как называется морской измерительный инструмент поле чудес
Навигационные приборы
В XVII веке Англия, Франция и Голландия объявили, что выплатят солидные награды тому, кто найдет способ точного определения долготы.
Современному человеку, пользующемуся навигатором, сложно представить себе путешествие без помощи этого прибора. Навигатор делает саму сложную, черновую работу: высчитывает курс, прокладывает удобный маршрут. Человеку остается только двигаться и следовать ценным указаниям. Такую роскошь могут позволить себе наши современники. Но раньше людям приходилось самим высчитывать курс и строить маршрут. У большинства великих путешественников, чьи имена навеки сохранила история (Магеллан, Колумб) не было даже приблизительных карт тех местностей, в которых они оказывались. Навигация и ориентирование были сложным и очень тонким делом, а любая ошибка могла стоить путешественникам жизни.
Колесница, указывающая на юг, считается одним из первых навигационных приборов, созданных человеком. По легенде, она была изобретена в Китае более четырех с половиной тысяч лет назад. Создание колесницы приписывается Хуан ди, который также известен, как Желтый Император. Персонаж этот почти мифический. Это китайский аналог легендарного короля Артура. Хуан-ди считается прародителем всех китайцев и основоположником даосизма.
На протяжении долгой истории Китая колесница много раз переизобреталась. Точно известно, что она существовала в 200 году нашей эры. Сложно устроенный механизм работал по очень простому принципу. На колеснице была закреплена фигурка человека с вытянутой рукой, которая всегда указывала на юг. При любом повороте и направлении движения, хозяин колесницы мог определить стороны света. Этот принцип был положен в основу многих других навигационных приборов. Современные компасы, как мы знаем, изначально указывают на север.
Компас
Компас, предположительно, также был изобретен в Китае во времена династии Сун (960−1274 гг). Использовался он в основном при переходах через степи и пустыни. Подробно описан компас был лишь в XII-м веке. В Европе этот прибор появился приблизительно в XI-м столетии, правда, он был не сильно похож на современный компас. Изначально это была магнитная стрелка, закрепленная на пробке. Это нехитрое устройство опускалось в воду. В воде стрелка ориентировалась нужным образом. Существуют предположения, что именно такой компас использовали скандинавские мореплаватели, которые, как мы знаем, около 1000 года впервые пересекли Атлантику и побывали в Америке, которая, впрочем, тогда еще так не называлась. В дальнейшем компас не раз совершенствовался.
Румбы (деления картушки) придумал итальянец Флавио Джойя, живший в XIV-м веке. Он же надел стрелку на шпильку и создал картушку. При этом Джойя использовал деление на 16 румбов. До 32-х это число увеличилось лишь в XVI-м веке. При этом моряки нередко сталкивались с проблемами из-за качки, которая оказывала влияние на работу компаса. Для решения этой проблемы стали использовать карданов подвес. Любопытно, что эта знаменитая опора носит имя человека, который не только не изобретал ее, но даже и не претендовал на авторство. Итальянец Джероламо Кардано просто описал это устройство.
Подвес, впрочем, не был универсальной страховкой. «Обмануть» компас мог любой профессиональный моряк. Люди, читавшие «Пятнадцатилетнего капитана», помнят, как Негоро положил под компас топор, заставив корабль сильно отклониться от курса.
Компас компасом, но путешествовать люди начали задолго до его появления. Древние греки ходили по Средиземному и Черному морям. Финикийцы, предположительно, огибали Африку. Ни у тех, ни у других компаса не было. А ориентировались они, очевидно, не только по звездам. Ответ на вопрос, использовались ли греками какие-либо навигационные приборы, был получен в 4 апреля 1900-го года. В этот день группа греческих водолазов обнаружила на затонувшем корабле предмет, который позже стал известен как антикитерский механизм.
Дело в том, что затонувший древнеримский корабль, на котором было установлено устройство, был обнаружен возле острова Антикитера. Механизм представлял собою 37 бронзовых шестеренок в деревянном корпусе, на котором были размещены циферблаты. Ученые доказали, что устройство применялось для расчета движения небесных тел. Антикитерский механизм, найденный на корабле, был создан не позднее 85-го года до н. э.
