Яхтенная школа

"Если Вам когда-либо довелось выйти в свежий ветер на парусной яхте, встречать восход солнца, поднимающегося из-за горизонта, в открытом море, прислушиваться к гудкам судов,дрейфующих в плотном тумане,и напряженно искать зарницу долгожданного маяка,— вы на всю жизнь полюбили море и парусный спорт. Вы навсегда запомнили удары волн и свист ветра в такелаже. Вы не сможете забыть,как впервые вступили в единоборство со стихией, как впервые почувствовали, что мореходное суденышко послушно вашей воле.После этого вы весь свой досуг стремитесь проводить под парусом...
Для того, чтобы помочь вам в решении целого ряда сложных вопросов, которые неизбежно встают перед яхтсменами-любителями, ниже приведены необходимые материалы, основанные на личном опыте авторов-яхтсменов" -
так ( или примерно так ) начинался 1 выпуск ( в 1963 году ) столь любимого и уважаемого сборника ( теперь уже журнала) "Катера и яхты". Некоторые статьи из его выпусков разных лет, на наш взгляд,не утратившие актуальности и сегодня, мы и приводим ниже, разделив для удобства, на некие условные категории.Справа приведены ссылки на тематические указатели статей этого журнала за разные годы его существования. Там Вы сможете найти то, что интересно Вам, но,возможно, ускользнуло от нашего внимания.

Теория судна

Тематические указатели основных материалов, опубликованных в сборнике (журнале) за прошедшие годы

Морская практика

Общие темы

Навигация

Такелажное дело

Добрые советы

Метеорология

Медицина

Радиосвязь

Ремонт судов

свернуть текст


Занимательная навигация.
Часть 3. Путеводные светила.

