало лучше? Совсем другое дело, варьируя натяжение элементов стоячего такелажа и шкотов, поглядывать на дисплей указателя скорости. Очевидно, что результат работы, качество настройки яхты, во втором случае будет лучше.
Абсолютная скорость, относительная скорость. Планируя снабдить яхту указателем скорости, следует помнить о том, что такие устройства четко разделяются на две группы, приборы измерения (а) абсолютных и (б) относительных величин.
Какие-то из них позволяют определить скорость движения яхты относительно неподвижного морского дна (это относится, например, к устройствам доплеровского типа). В таких случаях говорят, что прибор помогает определить абсолютную скорость движения яхты. Можно заметить, что это еще есть скорость движения яхты относительно неподвижных берегов - на нее ориентируются, продумывая процедуру прохода яхты под мостом, перекинутым через быструю реку. Значения абсолютной скорости используют, ведя прокладку по карте.
Приборы другого типа обеспечивают измерение скорости движения судна относительно водной массы, окружающей его (датчики с трубкой Пито, как пример). В таких случаях говорят, что измеряется относительная скорость. Если в акватории, в которой совершает плавание яхта, нет явно выраженных течений, разницы между показаниями приборов одного и другого типа не будет. В случае же, например, прохода яхты под речным мостом разница может быть более чем значительной.
Для пересчета относительной скорости в абсолютную, к относительной скорости полагается прибавить скорость течения. К примеру, если судно движется вниз или вверх по реке, к относительной скорости полагается соответственно прибавить или от нее отнять скорость течения реки (произвести алгебраическое сложение скоростей). Если судно идет под углом к течению реки, складывать придется уже векторы скоростей (производить геометрическое сложение скоростей).
Что касается датчиков скоростей турбинной конструкции, их определенно следует отнести к устройствам второго типа. Хорошо это или плохо, скорее плохо, но показывают они - относительную скорость.
Тарировка датчика скорости. Следует понимать, что на выходе с датчика скорости (на входе в блок регистрации и обработки данных) фигурирует некоторый физический сигнал, характеризуемый, например, разностью потенциалов или частотой его пульсаций. Теоретически, есть возможность пересчитать эту разность или ту же частоту в требуемые яхтсмену "узлы". Этим, собственно, и занимаются инженеры, проектирующие прибор, подбирающие для него наилучшую элементную базу.
Напрямую результатами подобных расчетов яхтсмен не пользуется никогда. И дело не только в том, что каждый из электрических компонентов, входящих в состав прибора, работает с некоторой погрешностью, что все они потихоньку "стареют". Главное здесь связано с тем, что никакой конструктор не знает заранее, где, в какой части корпуса будет установлен датчик. От этого же зависит многое: каждому из возможных размещений датчика отвечает своя скорость локального потока, все они отличаются от "скорости на бесконечности" - от скорости движения яхты.
Датчики гидродинамического типа обычно размещают в носовой части корпуса яхты: не так далеко в нос, чтобы грозила опасность оголения датчика в условиях сильной килевой качки; не так далеко в корму, где все более и более толстым становится "пограничный слой", следствие работы, совершаемой силами трения водного потока о корпус яхты. И при наилучшем размещении датчика, однако, соотношение между скоростью местного потока и скоростью яхты всегда будет отличаться от единицы.
Целям устранения этой неопределенности, а также целям неявного учета погрешностей работы элементов электрической схемы, служит процедура тарировки датчика скорости. Описание того, как именно следует производить тарировку, нужно искать в техническом описании прибора. Но ясно, что ее существо фактически сводится к выполнению двух простых действий: (а) тем или иным "внешним" способом определяют фактическую скорость движения яхты; (б) позволяя яхте продолжать движение, выставляют штифт устройства-компенсатора таким образом, чтобы на дисплее прибора появились нужные цифры.
Считается, что датчик, выставленный на одной скорости, будет давать такие же доброкачественные показания и на других скоростях. Если большой уверенности в том нет, тарировку производят на двух-трех скоростях, а их результаты каким-то образом усредняют.
Лот
Ручной лот. Известное от самых древних времен устройство измерения глубины акватории с борта судна, ручной лот, состоит из двух элементов: чугунной или свинцовой гири, что собственно и есть лот, и шнура длиной 20...30 метров, название которому - лотлинь.
Лот, применяемый на малых судах, имеет массу порядка трех-пяти килограммов. Обычно ему придают вытянутую форму, в его донышке нередко делают выемку, которую полагается заполнять смесью сала и толченого мела. При ударе лота о грунт к этой смеси прилипают частички донного грунта. Нередко оказывается так, что уже знания того, что за грунт под тобой - песок, глина, камни, достаточно для определения местоположения яхты.
Но главное назначение лота, конечно же, это измерение глубины места. Чтобы облегчить процедуру оценки длины лотлиня, ушедшего под воду, его размечают: или по сложной системе, хитроумными марками из кожи и парусины, или просто узелками, как правило, завязываемыми через один метр.

Измерение глубины места на ходу судна под силу лишь обученному исполнителю. Собственно измерение, которое удобнее выполнять, стоя на баке, осуществляют в следующем порядке: (1) поддерживая одной рукой мягко свернутую бухту лотлиня, другой рукой выбрасывают лот вперед по ходу яхты; (2) по мере продвижения яхты к тому месту, где на грунте теперь лежит лот, подбирают слабину лотлиня; (5) в тот момент, когда лотлинь примет вертикальное положение, оценивают длину его части, остающейся под водой - измерение произведено; (4) выбирают лотлинь и, если в том есть необходимость, готовятся произвести следующий замер.

из книги Яхтенное дело. Справочное издание. — СПб.: "Элмор", 2005