1、第四篇 航线与航行方法,第一章 大洋航行与最佳航线,大洋航行(Ocean navigation)特点：,大洋宽广、水较深、障碍物少、航线有较大的选择余地。,不利因素：,离岸远，航行时间长，气象、海况变化大，灾害性天气较难避高，受洋流影响也较大；驾驶员对大洋海区的了解往往只能依赖航海图书资料的介绍与气象预报，因而对多变的大洋海区的熟悉程度是不够的。,有利因素：,大洋航行可选用以下几种航线：,1大圆航线(great circle route),即基本沿着两点间大圆弧航行的航线。这是两点间地理航程最短的航线，特别是在高纬度海区航向接近东西、横跨经差较大时，大圆航程比恒向线航程要短达数百海里。但是，由
2、于大圆弧和所有子午线相交角度不等，如果严格沿大圆弧航行，则必须不断改变航向。,2恒向线航线(rhumb line route),即沿两点间恒向线航行的航线。这不是航程最短的航线，而是操纵方便的沿单一航向航行的航线；但在低纬度海区或航向接近南北时，它和大圆航线的航程相差甚小。,3等纬圈航线(parallel route),即出发点与到达点位于同一纬度时沿等纬圈航行的航线，是恒向线航线的特例。,4混合航线(composite route),为了避开高纬度海区恶劣的气象条件或岛礁危险区，要求航线不超过某限制纬度(limiting latitude)，这种情况下所采用的大圆航线和限制纬度上的等纬圈航线
3、相结合的最短距离航线即为混合航线。,航线拟定的基本原则：在确保安全的前提下，尽量缩短航行时间。,大圆航线虽航程短，但如果其一直穿越风、流影响大的海区，则不仅影响船舶安全，而且降低营运效益；恒向线航线虽应用方便，如果不视情况选用，也势必造成航行时间的延长。因此，应认真对各种条件和因素进行分析，得出适合当时环境的最佳航线,第一节 大圆航线与混合航线,一、大圆航线,大圆航线是跨洋航行时所采用的地理航程最短的航线。若将地球当作圆球体时，地面上两点间的距离，以连接两点的小于180的大圆弧弧长为最短。但由于大圆弧与各子午线的交角，除赤道与子午线外，都不相等，因此，所谓沿大圆航线航行，实际上并不是船舶不断改
4、变航向、严格沿着大圆弧航迹航行，而是将大圆弧分成若干小段，每一段仍然是沿恒向线航线航行。这样，就整个航线来说，只是基本上接近大圆弧航线。,大圆航线可以取大圆弧内接分段恒向线，如图(a)所示的AB，BC，CD；,也可以取大圆弧外切分段恒向线，如图(b)所示的AA1，A1A2，A2A3。,综上所述，大圆航线设计主要是解决两个问题：,第一,求分点(intermediate point of great circle),即将整个大圆航线划分若干段。划分分点的原则,一般是取分点经度为整度的、一昼夜左右航程的距离(510 经差)为一段来划分。这样，既可一昼夜改变一次航向,又基本上保持在大圆弧上航行，使用比
5、较方便。,第二，求各分点间的恒向线航向与航程。,求算大圆航线的几种具体方法：,1大圆海图法,大圆海图(gnomonic chart)是根据日晷投影原理绘制，具有所有大圆弧在图上均绘成直线的特点，如下图所示为北大西洋大圆海图的一部分，在图上，从诺福克到法国的布勒斯特的大圆航线即为直线，而恒向线为曲线。,利用大圆海图求算大圆航线，是利用大圆海图上大圆为直线这一特点实现的，具体方法如下：,(1)根据航行海区查航海图书总目录抽选相应的大圆海图。,(2)根据以下原则选择大圆航线的起始点和到达点：起始点最好选择在能够利用灯塔、陆标和雷达测得准确船位的地点；到达点附近最好不存在暗礁和其他障碍物等，并有从远处