Евгений Курганов
«Катера и яхты» №6(214) 2008 год с.94-98
Ранее мы обсудили проблемы, возникающие при создании карты, пригодной для морской навигации. Впрочем, это уже не наши сложности - на руках у нас готовый бумажный лист, отображающий на плоскости какой-либо участок сферической земной поверхности. Но как определить, в какой точке этой карты мы находимся, особенно в открытом море, где кругом только вода и какие-либо наземные ориентиры отсутствуют?
Классический пример решения этой задачи при отсутствии штурманских инструментов приведен в романе Жюля Верна «Таинственный остров». Используя в качестве угломерного инструмента две палочки, соединенные шипом акации, и произведя вычисления острой раковиной на плоском камне, неунывающие герои романа определили с точностью плюс-минус 150 миль (или 2.5 градуса) координаты неизвестного острова, на который занес их воздушный шар. Сначала они определили угловую высоту над горизонтом звезды Альфа Южного Креста и после необходимых поправок вычислили широту (напомним, дело происходило в южном полушарии). Рассчитать долготу они сумели благодаря наличию исправно идущего хронометра. Хронометр сохранил время меридиана, который был принят за нулевой, и позволил найти разницу во времени наступления полдня на нулевом меридиане и меридиане острова. Зная, что Солнце в своем кажущемся движении проходит 15 градусов в час, путешественники без труда получили искомый результат.
Карманный хронометр оказался единственным точным прибором, доступным островитянам. Но, располагая широкими знаниями, практическими навыками и, говоря по-современному, готовностью креативно решать стоящие перед ними проблемы, они добились успеха. Однако надежное и точное определение координат в морских условиях требует применения специальных штурманских приборов.
Прежде всего для измерения высот небесных тел необходим угломерный инструмент, и на протяжении веков человечество испробовало в его качестве множество разнообразных приспособлений, начиная с простейших. На суше для вычисления угловой высоты Солнца (главной путеводной звезды древних навигаторов) годился просто вертикальный шест, и основой для расчетов становилось соотношение его высоты и длины отбрасываемой им тени. Этот метод использовался и мореплавателями, но он подходил только для тихой солнечной погоды и не годился для пеленгования навигационных звезд. А измерять высоты светил приходилось при самых разных условиях - при качке, дымке, в сумерках.
Почти две тысячи лет основным угломерным инструментом навигаторов была астролябия (от греческих слои «звезда» и «беру»). Предполагается, что астролябия была известна классику астрономии Клавдию Птолемею еще вo II в. н. э. К VIII в. она широко распространена на арабском Востоке, а с начала второго тысячелетия - в Европе. Астролябия в общем виде представляла собой круг с нанесенными на него шкалами для отсчета и небольшим кольцом вверху для подвешивания. В центре круга на оси вращалась визирная линейка, или алидада (рис. 1). Для определения высоты светила астролябию подвешивали за верхнее кольцо, один участник измерений наводил визиры на небесное тело, другой снимал отсчет. Для большей устойчивости к ветру и качке астролябию утяжеляли, но и этого бывало недостаточно - приходилось привлекать третьего помощника, который держал инструмент за кольцо.
Для достижения наибольшей точности этот прибор должен быть довольно крупным и массивным, но в музеях мир хранится немало «карманных» астролябий, изготовленных из золота и украшенных затейливой резьбой - в общем, в те времена астролябия служила не только практическим целям, но и была свидетельством высокого статуса ее владельца, наподобие современных дорогих мобильников или наручных часов. А самые «на-вороченные» модели тех времен представляли собой настоящие компьютеры, только механические-благодаря набору поворотных дисков с нанесенными на них хитроумными шкалами можно было производить множество разнообразных вычислений (в частности, тригонометрических функций) и даже составлял, гороскопы!
Простейшую астролябию можно сделать и самому-если не из золота, то хотя бы из картона (рис. 2).
Крайне просты в изготовлении и такие угломерные инструменты древности, как квадрант (рис. 3), а также градшток, он же «Посох Иакова» (рис. 4), называемый так по имени изобретателя Иакова бен Макира и достаточно удобный и точный при использовании в морских условиях. Участники знаменитой экспедиции Тура Хейердала на папирусном паруснике «Ра» успешно использовали для определения широты самодельный «носометр» из пары дощечек - нечто среднее между астролябией и квадрантом (рис. 5).
Однако только появление секстана в руках штурмана позволило уверенно и точно измерять вертикальные, а при необходимости и горизонтальные углы.
Секстан, или секстант (допускаются оба написания) - угломерный инструмент, используемый для измерения величины угла между двумя видимыми объектами. Существенной особенностью его является то, что визирование предметов, между которыми измеряется угол, осуществляется одновременна Для Этого необходимо совместить изображения обоих наблюдаемых объектов (например, горизонта и солнечного диска) при помощи отражения одного из них в поворотном зеркале (рис. 6).
(Нижнее, т.е. неподвижное зеркало совмещено с прозрачным стеклом, что и позволяет одновременно видеть в окуляре оба визируемых объекта - один «напрямую», а другой в виде отражения, посылаемого поворотным зеркалом).
Для определения направления вертикали (искусственного горизонта) в современных секстанах служит жидкостной уровень или гироскоп, что позволяет использовать прибор, не наблюдая естественную линию горизонта - например, если она затянута дымкой.
Два человека независимо друг от друга изобрели секстан: в 1731 г. английский механик и астроном Джон Гадлей и в 1732 г. американский изобретатель Томас Годфри. А название прибора связано с тем, что длина шкалы секстана составляет 1/6 от полного круга, или 60°.
Итак, измерив высоту над горизонтом Солнца или другой навигационной звезды, мы можем вычислить географическую широту. На практике придется дополнить полученный отсчет кое-какими поправками, учитывающими погрешности инструмента, условия, время и дату измерений.
