Эта статья была написана специалистом по астро-навигации Михаилом Болдыревым и опубликована на страничке ВКонтакте сообщества Мореходная астрономия 5 февраля 2021 года.

 

 

Уважаемые коллеги-любители мореходной астрономии!

Мы уже рассказывали, что в настоящее время в парусном спорте проводятся соревнования, в рамках которых требуется определение места судна с помощью методов мореходной астрономии. В число таких состязаний входит трансатлантическая гонка Mini Transat. В данной регате участвуют сравнительно небольшие 6,5-метровые парусные яхты и основной этап-маршрут проходит через Атлантический океан из Европы до Южной Америки. Одними из многочисленных ограничений, накладываемых на участников регаты, является отсутствие на борту яхты катр-плоттеров и ряда других современных навигационных средств, а также запрещена прямая связь со своей береговой командой. Эти ограничивающие условия направлены на то, чтобы никто из шкиперов во время гонки не мог получать дополнительную информацию, не доступную другим участникам регаты.

Также во время трансатлантического тысячемильного плавания необходимо выполнить задание от организаторов Mini Transat, которое заключается в определении своего текущего местоположения с использованием методов астронавигации. Расчёты сдаются после финиша и проверяются. Поэтому наличие навыков определения места судна в море с помощью методов мореходной астрономии является обязательным требованием для участия в этой регате, а уверенное владение этими навыками увеличивает вероятность получения дополнительных очков и повышает шанс победы.

Регата Mini Transat имеет двухгодичный соревновательный цикл и следующая гонка запланирована на 2021 год. От России в этой регате уже не в первый раз принимает участие Ирина Леонидовна Грачёва - яхтсменка, рекордсменка мира по времени трансатлантического перехода на яхте Class 40, обладательница общественной премии ВФПС «Яхтсменка года 2020» и просто красавица. 

Ирина Леонидовна любезно предоставила нам свои астронавигационные измерения, выполненные в ходе квалификационной гонки перед Mini Transat-2019. Решение практической задачи по астронавигации определяло получение зачёта по астрономии во время квалификации и допуск к участию в основном этапе регаты.

Ирина осуществляла определение места судна в дневное время по разновременным наблюдениям Солнца.

 

 

Для этого ею были выполнены три замера высоты дневного светила в разные моменты времени, произведены соответствующие расчёты, а затем по методу крюйс-обсервации определены обсервованные координаты на время последнего замера.

 

Определение параметров первой высотной линии положения (по Солнцу)

 

Определение параметров второй высотной линии положения (по Солнцу)

 

Определение параметров третьей высотной линии положения (по Солнцу)

 

В выписках из квалификационного отчёта Ирины с разделом астронавигации (приложенные к данной публикации) приведены расчёты параметров трёх высотных линий положений по наблюдениям Солнца 13 мая 2018 г. По исходным данным обсервации мы провели собственные вычисления и обнаружили расхождение с авторским расчётом первой линии при исправлении высот светила на 8,7 угловых минут. Это расхождение дало такую же разницу в значении переноса n. Расчёты остальных линий положений показали хорошую согласованность с выкладками Ирины.

 

Наш расчёт параметров высотных линий положения

 

Необходимо отметить временные моменты снятия замеров высоты светила шкипером - Ириной Грачёвой. Гринвичские времена замеров составляли 10 часов 03 минуты для 1-й ВЛП, 13 часов 44 минуты и 16 часов 32 минуты для 2-й и 3-й ВЛП соответственно. Время верхней кульминации Солнца на меридиане Гринвича на 13 мая 2018 года составляет 11 часов 56 минут 20 секунд U.T. (см. выписки из NA-2018 и Air Almanac-2018, приложенные в конце статьи). Судовое время верхней кульминации светила на счислимой долготе яхты третьего замера высоты составляет 13 часов 35 минут. Таким образом, первый замер высоты Солнца был сделан до кульминации, второй и третий замеры сделаны уже после кульминирования светила на меридиане наблюдателя (даже с учётом его смещения в процессе замеров).

 

Азимуты замеров положений Солнца при крюйс-обсервации

 

Также стоит обратить внимание на азимуты замеров Солнца. Азимуты наблюдаемого светила находятся с разных сторон горизонта, при этом разница между азимутом первого и второго замеров составляет 93 градуса, а разница между вторым и третьим замером - 45 градусов. (Примечание: большая разница между азимутами 1-го и 2-го замеров обусловлена быстрым изменением азимута светила около его верхней кульминации). Такое взаимное расположение азимутов замеров позволяет получить счислимо-обсервованное положение яхты с хорошей точностью.

Вычисления параметров высотных линий положений мы проводили не только по своим расчётным программам и методикам, но для подтверждения правильности расчётов использовали судоводительские и астронавигационные программы других авторов. Результаты расчётов по всем имеющимся в нашем распоряжении программно-методическим аппаратам показали хорошую взаимную согласованность, что позволяет сделать вывод об адекватности полученных результатов - параметров высотных линий положений. Результаты вычислений по этим методикам также приложены к данной публикации.

