Pomiary prędkości i poprawki logu radarem

Prędkość okrętu w przypadku danych nastaw silników głównych oraz błąd (także poprawka) logu nie są wielkościami stałymi, lecz zmieniają się w czasie wskutek działania różnych czynników. Aby były wiarygodne, muszą być regularnie określane i sprawdzane. Nie zawsze możliwe jest wykonanie takiego sprawdzianu na mili pomiarowej. Prędkość okrętu oraz poprawkę logu z dostateczną dokładnością można określić za pomocą radaru okrętowego, zwłaszcza używając ruchomego znacznika odległości.

Wartość rzeczywistej odległości przebytej przez okręt stanowi różnica jego odległości (zmierzonej radarem) do punktu obserwacyjnego na początku i końcu przebiegu. Kąt kursowy na punkt orientacyjny powinien wynosić 000° lub 180°.

W stosunku do rejonu obowiązują takie same wymagania jak do mili pomiarowej. W celu zwiększenia dokładności ustalania czasu zaleca się wykonywać pomiar za pomocą trzech sekundomierzy. Radar należy włączyć odpowiednio wcześniej, by jego podzespoły były rozgrzane. Zasięg ustawia się na najmniejszy podzakres i w czasie trwania pomiarów nie wolno go zmieniać.

Do przeprowadzania pomiarów wybiera się punkt orientacyjny dający wyraźne echo na ekranie radaru. Może to być znak nawigacyjny na lądzie, latarniowiec lub pława z reflektorem radarowym itp.

Aby zminimalizować działanie prądu lub wiatru, jeśli jest to możliwe, należy wykonać trzy przejścia na każdym kursie. Kierunek przejścia powinien się pokrywać z kierunkiem przeważających prądów i wiatrów.

W ramach przystępowania do pomiarów okręt kładzie się na kursie prowadzącym do punktu orientacyjnego i rozwija określoną prędkość. Gdy zbliży się do punktu oddalonego od znaku o założoną wcześniej odległość Dj, czyli zewnętrzna krawędź znacznika odległości dotknie punktu, należy włączyć pierwszy sekundomierz. Następnie, zmniejszając dwa razy odległość do punktu o jeden lub dwa kable, włącza się odpowiednio drugi i trzeci stoper.

Kolejną czynnością jest ustawienie ruchomego znacznika odległości na odległość mniejszą od początkowej o długość wymaganego przebiegu D4 - zależnie od prędkości. Po dojściu na nową odległość do punktu obserwacyjnego zatrzymuje się pierwszy sekundomierz, następnie dwukrotnie zmniejszając odległość o jeden lub kable (wartość, jaka była przyjęta na początku pomiarów) zatrzymuje się drugi i trzeci stoper (rys. 4.2).

Jeżeli poprawkę logu określa się według odczytów logu, to obserwator - w momencie dotknięcia przez ruchomy znacznik odległości punktu obserwacyjnego - zapisuje wskazania OLi a następnie OL2 i OL3, włączając w sposób opisany wcześniej sekundomierze, kolejno: pierwszy, drugi i trzeci. Po przejściu zadanej długości przebiegu zapisuje się wskazania logu OL4, OL5 i OL6 oraz zatrzymuje odpowiednie sekundomierze.

Kiedy pomiary na pierwszym przebiegu zostaną zakończone, okręt kładzie się na kontrkurs i wykonuje czynności analogicznie jak podczas pierwszego przejścia.

Rys. 4.2. Określanie poprawki logu przy wykorzystaniu radaru okrętowego

Opracowanie danych i obliczenie poprawek wykonuje się według przedstawionego poniżej schematu. W pierwszej kolejności należy obliczyć

średnie wartości przebytych odległości i różnicy odczytów logu:

Si - Dpi ^- Dpi+3, ^{(4 .2 2 )}

ROLt — OLi+3 - OLi, (4 .2 3 )

(4 .2 4 )

3

_ ROL\ + ROL} + ROLj

3 ^{(4 .2 5 )}

Przeprowadzenie trzykrotnych pomiarów drogi i odczytów logu powoduje znaczne zmniejszenie przypadkowych błędów obserwacji. Jeżeli jednak w miejscu pomiarów występuje znos większy niż 2°, wówczas należy poprawić otrzymane długości przebiegu dodając do odległości DP4, DP5 oraz DP6 wartości:

gdzie

a.j - kąt kursowy na i-ty punkt orientacyjny w momencie pomiaru końcowych odległości.

Niektórzy autorzy sugerują, iż jeżeli w rejonie pomiarów nie można obrać stałego punktu orientacyjnego stanowiącego odnośnik pomiaru odległości, to jako obiekt obserwacji można wykorzystać lekką pływającą wiechę z reflektorem radarowym. Prawie całkowicie wyklucza to bowiem działanie prądu morskiego na kadłub okrętu. Sposób ten jest wygodny do określania poprawki logu na pełnym morzu przy sprzyjających warunkach hydrometeorologicznych, to znaczy

ADj = DPi (cos a, - 1), (4 .2 6 )

do stanu morza 2°B. Można przyjąć, że dokładności takich pomiarów (wykonywanych względem pław lub wiech) są porównywalne i wynoszą:

prędkość - 0,1 węzła; przebyta droga - 0,5%. Nasuwa się wniosek, że sposób określania poprawki logu według zmierzonych prędkości czy odległości w stosunku do swobodnie pływającej wiechy jest pewny i może być stosowany w każdym akwenie przy sprzyjających warunkach hydrometeorologicznych - jako bardzo wygodny w codziennym stosowaniu. Jednak wątpliwe jest, by na okręcie przewożono wiechę w celu wykonywania pomiarów podczas przejścia morzem, a próby prędkości i regulacje logu jednak częściej będą przeprowadzane na mili pomiarowej. Wobec tego powyższy sposób traktować należy jako wyjątkowy.