Точно определить долготу места по разности между местным часовым углом светила и его значением на момент наблюдений для меридиана Гринвича до недавнего времени можно было, только используя хронометр. Первый хронометр был сконструирован в 1735 г. Д. Гаррисоном, но приоритет англичанина оспаривают французы, утверждая, что современный хронометр примерно тогда же изобретен их соотечественником Леруа.
Зная наши координаты, мы можем проложить на карте кратчайший и безопасный путь к нужной нам точке. С помощью транспортира, используя нанесенные на карту меридианы, мы наметим, каким курсом должны плыть. А как, говоря по-морскому лечь на этот курс вашему судну? И от чего отмерять направления на море, когда и берегов-то не видно?
Определение направлений в море стало важнейшей задачей для человека с первых попыток освоения водной стихии. И очень давно люди поняли, что делать это на поверхности Земли надежнее всего по небесным ориентирам. Первым таким ориентиром стало Солнце. Выявив строгую закономерность его видимого суточного и годового движения, еще в древности по Солнцу стали определять стороны света. Направление восток—запад было главным в античном мире. На две части - восточную (дневную) и западную (ночную) делил Землю Гомер. С началом христианской эры с восточной стороной связывалось ожидаемое второе пришествие Христа и направление, в котором находится библейский рай. До средних веков отсчет направлений начинался от восточного.
Кстати, историки, изучавшие скандинавские саги о плаваниях викингов, обнаружи ли, что древние мореходы умели ориентироваться по Солнцу, даже когда оно было закрыто облаками. Для этого они смотрели на небо через специальный «солнечный камень» - видимо, прозрачный минерал, обладающий поляризационными свойствами и позволявший определить, в каком направлении за облаками находится Солнце.
Также очень давно, наблюдая ночное вращение небесного свода, путешественники заметили, что ось этого вращения проходит очень близко от звезды из созвездия Малой Медведицы, звездочки не самой яркой в северной части небосвода, но примечательной постоянством своего местоположения на ночном небе. Найти ее в ясную погоду нетрудно - главное, не перепутать Малую Медведицу с Большой, которую следует использовать лишь в качестве ориентира (рис. 7).
Китайцы называли эту звезду «Единственной неба», а во всем мире к ее названию добавляли «Путеводная». И когда сформировалось представление о полюсах Земли, расположенная почти над Северным полюсом звезда стала называться Полярной. Благодаря постоянству на небосводе Полярная звезда много веков служит и для вычисления широты места наблюдателя, о чем мы говорили раньше, и для отсчета направлений. В разных странах в прошлом главными считали разные стороны света - восток в Древней Греции, юг в Китае, где даже о «Единственной неба» говорили, что она «смотрит» на юг (очевидно, с севера?). Современные навигаторы ведут отсчет от направления на Северный полюс, причем долгое время существовало убеждение, что это направление на Полярную звезду.
Казалось бы, на что шкиперу маломерного судна все чти «звездные премудрости»? Действительно, вряд ли вы станете обзаводиться секстаном и ломать голову над переводными таблицами, находясь сравнительно недалеко от берега. В конце концов, есть GPS, доступный в наши дни даже простому грибнику. Однако время от времени поднимать голову к небесам все же стоит. Именно по той причине, что плаваете вы в одном и том же более- менее локальном районе, «привязать» положение Солнца к сторонам света в разное время суток и года достаточно несложно. Если вы запомните его дневной ход, это может сослужить добрую службу. Не исключена вероятность того, что новомодная техника в самый ответственный момент откажет (например, из-за банальной разрядки батареек}, и при отсутствии компаса только Солнце укажет вам путь домой - скажем, если в узкой шхере с однообразными берегами вы не можете сообразить, где вход а где выход (на реке, по крайней мере, поможет направление течения!). В северных широтах сориентироваться по Солнцу можно даже в полдень - в это время оно будет располагаться от вас к югу (если вы сторонник точности, не забывайте, правда, что летнее время сдвинуто относительно поясного на час вперед). Восход и закат примерно укажут на восток и запад (причем тем примернее, чем севернее вы находитесь - за Полярным кругом в летнее время Солнце не заходит вообще). Полярная звезда положения своего не меняет, хотя для «маломерщиков» она представляет собой скорее теоретическую навигационную ценность, поскольку по ночам эта категория судоводителей обычно предпочитает отсиживаться на берегу.
Как и в случае с Полярной звездой, люди очень долго полагали, что и стрелка компаса указывает точно на север.
Большинство историков науки считает, что компас придумали китайцы, хотя существует мнение, что он применялся моряками Средиземноморья еще во времена Карфагена и вообще был занесен на Восток воинами Александра Македонского. Во всяком случае, явление магнетизма было открыто задолго до нашей эры. Греки связывали это явление с именем Геракла, а китайцы рассуждали о материнской любви магнита к железу. В Европе даже существовало поверье, будто прибрежные скалы из магнитного железняка притягивают к себе корабли, имеющие железные детали, и могут вытаскивать из их корпусов скрепляющие гвозди, отчего корабли разваливаются и гибнут.
Судя по наиболее древнему дошедшему до нас описанию компаса, он представлял собой яйцеобразный кусок магнетита, помещенный в ложечку, лежащую на отполированной бронзовой пластине. Магнетит устанавливал ложечку вдоль линии север-юг. Много веков тому назад появились конструкции, в которых для уменьшения трения магнитная стрелка подвешивалась на нити, устанавливалась на копчике вертикальной иглы или плавала в жидкости, прикрепленная к поплавку. Кстати, последний вариант можете соорудить сами - дети будут в восторге! Надо всего лишь намагнитить иголку или кусок скрепки (либо постоянным магнитом, либо при помощи импровизированной катушки индуктивности из куска тонкого провода и батарейки), воткнуть получившуюся стрелку в кусок пробки и поместить в чашку с водой - простейший компас готов (рис. 8).
Правда, имейте в виду, что и сделанная вами для забавы игрушка, и главный компас океанского лайнера показывают отнюдь не на север. И дело тут не только в том, что магнитный полюс Земли не совпадает с географическим... Подробнее об особенностях использования главного спутника моряка, девиации и магнитном склонении - в следующем номере.

