航海学(9)(航迹推算)

水流要素的确定:
航海上经常遇到的水流有：海流(Current)、潮流 (Tidal stream)和风海流(Wind current)三种。
(１)海流
海流又称洋流（Ocean current），它是由于相 邻海区之间海水长期存在温度、密度或气压的不 同，或长期受定向风的作用，而产生的海水水平 方向的流动。海流在一段较长的时间内保持流向、 流速几乎不变，故又称恒流。
第二篇 船舶定位
第一章 航迹推算 第二章 陆标定位 第三章 电子定位 第四章 天文定位 第五章 罗经差的测定
第一章 航迹推算
航迹推算（Dead reckoning system）:
根据船舶最基本的航海仪器——罗经和计程仪所指示的航向、航程 和风流资料，在不借助于外界导航物标的条件下，从已知的推算起 始点开始，推算出有一定精度的船舶航迹及某一时刻的船位。
用实测的方法将风压差表填满是很困难的，可利用风压差系数 推算出还没有机会测定的风压差值。 风压差的大小，当||≤10～15°时，可按下面的经验公式 计算求得:
KVW sin q VL
2
W
为了得到风压差值，需要知道风压差系数的大小。风压差系数 的计算，必须在如下的基础上进行：每条船舶应在一定吃水， 例如满载情况下，用上述方法测定足够的（不少于25～30） 风压差值，并且测定风压差时，视风速VW、船速VL和视风舷角 qW均满足一定的精度(速度准确到0.1kn，qW准确到±5°)。
（５）单物标三方位求航迹向
如果船舶按固定的航向和船速航行，航行海区 的风流影响也不变时，利用不同时间观测同一 物标的三个方位，则可以按下述的方法求得观 测方位期间的实际航迹向CG和风流压差。 如图所示，在不同时间对固定物标M进行了三 次方位观测，可以得到三个不同时刻T1、T2 和T3的方位线B1、B2和B3。
无风流情况下的推算船位可按计程仪航程SL在计划航线上截取求得。 无风流情况下的推算船位又称积算船位DR（Dead Reckoning Position）。
无风流情况下航迹推算的作图方法举例如下：
作出推算起始点船位，如图0800船位 画出计划航线 求计程仪航程SL(△L+5﹪)，0800～1000 计程仪航程为30n mile，在计划航线 上从0800船位向航迹向方向截取推 算航程30n mile，在计划航线上画 0800 一与经纬线平行的小“+”字，表示 00′.0 1000推算船位
航迹绘算
航迹绘算法即海图作业法，它主要解决如下两类问题： (１)根据船舶航行时的航向、航程和风流要素， 在海图上直接作图画出推算航迹和船位； (２)在海图上根据计划航线和风流要素，预配 风流压差，作图画出应驶真航向和推算船位。 航迹绘算法简单、直观，所以它是船舶航行中驾 驶员进行航迹推算的主要方法。航迹推算相关规 定请参阅中华人民共和国交通部规定的《海图作 业试行规则》。
风
TC090°

航迹向102°
（３）尾迹流法：
可以利用测定船尾水花，即尾迹流与船首尾线的夹角的方法，求风压差 的近似值 。测定时机最好选择在涌浪不大时，以便减少船舶摇摆和操 舵不稳等对测定精度的影响。测定时，应在短时间内（每隔5S）反复测 定，取其平均值作为航迹向，以减少随机误差的影响。 在每次测定风压差后，应进行专门的记录， 并记下测定的时间和当时的航行条件(风舷角、 风速、吃水等)。因为在一定条件下测定的风 压差值，只在相同航行条件下才能应用。要 得到在各种航行条件下的风压差值，需要在 各种不同航行条件下进行测定。为了提高所 测风压差值的精度，应利用一切机会反复测 定验证，然后将比较可靠的风压差值填入风 压差表中，以便今后在航迹推算中估计风压 差值使用。
直线ABC的方向就是要求的实际航迹向CG，它与真 航向TC的差值就是要求的风流压差。