6、可看见的显著物标和有利于雷达观测的物标。,(3)将起始点和到达点按其坐标标在大圆海图上，用直线连接两点，即为大圆航线。,(4)在大圆航线上确定各分点：通常取整度经线与该线的交点为一分点，然后量出各分点的经、纬度。,(5)将各分点按其经、纬度移画到航用海图上去，并用直线连接相邻分点，便得折线状大圆航线，每段折线即为分点间恒向线航线。,(6)量出各段恒向线的航向和航程，并列表备航。,2大圆改正量法,当两点间距离不太远时在航用海图上两点间的大圆方位和恒向线方位相差一个大圆改正量值。,大圆改正量可按下列公式计算：,实际工作中，可在航用海图上用恒向线接起始点、到达点，量出其恒向线航线RLC，利用上式算出
7、或从航海表中的“大圆改正量表”查得，于是,大圆航线各分点的坐标公式为：,在根据前面的原则确定分点经度后，可利用该式求出分点纬度。在各分点求出后，便可利用航迹计算求出各分点间的恒向线航向和航程了。,在航海实际中，可主要利用计算机编程或用导航仪和组合导航系统的辅助计算功能解算大圆航线问题。,二、混合航线,大圆航线经过的海区纬度比较高，高纬度海区水文气象条件都比较恶劣，而且有些区域还有较复杂的岛礁等危险物，如北太平洋除有阿留申群岛阻隔外，冬季多风暴、夏季多雾；北大西洋多冰山。因此，根据不同季节要求航线不超越某一纬度，把这一纬度称之为限制纬度。,在这种情况下，航线便分为了三段，如下图所示。,第一段：由
8、起航点A到与限制纬度圈相切的点M的大圆航线； 第二段：由到达点B到与限制纬度圈相切的点N的大圆航线； 第三段：在限制纬度圈上由M点到N点沿等纬圈的恒向线航线。,即由大圆航线和等纬圈航线相结合的混合航线。,可采用以下方法求算混合航线。,1大圆海图法,利用大圆海图求算混合航线的步骤如下：,(1)查阅、分析航海图书资料，确定限制纬度。 (2)在大圆海图上分别由起始点和到达点作限制纬度圈(等纬圈)的切线。从起始点到等纬圈的第一个切点为第一段大圆航线；从等纬圈的第二个切点至到达点为第二段大圆航线；两切点之间为等纬圈航线。,思考练习,1、M、N两船同在120E经线上，M船在50N，N船在20N，各自向正东
9、方向航行，且抵达同一条经线（170E），则两船采用大圆航线比恒向线航线可缩短航程的百分比情况为 。 M船比N船所缩短航程的百分比大 N船比M船所缩短航程的百分比大 M船与N船所缩短航程的百分比相同 M船与N船所缩短的航程数相同 2、常用的大洋航线有 。 大圆航线 混合航线恒向线航线 以上都是 3、大洋航行时，采用混合航线是为了 。 缩短航程 避开高纬地区水文气象恶劣区域 便于绘画航线 使船舶有机会沿等纬圈航行 4、大洋航行中，等纬圈航线是 。 大圆航线 等角航线(恒向线航线) 最短航程航线 AC,思考练习,5、大圆海图的特点是 。 图上子午线和等纬圈是直线 图上直线是大圆弧 纬度愈高，投影变形
10、愈大 以上都是 6、大圆航法，实质上是指船舶沿着 。 选定的大圆弧航行出发点与到达点之间的恒向线航行 大圆航线上各分点之间的恒向线航行出发点与到达点之间的恒位线航行 7、大圆航线通常适用于 。 航程较短时接近南北向航行时 在低纬近赤道地区航行时航行纬度较高，航线跨越经差较大时 8、混合航线是在有限制纬度情况下的 。 最短航程航线 最佳航线 气象航线 气候航线,思考练习,9、混合航线适用于 。 由于某种限制不能完全使用大圆航线时 起航点与到达点纬度相同时 航程较短时 气象条件较好时 10、拟定大圆航线时，确定各分点之间间隔的一般原则为 。 每隔经差5/10取一分点每隔经差10/20取一分点 每隔