Часть 4. Куда покажет компас?

«Катера и яхты» №1(217) 2009 год с.94-98
Очень многие искренне убеждены, что стрелка компаса направлена строго на север. И хоть это далеко не так, при помощи компаса можно с очень высокой томностью определять направления и на суше, и на море. Какие поправки требуется вносить в его показания? Чем вызвана такая необходимость? Что такое «магнитное склонение» и «девиация»? Об этих на первый взгляд загадочных, но, в общем- то, не таких уж сложных вещах и пойдет речь в сегодняшней беседе.
С тех пор, как люди обнаружили свойство предметов из магнитного железняка устанавливаться определенным образом в магнитном поле Земли, конструкция компаса прошла длинный путь. Мореплаватели, по достоинству оценившие преимущества этого навигационного инструмента, сразу столкнулись с рядом сложностей, затруднявших его использование в открытом море - прежде всего вызываемых качкой. Много веков тому назад появились конструкции, в которых для уменьшения ее влияния магнитная стрелка подвешивалась на нити, устанавливалась на кончике вертикальной иглы или плавала в жидкости, прикрепленная к поплавку.
Значительные усовершенствования, которые дошли до наших дней, внесли в конструкцию компаса итальянцы. Семь веков назад изобретатель из Неаполя Флавио Джой соединил магнитную стрелку с диском, создав компасную картушку, что повысило точность отсчетов. Другой итальянский умелец. Джероламо Кардано, предложил крепление, снижавшее влияние качки и получившее название «карданов подвес». (Кстати, Кардано был больше известен современникам как мастер-каретник, а изобретенный им шарнир с двумя степенями свободы изначально предназначался для уменьшения «качки» конного экипажа на ухабистой дороге - но это так, к слову).
Для более удобного и точного определения компасных направлений и направления ветра, а иногда и течения, картушку стали делить на румбы от греческого «ромбо», что означает как некий вращающийся предмет вроде юлы или волчка, так и ромб. От восьми румбов постепенно пришли к делению горизонта на 32 румба. Направления на север (N, норд), юг (S. зюйд), восток (О, ост) и запад (W, вест) назвали главными. Ровно посередине между главными располагаются четвертные румбы (например, северо-запад - NW), а между главными и четвертными румбы трехбуквенные (скажем, юго- юго-запад - SSW, восток-северо-восток ONO). Кроме того, между главными и четвертными румбами находятся 16 промежуточных. Название промежуточного румба образуется из названия ближайшего главного или четвертного, приставки «тэн» («ten», пишется только буква «t»), что означает предлог «к», и названия главного румба, в сторону которого уклонен этот промежуточный румб - например. SWtW, OtN. Иногда вместо голландского предлога «ten» используется английский «by».
С появлением на судах механических двигателей, увеличением скоростей и размеров судов потребовалось более точное определение направлений в море, и картушку компаса стали делить на 360 градусов. Система деления горизонта, при которой направления отсчитываются от направления на север по часовой стрелке от 0 до 360, называется круговой. Угол между двумя смежными румбами, который также называется румбом, равен 11.25“, т.е. углы и направления с помощью градусной круговой системы измеряются с большей точностью. Но румбовая система и сегодня используется для обозначения направлений ветра и течения, исходя из правила «ветер дует в компас, течение идет из компаса», а также для удовлетворения романтических потребностей человека в нашем перенасыщенном цифрами мире. (Дополнительно расшифруем: к примеру, юго- восточный ветер дует с юго-востока, а при северо-западном течении вода движется на северо-запад; как это ни парадоксально, но в данном случае их реальные направления полностью совпадают).
Таким образом, современный магнитный компас (говоря о «морском» компасе, принято делать ударение на втором слоге), с помощью которого управляют судном и определяют пеленги на береговые ориентиры, стал итогом длительного развития. Совершенствование его конструкции привело к появлению нескольких типов приборов, применяемых в том числе и на малых судах. Это. прежде всего,путевой компас, предназначенный для удержания судна на заданном курсе: компас для взятия пеленгов (т.е. для измерения угла между направлением на северный полюс и направлением на интересующий нас объект): компас в комплекте авторулевого или радиопеленгатора. Последний тип устройства обслуживается специалистами, поэтому поговорим о первых двух.
Общим для их конструкции является следующее. Корпус, или котелок компаса, выполнен из немагнитного металла или пластмассы: роль стрелки играет уже упомянутая картушка, на которой закреплены магниты - обычно несколько пар. Котелок заполнен специальной незамерзающей жидкостью. Это может быть раствор спирта (практически «водочной» концентрации в пределах 39-43%), лигроин или кремнийорганическая жидкость. Она поддерживает на плаву компасную картушку (которая при этом вращается вокруг остроконечной шпильки) и гасит ее колебания, повышая точность отсчета.
По окружности картушки нанесена градусная шкала, нередко дополненная румбовой (рис. 1). В зависимости от диаметра картушки, а иными словами, «калибра» компаса, указываемого либо в миллиметрах, либо дюймах, цена одного деления 360-градусной шкалы может быть разной - от 1° на картушке 127-миллиметрового компаса до 5° на картушках небольших компасов. Таким образом, чем больше «калибр», тем более точные показания можно снять с компаса. О специфике его выбора для маломерного судна поговорим в следующих публикациях, здесь же ограничимся тем, что во многих случаях более чем достаточно 75-миллиметровой картушки, как на типовых шлюпочных компасах (рис. 2).
Что дает нам расположение градусной шкалы на картушке, а не на корпусе?
На судне, подвижном плавучем сооружении, началом отсчета в определении направлений является диаметральная плоскость судна - ДП. Курс судна - это угол между нордовой частью меридиана (направлением на север) и направлением в нос по ДП. Используя на яхте туристский компас, у которого обычная стрелка укажет нам север, а деления градусов нанесены на корпус, возрастая от нуля по часовой стрелке, мы определим курс лишь после пересчета данных, да и то с некоторой погрешностью.
Такой компас, установленный на судне, будет вращаться вместе с судном и шкалой (рис. 3. б). Морской компас позволяет получать непосредственно отсчет курса по делениям на картушке, расположенным у курсовой черты. Картушка в принципе неподвижна относительно меридиана, а курсовая черта жестко связана с положением ДП судна - значит, можно без всяких пересчетов сразу получить курс (рис. 3, а). Конструкция магнитного путевого компаса обычно предполагает установку в кардановом подвесе, сохраняющем горизонтальность картушки при крене и качке (рис. 4). На крупных «пароходах» такой компас установлен в специальной тумбе - нактоузе, но на маломерных судах подобная роскошь недоступна из-за дефицита пространства. Поэтому его либо ставят на горизонтальную панель перед штурвалом, либо врезают в вертикальную переборку, либо подвешивают под потолок в верхней части лобового стекла рубки.
Компасы малых судов, как правило, имеют относительно небольшой «калибр» и вообще довольно компактны. Вместо старого доброго «карданова подвеса» их производители нередко обходятся иными средствами, позволяющими картушке сохранять горизонтальное положение при значительных углах крена и дифферента. Так, наиболее распространенным вариантом является «плавающая» в специальной жидкости полусферическая картушка, отцентрованная остроконечной шпилькой и размещенная в «котелке» в виде прозрачного шарика или под прозрачным полукруглым колпаком (рис 5).
Для пеленгования на маломерных судах используются компасы с установленными на них пеленгаторами, расположенные так, чтобы препятствий для обзора было как можно меньше, а также ручные компас-пеленгаторы или бинокли с встроенными компасами (рис. 6). При этом под пеленгуемым объектом читается обратный компасный пеленг, т. е. компасное направление, под которым судно видно с объекта. Это позволяет, найдя на карте этот ориентир, провести от него линию под углом, снятым с пеленгатора. Где-то на этой линии и находится судно. Если взять пеленг еще на один обозначенный на карте ориентир, то на пересечении нанесенных на карту обратных компасных пеленгов и окажется наше место (рис. 7). Разумеется, для большей уверенности пеленгов должно быть более двух.
В теории все выглядит достаточно гладко, но на практике возникают кое-какие сложности, и отсюда переходим к загадочному для многих слову «девиация».
Герои бессмертного произведения Жюля Верна «Пятнадцатилетний капитан» пережили крайне опасные приключения в результате действий злоумышленника и незнания магнитно - компасного дела. Подложив в нактоуз железный брусок, коварный Негоро внес нужное ему искажение в показания компаса, отчего шхуна «Пилигрим» отклонилась от расчетного курса на четыре румба к югу и вместо Южной Америки оказалась у берегов Африки. (Кстати, если бы умения этого персонажа направить в мирное русло и переквалифицировать его из бандитов в девиаторы, то исправившийся негодяй заработал бы куда больше денег - эта редкая профессия ценилась в те далекие времена дороже золота, да и теперь пользуется большим уважением).