Карты
Карта, конечно, не прибор, но важно понимать, что к идее создания карт человечество пришло далеко не сразу. И до поры до времени это были просто картинки, ориентироваться по которым было почти невозможно. На Средневековых картах мы, непременно, увидим в центре Иерусалим, соединяющий Азию, Африку и Европу. Что любопытно, части света на каждой карте изображались по-своему. Африка могла оказаться на севере, Европа на юго-востоке, а Азия не Северо-западе от Иерусалима.
Революцию в картографии произвел голландец Герард Меркатор, который первым в Европе стал делать подробные и точные карты. В 1569-м году он начал составлять карты в равноугольной цилиндрической проекции. Сделав их такими, какими мы привыкли видеть их теперь.
Навигационные приборы моряков
Во второй половине XV-го века началась Эпоха Великих географически открытий. Плавания на дальние расстояния (зачастую в совершенно неизвестные края) поставило перед моряками новые задачи. Они были связаны, в первую очередь, с необходимостью точно определить свое местонахождение. А значит, необходимы были приборы для определения широты и долготы. Со времен Древней Греции были известны гномон и астролябия — астрономические инструменты для нахождения широты.
Изобретателем астролябии считается женщина — Гипатия Александрийская. Примерная дата создания — 370 год до нашей эры. Причем применяли астролябию в начале в архитектуре для измерения высоты объектов. В Европе ее начали использовать лишь в XII-м веке для определения высоты небесных тел. Позднее, уже в XVIII-м веке был изобретен секстант — более совершенный прибор для определения широты. Принцип определения описал еще Исаак Ньютон. Он, правда, не опубликовал его, так что «отцом» секстанта считается английский математик Джон Хейли.
С измерением долготы все обстояло сложнее. Определить ее по углу возвышения Полярной звезды, как широту, возможным не представлялось. В XVII-м веке Англия, Франция и Голландия объявили, что выплатят солидные награды тому, кто найдет способ точного определения долготы. Свои методы предлагали многие ученые, включая Галилео Галилея. Его проект состоял в том, чтобы измерять долготу по положению спутников Юпитер. Метод этот, однако, требовал не только сложнейших вычислений, но и новых астрономических инструментов, которых в то время еще не существовало. Голландец Фризиус Гемме, в конце концов, предложил определять долготу, сравнивая время в точке нахождения со временем в порту отправки. Точные часы, позволявшие воплотить эту идею в жизнь, были созданы в 1749-м году Джоном Харрисоном.
Его хронометр вскоре стал неотъемлемой частью любого выходившего в море корабля. Долгота определялась по разнице во времени между точкой нахождения и Гринвичем.
Мореходные приборы и инструменты
Содержание
На ходовом мостике находятся приборы и устройства, необходимые для управления судном. Навигационные приборы – предназначены для определения местоположения судна и измерения отдельных элементов его движения:
Компасы
Компас – основной навигационный прибор, служащий для определения курса судна, направлений (пеленгов) на различные объекты. На судах применяются магнитные и гироскопические компасы.
Магнитные компасы используются в качестве резервных и контрольных приборов. По назначению магнитные компасы делятся на главные и путевые. Главный компас устанавливают на верхнем мостике в диаметральной плоскости судна, так, чтобы обеспечить хороший обзор по всему горизонту (рис. 3.1). Изображение шкалы картушки при помощи оптической системы проектируется на зеркальный отражатель, установленный перед рулевым (рис. 3.2).
Путевой магнитный компас устанавливают в рулевой рубке. Если главный компас имеет телескопическую передачу отсчета к посту рулевого, то путевой компас не устанавливают.
На магнитную стрелку на судне действует судовое магнитное поле. Оно представляет собой совокупность двух магнитных полей: поля Земли и поля судового железа. Этим объясняется, что ось магнитной стрелки располагается не по магнитному меридиану, а в плоскости компасного меридиана. Угол между плоскостями магнитного и компасного меридианов называется девиацией.
В комплект компаса входят: котелок с картушкой, нактоуз, девиационный прибор, оптическая система и пеленгатор.
На спасательных шлюпках используется легкий, небольшой по размерам компас, не закрепленный стационарно (рис. 3.3).
Гирокомпас – механический указатель направления истинного (географического) меридиана, предназначенный для определения курса объекта, а также азимута (пеленга) ориентируемого направления (рис.3.4–3.5). Принцип действия гирокомпаса основан на использовании свойств гироскопа и суточного вращения Земли.
Гирокомпасы имеют два преимущества перед магнитными компасами:
Простейший гирокомпас состоит из гироскопа, подвешенного внутри полого шара, который плавает в жидкости; вес шара с гироскопом таков, что его центр тяжести располагается на оси шара в его нижней части, когда ось вращения гироскопа горизонтальна.
