1、航海学,广东海洋大学 航海学院 航海教研室,航海基础,大家知道，北京的经纬度：北纬39度54分20秒，东经116度23分29秒，请问这是如何得到的？,航海基础,船舶在汪洋大海上航行，周围没有任何参照物，请问船舶是如何顺利地从海洋的此岸到达彼岸的？,航海基础,船舶在汪洋大海上航行，如何知道从海洋的此岸到彼岸有多远？,航海基础,要回答以上三个问题，就要知道航海的基础知识！船位航向航程,坐标、方向和距离,第一节 地球形状与地理坐标 第二节 航向与方位 第三节 能见地平距离和物标能见距离 第四节 航速与航程 （END）,大地球体,概述： 研究坐标、方向和距离等建立在一定形状的地球表面地球的形状； 地球
2、自然表面高低不平、非常复杂难以用数学公式描述； 珠穆朗玛峰8848 m，仅为地球半径（6367KM）的千分之一； 可以用占地球表面约71的海水面来描述地球形状。 水准面：地球上任意一点的水准面就是通过该点且与该点的铅垂线垂直的平面。 大地水准面：设想一个与平均海面相吻合的水准面，并将其向陆地延伸，且保持该延伸面始终与当地的铅垂线相垂直，这样所形成的连续不断的、光滑的闭合水准面，叫作大地水准面。 大地球体：大地水准面所包围的几何体称为大地球体。航海学中所研究的地球形状就是指大地球体的地球形状。（END）,大地球体的二种近似体,第一近似体：地球圆球体 概念：在一般的航海计算中，通常在地球圆球体上用
3、球面三角学解算航海上的问题 参数：R= 6 366 707m 应用：计算简便、精度要求不高。,地球椭圆体,第二近似体：地球椭圆体 概念 应用：在大地测量学、海图学和需要较为准确的航海计算使用 椭圆体参数的确定 （END）,地球椭圆体,地球是一个表面很复杂的球体，人们以假想的平均静止的海水面形成的“大地体”为参照，推求出近似的椭圆体，理论和实践证明，该椭圆体近似一个以地球短轴为轴的椭圆而旋转的椭球面，这个椭球面可用数学公式表达，将自然表面上的点归化到这个椭球面上，就可以计算了,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,
4、地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球椭圆体图,概念,地球上基本的点、线、圈,地轴,地球上基本的点、线、圈,地轴 地极,地球上基本的点、线、圈,地轴 地极 子午圈,地球上基本的点、线、圈,地轴 地极 子午圈 子午线/ 经线,地球上基本的点、线、圈,地轴 地极 子午圈 子午线/ 经线 格林子午线,地球上基本的点、线、圈,地轴 地极 子午圈 子午线/ 经线 格林子午线 赤道,地球上基本的点、线、圈,地轴 地极 子午圈 子午线/ 经线 格林子午线 赤道 纬度圈（END）,地理坐标,简介：地理坐标是建立在地球椭圆体表面上的。地球椭圆体表面上的任意一点的位置
5、，可以用地理坐标，即地理纬度和地理经度来确定。航海上船舶的位置和物标的位置都是由地理坐标来表示。地理坐标的基准线是赤道、格林子午线。,地理经度,概念：地理经度简称经度，是格林经线与该点子午线在赤道上所夹的短弧长或该短弧所对应的球心角。,地理经度,概念： 地理经度简称经度，是格林经线与该点子午线在赤道上所夹的短弧长或该短弧所对应的球心角。,地理经度,概念： 地理经度简称经度，是格林经线与该点子午线在赤道上所夹的短弧长或该短弧所对应的球心角或极角。,地理经度,概念 代号： “”或“Long”。,地理经度,概念 代号 度量自格林子午线向东或向西度量到该点子午线；度量范围0-180；向东度量称为东经(