11、约一昼夜航程取一分点AC 11、确定大圆航线的方法有 。 大圆海图法 大圆改正量法 公式计算法或查表法 以上都是 12、下列航线中，哪条航线宜选择大圆航线？ 我国至北美洲的航线 我国至日本的航线 我国经印度洋至欧洲的航线 我国至澳大利亚航线,第二节 大洋航线的选择与航行注意事项,一、选择大洋航线应考虑的各种因素,1气象条件,查阅资料诸如世界大洋航路、航路设计图、航路指南、相关气候图等，综合中长期天气预报，仔细分析，充分考虑本航次中遭遇诸如盛行风、季风、热带气旋等大风和灾害性天气及雾的可能性。例如纬度3060间的盛行西风带，北印度洋夏季的西南季风，北太平洋、北大西洋冬季气旋的强烈活动，西北太平洋
12、夏季热带气旋的频繁出现，大西洋的纽芬兰、英吉利海峡附近和太平洋的北海道东南岸、千岛群岛、阿留申群岛及美洲西海岸的夏季浓雾区等。,2海况,(1)海流,大洋环流与盛行风带有密切关系。各大洋的环流可查阅有关的环流图。近海海流主要受季风影口向，在北半球，风生流的流向，在表层比风的去向偏右45，深层流向更偏右，而流速变小。南半球的风生流的偏向，与北半球的情形相反。,(2)海浪,海浪对航行的影响，主要是威胁船舶的安全，大大降低船速。应根据航行海区的一般规律和可能遭遇大风浪的情况，合理地装载和绑扎货物。海浪也影响到船员的生活和工作。,风的吹送时间和风力与海浪有一定的关系，可参见下表所列数据进行估算。,实践证
13、明，逆风时的减速作用，要大大超过顺风顺浪时的增速作用。波浪只是在波长较短时，顺浪才有增速作用，否则，波浪很高，即使顺浪也会降低船速。因此，避开逆风逆浪比利用顺风顺浪显得更为重要。,(3)流冰和冰山,根据航行时间，注意航次可能遇到的冰情。冰山多见于大西洋纽芬兰附近，对北大西洋航线影响较大。,3障碍物,大洋航行时，必须对岛、礁等危险障碍物予以充分的注意，留有足够的安全距离。,4定位与避让条件,选择航线时，应充分考虑利用各种方法定位的可能性。接近陆地时，应选有显著物标或等深线有明显特征水域。注意避让条件，特别是能见度不良时更应尽可能避免航线通过渔区和拥挤水域。,5本船条件,在选择大洋航线时，必须充分
14、考虑本船条件，例如本船的船型、航行性能、船速、续航能力等。对船员的适航能力和熟练程度，以及货载情况等，做到心中有数。,(1)本船结构强度,老船应考虑因船壳锈蚀，容易在大风浪中被冲击漏水；新船亦应注意预防。,(2)吃水,空船吃水浅，受风面积大，不利于充分发挥车效和舵效；满载时则易严重上浪而损伤船体。,(3)航速,大洋航行中，航速是选择航线的一个重要因素。低速船在大风浪中顶风航行，航程进展小，横风航行又偏移很大，舵效较差。,(4)吨位,一般船舶吨位大抗风能力也大，船型不同，抗风浪性能也不同，但是，吨位大小不一定是主要因素，重要的问题是措施应该得当。,(5)客货载情况,要考虑货载多少，是散装货还是杂
15、货，是否有危险晶，以及封舱、衬垫和绑扎情况，有否甲板货，稳性情况如何等。客船，一般应选择风浪小的航线。,(6)船员,要考虑船员的技术水平、熟练程度和应付紧迫局面的能力。在其他条件一定的情况下，船长的经验和船员集体的应变能力，是选择航线应当考虑的一个重要因素。,6推荐航线(recommended route)与分道通航,一般应尽量采用世界大洋航路和航路设计图中的推荐航线；在有分道通航制的区域，应遵守分道通航的规定。,对于上述各种因素的利弊，应当充分加以权衡。总之，选择大洋航线的主要出发点，应当突出安全，其次是节约航行时间。即使是选择大圆航线或混合航线，也只有符合了安全和缩短航行时间的要求，才有实
16、际意义。,三、气象定线概述,在大洋航行中为选择最佳航线，除了研究了解固定的航海环境外，还应分析掌握海洋水文气象条件对航区和本船的影响。多年来人们通过具体的航海实践，对此早有注意，并总结了选定航线的丰富经验。各种航路图以及世界大洋航路所推荐的航线，就是以气候学资料为基础而制定的。,在热带，当没有风暴时，大洋天气和波浪情况是比较稳定的，因而使用推荐航线的效果也是较好的。这种推荐航线，确切地说，应称为“气候航线”(climate routeing)。,随着天气与海况预报技术和船舶通信导航设备的不断发展完善，以及缩短船舶营运周期的需要，使根据具体气象条件制定最佳航线的工作获得迅速的发展，气象定线得到了
