航海学课件电子教材.docx

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航海学课件电子教材

航海学电子教材（附图）网络收集：

仅供参考，如有相似，纯属巧合

对联：

老师抬头对天说，老天下雪不下雨，雪到地上变成雨，变成雨时多麻烦，何不当初就下雨

学生：

老师吃饭不吃屎，饭到肚里变成屎，变成屎多麻烦，不如当初就吃屎。

（地文航海）

航海学是一门研究船舶如何安全、经济地从一个港口（地点）航行到另一港口（地点）的实用性学科。

航海学主要研究下列课题：

1．拟定一条安全、经济的航线和制定一个切实可行的航行计划。

2．航迹推算，包括航迹绘算和航迹计算两种方法。

航迹推算是指根据船上最基本的航海仪器（罗经和计程仪）所指示的航向和航程，结合海区坐标、方向和距离

第一节地球形状和地理坐标

一、地球形状

航海上船舶和物标的坐标、方向和距离等，都是建立在一定形状的地球表面的，要研究坐标、方向和距离等航海基本问题，必须首先对地球的形状和大小作一定的了解。

航海上，不同场合，根据不同的精度要求，往往将大地球体看作不同的近似体：

1.第一近似体――地球圆球体

航海上为了计算上的简便，在精度要求不高的情况下，通常将大地球体当作地球圆球体。

2.第二近似体――地球椭圆体

在大地测量学、海图学和需要较为准确的航海计算中，常将大地球体当作两极略扁的地球椭圆体。

地球椭圆体即旋转椭圆体，它是由椭圆PNQPSQ′绕其短轴PNPS旋转而成的几何体（图1-1）。

表示地球椭圆体的参数有：

长半轴a、短半轴b、扁率c和偏心率e。

二、地理坐标

1.地球上的基本点、线、圈

地理坐标是建立在地球椭圆体表面上的。

要建立地理坐标，首先应在地球椭圆体表面上确定坐标的起算点和坐标线图网。

如图所示：

椭圆短轴即地球的自转轴――地轴（PNPS）；

地轴与地表面的两个交点是地极，在北半球的称为北极（PN），在南半球的称为南极（PS）；通过地球球心且与地轴垂直的平面称为赤道平面，赤道平面与地表面相交的截痕称为赤道（QQ′）,它将地球分为南、北两个半球；