6、E)；向西度量为西经(W)。,地理经度,概念 代号 度量 自格林子午线向东或向西度量到该点子午线；度量范围0-180；向东度量称为东经(E)；向西度量为西经(W)。（END）,地理纬度,概念,地理纬度,概念 某点的地理纬度是指地球椭圆子午线上该点的法线与赤道面的夹角。,地理纬度,概念 某点的地理纬度是指地球椭圆子午线上该点的法线与赤道面的夹角。,地理纬度,概念 某点的地理纬度是指地球椭圆子午线上该点的法线与赤道面的夹角。,地理纬度,概念 某点的地理纬度是指地球椭圆子午线上该点的法线与赤道面的夹角。,地理纬度,概念 代号： “”或“Lat”。,地理纬度,概念 代号 度量：,地理纬度,概念 代号
7、度量自赤道向北或向南度量到该点；度量范围090；向北度量称为北纬(N)；向南度量称为南纬(S)。（END）,航向与方位,航向与方位,方向的确定与划分 四个基本方向的确定 方向的划分（圆周法、半圆法、罗经点法） 航向、方位和舷角 向位的测定与换算 陀螺罗经/电罗经测定向位 磁罗经测定向位 （END）,四个基本方向的确定,测者铅垂线,四个基本方向的确定,测者铅垂线 测者地面真地平平面,四个基本方向的确定,测者铅垂线 测者地面真地平平面 南北线（N、E） ： 测者子午圈平面与测者地面真地平平面的交线，指向北极的为正北方向，指向南极的为正南方向。,四个基本方向的确定,测者铅垂线 测者地面真地平平面 南
8、北线 东西线（E、W）： 测者地面真地平平面与卯酉圈平面（东西圈平面）的交线。面北背南，右东左西。,四个基本方向的确定,测者铅垂线 测者地面真地平平面 南北线 东西线 惯例： 上北下南，右东左西,四个基本方向的确定,测者铅垂线 测者地面真地平平面 南北线 东西线 惯例 注意： 不同地点的测者，方向基准也各不相同。 （END）,圆周法,度量： 以正北为基准(000)，顺时针方向度量，度量范围000 360 。,圆周法,度量 表示法： 始终用三位数表示，如： 000、005、090、180。,圆周法,度量 表示法 应用： 航海上最常用的表示方向的方法。 （END）,半圆法,度量 法1：以正北为基准
9、，分别向东或向西度量到正南，度量范围0到180。,半圆法,度量 法1： 法2：以正南为基准，分别向东或向西度量到正北，度量范围0到180。,半圆法,度量 法1： 法2：以正南为基准，分别向东或向西度量到正北，度量范围0到180。,半圆法,度量 法1： 法2： 表示法： 度数+起点名+度量方向。 如： 300NE、1500SE 600NW、1200NW,半圆法,度量 法1： 法2： 表示法 应用： 在天文航海学中，表示天体的方位。 （END）,罗经点法,四个基点： N、E、S、W,罗经点法,四个基点 四个隅点：,罗经点法,四个基点 四个隅点： NE、SE、SW、NW,罗经点法,四个基点 四个隅点
10、 八个三字点：,罗经点法,四个基点 四个隅点 八个三字点： NNE、ENE、 ESE、SSE、 SSW、WSW、 WNW、NNW,罗经点法,四个基点 四个隅点 八个三字点 十六个偏点：,罗经点法,四个基点 四个隅点 八个三字点 十六个偏点： N/E、N/W、 NE/N、NE/E、 E/N、E/S、 SE/E、SE/S等。,罗经点法,四个基点 四个隅点 八个三字点 十六个偏点 共计32个罗经点 （END）,航向、方位和舷角,基本概念 航向线（CL）,航向、方位和舷角,基本概念 航向线（CL） 真航向（TC） 概念：CL和NT间夹角 度量：圆周法 代号：TC,航向、方位和舷角,基本概念 航向线（C
11、L） 真航向（TC） 方位线（BL）,航向、方位和舷角,基本概念 航向线（CL） 真航向（TC） 方位线（BL） 真方位（TB） 概念：BL和NT间夹角 度量：圆周法 代号：TB,航向、方位和舷角,基本概念 航向线（CL） 真航向（TC） 方位线（BL） 真方位（TB） 舷角（Q） 概念：CL和BL间夹角 度量：圆周法或半圆法 代号：Q 或 Q左/ Q右 正横：Q右=90或Q=090为右正横；反之左正横。,航向、方位和舷角,基本概念 TC、TB和Q间关系 公式： 或,陀螺罗经（电罗经）测定向位,基本原理陀螺罗经是一种不受地磁场和电磁场影响的、具有较大指北力的电动机械仪器。它的刻度盘0方向所指示
