Роторные бревна и компасы
Парусный спорт и навигация … Измерение направления и расстояния
При измерении расстояния в море старый журнал, который дал нам узел как единицу скорости, давно уступил место более совершенным механическим и электронным устройствам.
Дневники Уокера
Одним из старейших является журнал Уокер. Он использует торпедообразный прядильщик длиной несколько дюймов, буксируемый позади лодки по всей длине плетеной веревки. Когда он движется в воде, спиральные ребра торпеды вращаются, скручивая линию. Бортовой конец линии подключен на задней части прибора к бревну, где он вращает вал, соединенный с редуктором. Это, в свою очередь, перемещает указатель на ряд циферблатов, как старый газовый счетчик, чтобы дать прямое показание расстояния, которое прядильщик прошел через воду.
Преимуществами бревна Walker являются его долговечная простота и легкость, с которой сорняки или грязь могут быть удалены из захвата. Его недостатки заключаются в том, что его дисплей должен быть установлен на задней части лодки; что линия журнала (обычно длиной 30 или 60 футов) должна быть передана перед использованием журнала и восстановлена перед входом в порт; имеет тенденцию иметь неточные показания на очень низких скоростях; и на скоростях выше десяти узлов прядильщик склонен выпрыгивать из воды и скользить по поверхности. Существуют специальные методы потокового и механического восстановления конечного журнала для снижения риска запутывания линий. Для потоковой передачи журнала сначала прикрепите наконечник деки к крючку на задней панели дисплея. Затем, держа вертушку в руке, переместите всю линию, чтобы сформировать длинную U-образную петлю на корме, прежде чем опустить спиннер за борт, подальше от одной стороны петли. Некоторые владельцы предпочитают придерживаться линии сразу за дисплеем на несколько секунд, чтобы просто поглотить крюк, когда нагрузка переходит на линию.
Скорость необходима при восстановлении бревна, особенно если лодка движется быстро. Отсоедините внутренний конец от крючка на задней панели дисплея и опустите его за борт, чтобы он проскользнул за корму, потянув за бревно. Далее, держа вертушку, соберись в ряд, катя его во время езды. Перетаскивание кормовой линии таким образом позволяет развязать все изгибы.
Электрические окончательные бревна
Бревно с электрическим рафтингом внешне похоже на бревно Уокера, потому что в нем используется спиннер, буксируемый за кормой лодки на длинной линии. В этом случае, однако, блесна состоит из двух частей, а «леска» представляет собой электрический кабель. Передняя часть блесны прикреплена к кабелю, и только задняя часть может свободно вращаться. Таким образом, электронный датчик в передней части генерирует и прерывает электрическую цепь, поэтому бортовой дисплей получает короткий импульс тока при каждом вращении счетчика. Эти импульсы подсчитываются в электронном виде и представляются в виде цифрового дисплея скорости и расстояния.
Преимущества и недостатки этого типа бревен в значительной степени те же, что и в случае механического бревна Уокера, за исключением того, что это зависит от электричества от внутренних сухих батарей, что, в свою очередь, позволяет устанавливать дисплей практически в любом месте на палубе, а также потому, что сама линия он не крутится, его легче транслировать и восстанавливать.
Роторные бревна на корпусе
На круизных судах установленные на корпусе бревна, безусловно, являются наиболее популярным типом, хотя в принципе они в основном совпадают с электрическими журналами: вращающийся ротор посылает поток электрических импульсов на дисплей, установленный в кабине или рядом с таблицей карт.
Ротор, который может быть миниатюрной версией направляющего диска или лопастного колеса диаметром около дюйма, установлен в держателе, называемом преобразователем, который либо выступает из нижней части лодки, либо висит под болтом.
Недостатки этой системы заключаются в том, что на крыльчатку, расположенную так близко к корпусу, может влиять поток воды вокруг самого корпуса, а тянуть преобразователь для удаления с него сорняков или мусора в море сложно и потенциально опасно. Причина, по которой журналы в корпусе так популярны, заключается, прежде всего, в том, что вам не нужно передавать и восстанавливать 30 или более футов строки журнала в начале и конце каждого прохода.
Другие журналы
На вершине шкалы цен и сложности находятся несколько альтернативных методов измерения скорости в воде:
Электромагнитные бревна основаны на том же принципе, что и электрические генераторы и двигатели: это электричество создается, когда магнитное поле движется через электрический проводник. В этом случае проводник является морской водой, а магнитное поле генерируется преобразователем. Когда датчик движется в воде, генерируется небольшой электрический ток, измеряемый датчиками на датчике.