Гирокомпас может выдавать ошибки измерения. Например, резкое изменение курса или скорости вызывают девиацию, и она будет существовать до тех пор, пока гироскоп не отработает такое изменение.
На большинстве современных судов имеются системы спутниковой навигации (типа GPS) и/или другие навигационные средства, которые передают во встроенный компьютер гирокомпаса поправки. Современные конструкции лазерных гироскопов не выдают таких ошибок, поскольку вместо механических элементов в них используется принцип разности оптического пути.
Электронный компас построен на принципе определения координат через спутниковые системы навигации. Принцип действия компаса:
1. На основании сигналов со спутников определяются координаты приемника системы спутниковой навигации.
2. Засекается момент времени, в который было сделано определение координат.
3. Выжидается некоторый интервал времени.
4. Повторно определяется местоположение объекта.
5. На основании координат двух точек и размера временного интервала вычисляется вектор скорости движения:
Эхолот
Навигационный эхолот предназначен для надежного измерения, наглядного представления, регистрации и передачи в другие системы данных о глубине под килем судна (рис. 3.7). Эхолот должен функционировать на всех скоростях судна от 0 до 30 узлов, в условиях сильной аэрации воды, ледяной и снежной шуги, колотого и битого льда, в районах с резко меняющимся рельефом дна, скалистым, песчаным или илистым грунтом.
На судах устанавливаются гидроакустические эхолоты. Принцип их работы заключается в следующем: механические колебания, возбуждаемые в вибраторе-излучателе, распространяются в виде короткого ультразвукового импульса, доходят до дна и, отразившись от него, принимаются вибратором-приемником.
Эхолоты автоматически указывают глубину моря, которую определяют по скорости распространения звука в воде и промежутку времени от момента посылки импульса до момента его приема (рис. 3.8).
Эхолот должен обеспечивать измерение глубин под килем в диапазоне от 1 до 200 метров. Указатель глубин должен быть установлен в рулевой рубке, а самописец – в рулевой или штурманской рубке.
Для измерения глубин применяется также ручной лот в случаях посадки судна на мель, промера глубин у борта во время стоянки у причала и т. п.
Ручной лот (рис. 3.9) состоит из свинцовой или чугунной гири и лотлиня. Гиря выполняется в форме конуса высотой 25–30 см и весом от 3 до 5 кг. В нижнем широком основании гири делается выемка, которая перед замером глубины смазывается солидолом. При касании лотом морского дна частицы грунта прилипают к солидолу, и после подъема лота по ним можно судить о характере грунта.
Разбивка лотлиня производится в метрических единицах и обозначается по следующей системе: на десятках метров вплетаются флагдуки различных цветов; каждое количество метров, оканчивающееся цифрой 5, обозначается кожаной маркой с топориками.
В каждой пятерке первый метр обозначается кожаной маркой с одним зубцом, второй – маркой с двумя зубцами, третий – с тремя зубцами и четвертый – с четырьмя.
Примерно с конца XV в. получил известность простой измеритель скорости – ручной лаг. Он состоял из деревянной дощечки со свинцовым грузом формой в 1/1 круга, к которой прикреплялся легкий трос, имеющий узлы через равные промежутки (чаще всего 7 м). Для измерения скорости парусных судов, плававших в те времена, лаг, как приблизительно постоянная отметка на поверхности воды, бросали за борт и поворачивали песочные часы, отмеряющие определенную продолжительность времени (14 с). За время, пока сыпался песок, матрос считал количество узлов, которые проходили через его руки. Число узлов, полученных за это время, давало в пересчете скорость судна в морских милях в час. Этот способ измерения скорости объясняет возникновение выражения «узел».
Лаг – навигационный прибор для измерения скорости судна и пройденного им расстояния. На морских судах применяются механические, геомагнитные, гидроакустические, индукционные и радиодоплеровские лаги.
Гидродинамический лаг – относительный лаг, действие которого основано на измерении разности давления, которая зависит от скорости судна. Основу гидродинамического лага составляют две трубки, выведенные под днище судна: выходное отверстие одной трубки направлено к носовой части судна; а выходное отверстие другой трубки находится заподлицо с обшивкой. Динамическое давление определяется по разности высот воды в трубках и преобразуется механизмами лага в показания скорости судна в узлах. Кроме скорости, гидродинамические лаги показывают пройденное судном расстояние в милях.