12、的方向就是陀螺罗经北，简称陀罗北。理论上陀螺罗经的旋转轴应该稳定在真子午线上，即陀罗北应与真北相一致，但与任何测量仪器一样，都可能存在误差。因此导入陀螺罗经差（G）的概念。陀罗差主要随航速和船舶所处纬度的变化而变化，与航向无关。,陀螺罗经（电罗经）测定向位,基本原理 基本概念 陀螺罗经北（陀罗北）,陀螺罗经（电罗经）测定向位,基本原理 基本概念 陀螺罗经北（陀罗北） 陀螺航向（GC） 概念：NG与CL夹角 度量：圆周法 代号：GC,陀螺罗经（电罗经）测定向位,基本原理 基本概念 陀螺罗经北（陀罗北） 陀螺航向（GC） 陀螺方位（GB） 概念：NG与BL夹角 度量：圆周法 代号：GB,陀螺罗经（
13、电罗经）测定向位,基本原理 基本概念 陀螺罗经北（陀罗北） 陀螺航向（GC） 陀螺方位（GB） 正北、真航向、真方位,陀螺罗经（电罗经）测定向位,基本原理 基本概念 陀螺罗经北（陀罗北） 陀螺航向（GC） 陀螺方位（GB） 正北、真航向、真方位 陀螺罗经差（电罗经差） 概念：NG偏离NT角度 代号：G,陀螺罗经（电罗经）测定向位,基本原理 基本概念 陀螺罗经北（陀罗北） 陀螺航向（GC） 陀螺方位（GB） 正北、真航向、真方位 陀螺罗经差（电罗经差） 概念：NG偏离NT角度 代号：G 符号：EW,磁罗经测定向位,基本原理磁罗经是根据在水平面内自由旋转的磁针受到地磁磁力的作用后，能稳定指示地磁北
14、极方向的特性而制成的。但因为地磁北极与地理北极并不在同一地点，地磁磁场本身又很不规则，所以地面上的某点的磁北线往往与真北线不重合。因此引进磁差（Var）即磁北与真北的偏离角度。,磁罗经测定向位,基本原理 有关概念 磁北（NM）,磁罗经测定向位,基本原理 有关概念 磁北（NM） 磁航向（MC） 概念：NM与CL夹角 度量：圆周法 代号：“MC”,磁罗经测定向位,基本原理 有关概念 磁北NM） 磁航向（MC） 磁方位（MB） 概念：NM与BL夹角 度量：圆周法 代号：“MB”,磁罗经测定向位,基本原理 有关概念 磁北NM） 磁航向（MC） 磁方位（MB） 磁差（Var.） 概念：NM偏离 NT的角
15、度 成因：NM与NT不重合 代号：Var. 特点：,磁罗经测定向位,基本原理 有关概念 磁北NM） 磁航向（MC） 磁方位（MB） 磁差（Var.） 罗经北/罗北（NC）,磁罗经测定向位,基本原理 有关概念 磁北NM） 磁航向（MC） 磁方位（MB） 磁差（Var.） 罗经北/罗北（NC） 罗航向（CC） 概念：NC与CL夹角 度量：圆周法 代号：CC,磁罗经测定向位,基本原理 有关概念 磁北NM） 磁航向（MC） 磁方位（MB） 磁差（Var.） 罗经北/罗北（NC） 罗航向（CC） 罗方位（CB） 概念：NC与BL夹角 度量：圆周法 代号：CB,磁罗经测定向位,基本原理 有关概念 磁北NM
16、） 磁航向（MC） 磁方位（MB） 磁差（Var.） 罗经北/罗北（NC） 罗航向（CC） 罗方位（CB） 自差（Dev.）,磁罗经测定向位,基本原理 有关概念 磁北NM） 磁航向（MC） 磁方位（MB） 磁差（Var.） 罗经北/罗北（NC） 罗航向（CC） 罗方位（CB） 自差（Dev.） 罗经差（C）,磁罗经测定向位,基本原理 有关概念 磁差的求取 年差 磁差资料表示法 磁差计算,磁罗经测定向位,基本原理 有关概念 磁差的求取 自差的求取 剩余自差 自差曲线、自差表 引数： 罗航向CC或磁航向MC,磁罗经测定向位,基本原理 有关概念 磁差的求取 自差的求取 罗经差的测定 测定要求 测定方