Аудио журналы используют точные измерения скорости звука между двумя преобразователями, установленными один перед другим. Каждый преобразователь издает непрерывный поток щелчков, не слышимый человеческому уху, при этом прослушивая щелчки, передаваемые другим. Когда лодка плывет, движение воды за корпусом замедляет щелчки вперед, ускоряя суровых путешественников. Устройство точно измеряет время, необходимое для удара по каждому клику, сравнивает их, конвертирует результаты для отображения скорости в воде и на этой основе рассчитывает расстояние.
В другом типе звукового журнала используется передовая технология сонара для измерения скорости, с которой планктон и загрязняющие вещества проходят через преобразователь.
Огромные преимущества всех трех типов заключаются в том, что они гораздо менее подвержены загрязнению, чем обычные бревна внутри корпуса, и что они могут продолжать работать на очень высоких скоростях или в сложных морских условиях, когда турбулентность или пузырьки воздуха делают бревна ротора ненадежными.
Калибровка бревен
Вы не можете полагаться на журнал, чтобы быть на 100% точным. Это особенно верно для бревен, установленных на корпусе, потому что — независимо от присущих неточности самого инструмента — постепенный рост лишайника в течение сезона означает, что лодка тянет с собой все более плотный слой воды, поэтому поток воды через ротор будет медленнее, чем скорость лодки по воде. И наоборот, вокруг некоторых частей корпуса, например, вдоль киля парусной лодки или рядом с пропеллером моторной лодки, поток воды фактически может быть ускорен, что приводит к перерасчету бревна.
Ошибки всегда могут быть сделаны, если вы узнаете о них, и большинство электронных журналов имеют функцию калибровки, которая позволяет настраивать их для отражения этих изменений. Поиск и, при необходимости, исправление ошибки журнала называется калибровкой. Это в основном включает измерение времени, необходимого для прохождения известного расстояния, использование его для расчета фактической скорости и сравнение его со скоростью, указанной в журнале. Вы можете использовать любое точно известное расстояние, хотя, несомненно, лучше всего установить измеренные расстояния специально для этой цели. Они состоят из двух (или иногда трех) пар транзитных столбов, обозначающих начало и конец точно измеренного расстояния и показанных на соответствующей карте. Ход покрытия измеренного расстояния также показан.
Установите судно на курсе и с постоянной скоростью, прежде чем пересечь первую транзитную линию; отметьте время, в которое вы пересечете линию старта, сохраняйте этот курс и скорость без учета ветра и приливов, пока вы не пересечете линию финиша, и запишите время. Запишите фактическое чтение журнала с интервалом, скажем, 15 секунд, чтобы вы могли рассчитать среднюю скорость журнала для всего цикла.
Поскольку совершенно спокойная вода тонкая, важно повторить процесс в обратном направлении. Как только вы найдете скорость над землей в обоих направлениях, скорость по воде можно рассчитать, взяв среднее значение, сложив две скорости вместе и разделив на две.
Более точный результат можно получить, выполнив четыре или шесть серий, но это может быть очень много
трудоемкий процесс, особенно потому, что ошибки журнала не обязательно одинаковы для всех скоростей, поэтому калибровочные прогоны должны выполняться на разных скоростях и повторяться как двойная проверка после исправления журнала.
Распространенной ошибкой является вычисление среднего рабочего времени и деление расстояния. Результат неизменно недооценивает скорость лодки, потому что она должна была течь в «медленном» направлении дольше, чем в «быстром» направлении.
Некоторые крупномасштабные карты (планы портов) имеют четко определенный масштаб расстояний — скорее, как дорожный атлас — обычно напечатанный где-то около нижнего края. Но это не всегда так, и на картах меньшего масштаба, используемых для прибрежного и морского судоходства, было бы нецелесообразно предоставлять такой масштаб, потому что масштаб карты слегка меняется сверху вниз. Однако одна морская миля по определению является минутной широтой, поэтому масштаб широты на каждой стороне карты является масштабом расстояния.
Небольшая разница между морской милей и международной морской милей настолько мала, что ее можно игнорировать при обычной навигации: на небольших картах важно искажение, вызванное проекцией Меркатора, что означает, что расстояние должно измеряться на широте, где должен быть использован. Шкала долготы на верхнем и нижнем краях диаграммы бесполезна в качестве шкалы расстояний.