Короче говоря, на стрелку судового компаса, кроме магнитного поля Земли, действует также магнитное поле, создаваемое судовым железом. А железо делится в магнитном отношении на «жесткое» и «мягкое». Жесткое железо, намагнитившись в магнитном поле Земли, сохраняет свое поле, а мягкое перемагничивается при изменении создавшего его поля. Поэтому силы судового магнетизма изменяются по различным законам. Одни из них действуют постоянно, другие изменяются с изменением курса, широты, крена. В результате магнитная стрелка в месте установки компаса располагается не вдоль магнитного меридиана, а составляет с меридианом угол, называемый девиацией. Девиация незначительна на маломерных судах из немагнитных материалов, но на магнитоемких корпусах может достигать таких величин, что магнитное поле Земли будет полностью компенсироваться собственным полем судна, отчего картушка компаса оказывается в состоянии безразличного равновесия - попросту мотается «туда-сюда» под влиянием чего угодно, но только не магнитного поля Земли. В результате пользоваться компасом становится невозможно.
Для уменьшения девиации в месте, где установлен морской компас, он снабжается так называемым девиационным прибором, компенсирующим магнитное поле судна при помощи системы магнитов и железных брусков, положение которых можно точно подобрать, используя резьбовые верньеры.
Задача вроде бы проста - при помощи подобного устройства(которое нередко имеется даже на самых простеньких «сувенирных» компасах) надо максимально близко «подогнать» стрелку или картушку к положению магнитного полюса Земли, но не будем забывать, что «мягкое» судовое железо при смене курса (или же, проще говоря, повороте штурвала) каждый раз перемагничивается, сбивая предыдущие показания...
В общем, полностью уничтожить это влияние невозможно, поэтому после проведения работ по его уничтожению составляется таблица остаточной девиации, в которой подробно расписаны поправки к показаниям компаса на тех или иных курсах. При помощи такой таблицы можно переходить от компасного к магнитному курсу (пеленгу) и наоборот. (О том, как свести девиацию к минимуму, подробнее поговорим в следующей публикации).
Итак, чем магнитный курс (пеленг) отличается от компасного? Теоретически стрелка компаса должна указывать на магнитный полюс, но на практике из-за влияния девиации судна стрелка указывает на полюс компасный. Исправляя компасное направление поправкой на девиацию, мы получаем магнитное направление.
Но и тут нас ждут подвохи!
Все было бы куда проще, если бы в какой-то точке земного шара был установлен мощный магнит, притягивающий к себе компасные стрелки. Однако таких «магнитов», во-первых, очень много, а во-вторых, самый мощный из них не стоит на месте.
Магнитное направление на северный магнитный полюс часто не совпадает с направлением на географический полюс. Это отклонение от меридиана называется магнитным склонением. Склонение считается положительным, если северный конец магнитной стрелки отклонен от истинного меридиана к востоку; если же к западу, то – отрицательным. В соответствии с этим положительному склонению приписывают «остовое» наименование, а отри-цательному - «вестовое».
Уже во времена Колумба было замечено отклонение магнитной стрелки от направления на Северный географический полюс, однако доверие компасу было столь велико, что, обнаружив отклонение стрелки от направления на Полярную звезду, Колумб усомнился в постоянстве Полярной звезды. Тем не менее магнитометрические исследования показали, что склонение действительно существует, и в разных географических пунктах Земли его величина может значительно различаться, принимая значения от 0° до ±180°. Более того, обнаружилось, что склонение постоянно изменяется и в каждом отдельно взятом районе. В любимом моряками Лондоне, к примеру, достигнув за некоторое время максимума 11° Ost, оно стало уменьшаться и. перейдя через нуль, вновь стало увеличиваться вплоть до 1820 г., когда наступил максимум - 24°W.
Данные как о величине, так и о ежегодном изменении склонения приводятся на навигационных картах (рис. 8). По этим данным находится поправка на год фактического плавания. Но, кроме того, существуют локальные зоны магнитных аномалий, где склонение может очень отличаться от склонения соседних районов. Магнитные аномалии на картах обводят сплошной жирной чертой, внутри района указывают возможные колебания магнитного склонения. Если границы района определены недостоверно, то они указываются пунктиром. Отдельные аномальные точки склонения обозначают звездочкой с указанием наименования и значения склонения.
Таким образом, для получения истинных направлений, отсчитываемых от направления на Северный полюс при помощи компаса, установленного на судне, его показания надо исправить общей поправкой, являющейся алгебраической суммой склонения и девиации (рис. 9).
Впрочем, помимо относительно медленных процессов, подвластных расчетам, магнитное поле Земли способно и неожиданно «взбрыкнуть» - в частности, оно может изменяться под влиянием магнитных бурь, вызванных деятельностью Солнца. Это знали еще поморы-архангелогородцы, говоря, что во время сильных северных сияний «матка дурит» - т.е. магнитная стрелка компаса ведет себя беспокойно, становясь неустойчивой.
В заключение - кое-что о полюсах. Мореплавателям и путешественникам эпохи Великих географических открытий, можно сказать, повезло - магнитный и географический полюса располагались достаточно близко один к другому, что позволяло поначалу считать, что стрелка компаса действительно указывает на север. Но по мере накопления знаний о земном магнетизме было обнаружено, что магнитные полюса не совпадают с географическими и постоянно перемещаются по поверхности Земли!
Длительное время северный магнитный полюс медленно двигался на север. Однако примерно тридцать лет назад скорость его перемещения возросла примерно в четыре раза. Каждый день он описывает эллипсы и, кроме того, смещается в северном и северо- западном направлении со средней скоростью от 10 до 20 км в год, поэтому любые его координаты являются временными и неточными. Северный магнитный полюс Земли перемещается из Северной Америки такими темпами, что может оказаться в Сибири уже через 400 лет, а по некоторым расчетам даже раньше. При этом он на некоторое время почти совместится с Северным географическим полюсом. За последнее тысячелетие полюс перемешался в основном между Канадой и Сибирью, однако иногда двигался и в других направлениях, а за предыдущие миллионы лет, как выяснили палеомагнитологи, современный северный магнитный полюс побывал практически во всех районах Земли.
Южный магнитный полюс находится в антарктическом море Дюрвиля.
В феврале 2005 г. яхта «Апостол Андрей» под командованием хорошо известного читателям «КиЯ» Николая Литау во время антарктического плавания прошла южнее южного магнитного полюса, оказавшись между двумя южными полюсами - географическим и магнитным.
Когда люди впервые достигли южного магнитного полюса, он находился на суше, в глубине Антарктиды. Сегодня он движется со скоростью около 2 м/ч и по прогнозам ученого-магнитолога Н.Медведева примерно через 850 лет доберется до Новой Гвинеи.
Но и это не все. Магнитное поле Земли может предложить сюжет для блокбастера покруче «Армагеддона». Палеомагнитные исследования вы-явили в прошлом неопровержимые свидетельства неоднократных инверсий геомагнитного поля, при которых южный магнитный полюс становится северным, и наоборот. И происходит это, по некоторым данным, с периодом около 250 тыс. лет. Однако с прошлого такого «переворота» прошло около 750 тыс. лет, так что очередной уже заметно запаздывает. Ученые сообщают, что с магнитным полем Земли последнее время происходят необъяснимые вещи, что может быть признаком начала смены полярности. Но, прежде чем южный магнитный полюс станет северным, а северный южным, они оба на некоторое время исчезнут, и Земля лишится магнитного поля, защищающего ее от космических частиц. Мнения специалистов по поводу возможных последствий расходятся, но существуют и весьма мрачные прогнозы.
Не остаются на местах и географические полюса. Установлено, что земная ось смещается, и Северный полюс отдаляется от нас примерно по семьдесят пятому меридиану в сторону Лабрадора. А значит, экватор медленно, но верно приближается к нам. Правда, всего на пару километров в год. Пустячок, а приятно!
Так уж вышло, что нынешняя беседа получилась у нас скорее «познавательно - теоретической». О том, как применить полученные знания на практике как выбрать подходящий компас для небольшой прогулочной лодки, как правильно его установить, как оценить девиацию и т.д. - читайте в следующих публикациях.