17、法 自差求取,磁罗经测定向位,基本原理 有关概念 磁差的求取 自差的求取 罗经差的测定 向位换算： 罗经向位换算为真向位 真向位换算为罗经向位 常用罗经向位换算公式 （END）,磁差特点,随地区变化 随时间变化 随地磁异常变化 随磁暴变化 （END）,磁罗经自差,概念：NC偏离NM的角度 成因：船磁 代号：Dev. 特点： 随航向、装载钢铁和磁性矿物、磁罗经附近铁器和电器的变动、船舶倾斜和磁差（磁纬）的显著变化而改变。 （END）,磁罗经差（罗经差）,概念：NC偏离NT的夹角 成因：磁差与自差 代号：C 特点：“与磁差、自差变化有关” 公式： C = Var+ Dev “EW，求代数和” （E
18、ND）,磁罗经测定向位,基本原理 有关概念 磁差的求取 年差 磁差资料表示法 磁差计算,年差概念：同一地点磁差年变化 成因：地磁磁极沿椭圆轨道不断地 绕地极缓慢移动。 表示法： 用“东（E）或西（W）”表示： 表示磁北每年往东（E）或往西（W）移动多少。 用“(increasing)或(decreasing)”表示： 表示磁差绝对值的增加或减少。 （END）,磁罗经测定向位,基本原理 有关概念 磁差的求取 年差 磁差资料表示法 磁差计算,磁差资料要素： 大小、方向、测量年份、年差 表示法： 普通航行图和港湾图上： 磁差资料刊印在罗经花上。 大比例尺港泊图上： 磁差资料刊印在海图标题栏内。 总图
19、或远洋航行图上： 年份在标题栏内，其他在等磁差曲线上。（END）,磁罗经测定向位,基本原理 有关概念 磁差的求取 年差 磁差资料表示法 磁差计算,公式： 所求磁差 = 图示磁差 + 年差 （所求年份 测量年份） 法则： 增加取+，减少取-。用E或W表示时，年差与图示磁差同名取+；异名取-。结果为+，所求磁差与图示磁差同名；结果为-，则 所求磁差与图示磁差异名。 计算实例（END）,磁差计算实例,磁罗经自差曲线,磁罗经自差表,由以上两幅表大家应该注意到求磁罗经自差时应以罗航向为引数。若不知道其罗航向，应用磁航向近似代替罗航向来查取自差。不能够直接用真航向为引数。否则，在磁差值较大时，所求的的自差
20、将有较大的误差。,磁罗经测定向位,基本原理 有关概念 磁差的求取 自差的求取 罗经差的测定 测定要求 测定方法,利用叠标测定 利用远距离物标测定 利用天体方位测定 （END）,利用叠标测定罗经差,在近岸航行时，可以利用人工或自然叠标测定罗经差。 公式为或,TB,能见地平距离和物标能见距离,航海上距离的单位 测者能见地平距离 物标能见距离 物标能见地平距离 物标地理能见距离 灯标射程与能见距离 （END）,航海上距离的单位,海里 其他长度单位 （END）,海里,定义：等于地球椭圆子午线上纬度一分所对应的弧长。 公式：1 n mile=1852.259.31cos2 m 特点： 变量，随纬度不同而
21、改变： 赤道最短（1842.94m）， 两极最长（1861.56m） =45处：1852.25m 取值：1852 m（4414 ） “东西”问题 “南北”问题 （END）,其他长度单位,链(Cable/Cab) 1 Cab = n mile = 185 m米(meter/m) 英尺(foot/ft) 1 ft = 0.3048 m 码(yard/yd) 1 yd = 3 ft = 0.9144 m 拓(fathom/fm) 1 fm = 6 ft = 1.8288 m（END）,测者能见地平距离,概念 测者能见地平平面 测者能见地平 /视地平/水天线 测者能见地平距离 公式： 特点： 取决于测