17、越来越广泛的应用。岸上气象咨询开辟了大洋航线设计的新纪元，例如，在热带以外的地区，在某些时候，实际的天气情况与气候学的平均统计资料会有较大的出入。,因此，国际上已有一些专门机构提供针对北大西洋、北太平洋及印度洋的气象定线(weather routeing)服务，即岸上气象咨询机构根据大洋气候资料、气象和海况预报，结合船舶的各种条件，通过计算，为船舶优选大洋航线，并在航行过程中继续给出航线的修正指导，对于保证航行安全和缩短航行时间的效果是较好的。,有关的统计数字表明，大约300h的跨洋航行，采用气象定线，平均可节省航行时间5h，相当于总航行时间的16。以太平洋的部分航线为例，节省航行时间的平均统
18、计数据可参见下表。,采用气象定线在节省燃料和减少船、货的损失方面，也收到了显著的效果。,采用气象定线，要求用无线电传真机及时接收地面分析图、24h和48h的地面预报图，以及72h和96h的500hPa高空图，同时应具备航行海域的风浪预报图和海流图，分析地面和高空预报，以掌握长期的风暴动态和海况。,由岸上的专门机构负责向接受导航的船舶提供航线指导是气象定线的主要方式，其一般步骤如下：,1出航前，船长或船公司向气象定线公司提出定线申请，并报告以下内容：,(1)船舶名称、呼号、航速和所属公司或本航次受雇公司的名称、地址等； (2)预计起航时间； (3)出发港和目的港(如果中途有挂靠港，需说明港名和预
19、计停靠时间)； (4)装载情况(装货量、甲板货物情况和稳性等)； (5)船舶吃水与干舷； (6)其他要求与说明。,气象定线公司收到船舶的申请后，结合气象预报资料，通过计算机及时分析处理，为船舶提出推荐航线和开航后未来5天的天气形势、风浪、海雾、海流等情况；同时根据各种类型船舶航速曲线的特点和货载安全的需要，向被导航船舶提供导航指导意见。,2. 船舶收到定线公司的定线咨询报后，应在仔细分析的基础上确定本船的计划航线。,3航行中，船舶和气象定线公司应密切配合。一般情况下，船舶每2天把中午船位、航向、航速、风向、风级和海况等电告定线公司；定线公司也每2天发一次跟踪导航的指导电报。如果船舶因非天气原因
20、发生故障或减速，或船舶自行改变航线，应速电告定线公司；如遇复杂的天气情况，双方加发电报联系协调。,4航行结束时，船长应尽快电告定线公司实际到达时间；定线公司将及时做出航次总结并发给船舶公司，副本送船长。,应当指出，气象定线的岸上机构，仅是咨询性质的。接受气象定线服务，并不解脱驾驶员使用其他必要办法完善计划航线的责任。,根据充分的海洋、气象预报资料，由船长、驾驶员自行分析并做出正确的判断，亦可局部进行气象定线。为此，要求驾驶员具有必要的海洋气象基础知识与相当的分析和判断能力。岸导和自导相比，当然岸导具有较高准确性，这主要取决于资料的来源和分析处理手段。船舶请求气象定线服务，是要付一定费用的。但是
21、，从现有实践的统计资料证明，交付气象定线服务费用同节省航行时间和减少货损相比，仍以采用气象定线服务为有利。,四、大洋航行注意事项,在大洋航行中，正确选定航线，采用最佳方案，是很重要的。但是，为了补充航线选定方案中的不足，以及根据变化的情况不断修正航线，在航行中采取及时、正确的航海措施，也是保证航行安全不可缺少的重要环节，其中包括：,1认真推算,在大洋航行中，取得观测船位一般说来不如沿海航行那么容易，而推算船位是在任何时候获取船位的最基本方法；进行天文定位、无线电航海仪器定位，包括比较现代化的卫星定位，都必须以推算船位作参考。因此，绝不可忽视推算船位。,为了尽可能提高推算的准确度，要十分重视推算
