  
   |
|
|
Eksploracja
morska
Zobacz : |
Statek | Żaglowiec | Żagiel
(Sail) | Ożaglowanie (Rig) | Otaklowanie
(Sail Plan) | Omasztowanie (Spar) | Olinowanie
(Rigging) | Okręt wojenny | Okręt
liniowy | Taktyka walki
okrętów żaglowych | Bitwa w linii | Wojna
morska | Historia
nawigacji | Statki
pirackie | Mapy | Szanty morskie |
(Porównaj : |
Handel na Oceanie Indyjskim |
Morski Szlak Jedwabny | Trójstronny szlak handlowy i
jego Środkowe przejście | Handel Niewolnikami | Szlak
przylądkowy | Handel przyprawami | Szlak Brouwer | Handel
Kompanii Indii Wschodnich)
Oraz: FLOTY
SKARBÓW | PIENIĄDZE PIRATÓW | WRAKI STATKÓW |
Zobacz też tematy powiązane :
Historia morska, Wiek odkryć, Nawigacja, Historia
nawigacji
Nawigacja Nawigacja to dziedzina nauki skupiająca się na procesie monitorowania i kontrolowania ruchu jednostki pływającej lub pojazdu z jednego miejsca do drugiego. [2] Dziedzina nawigacji obejmuje cztery ogólne kategorie: nawigację lądową, [3] nawigację morską , nawigację lotniczą i nawigację kosmiczną. Jest to także termin artystyczny określający specjalistyczną wiedzę wykorzystywaną przez nawigatorów do wykonywania zadań nawigacyjnych. Wszystkie techniki nawigacyjne obejmują lokalizację pozycji nawigatora w porównaniu ze znanymi lokalizacjami lub wzorcami. Nawigacja w szerszym znaczeniu może odnosić się do dowolnej umiejętności lub nauki wymagającej określenia pozycji i kierunku . [1] W tym sensie nawigacja obejmuje orientację i nawigację pieszą . HistoriaDalsze informacje: Historia nawigacji W europejskim okresie średniowiecza nawigację uważano za część siedmiu sztuk mechanicznych , z których żadna nie była wykorzystywana podczas długich podróży po otwartym oceanie. Nawigacja polinezyjska jest prawdopodobnie najwcześniejszą formą nawigacji na otwartym oceanie; opierał się na pamięci i obserwacjach zarejestrowanych za pomocą instrumentów naukowych, takich jak mapy sztyftowe przedstawiające fale oceaniczne Wysp Marshalla . Wcześni Polinezyjczycy z Pacyfiku wykorzystywali ruch gwiazd, pogodę, położenie niektórych gatunków dzikich zwierząt lub wielkość fal, aby znaleźć drogę z jednej wyspy na drugą. [ potrzebne źródło ] Nawigacja morska wykorzystująca instrumenty naukowe, takie jak astrolabium żeglarskie, pojawiła się po raz pierwszy na Morzu Śródziemnym w średniowieczu. Chociaż astrolabia lądowe zostały wynalezione w okresie hellenistycznym i istniały w starożytności klasycznej oraz w złotym wieku islamu , najstarsza wzmianka o astrolabium morskim pochodzi od hiszpańskiego astronoma Ramona Llulla i pochodzi z 1295 roku. [4] Udoskonalenie tego instrumentu nawigacyjnego przypisuje się Portugalscy nawigatorzy podczas wczesnych odkryć portugalskich w epoce odkryć . [5] [6] Najwcześniejszy znany opis budowy i używania astrolabium morskiego pochodzi z Arte de Navegar ( Sztuka nawigacji ) hiszpańskiego kosmografa Martína Cortésa de Albacar opublikowanego w 1551 r., [7] w oparciu o zasadę archipedulum używane do budowy piramid egipskich . Nawigacja na otwartym morzu przy użyciu astrolabium i kompasu rozpoczęła się w epoce odkryć w XV wieku. Portugalczycy zaczęli systematycznie eksplorować atlantyckie wybrzeże Afryki od 1418 roku, pod patronatem księcia Henryka . W 1488 roku Bartolomeu Dias dotarł tą drogą do Oceanu Indyjskiego . W 1492 roku hiszpańscy monarchowie sfinansowali wyprawę Krzysztofa Kolumba , która miała popłynąć na zachód i dotrzeć do Indii , przekraczając Atlantyk, co zaowocowało odkryciem Ameryk . W 1498 roku portugalska wyprawa dowodzona przez Vasco da Gamę dotarła do Indii , opływając Afrykę, otwierając bezpośredni handel z Azją . Wkrótce Portugalczycy popłynęli dalej na wschód, w 1512 roku na Wyspy Korzenne , by rok później wylądować w Chinach . Pierwsze opłynięcie Ziemi zakończyło się w 1522 r. wyprawą Magellan-Elcano , hiszpańską wyprawą odkrywczą prowadzoną przez portugalskiego odkrywcę