Относительно редко мы встречаемся с задачей измерения расстояния точно с севера на юг, поэтому нам нужны средства для перевода расстояния между любыми двумя точками на карте в масштаб широты. Делители — это инструмент для работы. Для навигации в классе тип распорок, используемых в техническом чертеже, идеально подходит, а их острые иглы дают успокаивающее чувство точности, но при практической навигации традиционные носовые делители имеют большое преимущество — они могут открываться и закрываться одной рукой, сжимая дугу, чтобы сделать их открыть и сжать ноги, чтобы закрыть их.
Иногда на карте необходимо нарисовать дуги с измеренным радиусом, для чего стоит иметь компас для рисования. Снова, тип для технического рисования может использоваться, пока он достаточно большой, но обычно лучше использовать более крупные и менее сложные версии для морской навигации.
Компасы и направление измерения на море
Направление на море измеряется с помощью компаса — обычно это устройство, которое указывает на север и продолжает указывать на север, независимо от движения лодки вокруг него. На практике большинство яхт имеют как минимум два компаса. Во-первых, рулевые компасы относительно большие, прикреплены к лодке и используются для измерения курса. Второй обычно меньше, портативный и используется для измерения направления удаленных объектов, поэтому его называют компасом с рукой. Иногда один компас может выполнять обе задачи: на многих судах и нескольких больших яхтах навесное оборудование, называемое pelorus, позволяет использовать рулевой компас для перемещения подшипников, в то время как на очень маленьких устройствах ручной компас, вставленный в кронштейн, может служить в качестве рулевого компаса.
Есть много способов сделать инструмент, который будет направлен в одном направлении, включая гироскопы и так называемые «лазерные кольцевые гироскопы», но, хотя они имеют свои преимущества, они слишком сложны и поэтому дороги, чтобы иметь практический интерес к яхтам. Подавляющее большинство яхтенных компасов зависят от магнетизма, и в этом отношении их можно рассматривать как непосредственное развитие инструментов, которые, вероятно, использовались несколько тысяч лет назад. Компасы используют тот факт, что Земля обладает магнитным полем, как если бы в ее ядре была встроена огромная магнитная сердцевина, которая совмещена с осью Север-Юг.
Любой магнит, который вращается свободно, имеет тенденцию выравниваться с магнитным полем Земли. Этот эффект особенно очевиден в небольших плоских компасах, используемых для ориентирования и перемещения по суше, в которых один простой игольчатый магнит дает прямое указание на север. В морских компасах несколько таких магнитов или один кольцеобразный магнит установлены под круглой «картой» со шкалой компасных градусов или точек. Все это подвешено в миске, заполненной смесью воды и спирта, что замедляет движение карты, чтобы ограничить вращение, что в противном случае может привести к наклону и крену лодки.
Компасы, предназначенные для скоростных моторных лодок, гораздо более демпфированы, чем компасы, предназначенные для навигации; быстрого щелчка по глиссирующей лодке может быть достаточно для непрерывного вращения карты парусного компаса.
Рулевые компасы
На рулевом компасе передняя и задняя линии лодки отмечены линией или индикатором на чаше компаса, называемой смазочной линией, по которой текущий курс лодки может быть считан с карты, поэтому, конечно, важно, чтобы компас был установлен так, чтобы линия смазки была точно выровнены или параллельны центральной линии лодки. Многие компасы имеют дополнительные линии смазки, смещенные на 45 ° и 90 ° с каждой стороны, в основном предназначенные для использования в ситуациях, таких как лодки с рулевым управлением, где рулевой, вероятно, смотрит на компас с одной или другой стороны.
Конечно, есть сорта, предназначенные для конкретных применений. На многих малых и средних парусных яхтах, где пространство в кабине имеет первостепенное значение, компас находится в кормовой переборке надстройки, благодаря чему виден задний край карты, а не верхняя поверхность. Компас, предназначенный для этого типа сборки, имеет строгую линию смазки и шкалу градусов, отмеченную на повернутом краю карты. Иногда еще больше чрезвычайной изменчивости можно найти в компасах, предназначенных для стальных конструкций, структура которых эффективно маскирует компас от магнитного поля Земли. Эту проблему можно решить, установив компас как можно выше над корпусом, поэтому были изготовлены компасы, которые могут быть установлены на крыше рубки с установленными зеркалами или призмами, благодаря чему рулевой эффективно смотрит вниз на карту компаса. ,
Сетчатые компасы
Сетчатые компасы, в основном предназначенные для аэронавигации, пользовались популярностью после Второй мировой войны, когда многие магазины были оснащены избыточными армиями! Утверждая, что ими было легче управлять, поддерживая их популярность не менее 20 лет, было выпущено несколько маринованных версий. Клетчатый компас имеет карту с особенно видимым севером, помещенную в плоскую чашу. В верхней части чаши находится прозрачная крышка, отмеченная решеткой из параллельных линий и шкалой градусов по ее краю. Требуемый курс устанавливается поворотом охранника, и рулевой управляет рулем, чтобы удержать -. отметьте на карточке в соответствии с сеткой.