22、航程和航向的准确度，为此，应坚持使用计程仪，并切实掌握计程仪改正率。虽然通过主机转数可以粗略估算航程，但因此而忽视计程仪是不允许的。要重视罗经工作状况，改向或长时间在同一航向上航行，要注意每隔12 h进行磁罗经和陀螺罗经对比，以利随时发现问题，采取正确措施；每天早晚利用太阳出没或低高度各测一次罗经差，并,将测定结果记人罗经误差记录簿。应根据各地地磁的变化，计算罗经差；当船舶跨越赤道后，应对罗经的工作情况进行检查，以确定自差有无较大变化。,由于航行时间长，更要特别注意正确计算风流压差，以保证推算的准确度。对于装有自动化导航系统的船舶，亦应注意对系统的正常工作加以必要的监视，以确保安全。,2充分利
23、用机会观测船位,在航行中应充分利用一切机会进行天文定位和无线电导航仪器定位。正常情况下，每昼夜至少有3个天文船位(晨、昏天文船位和上午或下午太阳位置线间或与中天纬度间的移线船位各一个)；远距离无线电定位每2h一次；如装有卫导仪应及时定位。定位后，均应注意分析产生船位差的原因，作为继续进行航迹推算的参考。如果只能获得单一位置线，也应加以应用，作为分析船位误差的参考。,转向时，应尽可能求得观测船位，而根据推算船位转向时，必须对推算船位的准确度做到心中有数。,3注意接近海岸的安全,远航接近海岸时，由于可能存在较大的推算误差，要特别注意仔细识别物标，正确定位，确保航行安全。除应选择显著物标作为接岸点外
24、，必须仔细了解接岸区的地形特点、水深变化规律、水中障碍物位置、水流情况和助航设施等。接近海岸时，应提前开启雷达，加强了望，反复确认物标，直至对船位确信无疑，方可继续航行。绝不可粗枝大叶，贸然行事。,4注意收听天气预报、收录气象传真,大洋航行气象多变，灾害性天气时有出现，因此，必须按时收听有关气象台站的气象报告和传真图，结合本船的气象观测资料进行分析判断。如有灾害性天气，应采取必要的避离和预防措施。,5按时接收航海警告,由于大洋航行一般持续时间较长，应特别注意接收无线电航海警告，并及时进行必要的图书资料改正工作。,6及时拨钟,在大洋航行中，为了维持正常的作息时间，并使船时与所航行海区的区时一致，
25、应及时按时区拨钟，通过日界线时变更日期，并记入航海日志。,7必要时选用适当航速,为了考虑船舶燃料消耗问题，应了解耗油量与航速v，船舶排水量D和航程S之间的关系。,船舶航行单位时间耗油量Q(t)与船舶排水量(t)和航速(kn)的关系为：,船舶航行耗油量F(t)与航速和航程(nmile)关系式为：,例：某船以18kn航行1 000 n mile，需燃油100t。现仅存燃油80t，但至中途港尚有1 200 n mile航程。为使船舶能在不增加燃料的情况下续航至中途港，试求适当航速。,解：,设应驶的适当航速为x kn，于是：,即这时应选用约15kn航速可维持1 200nmile航程，到达中途港。,解：
26、,设一天耗油增加x t，根据每小时耗油公式得：,即航速增加1 kn，一天燃油消耗增加598 t。,设加载2 000t货后，以14kn速度航行一天耗油量为y t，根据每小时耗油公式得：,即加载2 000 t货后，以14kn速度航行一天耗油量为2571 t。,8. 空白定位图的应用,大洋航行使用的航用海图，比例尺一般均较小。大洋航行在没有障碍物的情况下，为了提高推算和定位的准确度，应当选用适当比例尺的空白定位图(plotting chart)进行海图作业。,空白海图的特点是图上只有经纬线及其图尺，在纬线上标明纬度读数，而经线可由使用者自己根据需要用铅笔填写经度读数；南北纬可以通用，故其纬度图尺有正
