航海学(9)(航迹推算)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
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
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。
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
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。
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。
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
20
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。
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
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。
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
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:
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。
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 。
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》。
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。
（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。
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 。
风
TC090°
航迹向测定船尾水花，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。
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。
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。
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。
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
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。
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
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。
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。
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
20
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。
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
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。
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
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:
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。
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 。
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》。
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。
（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。
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 。
风
TC090°
航迹向测定船尾水花，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。
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。
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。