Nawigacja morska

Log - pomiar odległości i szybkości ze statku

Pomiar odległości i szybkości,  współczynnik korekcyjny  oraz  poprawka procentowa logu

12

Pomiar odległości i szybkości ze statku

Zarówno na lądzie jak i na morzu mamy do czynienia z pomiarem odległości oraz szybkości. Na lądzie jest to rzecz prosta - mamy tu odległość i szybkość, i nic więcej. Na morzu nie jest to takie proste. Mamy tutaj dwie odległości i dwie szybkości, a mianowicie "po wodzie" i "względem dna". Skąd to się bierze. Statek pływa po wodzie (to oczywiste) i tutaj mamy odległość po wodzie i szybkość po wodzie, natomiast nawigację prowadzimy na mapie (to też oczywiste) ale tutaj mamy, i odległość, i szybkość "po dnie". Zatem, rodzi się pytanie, czy te odległości się różnią między sobą i czy dotyczy to również szybkości. Oczywiście, że tak, czasami te różnice są bardzo duże.
Jak to się dzieje? Droga "po wodzie" jest zawsze dłuższa od drogi "na dnie", na którą głównie wpływa falowanie morza i sterowanie.

Dla nikogo nie jest tajemnicą, że na morzu są fale. Dla bardzo dużego uproszczenie pomińmy rodzaje fal i ich wymiary, cykliczność itd. Faktem jest, że statek prawie nigdy nie płynie dłuższy czas na morzu równym jak stół, wobec tego jego droga przebyta na zafalowanym morzu jest dużo dłuższa niż droga "przebyta" na mapie (równej jak stół).
Proszę spojrzeć na uproszczony rysunek:
Przyjmując długość fali 30 metrów (wysokość 3 metry) to:

• Na odcinku ABC statek przebędzie 60 metrów, a
• Na odcinku AXBYC około 62 metry.

Jaka będzie różnica po przebyciu 100 Mm czyli 185200 metrów?

Tutaj mamy do czynienia z trzema czynnikami: dryf (wiatr), znos (prąd), umiejętność trzymania kursu przez sternika. Wskutek tych czynników statek nie płynie dokładnie po KDd, wobec tego KK jest często poprawiany co automatycznie wydłuża drogę. A jak to jest z szybkością. Jest to bardzo skomplikowany problem. Tutaj mamy odwrotną sytuację, szybkość "po wodzie" jest zazwyczaj mniejsza niż "nad dnem". Co na to ma wpływ.
Statek na wodzie wykonuje sześć podstawowych ruchów, które zmniejszają jego szybkość.

• Surge - Przesuwanie się do przodu
• Roll - Kołysanie poprzeczne
• Sway - Ruch poprzeczny
• Pitch - Kiwanie, kołysanie wzdłużne
• Yaw - Myszkowanie
• Heave - Nurzanie

Do tego należy dodać jeszcze zanurzenie statku oraz przegłębienie statku i mamy pełny ale skomplikowany obraz.
Powyższe rysunki obrazują na czym polega, że na morzu mamy dwie odległości - po wodzie i po dnie. To samo też dotyczy szybkości.

Jak rozwiązano ten problem - dwóch odległości i dwóch szybkości? Po prostu:
W nawigacji zliczeniowej, gdzie występuje tylko PZ (pozycja zliczona) odległość jaką wskazuje log przyjęto za Dd (drogę nad dnem), a znając czas przejścia od PZ1 do PZ2 przyjęto, ze szybkość ta jest szybkością "nad dnem", czyli Vs = Vd.

Taka nawigacja trwa do momentu kiedy nawigator określi swoją pozycję PO, ale i tak pozycję tą opisze tak: czas (licznik), stan logu (mianownik). Gdy nawigator ma dwie PO to odległość (dokładną i prawdziwą) między nimi może zdjąć z mapy i wówczas okazuje się, że odległość z mapy nie równa się wskazaniom logu, mimo to wpisuje stan logu. I tutaj powinien obliczyć Współczynnik Korekcyjny Logu (wkl).

Log nie rejestruje ani prędkości, ani przebytej odległości względem dna.

Nawigatora interesuje faktycznie (prawdziwa) przebyta droga i prawdziwa szybkość statku. Jak już wspomniano w poprzednich rozdziałach, przypomnijmy to:

• Odległość na morzu mierzy się w milach morskich (Mm). 1Mm = 1852m
• Szybkość na morzu mierzy się w węzłach (w). 1w = 1Mm/godz. (1w = 1Mm/h)

Do pomiaru, i odległości, i szybkości służy urządzenie, które nazywa się log.