Ferdynanda Magellana i zakończoną przez hiszpańskiego nawigatora Juana Sebastiána Elcano po jego śmierci na Filipinach w 1521 r. Flota składająca się z siedmiu osób statki wypłynęły z Sanlúcar de Barrameda w południowej Hiszpanii w 1519 roku, przepłynęły Ocean Atlantycki i po kilku międzylądowaniach okrążyły południowy kraniec Ameryki Południowej . Niektóre statki zaginęły, ale pozostała flota kontynuowała podróż przez Pacyfik , dokonując szeregu odkryć, w tym na Guam i Filipinach. Do tego czasu z pierwotnych siedmiu pozostały tylko dwa galeony. " Victoria " dowodzona przez Elcano przepłynęła Ocean Indyjski i na północ wzdłuż wybrzeża Afryki, by w końcu dotrzeć do Hiszpanii w 1522 r., trzy lata po wypłynięciu. " Trynidad " popłynął na wschód od Filipin, próbując znaleźć drogę morską z powrotem do Ameryk , ale bezskutecznie. Trasa na wschód przez Pacyfik, znana również jako tornaviaje (podróż powrotna), została odkryta dopiero czterdzieści lat później, kiedy hiszpański kosmograf Andrés de Urdaneta wypłynął z Filipin na północ do równoleżnika 39° i uderzył w wschodni Prąd Kuroshio , który zabrał jego galeon przez Pacyfik. Do Acapulco przybył 8 października 1565 r. EtymologiaTermin wywodzi się z lat trzydziestych XVI w., od łacińskiego nawigacjiem (nom. navigatio ), od navigatus , s. od navigare "żeglować, przeprawiać się, pływać po morzu, sterować statkiem", od navis "statek" i rdzenia agere " prowadzić". Podstawowe pojęciaSzerokość geograficznaDalsze informacje: Szerokość geograficzna Z grubsza szerokość geograficzna miejsca na Ziemi to jego odległość kątowa na północ lub południe od równika . [9] Szerokość geograficzną wyraża się zwykle w stopniach (oznaczonych jako °) w zakresie od 0° na równiku do 90° na biegunach północnym i południowym. [9] Szerokość geograficzna bieguna północnego wynosi 90° N, a szerokość geograficzna bieguna południowego wynosi 90° S. [9] Marynarze obliczyli szerokość geograficzną na półkuli północnej, obserwując gwiazdę polarną ( Polaris ) za pomocą sekstansu i używając wzroku tabele redukcyjne korygujące wysokość oka i refrakcję atmosferyczną. Wysokość Gwiazdy Polarnej w stopniach nad horyzontem to szerokość geograficzna obserwatora, z dokładnością do jednego stopnia. Długość geograficznaDalsze informacje: Długość geograficzna Podobnie jak szerokość geograficzna, długość geograficzna miejsca na Ziemi to odległość kątowa na wschód lub zachód od południka zerowego lub południka Greenwich . [9] Długość geograficzną wyraża się zwykle w stopniach (oznaczonych jako °) w zakresie od 0° na południku Greenwich do 180° na wschód i zachód. Na przykład Sydney ma długość geograficzną około 151° wschodniej . Nowy Jork ma długość geograficzną 74° zachodniej . Przez większą część historii marynarze mieli trudności z określeniem długości geograficznej. Długość geograficzną można obliczyć, jeśli znany jest dokładny czas obserwacji. W przypadku braku tego można użyć sekstansu do pomiaru odległości księżycowej (zwanej także obserwacją Księżyca lub w skrócie "księżycowym"), która w przypadku almanachu żeglarskiego może zostać wykorzystana do obliczenia czasu na zerowej długości geograficznej (patrz Czas średni Greenwich ). . [10] Niezawodne chronometry morskie były niedostępne aż do końca XVIII wieku i niedostępne aż do XIX wieku. [11] [12] [13] Przez około sto lat, od około 1767 do około 1850, [14] marynarze nie posiadający chronometru stosowali metodę odległości księżycowych w celu określenia czasu Greenwich w celu ustalenia swojej długości geograficznej. Marynarz dysponujący chronometrem mógłby sprawdzić jego odczyt za pomocą księżycowego pomiaru czasu Greenwich. LoxodromaDalsze informacje: Linia Rhumb W nawigacji loksodroma (lub loksodrome) to linia przecinająca wszystkie południki długości geograficznej pod tym samym kątem, tj. ścieżka wyprowadzona z określonego namiaru początkowego. Oznacza