Długość przebiegu niezbędną do określenia poprawki logu z założoną dokładnością oblicza się ze wzorów (4.16) i (4.22). Z zależności (4.14) wynika, że wielkość błędu w określaniu poprawki logu jest odwrotnie proporcjonalna do długości odcinka pomiarowego. Zwiększanie długości linii pomiarowej nie jest jednak wskazane ze względu na czas trwania pomiarów, związane z tym koszty oraz konieczność zmiany zasięgu radaru, co powoduje intensyfikację ilości błędów pomiaru.

Na 3-6 - milowej skali radaru, którą najlepiej jest stosować do określania poprawki logu, odległości do obiektów punktowych (boja, pława) obliczane są z błędem nie przekraczającym kilkudziesięciu metrów (3 0 -5 0 m ).

Systematyczne błędy określenia odległości Dp przez radar nie wpływają na dokładność określania długości linii przebiegu S, gdyż powodują one jednakowe

„skażenie” odległości początkowej i końcowej.

Ze wzoru (4.14) wynika, że długość przebiegu zależy od wymaganej dokładności określenia poprawki logu. W tabeli 4.1 przedstawiono zależność długości przebiegu od wymaganej dokładności błędów logu, przy założonym granicznym błędzie określenia długości przebiegu oj = 30 m i 50 m oraz dokładności odczytu 0,01 mili morskiej (<rL = 9,3 m).

Tabela 4.1. Zależność długości przebiegu od wymaganej dokładności poprawki logu

Lp. B łąd określenia A log Niezbędna długość przebiegu w milach m orskich

Ponieważ poprawka logu jest określana na dwóch lub trzech przebiegach, dlatego w celu otrzymania poprawki logu z błędem nie większym niż Gm. — 0,5%

wystarczy na dwóch przebiegach przejść długość równą 3,4 mili (lub 5,4 mili przy gs = 50 m), a na trzech - 2,9 mili morskiej (4,6 mili). Decydując się z różnych względów na zmniejszenie długości przebiegów lub ograniczenie ich ilości należy liczyć się z mniejszą dokładnością określenia poprawki logu.

Na współczesnych okrętach coraz powszechniej stosuje się radary z układem automatycznego śledzenia echa - ARPA. Jest to również doskonałe urządzenie do określania prędkości, jednak należy korzystać z niego w specyficzny sposób. Funkcjonuje ono poprawnie tylko wówczas, gdy jest sprzężone z okrętowym kompasem i logiem. Jego działanie polega bowiem na obliczaniu rzeczywistego kursu oraz prędkości wskazanego przez operatora obiektu. Ponieważ radar na okręcie umożliwia określenie tylko wektora ruchu względnego, to w celu obliczenia wektora ruchu rzeczywistego obiektu niezbędne jest dokonanie obliczeń z uwzględnieniem informacji o ruchu własnym. Pozornie jednak jest to zadanie niewykonalne, skoro do tego rodzaju obliczeń niezbędna jest informacja o prędkości własnej.

Zakładając, że ARPA funkcjonuje poprawnie, zadanie to można rozwiązać wskazując urządzeniu obiekt, którego prędkość znamy. Jeżeli wynik obliczeń będzie różny od wartości prędkości obiektu, to można obliczyć błąd logu.

Najłatwiej do tej roli przyjąć obiekt stały - wówczas jest oczywiste, że jego prędkość powinna być równa zeru. Odchylenie od tej wartości jest informacją

o błędzie logu, jednak nie można tej informacji transponować wprost na błąd logu. Wektor prędkości rzeczywistej jest bowiem efektem rozwiązania trójkąta wektorowego, dlatego wynik różny od zera może być rezultatem błędów logu oraz kompasu, a wektor wynikowy może mieścić się w przedziale od VI do V2

(rys. 4.3.A). Jednakże w przypadku, gdy kurs okrętu będzie pokrywał się z kierunkiem na obiekt, wówczas błędy wynikać będą tylko z dokładności logu (rys. 4.3.B).

Rys.4.3. W ykorzystanie urządzenia ARPA do określania błędów logu

Innym sposobem jest ręczne wprowadzenie do urządzenia ARPA prędkości własnej równej zeru. Wówczas wektor ruchu nieruchomego obiektu zostanie określony przez urządzenie tak, że wartość prędkości będzie równa prędkości okrętu, a kurs będzie różnił się od kursu okrętu o 180°. Oba sposoby mogą być bardzo przydatne w trakcie żeglugi w wąskich przejściach, gdy tory wodne są oznakowane przez zakotwiczone obiekty pływające (pławy torowe) lub dalby, jednak z równym powodzeniem jako tego typu obiekty można wybrać główki wejściowe do portu lub statek zakotwiczony na redzie. Dokładność takich pomiarów wynika z dokładności urządzenia ARPA i może być oceniona na 0 ,5 w.