Часть 5. Цена ошибки.

«Катера и яхты» №2(218) 2009 год с.90-94
После предыдущей публикации, в которой шла речь о магнитном склонении и девиации, кое у кого наверняка возникла мысль забросить компас куда подальше. Действительно, зачем это старинное китайское изобретение в нынешние времена, когда есть GPS, и с высокой точностью найти дорогу при помощи подвешенных в космосе спутников может даже деревенская бабуля, отправляющаяся в лес по грибы?
Сторонники современных технологий в чем-то правы, однако старый добрый компас все же рано списывать со счетов. Да и «премудрости» с пересчетом его данных кажутся таковыми лишь на первый взгляд - тем более когда речь идет о судах, относящихся к категории маломерных. Что же касается системы глобального позиционирования GPS, которой мы привыкли вверять свои судьбы... Штука действительно классная, но не забывайте, что вписанный в нее прибор способен отказать в самый ответственный момент. Погодные условия, происки спецслужб с «глушилками» (а то и такой банальный фактор, как севшие батарейки) - объяснений может быть полно, а результат один: нежданно-негаданно вы оказываетесь с пространством тет-а-тет, а подсказать дорогу некому.
Компасу не нужны батарейки. Не зависит он и от каких-либо капризных устройств, созданных человеческими руками и болтающихся где-то в космосе. Как «питание», так и «данные» получает он, как и встарь, от магнитного поля матушки-Земли.
Что же касается страшных слов вроде «склонение» и «девиация»... Не так страшен черт, как его малюют! Тем более для нас, плавающих на относительно небольших суденышках и преодолевающих расстояния, не сравнимые с океанскими.
Мы уже упоминали негодяя Негоро из «Пятнадцатилетнего капитана» Жюля Верна. Зная, выражаясь профессиональным языком, магнитно-компасное дело, этот персонаж при помощи подложенного в нактоуз железного бруска «исправил» показания компаса таким образом, что шхуна «Пилигрим» под управлением малолетнего судоводителя проскочила Южную Америку и оказалась у берегов Африки. (Любимый герой отечественных штурманов, матрос Железняк, тоже несколько промахнулся с курсом - как поется в старинной песне, «шел на Одессу, а вышел к Херсону»...).
Впрочем, давайте представим, какое расстояние пришлось преодолеть «Пилигриму» на его нелегком пути. Представили? А теперь сравните океанский переход с дистанцией от своей базы до самой удаленной точки акватории, которую вы обычно посещаете на своей лодке во время «путешествий выходного дня .
Для простоты дела вспомним школьные уроки геометрии. Чем больше расстояние, тем больше «промах», и на фоне перехода в несколько сот миль отклонение при нашем 20-мильном «путешествии выходного дня» может показаться совсем незначительным (рис. 1).
Впрочем, расслабляться не стоит. Все в этом мире относительно - пятнадцатилетний капитан «промазал» мимо целого материка, а мы при нашем 20-мильном маршруте и, скажем. 10- градусной погрешности рискуем отклониться от цели ни много ни мало на 3.5 мили (причем неизвестно еще, в какую сторону!). Для нас это более чем существенно. Хорошо еще, если при подходе к берегу в условиях хорошей видимости удастся сориентироваться по каким-то береговым приметам вроде высоких зданий, колоколен или дымовых труб и оценить, где же находится намеченная точка. Однако подобное получается не всегда - например, если прибрежная линия изрезана шхерами, входы в которые на удивление похожи.
Тем, кто время от времени ходит по Ладоге и местные особенности изучить еще не успел, хорошо знакома, к примеру, такая ситуация: лагерь, где вас ждут, разбит в глубине Куркиекской шхеры, а вы в сумерках взяли левее Корписари и забрались в соседнюю. Кажется, что «дорога» знакомая, но все-таки что-то не так. Добираетесь до места только к утру, проглядев все глаза, стукнувшись «ногой» мотора о камень и практически посадив мобильник...
Понятно, что с исправным навигатором GPS, в который заблаговременно «забиты» маршруты и точки, подобные казусы практически исключены, но не будем забывать, что даже суперсовременная техника способна отказать или просто «заглючить» в самый неподходящий момент. Компас не откажет никогда, но, чтобы от него был прок, надо хорошо знать, какие поправки следует вносить в его показания.
С магнитным склонением все понятно - его величина с учетом ежегодных изменений указана на карте. Но как оценить девиацию - показатель сугубо индивидуальный? Как свести к минимуму ее причину - влияние «судового железа» - и сделать так, чтобы компас «врал, да не завирался»?
На больших «пароходах» эту проблему решают с помощью специально обученных людей - девиаторов. Если вы только не владеете крупной моторной или парусной яхтой, приглашать такого специалиста вряд ли есть смысл. Аптекарская точность на маленькой лодке с маленьким компасом по большому счету ни к чему, тем более что при движении на такой посудине в условиях волнения картушка и без того способна мотаться «туда-сюда» в пределах 10-20°. Задача заключается лишь в том, чтобы примерно оценить погрешность, определяемую девиацией, и по возможности свести ее к минимуму.
Итак, если вы приобрели лодку с уже установленным компасом или же установили его самостоятельно, стоит проделать следующие действия. (Не исключено, что настоящие профессиональные девиаторы забросают меня камнями, но сразу предупреждаю: изложенное ниже носит лишь рекомендательный характер и никоим образом не претендует на роль нормативного документа. Лучше уж так, чем вообще никак).
Главный принцип «в теории» довольно прост: судно движется по истинному курсу, строго намеченному береговыми ориентирами, и значение которого известно: показания компаса сверяются с этим значением, исправленным на величину магнитного склонения: погрешность максимально возможно устраняется при помощи девиационного прибора, а «остаток» заносится в так называемую таблицу остаточной девиации (рис. 2).
Поскольку «мягкое» судовое железо, определяющее девиацию, при смене курса перемагничивается под влиянием магнитного поля Земли, проверку следует провести на нескольких перекрестных курсах, помятуя старинное правило: «новый курс - новая девиация». Для маленькой лодки, в принципе, достаточно восьми замеров на основных курсах - N, N0, О, SO, S, SW, W и NW; у кого хватит терпения, может оценить девиацию с интервалом в румб.