to, że po przyjęciu namiaru początkowego porusza się wzdłuż tego samego namiaru, nie zmieniając kierunku mierzonego względem północy rzeczywistej lub magnetycznej. Metody nawigacjiWiększość współczesnej nawigacji opiera się przede wszystkim na pozycjach wyznaczanych elektronicznie przez odbiorniki zbierające informacje z satelitów. Większość innych nowoczesnych technik opiera się na znajdowaniu przecinających się linii pozycji lub LOP. [16] Linia pozycji może odnosić się do dwóch różnych rzeczy: linii na mapie lub linii między obserwatorem a obiektem w prawdziwym życiu. [17] Łożysko jest miarą kierunku do obiektu. [17] Jeśli nawigator mierzy kierunek w rzeczywistości, kąt można następnie narysować na mapie morskiej , a nawigator będzie gdzieś na tej linii namiaru na mapie. [17] Oprócz namiarów nawigatorzy często mierzą także odległości do obiektów. [16] Na mapie odległość tworzy okrąg lub łuk pozycji. [16] Okręgi, łuki i hiperbole pozycji są często określane jako linie pozycji. Jeśli nawigator narysuje dwie linie pozycji i przecinają się, musi znajdować się w tej pozycji. [16] Poprawka to przecięcie dwóch lub więcej LOP Jeżeli dostępna jest tylko jedna linia pozycji, można ją porównać z pozycją zliczeniową w celu ustalenia szacunkowej pozycji. [18] Linie (lub okręgi) pozycji można wyznaczyć z różnych źródeł:
Istnieją obecnie rzadko stosowane metody, takie jak "zanurzanie światła" w celu obliczenia zasięgu geograficznego od obserwatora do latarni morskiej. Metody nawigacji zmieniały się na przestrzeni dziejów. [20] Każda nowa metoda zwiększa zdolność marynarza do ukończenia rejsu. [20] Jedną z najważniejszych decyzji, jaką musi podjąć nawigator, jest wybór najlepszej metody. PilotowanieDalsze informacje: Pilotaż Pilotaż (zwany także pilotażem) polega na nawigowaniu statkiem powietrznym w oparciu o wzrokowe odniesienie do punktów orientacyjnych [22] lub statkiem wodnym na wodach ograniczonych i ustalaniu jego pozycji z możliwie najdokładniejszą dokładnością w częstych odstępach czasu. [23] Bardziej niż w innych fazach nawigacji ważne jest odpowiednie przygotowanie i dbałość o szczegóły. [23] Procedury różnią się w zależności od statku oraz statków wojskowych, handlowych i prywatnych. [23] Ponieważ pilotaż odbywa się na płytkich wodach , zazwyczaj obejmuje następujące kursy w celu zapewnienia wystarczającego prześwitu pod stępką , zapewnienia wystarczającej głębokości wody pod kadłubem , a także uwzględnienia przysiadu . [24] Może to również obejmować żeglowanie statkiem po rzece, kanale lub kanale w bliskiej odległości od lądu. [24] Wojskowy zespół nawigacyjny prawie zawsze będzie składał się z kilku osób. [23] Nawigator wojskowy może mieć mierników namiaru stacjonujących przy powtarzaczach żyroskopowych na skrzydłach mostka w celu jednoczesnego pomiaru namiaru, podczas gdy nawigator cywilny na statku handlowym lub statku rekreacyjnym często musi samodzielnie ustalać i wyznaczać swoją pozycję, zazwyczaj za pomocą urządzeń elektronicznych ustalanie pozycji. [23] Podczas gdy nawigator wojskowy będzie miał książkę namiarów i osobę, która będzie zapisywać wpisy dla każdej pozycji, nawigator cywilny będzie po prostu pilotował namiary na mapie w miarę ich wyznaczania i w ogóle ich nie zapisywał. [23] Jeżeli statek jest wyposażony w ECDIS , rozsądne jest, aby nawigator po prostu monitorował postęp statku na wybranym szlaku, wizualnie upewniając się, że statek porusza się zgodnie z oczekiwaniami, sprawdzając jedynie kompas, echosondę i inne wskaźniki sporadycznie. [23] Jeśli na pokładzie znajduje się pilot , co często ma miejsce na najbardziej ograniczonych wodach, można na ogół polegać na jego ocenie, co jeszcze bardziej odciąża. [23] Jeżeli jednak ECDIS zawiedzie, nawigator będzie musiał polegać na swoich umiejętnościach w zakresie ręcznych i sprawdzonych procedur. [23] Nawigacja niebieskaGłówny