=CG－TC
直线ABC比较简单的作图方法介绍如下：
在第三方位线B3上截取 MN:NC=(T2-T1):(T3-T2) 然后过N点作第一方位线的 平行线，交第二方位线于B点
A B N
C
用直线连接B和C点，交第一方位线于A点， 则直线ABC就是平行于实际航迹abc的直线
由于船舶受风影响产生的漂移矢量R的方向和大小是很难 确切知道的，风中航迹推算不能画矢量三角形求解，而 通过直接测定或估计风压差的值来进行推算。
风压差的大小随着下列因素而变化： （１）风舷角：横风时，风压差值最大，顶风或顺风 时，风压差最小，而且可以认为≈0； （２）风速：风速愈大，风压差愈大； （３）船速：船速愈大，风压差愈小； （４）船体情况：轻载时，吃水浅，船体受风面积大， 因此风压差较大；重载时，吃水深，船体受风面积小， 因此风压差较小。此外，平底船要比尖底船的风压差要大一点。
a
b
c
如果直线abc是观测方位期间的实际航迹，则:
ab T2 T1 bc T3 T2 任意直线ABC，当满足上述关系式时，直线ABC必然 与实际航迹平行，尽管船舶的实际航迹abc不知道， 但是通过单物标三方位观测后，可以设法求得与实际 航迹abc平行的直线ABC。
AB ab T2 T1 BC bc T3 T2
用计划航迹向CA代替真航向TC计算风舷角qW
qw=002～315≈45°（左） 查风压差表，得=+3.0
∴ TC=CA-＝002-3. 0=359 GC=TC-ΔG=359-（-2）=001 SL=VL△t=12×2=24（n mile） SG=VL×sec=24sec3≈24.0（n mile） 将计划航迹向、罗航向、罗经差（或陀罗 航向、陀罗差）和风压差标注在计划航线上 。
风流压差和实际航迹向的测定
实测风流压差或实际航迹向的方法有： （１）连续实测船位法（见风压差的测定方法）。 （２）雷达观测法（见风压差的测定方法）。 （３）叠标导航法：如果船舶在航行时保持在某导航叠标线上， 则叠标所指示的导航线就是船舶航行的航迹，当时船舶的航向线 与叠标导航线之间的夹角就是风流压差 。
（４）正横方位和最近距离方位法。
右正横为“” TB TC 90 左正横为“”
右舷物标为“” TBCPA CA 90 左舷物标为“”
风流压差
=CA-TC=(CA90)-(TC90)=TBCPA-TB⊥
具体做法是：在物标正横之前，就开始不断地用雷达观测 该物标的距离和方位，然后从一列观测值中确定船舶离物标 的最近距离DCPA和当时的方位BCPA，最后用最近距离的方位 BCPA 减去该物标的正横方位B⊥，即可求得风流压差。
左舷受风，为“” CA TC 右舷受风，为“”
如果船舶同时受到水流的作用，船舶还将随着水流的流 向CC，以流速VC作漂流运动，结果船舶将沿着和的合成矢 量，即推算航速（Speed made good）矢量航行。显然 VG=V +VC。这时的船舶航迹叫作推算航迹线，它的方向， 即由真北线顺时针方向到推算航迹线的夹角，叫推算航 迹向（Course made good），并用CG表示。 风中推算航迹与推算航迹之间的夹角，叫作流压差角 （Drift angle），简称流压差，代号为。
船舶的航行计划中，在海图上由起航点、转向点和 到达点之间的连线，叫作计划航线。计划航线就是 船舶航行要走的计划航迹。计划航迹的前进方向， 叫作计划航迹向(Course of advance)，代号CA。
当船舶在无风流情况下航行时，船上的人会感觉到 有风的存在。这是由于静止的空气，对于运动着的 船舶，产生了相对运动。这种风由于是船舶自身运 动产生的，所以叫船风。船风的风向，即风的来向 与真航向一致，而风速等于船速。因此在航行中船 上驾驶员所观测到的风，不是真风，而是真风与船 风的合成风，叫作视风。
CG CA 左舷受流，为“” 右舷受流，为“”

船舶的真航向线和推算航迹之间的夹角，叫作风 流合压角（Leeway and drift angle），简称 风流压差，代号为。
CG TC 船舶偏在航向线右面，为“” 船舶偏在航向线左面，为“”