Rozróżniamy kilka rodzajów logów:

• Log ręczny - Bardzo dawno wyszedł z użycia, jednak do dzisiaj przetrwała forma "Logu butelkowego" używana z powodzeniem na jachtach i to z dobrym skutkiem. (tylko szybkość).
• Log burtowy - Używany na statkach o małej prędkości. Na burcie statku maluje się dwa znaczniki o znanej odległości między nimi - jest to "baza pomiarowa", wyskalowana w metrach. Pomiar wykonuje się następująco: rzuca się z tej burty, gdzie namalowana jest baza, jakiś dobrze widoczny, pływający przedmiot. Jak jest na trawersie pierwszego znaku włącza się stoper. Jak jest na trawersie drugiego znaku zatrzymuje się stoper i oblicza (tylko) szybkość statku w/g wzoru:
  Vs = 2L/t
  Vs - szybkość statku po wodzie [w]
  L - długość bazy w [m]
  t - czas jaki upłyną "przepłynięcia" przedmiotu miedzy znakami bazy [sek]
• Log mechaniczny - Walker'a - Najdłużej używany przez statki, prawie aż do wprowadzenia systemów hiperbolicznych do określania pozycji, które jednocześnie obliczały przebytą drogę jak i szybkość, a co najważniejsze względem dna. Zasada logu mechanicznego polega na zasadzie obrotu śruby w wodzie, której ruch jest przekazywany przez loglinę do licznika zegarowego. Log mechaniczny składa się z licznika zegarowego, logliny, koła zamachowego, śruby oraz podstawki (podkówki) do zamocowania zegara na burcie. Niektóre logi mechaniczne mają repetytory, które przekazują odczyt do kabiny nawigacyjnej. Przekaźnictwo zazwyczaj jest elektryczne. Koło zamachowe spełnia rolę regulatora obrotów i amortyzatora. Licznik zazwyczaj ma trzy wartości: setki mil, mile i kable. Logi te wskazywały li-tylko przebytą drogę bez szybkości.
  Długość logliny w zależności od Vs (szybkości statku) wynosi:
  Vs = 10w – 75 metrów
  Vs = 14w – 90 metrów
  Vs = 16w – 110 metrów
  Vs = 18w – 120 metrów
• Log elektryczny (Czernikijewa) - Działa na zasadzie przeliczania impulsów elektrycznych na szybkość (w) i przebytą odległość (Mm). Z dna statku wypuszcza się rurkę w której jest zminiaturyzowana śruba okrętowa. W zależności od szybkości statku obraca się ona wolniej lub szybciej przekazując te obroty w postaci impulsów do urządzenia przelicznikowego a potem na wskaźnik w kabinie nawigacyjnej.
• Log ciśnieniowy (Saal'a) - Działa na tej samej zasadzie co log elektryczny, z tym że ma tu zastosowanie ciśnienie jakie wytwarza się w rurce (rurka Pitot'a). Czym większe ciśnienie tym większa szybkość. Oczywiście log ten wskazuje również przebytą drogę przez statek.
• Śruba okrętowa jako log - Śrubę okrętową, a właściwie jej obroty również wykorzystuje się jako log. Często szybkość w zależności od obrotów śruby określa się na mili pomiarowej, potem podaje się w dokumentacji, dla wiadomości nawigatorów.

Współczynnik korekcyjny logu

Wyrazem dokładnej pracy logu jest współczynnik korekcyjny logu. Jest to stosunek odległości prawdziwej w Mm, do odległości wskazanej przez log w Mm.

D - odległość prawdziwa, zdjęta z mapy między dwoma PO
OL₁ - odczyt (stan) logu w PO1
OL₂ - odczyt (stan) logu w PO2
WK - współczynnik korekcyjny logu
Log wskazuje za mało WK > 1
Log wskazuje za dużo WK < 1

Przykłady:
WK = 38 ⁄ 45 = 0,84 log wskazuje za dużo
WK = 50 ⁄ 40 = 1,25 log wskazuje za mało

Poprawka procentowa logu

P% może mieć wartość dodatnią i ujemną
P% (+) log wskazuje za mało
P% (−) log wskazuje za dużo