Для оценки и устранения девиации профессионалы «гоняют» большие суда по курсам, установленным специальными девиационными створами, расположенными на берегу. Однако такая роскошь имеется далеко не везде, особенно на внутренних водных путях. Велик соблазн использовать с этой целью обычные навигационные створы, но в этом случае (при отсутствии компаса с пеленгатором) придется довольствоваться лишь одним направлением, совпадающим с направлением фарватера, и всего лишь парой проходов («туда» и «обратно»). Кроме того, подобные створы нередко расположены в речных эстуариях, где наличествует течение - а оно (как, впрочем, и ветер) способно свести все наши усилия на нет.
Объясню, почему. Когда мы держим судно в створе (естественно, на ходу), это вовсе не означает, что и диаметральная плоскость (ДП) корпуса, вдоль которой ориентирована курсовая черта компаса, нацелена в том же направлении. Под влиянием ветра и/ или течения лодка может идти лагом попросту говоря, боком (рис. 3). Нормальное, в принципе, дело, дрейф есть дрейф, мы машинально его компенсируем, порой даже этого не замечая - но при оценке девиации этот дополнительный угол, величина которого может «плавать» в довольно широких пределах, безнадежно смазывает всю картину.
Короче говоря, оценку и компенсацию девиации необходимо проводить только на тихой воде, в безветрие и при полном отсутствии течения, тем более на относительно небольшой лодке.
А коли створов поблизости нет - не беда. Увлекшись древними методами навигации, не будем забывать про достижения современной науки и техники - у нас ведь есть GPS!
Даже в самом простеньком и дешевом аппарате всегда имеется «компасная» функция - на экране при этом отображается «виртуальная» картушка (рис. 4). Только имейте в виду, что это на самом деле никакой это не компас, а просто указатель направления вашего перемещения относительно сторон света, и работает он, естественно, только в движении. (В ряд навигаторов и даже мобильников, впрочем, встроен и настоящий магнитный компас, но эта полезная функция нам в данном случае ни к чему (рис. 5).
Движение по картушке «спутникового компаса» вполне заменит створы, причем курсы мы вольны выбирать, какие только душа пожелает - хватило бы свободной воды для маневра. (Стоит еще раз подчеркнуть, что полное отсутствие ветра и течения, способных вызвать дрейф на тех или иных курсах, является обязательным и в этом случае). И еще одна важная ремарка: не забывайте, что «спутниковый» компас нацелен на географический, а не на магнитный север, так что его «эталонные» показания необходимо исправить на величину магнитного склонения.
Еще один способ основан на том, что катер, стоящий на якоре или на швартовах (при отсутствии поблизости значительных магнитных масс - например, стальных причалов или судов!), последовательно устанавливается на те же восемь компасных курсов - N. NE, Е, SE, S, SW, W, NW.
В принципе, «мягкого» железа на стеклопластиковой или алюминиевой лодке не так уж много, но не забывайте, что электромагнитные поля, способные отклонить картушку, могут образовываться также при работе электрооборудования и всякой электроники вроде эхолота, поэтому при оценке девиации включите все приборы, которые обычно задействованы во время «нормального» плавания - особенно если компас встроен непосредственно в приборную панель.
Сравните показания «спутникового» (с учетом магнитного склонения) и «обычного» компасов на разных курсах результаты занесите в табличку. Не исключено, что остаточная девиация на пластиковой, алюминиевой или деревянной лодке уложится в предусмотренный серьезными правилами 6- градусный норматив (для «маломерщиков», честно говоря, я бы смело увеличил его и до 10°, но это опять- таки лишь рекомендация). В этом случае просто имейте в виду, насколько и в какую сторону «врет» компас и при необходимости сверяйтесь с таблицей остаточной девиации, составленной на основе ваших записей. Выглядит она примерно так, как показано на рис. 6. Советую компактно распечатать ее на компьютере, заламинировать или просто запаковать в полиэтилен.
Если же расхождения превышают указанные показатели, попробуйте отрегулировать компас при помощи девиационного прибора. Как правило, им оборудованы даже самые маленькие компасы. Грубо говоря, это пара встроенных магнитиков, положение которых можно менять при помощи винтовых верньеров. Один корректирует показания «норд-зюйд» («север-юг»), другой «ост вест» («восток запад»): соответственно на том или ином курсе используйте тот или иной верньер, подгоняя показания компаса к эталонным (рис. 7).
Действуйте при этом постепенно, не торопясь, и. что самое главное, не пытайтесь крутить винты первой попавшейся отверткой, тем более намагниченной. (В комплекте с компасом обычно идет специальная отверточка из немагнитного материала - медная или латунная).
Если, несмотря на все старания, ваши усилия не увенчались успехом, не спешите ругать фирму, изготовившую компас. Скорее всего, он попросту установлен не на том месте - там, где влияние судового железа, электрики или электроники настолько велико, что девиационному прибору с ним попросту не справиться. Поэтому в качестве первой меры попробуйте пристроить компас туда, где «чужое» магнитное поле его недостанет (на каютной лодке практически идеальное место - под потолком рубки, в верхней части лобового стекла).
Даже на моторной яхте с корпусом из немагнитного пластика довольно близко от рубки оказывается очень даже «магнитный» дизель, а в каюте за переборкой может прятаться динамик CD-плеера с мощным магнитом. Но главная сложность - это соседство современных электрорадионавигационных приборов. Так же, как и компас, все эти дисплеи, индикаторы и плоттеры стремятся быть в поле зрения рулевого, теснясь на панели вокруг штурвала. Требования по электронной совместимости кое-как мирят их между собой, но не с магнитным компасом.
В общем, выбирая место для его установки, надо учитывать, что может находиться рядом или под ним. под обшивкой или за переборкой. Следует стараться держать подальше от компаса не только знаменитый топор или ЗИПы двигателей, но и включенный мобильный телефон, плеер и КПК. На отсчет компаса может влиять положение закрепленного на подвижном кронштейне монитора РЛС или плоттера. Стоит убедиться, что показания компаса не изменяются при включении или выключении электрооборудования - проходящие вблизи кабельные линии могут создавать электромагнитную девиацию.