artykuł: nawigacja niebieska Niebiańskie systemy nawigacji opierają się na obserwacji pozycji Słońca , Księżyca , planet i gwiazd nawigacyjnych . Systemy takie są używane zarówno w nawigacji naziemnej, jak i międzygwiezdnej. Wiedząc, nad którym punktem na obracającej się Ziemi znajduje się obiekt niebieski i mierząc jego wysokość nad horyzontem obserwatora, nawigator może określić swoją odległość od tego podpunktu. Almanach żeglarski i chronometr morski służą do obliczania podpunktu na Ziemi, w którym znajduje się ciało niebieskie, a sekstans służy do pomiaru wysokości kątowej ciała nad horyzontem. Wysokość tę można następnie wykorzystać do obliczenia odległości od podpunktu w celu utworzenia okrągłej linii położenia. Nawigator wystrzeliwuje kolejno kilka gwiazd, tworząc serię nakładających się linii pozycji. Tam, gdzie się przecinają, znajduje się niebiański punkt odniesienia. Można także wykorzystać Księżyc i Słońce. Słońca można również używać samodzielnie do wyznaczania kolejnych linii pozycji (najlepiej około południa lokalnego), aby określić pozycję. [25] Chronometr morskiGłówny artykuł: chronometr morski Aby dokładnie zmierzyć długość geograficzną, należy zapisać dokładny czas obserwacji sekstansu (jeśli to możliwe, z dokładnością do sekundy). Każda sekunda błędu odpowiada 15 sekundom błędu długości geograficznej, co na równiku oznacza błąd pozycji wynoszący 0,25 mili morskiej, czyli mniej więcej granicę dokładności ręcznej nawigacji na niebie. Chronometr morski napędzany sprężyną to precyzyjny zegarek używany na pokładzie statku w celu zapewnienia dokładnego czasu podczas obserwacji nieba. [25] Chronometr różni się od zegarka napędzanego sprężyną głównie tym, że zawiera urządzenie o zmiennej dźwigni, utrzymujące równomierny nacisk na sprężynę główną, oraz specjalną wagę zaprojektowaną w celu kompensacji wahań temperatury. [25] Chronometr napędzany sprężyną jest ustawiony w przybliżeniu na średni czas Greenwich (GMT) i nie jest resetowany do czasu przeglądu i czyszczenia instrumentu, zwykle co trzy lata. [25] Różnica między czasem GMT a czasem chronometru jest dokładnie określana i stosowana jako korekta wszystkich odczytów chronometru. [25] Chronometry napędzane sprężyną należy nakręcać mniej więcej o tej samej porze każdego dnia. [25] Chronometry morskie z kryształem kwarcowym zastąpiły na pokładach wielu statków chronometry napędzane sprężyną ze względu na ich większą dokładność. [25] Są one utrzymywane w czasie GMT bezpośrednio na podstawie radiowych sygnałów czasu. [25] Eliminuje to błędy chronometru i korekty błędów zegarka. [25] Jeżeli wskazówka sekundowa będzie mylić się o czytelną wartość, można ją zresetować elektrycznie. [25] Podstawowym elementem generującym czas jest oscylator kwarcowy. [25] Kryształ kwarcu ma kompensację temperaturową i jest hermetycznie zamknięty w próżniowej obudowie. [25] Dostępna jest kalibrowana możliwość regulacji w celu dostosowania do starzenia się kryształu. [25] Chronometr zaprojektowano tak, aby działał przez co najmniej rok na jednym zestawie baterii. [25] Można mierzyć czas obserwacji i ustawiać zegary statku za pomocą zegarka porównawczego, który jest ustawiony na czas chronometryczny i zabrany na skrzydło mostka w celu zarejestrowania czasów obserwacji. [25] W praktyce wystarczający będzie zegarek naręczny skoordynowany co do sekundy z chronometrem. [25] Do obserwacji nieba można również używać stopera, sprężynowego lub cyfrowego. [25] W tym przypadku zegarek uruchamia się w znanym chronometrze GMT i do tego dodaje się czas, jaki upłynął dla każdego celownika, aby uzyskać GMT celownika. [25] Wszystkie chronometry i zegarki należy regularnie sprawdzać za pomocą radiowego sygnału czasu. [25] Czasy i częstotliwości radiowych sygnałów czasu podane są w publikacjach takich jak Pomoce Radionawigacyjne Sekstans morski