Ручные компасы
Ручной компас представляет собой небольшую портативную версию рулевого компаса, оснащенную некой системой визирования, которая позволяет точно позиционировать его на удаленном объекте. Их можно разделить на две группы: предназначенные для использования на кончиках ваших пальцев, которые обычно оснащены ручкой; и те, которые предназначены для удержания близко к глазу, которые обычно снабжены шейным ремешком. Какой тип лучше, во многом зависит от личных предпочтений, но всем, кто пользуется очками или слуховым аппаратом, рекомендуется достать компас длиной в руку, потому что даже небольшие кусочки черных металлов, такие как петли для очков, могут вызвать ошибки компаса. если они только в дюймах.
Осмотр достопримечательностей варьируется. Например, классический Sestrel Radiant имеет призму, установленную над чашей, с V-образной выемкой наверху. Когда компас поднят до уровня плеч и уровня глаз, жировая линия и карта компаса видны в призме. Чтобы выбрать подшипник удаленного объекта, совместите выемку с выемкой, поворачивайте компас до тех пор, пока в призме не появится линия смазывания непосредственно под целью, а затем прочитайте подшипник. Еще одна распространенная установка имеет две прицелы на верхней части чаши, такие как вид пистолета спереди и сзади и карту компаса с чтением края. Компасы вблизи глаза не имеют таких очевидных прицелов: вместо этого на них установлена небольшая призма, оптическая система которой устроена таким образом, что при взгляде на ориентир в верхней части компаса его направление отображается в призме непосредственно под ним.
Fluxgate компасы
Новый тип компаса быстро набирает популярность. В отличие от традиционного компаса с челночной картой, компас Fluxgate не имеет движущихся частей, но вместо этого использует электронику для обнаружения магнитного поля Земли и отображения этой информации на некотором дисплее. Флюксгейт зависит от явления электромагнитной индукции — используется в трансформаторах и катушках зажигания бензинового двигателя. Если вы пропустите электрический ток через проволочную катушку, намотанную на подходящий металлический сердечник, сердечник станет магнитом. Какой конец является северным полюсом, а какой — южным, в зависимости от направления тока в проводе, поэтому, если вы подаете переменный ток на провод, северный и южный полюсы сердечника меняются каждый раз, когда ток меняется на противоположный. Если у вас есть вторая катушка провода, обмотанная вокруг всей этой сборки, постоянно инвертированное магнитное поле индуцирует электрический ток во вторичной обмотке.
Во флюсгейте есть два сердечника рядом друг с другом, причем первичные обмотки получают переменный ток от одного источника, но намотаны в противоположных направлениях. Это означает, что в магнитно «чистой» среде (без внешних магнитных воздействий) индуцированный магнетизм в двух сердечниках будет одинаковым и противоположным, поэтому они взаимно компенсируют друг друга и не создают никакого тока во вторичной обмотке, окружающей их обоих. Наличие внешнего магнитного поля нарушает баланс, вызывая короткое увеличение тока во вторичной обмотке каждый раз, когда первичный ток меняется на обратный. Этот эффект наиболее выражен, если два сердечника параллельны внешнему магнитному полю. В практическом компасе флюсгейт несколько флюсгейтов расположены по кругу. Сравнивая напряжения, индуцированные в разных вторичных обмотках, можно определить, где север находится относительно кольца струйных затворов.
В настоящее время наиболее распространенным применением этой технологии является предоставление информации о курсе для другого электронного оборудования, такого как автопилоты или радары, но его также можно использовать для отображения изображения руля для рулевого или в качестве основы электронного компаса под рукой. В дополнение к легкости, с которой компасы Fluxgate могут быть подключены к другой навигационной электронике, их большое преимущество заключается в том, что они могут быть оснащены функцией автоматической коррекции, а поскольку датчик и дисплей обычно отделены друг от друга, датчик можно установить в любом месте на борту, с от магнитных помех. Ручные подшипники компаса Fluxgate также имеют возможность «хранить» заголовки, чтобы избавить навигатор от необходимости их запоминать.
Их главный недостаток заключается в том, что могут возникать очень большие ошибки, если светящееся кольцо заслонки не удерживается в идеальном горизонтальном положении. Существуют электронные решения этой проблемы, но дело в том, что компас без движущихся частей на самом деле требует более сложной компоновки карданного подвеса, чем его качающиеся аналоги.