 

Расчёт параметров трёх ВЛП по методике № 1

 

Расчёт параметров двух ВЛП по методике № 2

 

А вот с графическим построением не всё так однозначно, к сожалению. В явном виде получить счислимо-обсервованную точку положения яхты по методу крюйс-обсервации довольно затруднительно вследствие постоянного изменения её курса и скорости движения. В подтверждение этого тезиса обратите внимание на курс и скорость яхты в каждом замере - они разные. В то время как метод определения места по разновременным наблюдением светила предусматривает постоянный вектор плавания судна за время между наблюдениями, который задаётся путевым углом и путевой скоростью судна.

Для разрешения создавшегося противоречия мы поступили следующим образом. Координаты яхты в моменты замеров определялись по GPS, поэтому их можно принимать как истинные. По координатам 1-го и 3-го замера был вычислен путевой угол и расстояние по ортодромии (дуге большого круга). Зная время между наблюдениями, по вычисленному расстоянию можно определить относительную скорость движения яхты. По модели WGS-84 калькулятор определил, что путевой угол между координатами первой и третьей точек составил 311 градусов, а расстояние - 21,15 морских мили. Время между соответствующими наблюдениями светила составило 4 часа 28 минут 44 секунды, или 4.478 часа. Таким образом, можно принять, что за время между наблюдениями яхта двигалась из точки первого замера в точку третьего замера по относительному вектору пути 311 градусов со скоростью 4,7 узлов. Необходимо отметить, что этот вектор пути исключительно виртуальный и определён только для построения счислимо-обсервованной точки. С реальным движением яхты в заданный промежуток времени этот гипотетический вектор плавания имеет взаимоотношение только точками начала и конца.

 

Счислимо-обсервованное место яхты на 16:32:11 13.05.2018 г. по 3 ВЛП

 

Таким образом, с учётом всех допущений, наконец-то было получено счислимо-обсервованное местоположение яхты на момент 3-го замера высоты Солнца. Для трёх высотных линий положения на Тгр 16:32:11 координаты точки составили: широта N 48 30,7; долгота W 005 12,7. Между координатами 3-ей и счислимо-обсервованной точек расстояние составляет 33 морские мили и азимут 8 градусов.

 

Счислимо-обсервованное место яхты на 16:32:11 13.05.2018 г. по 2 ВЛП

 

Так как вторая линия положения даёт самое большое значение переноса и по времени лежит между двумя другими линиями, то можно эту линию опустить. Качество обсервации, теоретически, снизиться должно не существенно. Таким образом, для двух высотных линий положения (1-ой и 3-ей) на Тгр 16:32:11 координаты точки составили: широта N 48 24,9; долгота W 005 14,9. Между координатами 3-ей и счислимо-обсервованной точек расстояние составляет 27 морских миль и азимут 6,8 градусов.

Обе полученные счислимо-обсервованные точки находятся в Атлантическом океане в районе о. Иль-д'Уэссан (Франция). Координаты точки по GPS на Тгр 16:32:11 (время третьего замера) составили: широта N 47 58,0; долгота W 005 19,7 (Атлантический океан, район о. Иль-де-Сен, Франция). Довольно значительные расстояния между реальными и счислимо-обсервованными координатами на наш взгляд, свидетельствует не об ошибочном расчёте в целом, а о существенных для данной задачи ошибках измерения и вычисления. Это является наглядным доказательством того, что для получения корректных и достоверных с высокой вероятностью координат местоположения судна каждому шкиперу необходимо иметь навыки и умения астрономической обсервации.

Желаем всем шкиперам такие навыки и умения получить, а также традиционных семи футов по килем, попутного ветра, мягкой качки, чистого небосвода и ясного горизонта для качественной обсервации.

Ниже приложены выписки из Nautical Almanac-2018 за 13 мая.

 

Выписка из NA-2018

 

Выписка из NA-2018

 

Комментарий Ирины:

Большое большое Михаилу и сообществу за эту проделанную работу. Я знала, что в мои расчеты вкралась ошибка, но пересчитывать уже не было сил и времени. Теперь у меня есть полное правильное решение этой задачи и все материалы и документы, которые я могу взять с собой в качестве справки в гонку Мини-Трансат 2021!

Вступайте в группу сообщества Мореходная астрономия и вступайте в дисскуссии! Там много интересных и полезных документов и обсуждений.

А в итоге моя позиция была вот в этом треугольнике (это линии, построенные еще с ошибкой): 

 

 

А так выглядит  моя позиция по расчетам программы, если просто ввести точное время замеров. Эта провертка была сделана уже на берегу с помощью программы Open CPN):