Индукционный лаг – относительный лаг, принцип действия которого основан на зависимости между относительной скоростью проводника в магнитном поле и наводимой в этом проводнике электродвижущей силой (ЭДС). Магнитное поле создается электромагнитом лага, а проводником является морская вода. Когда судно движется, магнитное поле пересекает неподвижные участки водной среды, при этом в воде индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости перемещения судна. С электродов ЭДС поступает в специальное устройство, которое вычисляет скорость судна и пройденное расстояние.
Гидроакустический лаг – абсолютный лаг, работающий на принципе эхолота. Различают доплеровские и корреляционные гидроакустические лаги.
Геомагнитный лаг – абсолютный лаг, основанный на использовании свойств магнитного поля Земли.
Радиолаг – лаг, принцип действия которого основан на использовании законов распространения радиоволн.
На практике отсчеты лага замечают в начале каждого часа и по разности отсчетов получают плавание S в милях и скорость судна V в узлах. Лаги имеют погрешность, которая учитывается поправкой лага.
Радионавигационные приборы
Судовая радиолокационная станция (РЛС) предназначена для обнаружения надводных объектов и берега, определения места судна, обеспечения плавания в узкостях, предупреждения столкновения судов (рис. 3.10).
В РЛС используется явление отражения радиоволн от различных объектов, расположенных на пути их распространения, таким образом, в радиолокации используется явление эха. РЛС содержит передатчик, приемник, антенно-волноводное устройство, индикатор с экраном для визуального наблюдения эхо-сигналов.
Принцип работы РЛС следующий. Передатчик станции вырабатывает мощные высокочастотные импульсы электромагнитной энергии, которые с помощью антенны посылаются в пространство узким лучом. Отраженные от какого-либо объекта (судна, высокого берега и т. п.) радиоимпульсы возвращаются в виде эхо-сигналов к антенне и поступают в приемник. По направлению узкого радиолокационного луча, который в данный момент отразился от объекта, можно определить пеленг или курсовой угол объекта. Измерив промежуток времени между посылкой импульса и приемом отраженного сигнала, можно получить расстояние до объекта. Так как при работе РЛС антенна вращается, излучаемые импульсные колебания охватывают весь горизонт. Поэтому на экране индикатора судовой РЛС создается изображение окружающей судно обстановки. Центральная светящаяся точка на экране индикатора РЛС отмечает место судна, а идущая от этой точки светящаяся линия показывает курс судна.
Изображение различных объектов на экране радара может быть ориентировано относительно диаметральной плоскости судна (стабилизация по курсу) или относительно истинного меридиана (стабилизация по норду). Дальность «видимости» РЛС достигает несколько десятков миль и зависит от отражательной способности объектов и гидрометеорологических факторов.
Судовые РЛС позволяют за короткий промежуток времени определить курс и скорость встречного судна и избежать, таким образом, столкновения.
Средства автоматической радиолокационной прокладки (САРП) – это радиолокационные информационно-вычислительные комплексы, выполняющие автоматическую обработку радиолокационной информации. САРП выполняет следующие операции (рис. 3.11):
Автоматическая информационная система (АИС) является морской навигационной системой, использующей взаимный обмен между судами, а также между судном и береговой службой для передачи информации о позывном и наименовании судна для его опознавания, координатах, сведений о судне (размеры, груз, осадка и др.) и его рейсе, параметрах движения (курс, скорость и др.) с целью решения задач по предупреждению столкновений судов, контроля за соблюдением режима плавания и мониторинга судов в море.
Электронные картографические навигационные информационные системы (ЭКНИС) являются эффективным средством навигации, существенно сокращающим нагрузку на вахтенного помощника и позволяющим уделять максимум времени наблюдению за окружающей обстановкой и выработке обоснованных решений по управлению судном (рис. 3.12).
Основные возможности и свойства ЭКНИС:
Спутниковая система навигации – это система, состоящая из наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат), а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов (рис. 3.13).
GPS – это глобальная навигационная спутниковая система определения местоположения Global Position System. Система включает группировку низкоорбитальных навигационных спутников, наземные средства слежения и управления и самые разнообразные, служащие для определения координат. Принцип определения своего места на земной поверхности в глобальной системе позиционирования заключается в одновременном измерении расстояния до нескольких навигационных спутников (не менее трех) – с известными параметрами их орбит на каждый момент времени, и вычислении по измененным расстояниям своих координат.