Drugim krytycznym elementem nawigacji niebieskiej jest pomiar kąta utworzonego w oku obserwatora pomiędzy ciałem niebieskim a widzialnym horyzontem. Do pełnienia tej funkcji służy sekstans, instrument optyczny. Sekstans składa się z dwóch głównych zespołów. Rama jest sztywną trójkątną konstrukcją z czopem u góry i stopniowanym odcinkiem koła, zwanym "łukiem", u dołu. Drugim elementem jest ramię indeksujące, które jest przymocowane do sworznia w górnej części ramy. Na dole znajduje się noniusz bez końca, który zaciska się w zębach na dole "łuku". Układ optyczny składa się z dwóch zwierciadeł i ogólnie teleskopu o małej mocy. Jedno lustro, zwane "lusterkiem indeksującym", jest przymocowane do górnej części ramienia wskazującego, nad osią. Gdy ramię indeksujące jest przesuwane, lustro to obraca się, a skala stopniowana na łuku wskazuje zmierzony kąt ("wysokość"). Drugie lustro, zwane "szkłem horyzontalnym", mocowane jest z przodu ramy. Jedna połowa horyzontalnego szkła jest srebrzona, a druga połowa przezroczysta. Światło ciała niebieskiego pada na zwierciadło wskazujące i odbija się od srebrzonej części szkła horyzontu, a następnie przez teleskop z powrotem do oka obserwatora. Obserwator manipuluje ramieniem wskazującym tak, aby odbity obraz ciała w szybie horyzontu spoczywał na horyzoncie wizualnym, widzianym przez przezroczystą stronę szyby horyzontu. Regulacja sekstansu polega na sprawdzeniu i ustawieniu wszystkich elementów optycznych tak, aby wyeliminować "korektę indeksu". Korektę indeksu należy sprawdzić za pomocą horyzontu lub, korzystniej, gwiazdy, za każdym razem, gdy używany jest sekstans. Praktyka prowadzenia obserwacji nieba z pokładu pływającego statku, często przez zachmurzenie i przy zamglonym horyzoncie, jest zdecydowanie najtrudniejszą częścią nawigacji na niebie. [26] Nawigacja inercyjna, tradycyjna zliczeniowaDalsze informacje: Inercyjny system nawigacji Inercyjny system nawigacji (INS) to system nawigacji zliczający , który oblicza swoją pozycję na podstawie czujników ruchu. Przed rozpoczęciem nawigacji ustalana jest początkowa szerokość i długość geograficzna oraz fizyczna orientacja INS względem Ziemi (np. północ i poziom). Po zestrojeniu INS odbiera impulsy z czujników ruchu, które mierzą (a) przyspieszenie w trzech osiach (akcelerometry) oraz (b) prędkość obrotu wokół trzech ortogonalnych osi (żyroskopy). Umożliwiają one INS ciągłe i dokładne obliczanie aktualnej szerokości i długości geograficznej (a często także prędkości). Zaletą w porównaniu z innymi systemami nawigacji jest to, że po zestrojeniu INS nie wymaga informacji z zewnątrz. Na INS nie mają wpływu niekorzystne warunki pogodowe, nie można go wykryć ani zablokować. Jego wadą jest to, że ponieważ bieżąca pozycja jest obliczana wyłącznie na podstawie poprzednich pozycji i czujników ruchu, jej błędy kumulują się i rosną w tempie mniej więcej proporcjonalnym do czasu, jaki upłynął od wprowadzenia pozycji początkowej. Dlatego inercyjne systemy nawigacji muszą być często korygowane za pomocą "poprawki" lokalizacji z innego typu systemu nawigacji. Za pierwszy system inercyjny uważa się system naprowadzania V-2 wdrożony przez Niemców w 1942 roku. Jednak początki czujników inercyjnych sięgają początków XIX wieku. [27] Zalety INS wynikają z ich zastosowania w samolotach, rakietach, statkach nawodnych i łodziach podwodnych. Na przykład Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych opracowała system nawigacji inercyjnej statków (SINS) w ramach programu rakietowego Polaris , aby zapewnić niezawodny i dokładny system nawigacji na potrzeby inicjacji systemów naprowadzania rakiet. Systemy nawigacji inercyjnej były w powszechnym użyciu do czasu udostępnienia systemów nawigacji satelitarnej (GPS). INS są nadal w powszechnym użyciu na okrętach podwodnych (ponieważ odbiór GPS lub inne źródła lokalizacji nie są możliwe w zanurzeniu) i rakietach dalekiego zasięgu.
|