风流压差的测定:
根据当时的风舷角、风速和船舶装载情况查风压差表，确定风压 差值。船舶真航向TC=CA-。再将真航向换算成罗航向或陀罗 航向，以此驾驶船舶即可使船舶航行在计划航线上。
例：某轮满载，计程仪船速VL=12kn，计程仪改正率ΔL=0%。 0800计程仪读数L=24′.0，船舶位于佘山正东15n mile， 计划航迹向CA＝002，受NW风5级影响。该船陀罗差ΔG=2W， 求该船应驶陀罗航向和1000的推算船位。
风对船舶航行的影响，与风舷角有着密切的关系。所谓风 舷角是风向与船首尾线的夹角。如图所示，当风舷角小于 10°时，叫作顶风；当风舷角大于170°时，叫作顺风；当 风舷角在80°~100°之间时，叫横风；当风舷角在10°~ 80°之间时，叫偏顶风；当风舷角在100°~ 170°之间时， 叫作偏顺风。
航海上常用实测风压差方法：
（１）连续实测船位法：
连续测得三个或三个以上船位，则用平 差方法用直线连接所有实测船位，该直 线就是船舶在测定船位时间内的实际航 迹，它与真航向之间的夹角就是测定船 位时的风压差值。 （２）雷达观测法： 置雷达于船首向上显示方式，利用它观测某一孤 立的固定点状物标的影像a，在航行中它与船舶的 相对运动方向，即物标影像a在荧光屏上的移动方 向a1a2a3…与船舶的风中航迹向相差180°，于是 由电子方位线a1a2a3…不难求得当时的航迹向，它 与真航向之差便是。
航迹推算有以下两种方法：
（１）航迹绘算法（Track plotting），即海图作业法（Chart work）。 它是在海图上根据航行要素直接画出航迹和推算船位来，这是目前船舶航 行中常用的方法； （２）航迹计算法（Track calculation）。它是采用数学计算的方 法，根据航行要素计算出航迹和推算船位的数值，然后画到海图上 去指导航行。
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求累计潮流
由于潮流的流向、流速是不断变化的，
必须正确估计航行海区的潮流的平均流 向和流速，或用矢量合成的方法，将航 行时间内的不同方向、不同大小的潮流 迭加起来，求得航行时间内的累计潮流 的平均流向和流程。
求累计潮流的方法 ，如图，一般可以 在航用海图的向位圈 （罗经花）上作矢量 多边形求得。
图上标注:
+ 1000
28′.6
推算船位附近，用分数形式标明船位的时间和当时的计程仪读数
在计划航线上，标注计划航迹向、罗航向和罗经差（或陀罗航向和陀罗差）。
有风无流情况下航迹推算的作图方法举例如下：
在有风无流情况下
计划航迹向CA 风中航迹向CA 真航向TC 风压差 推算航程SG 风中推算航程 S L sec
船舶在风影响下航行时，将除按真航向以船速向前航行外， 风还会使船向下风漂移。船舶在视风的作用下，产生漂移运 动矢量。船舶在船速矢量和漂移矢量的共同作用下，船舶将 沿着风中推算航速矢量航行。 船舶航迹叫作风中推算航迹线（Leeway track），它的方向， 即由真北线顺时针方向到风中推算航迹线的夹角，叫风中推 算航迹向，用CA表示。 船舶真航向线与风中推算航迹线之间的夹角，叫作风压差 角（Leeway angle），简称风压差，代号为。
箭头的方向表示流向，其上的数字是平均流速。
（２）潮流
潮流是由于潮汐形成的海水周期性变化的水 流。潮流分为往复流和回转流两种。
往复流图式
Biblioteka Baidu
回 转 流 图 式
（３）风海流
风海流又称风生流，它是由于海水表层在 一定的时间内受定向风的作用而产生的水 流；它一般在风起之后并持续一段时间后 才产生，风停后它还会持续一段时间才消 失。风海流比较复杂，目前尚很难掌握。
航迹绘算方法
无风流情况下的推算
所谓无风流的情况是指船舶航行海区无风流影响，或风压差α很小 （在顺风或顶风航行时），或风流对船舶航向的影响小于1°， 因而在航迹推算中可以忽略不计风流的影响。
计划航迹向CA 推算航迹向CG 真航向TC 在无风流情况下 推算航程S G 计程仪航程S L