22、者眼高、地面曲率、大气蒙气差。（END）,物标能见地平距离,概念：将眼睛放在物标顶端，此时眼睛所看到的能见地平距离 公式： 特点： 取决于物标高度、地面曲率、大气蒙气差。（END）,物标地理能见距离,概念：测者理论上能够看到物标的最大距离。 公式： 特点： 取决于测者眼高、物标高度、地面曲率、大气蒙气差。（END）,灯标射程与能见距离,灯标射程 英版海图和灯标表射程 中版海图和航标表射程 初隐/初显 概念、判断、初隐/初显距离、例1、例2、例3 灯塔灯光最大可见距离 英版资料 中版资料 例1、例2、例3 （END）,中版资料灯标射程,概念： 晴天黑夜，当测者眼高为5 m时，理论上能够看见灯标灯
23、光的最大距离。这样就有了强光灯塔和弱光灯塔的区别。 取值： 光力能见距离、DO（e5m） min （END）,英版资料灯标射程,光力射程：某一气象能见度条件下，灯标灯光的最大能见距离。 额定光力射程：气象能见度为10 n mile时，灯标灯光的最大能见距离。世界大多数国家采用额定光力射程作为灯标射程。采用额定光力射程的国家和地区在灯标表的“特殊说明”中注明。 特点：仅与光力能见距离和气象能见度有关，而与测者眼高、灯高、地面曲率和地面蒙气差无关。 （END）,灯塔灯光最大可见距离（英版）,判断 灯塔灯光最大可见距离=,灯塔灯光最大可见距离（中版）,判断 如：强光灯塔（射程 D0（e=5），则Dm
24、axD0； 如：弱光灯塔（射程 D0（e=5），则Dmax=射程。 注意： 判断是否有初隐或初显时，用眼高为5m的地理能见距离与射程相比较；计算初隐/初显距离时，使用实际眼高。 （END）,航速与航程,有关概念 用主机转速估算航速 基本原理 船速的测定测速场简介船速测定与注意（主机转速与船速对照表） 用计程仪测定航程 计程仪简介 计程仪改正率及测定 计程仪航程计算 （END）,航速与航程（有关概念）,航程（distance run） 对水航程（distance through the water） 对地航程（distance over the ground） 计程仪航程（distance by
25、 log） 船速（ship speed） 航速（speed） 对水航速（speed through the water） 对地航速/实际航速（speed over ground） 计程仪航速（speed by log） 主机航速（speed by RPM） 关系：,用主机转速估算航速（基本原理）, 船舶对水航程 = 主机理论航程(1 - 滑失比) 船速螺距(m/r)推进器转速(r/min)60(min/h) (1滑失比)1 852(m/n mile) （END）,测速场简介,测速场 船速校验线应具备的条件： 适当的长度 12 n mile（18kn） 足够的水深 h 1.5(V2/g)+d 两
26、端有宽广的回旋余地 尽可能避风浪和无水流影响（或尽可能与水流平行） 附近无危险物，标志易识别 （END）,船速测定与注意事项,不同水流条件下的测定： 无水流 “1次” ： 有恒流 “2次” ： 等加速流 “3次” ： 变加速流 “4次” ： 注意事项： 在满载和空载两种不同装载状态测定。 与吃水差、风浪、水深和船壳孳生物等有关。（END）,主机转速与船速对照表,计程仪简介,计程仪种类： 相对计程仪 绝对计程仪 计程仪类型： 回转式计程仪 水压式计程仪 电磁式计程仪 多普勒计程仪 声相关计程仪（END）,计程仪改正率及测定,计程仪改正率： 不同水流条件下的测定： 无水流 “1次” ： （同上） 有恒流 “2次” ： 等加速流 “3次” ： 变加速流 “4次” ：,计程仪航程计算实例,例1：已知L1120.0，L2155.0，L8，试求计程仪航程SL。 解：SL = (L2 L1)(1 + L) = (150.0 - 120.0)(1 - 8%) = 27.6 例2：某轮船速18kn，顺风顺流航行，流速2kn，风使船增速1kn。0600计程仪读数为100.0，计程仪改正率8，试求2h后的计程仪读数L2。 解： SL = (18+ 1)2 = 38 （END）,