Навигационные инструменты
Навигационный секстан – угломерный инструмент (рис. 3.14), служащий:
Слово «секстан» происходит от латинского слова Sextans – шестая часть круга.
Морской хронометр – высокоточные переносные часы, позволяющие получать в любой момент достаточно точное гринвичское время (рис. 3.15).
Судовое время определяется по меридиану местонахождения судна и чаще всего корректируется ночью вахтенным офицером. Так, например, при изменении долготы на 15° на восток часы переводятся на 1 час вперед, а при изменении долготы на 15° в западном направлении – на 1 час назад.
Для того чтобы в машинном отделении, столовой команды, каютах, салонах, барах, камбузе иметь точное и одинаковое показание времени, устанавливают электрические часы, корректируемые от главных часов, находящихся на мостике.
К прокладочным инструментам относятся (рис. 3.16):
Кроме этого, на мостике находятся журналы, папки с документацией, навигационные карты, обязательные справочники и пособия и др. (рис. 3.17).
Литература
Как называется морской измерительный инструмент поле чудес
Вот только малая часть «вооружения» современного географа:
Что за географические приборы фото и название
Ответ оставил Гость
Технические средства, используемые в географии · Компас — инструмент для ориентирования по сторонам света. Используется в походах, путешествиях, в картографии для составления планов местности. Есть несколько разновидностей. Самый распространенный-компас Андрианова.
· Нивелир — геодезический инструмент для определения относительной высоты местности для составления топографических карт.
· Батометр — инструмент для определения степени прозрачности озерной и морской воды. Используется в гидрологии и океанологии.
· Анемометр — метеорологический прибор, используемый для определения силы и скорости ветра.
· Флюгер — метеорологический инструмент, используемый для определения направления ветра.
· Термометр — метеорологический прибор, используемый для определения температуры воздуха, воды и почвы.
· Термограф — самопишущий термометр, работающий в автоматическом
режиме.
· Сейсмограф — самопишущий прибор, используемый для определения силы и амплитуды землятресения.
· Барометр — метеорологический прибор, используемый для определения атмосферного давления. Есть два типа барометра: ртутный и анероид.
· Гигрометр — метеорологический прибор, используемый для определения влажности воздуха. Самый распространенный-гигрометр-психрометр.
· Гигрограф — самопишущий гигрометр, работающий в автоматическом
режиме.
· Снегомерная рейка — метеорологический инструмент, используемый для определения высоты снежного покрова.
· Водомерная рейка — гидрологический инструмент, используемый для определения уровня воды в реках и мелких озерах.
· Лот — водомерный трос на корабле. До изобретения эхолота использовался для замера морских глубин.
· Эхолот — прибор для определения абсолютной глубины в морях, океанах и глубоких озерах. Используется в океаенологии.
· Планшет — топографический инструмент для ручного чертежа плана местности. Есть электронные (графические) планшеты для чертежа плана местности в автоматическом режиме. Используется в картографии.
· Курвиметр — топографический прибор для определения длины изогнутых линий (дороги, реки).
· Палетка — топографический инструмент для определения площади геометрических фигур на карте и плане местности.
· Теодолит — геодезический прибор для определения расстояния до искомого объекта. Используется для составления топографических карт и планов местности. Современные теодолиты-это сложные оптико-электронные приборы с компьютерной начинкой.
· Аэрофотоаппарат — прибор для дистанционной съемки с самолетов и вертолетов участков местности Земли. Используется в геодезии и картографии для составления топографических карт. В последнее время начали применяться цифровые аэрофотоаппараты. Самые надежные АФА-АФА с оптикой немецкой фирмы «Карл Цейсс».
· Акваланг — автономное средство для обеспечения человека кислородом под водой. Используется в океанологии.
· Батискаф — мини-подводная лодка на один-два человека. Используется в океанологии.
· Батисфера — средство в форме шара с находящимися внутри людьми в составе не более трех человек для изучения океана на больших глубинах. Опускается на тросе с надводного корабля.
· Океанографическое судно — научно-исследовательский корабль для изучения природы Мирового океана. Два самых известных в истории океанографических судна — это английский «Челленджер» (70-е гг. XIX в.) и советский «Витязь» (50-70-е гг. XX в.).
Популярные темы:
Что называют географическим объектом Так называют любой из расположенных на поверхности планеты объектов. Это достаточно…