Кстати, на этот счет могу рассказать одну историю из собственной практики, которая позволит плавно перейти от девиации к очень интересующей многих теме - правильному выбору компаса.
Лет двадцать-двадцать пять тому назад довелось мне перегонять из Новой Ладоги в Кандалакшу, что на Белом море, средний сетеподъемник (ССП) - стальную посудину метров 15 длиной. Как водится, перед отходом все происходило в спешке. Поэтому, когда какие-то люди всучили мне тяжелый дерюжный мешок с ящиком внутри и тут же исчезли, я особо не удивился. В мешке, как вскоре выяснилось, был путевой компас, но почему-то без девиационного прибора. Установка его в нактоуз и первые «прицелки» по знакомым створам подтвердили худшие подозрения - девиация оказалась запредельной. Какая там таблица остаточной девиации! Не будешь же заносить в нее поправки чуть ли не в 90°? Короче, проку от этого компаса было не больше, чем от обычного котелка со спиртом.
Перегон был под конкретной угрозой срыва (напомню, что GPS в те времена существовал разве что в проекте), но... Чего только не сделаешь в минуту отчаяния! Я вспомнил, что в оставленной на берегу машине есть еще один компас - крошечный сувенирный «шарик» на присоске. Принес его на борт, опять вышел на створы... Получилось! Совместными усилиями удалось прилепить его на такое место на лобовом стекле стальной рубки, где погрешность была сведена практически к нулю. Так по этой автомобильной игрушке и рулили - до самого Кандалакшского залива...
Представляю, что могут подумать при чтении этих строк профессионалы, поэтому еще раз подчеркну - это не руководство к действию, а всего лишь иллюстрация даже не столько на тему «как найти выход из безвыходной ситуации», сколько того, как влияет на девиацию местоположение компаса на судне. Да и переходы вне видимости берегов были относительно короткие, далеко не океанского масштаба.
Что же касается выбора правильного компаса... Здесь, как и в прочих «покупательских» областях, давать советы дело довольно неблагодарное. Поэтому ограничусь рекомендациями общего характера.
Первая характеристика компаса это его «калибр», отображаемый либо в миллиметрах (у нас), либо в дюймах («у них» в смысле, за океаном). Вообще-то соответствующая цифра обычно означает диаметр картушки, но приходилось слышать, будто бы отдельные фирмы указывают в качестве калибра диаметр котелка или накрывающего картушку прозрачного блистера - что. в общем-то, не совсем по-честному.
Чем больше калибр и, соответственно, чем меньше цена деления шкалы, тем более точные показания можно снять с компаса. В качестве путевого на судах малого и среднего тоннажа как правило используется 127-миллиметровый компас, установленный в нактоузе. Еще один отечественный стандарт - 75 мм. Таков диаметр картушки шлюпочного компаса. Это вроде бы как раз то, что надо «маломерщику», однако не исключено, что на совсем небольших лодках для компаса даже подобного калибра трудно будет найти место. В ряде случаев вполне достаточно и 50-60 мм - такие компасы компактны, и при этом 5-градусная цена деления позволяет успешно использовать их в навигационных целях на относительно небольших расстояниях (рис. 8): на катере или моторной яхте длиной более 10 м будет уместнее компас покрупнее, с диаметром картушки 100-120 мм.
Обратите внимание на размер цифр шкалы и вообще прикиньте, хорошо ли будут считываться показания при установке компаса на запланированном месте. Существует мнение, что в солнечную погоду лучше читается черная шкала на белом фоне (а не «негатив»), но это дело сугубо индивидуальное.
И еще один важный момент: конструкция компасов с накрывающим «плавающую» картушку и сферическим колпаком-блистером допускает их работу при крене и дифференте, но не в очень-то широких пределах - примерно до 10°. Для моторной лодки этого, в принципе, достаточно, но для парусника, где продолжительное движение с глубоким креном обычное дело, такой компас не годится. Его придется пристраивать на карданов подвес, но лучше сразу приобрести соответствующую «парусную» модель (рис. 11). Оценить. какой крен «держит» компас, несложно - медленно поворачивайте его в пальцах, постепенно наклоняя. По до стижении определенной величины наклона картушку заклинит и она начнет поворачиваться вместе с корпусом.
Очень полезной дополнительной функцией будет наличие подсветки, позволяющей без помех считывать показания в сумерках или ночью. Кстати, подсветка, о наличии которой говорит выходящий из корпуса прибора электропровод, нередко предусмотрена даже на самых маленьких компасах с диаметром картушки 40-50 мм. А до недавних пор в тех же шлюпочных компасах для этих целей использовалась обычная свечка (рис. 9).
Имеет значение и фирма-производитель (увы, выбор компасов для небольших лодок ограничен импортом - отечественных аналогов лично мне не встречалось). От откровенных китайских подделок (несмотря на то, что именно китайцам приписывается изобретение компаса) лучше отказаться - при изготовлении методом «тяп-ляп» ни точных показаний, ни корректной работы встроенного девиационного прибора ждать не приходится. Неплохой же репутацией пользуются, к примеру. изделия под марками «Danforth», «Ritchie» и «Plastimo».
Перед покупкой обязательно продумайте место и способ установки. Некоторые компасы можно установить только на горизонтальную плоскость, но на большинстве моделей есть регулируемый кронштейн, позволяющий отклонять котелок в продольной плоскости, поэтому разместить компас можно на наклонной переборке или, скажем, на скошенной окантовке лобового стекла (рис. 10). При установке плоскость курсовой черты должна быть строго параллельна ДП судна, поэтому к разметке и последующему монтажу отнеситесь максимально ответственно - строго говоря, недопустим промах даже всего в пару градусов, хотя незначительные огрехи можно в ряде случаев исправить при помощи девиационного прибора («компенсаторов», если следовать англоязычной терминологии).
Тема очередной беседы будет иметь более непосредственное отношение к собственно навигации, поскольку речь пройдет о предварительной и исполнительной прокладке. Почему она нужна даже в том случае, когда вы выходите в плавание без какой-либо определенной цели, направляясь «куда глаза глядят»? Читайте об этом в следующем номере.
свернуть текст