27、倒两个读数，在用于南纬时，仅需将海图上下倒置，选用相应的纬度读数；图上的向位圈也有相应的内外两圈，用于南纬时，应使用其内圈。,在大洋航行中，首先应根据航区纬度利用航海图书总目录选用适当的空白海图，然后根据航区的经度确定适当的经度值，用铅笔填写在适当的经线处。因此，当航线的纬度变化不大时，则同一张空白海图可重复使用，只要相应改填经度值即可。,使用空白海图时，应将交班船位转移到航用海图上去，以便及时了解船舶周围海区情况。,思考练习,1、世界大洋航路、每月航路设计图等中所提供的推荐航线是 。 气候航线 气象航线 最佳航线 AC 2、大洋航行应充分利用测天定位，正常情况下，每昼夜至少应有 。 两个测天
28、船位（晨昏）三个测天船位（晨昏和太阳船位） 一个太阳船位 两个太阳船位（中天和特大高度船位） 3、拟定大洋航线的主要参考资料有 。 I、世界大洋航路 II、每月航路设计图 III、航路指南 IV、航海图书总目录 V、进港指南 I、II IIII IIV IV 4、拟定大洋航线时通常应考虑的因素有 。 I 气象 II 海况 III 碍航物 IV 定位与避让 V 本船条件 VI 推荐航线 IIII IVVI IV IVI,5、拟定大洋航线应遵循的主要原则是 。 尽量选择大圆航线 尽量选择恒向线航线 尽量选择混合航线 安全、经济 6、气导公司所提供的航线通常是 。 气候航线 气象航线 最佳航线 BC
29、 7、下列哪种航线属于气象航线？ 气导公司的推荐航线 航路指南中的推荐航线 世界大洋航路中的推荐航线 以上都不是 8、下列有关航线选择的说法中，何种正确？ 航程最短，不一定航时最省 应尽可能使船舶一路顺风 充分考虑流的顺逆，可不考虑风的情况 应尽可能使船舶一路顺流 9、下列有关气象导航的说法中，何者是错误的？ 是否采用气导公司所推荐的航线由船长决定 气导公司的推荐航线一经采用，中途不得更改 是否需要气导公司提供气象导航服务，由船舶或有关方面决定 以上都错,10、在安全的前提下，拟定大洋航线的原则是 。 航程最短 水文气象最有利 一路顺风顺流 航时最省 11、在航速一定的条件下，船舶每日耗油量与
30、 。排水量成正比 排水量的三分之一次方成正比 排水量的三分之二次方成正比 排水量的平方成正比 12、在排水量一定的条件下，船舶每海里耗油量与 。 航速成正比 航速的平方成正比 航速的立方成正比 航程的平方成正比 13、在排水量一定的条件下，船舶每日耗油量与 。 航速成正比 航速的平方成正比 航速的立方成正比 航程的平方成正比 14、某船以18kn航行1000n mile，需要燃油100t。现仅存燃油80t，但至目的港尚有1200n mile的航程。为了使船舶能在不增加燃油的情况下续航至目的港，试求该船应采用的航速。 15kn 16kn 17kn 18kn,15、某轮航速15kn，每日耗油量40
31、t，现改用14kn的航速航行，则每日耗油量为 。 40t 37.5t 35.6t 32.5t 16、某轮排水量10000t，航速15kn，每日耗油量28t，若航速增加1kn，则每日耗油量增加多少？ 6t 34t 8t 26t 17、某轮排水量10000t，航速15kn，每日耗油量28t，若加载2000t，航速减少1kn，则每日耗油量为？ 6t 34t 2t 26t 18、某轮燃油储备980t，以23kn速度航行3000n mile后还剩燃油600t，如要求再航行1200n mile后还剩燃油500t，则该轮应采用多大速度航行？ 21kn 20kn 18.7kn 17.3kn 19、大洋航行，利用空白定位图进行海图作业是因为 。 缺乏足够的大洋海图 大洋上没有物标和碍航物，且水深足够 大洋总图和小比例尺海图比例尺太小，海图作业误差太大 BC,