任何一个与赤道面平行的平面称为纬度圈平面，它与地表面相交的截痕是个小圆，称为纬度圈（AA′）；

通过地轴的任何一个平面是子午圈平面，它与地表面相交的截痕是个椭圆，称为子午圈（PNQPSQ′）；

由北半球到南半球的半个子午圈，叫作子午线，又称经线（PNQPS，PNQ′PS）；

通过英国伦敦格林尼治天文台子午仪的子午线，叫作格林子午线或格林经线（PNGPS）。

2.地理坐标

地球表面任何一点的位置，可以用地理坐标，即地理经度和地理纬度来表示。

地理经度简称经度，地面上某点的地理经度为格林经线与该点子午线在赤道上所夹的劣弧长，用或Long表示。

某点地理经度的度量方法为：

自格林子午线起算，向东或向西度量到该点子午线，由0°到180°计量。

向东度量的称为东经，用E标示；向西度量的称为西经，用W标示。

例如北京的经度为116°28.2E。

地理纬度简称纬度，地球椭圆子午线上某点的法线与赤道面的夹角称为该点的地理纬

某点地理纬度的度量方法为：

自赤

量到该点所在纬度圈，由0°到

称为北纬，用N标示；向南度量的

如北京的纬度为39°54.4N。

纬度圈上各点的纬度相等，经

相等，经线与纬度圈所构成的图网为坐标线图网。

度，用或Lat表示。

道起算，向北或向南度90°计量。

向北度量的为南纬，用S标示。

例线上各点的经度也都

第二节航向与方位

一、方向的确定、划分与换算

1.航海上方向的划分

航海上常用的划分方向的方法有下列三种：

（1）圆周法

以正北为方向基准000°，按顺时针方向计量到正东为090°，正南为180°，正西为270°，再计量到正北方向为360°或000°。

圆周法始终用三位数表示，是航海上最常用的表示方向的方法。

（2）半圆法

以正北或正南为方向基准，分别向东或向西计量到正南或正东，计量范围0°到180°。

用半圆法表示某方向时，除度数外，还应标明起算点和计量方向。

如：

30°NE，150°SE，30°SW，150°NW。

（3）罗经点法

如图所示：

罗经点法以北、东、

点；将平分相邻基点之间的地面地平平面方向称为隅点，即东北（NE）、东南（SE）、西（SW）和西北（NW）四个方向；将平分相邻基点与隅点之间为三字点，其名称有基点名称之北北东（NNE）、东北东（ENE）、东（ESE）、南南东（SSE）等八个方向；再将平分相邻基点六个地面真地平平面方向称为偏称或隅点名称之后加上偏向的方（N/E）、东北偏北（NE/N）、东偏北等。

这样，四个基点、四个隅点、八16个偏点，共计32个方向点，叫做32个罗经

2.三种方向划分之间的换算

根据航海实际的需要，三种方将半圆法和罗经点法所表示的方向，其换算方法如下：

（1）半圆法换算成圆周法的法则是：

在北东（NE）半圆：

圆周度数=半圆度数

在南东（SE）半圆：

圆周度数=180°-半圆度数

在南西（SW）半圆：

圆周度数=180°+半圆度数

在北西（NW）半圆：

圆周度数=360°+半圆度数

（2）罗经点法换算成圆周法的法则是：

由于相邻两罗经点之间的角度为11°.25，因此，某个罗经点方向所对应的圆周方向，可根据该罗经点在罗经点法中的点数称以11°.25的法则确定。

在掌握了所有罗经点的意义、命名方法以及四个基点与四个隅点所对应的圆周法方向的基础上，还可依据下列原则来换算：

八个三字点的圆周方向等于相应的基点方向与隅点方向的平均值；

16个偏点的圆周方向等于相应基点或隅点方向加上±11°.25。

其中，±应根据该偏点偏向相应基点或隅点的方向而定：

顺时针方向取＋，逆时针方向取－。

二、航向、方位和舷角

航海上经常涉及到的方向有两种：

船舶航行的方向（航向）和物标的方向（方位）。

船舶首尾线向船首方向的延伸线，称作航向线，代号CL。

船舶航行过程中，在测者地面真地平平面上，自真北线顺时针方向计量到航向线的角度，称为船舶的真航向，计量范围000°至360°，代号：

TC。

船舶和物标的连线称为物标的方位线，代号BL。

自正北方向线顺时针方向计量到物标方位线的角度，称为船舶的真方位，计量范围000°至360°，代号：

TB。

从航向线到物标方位线之间的夹角，称为物标的舷角或相对方位。

舷角以航向线为基准，按顺时针方向计量到物标方位线，计量范围000°到360°，始终用三位数表示，代号Q；或以船首向为基准，分别向左或向右计量到物标方位线，计量范围0°到180°，向左计量为左舷角Q左，向右计量为右舷角Q右。

当舷角Q=090°或Q右=90°时，叫做物标的右正横；当Q=270°或Q左=90°时，叫做物标的左正横。

航向、方位和舷角之间的关系如下：

TB＝TC＋Q或TBQ右为＋TCQQ为－左

如计算所得的真方位值大于360°或小于0°，则应分别减去或加上360°。

第三节向位的测定与换算

一、陀螺罗经/电罗经测定向位

航海上测定向位（航向和方位）的仪器是罗经。

目前，海船上配备的罗经有陀螺罗经（俗称电罗经）和磁罗经两大类。

陀螺罗经是根据高速旋转的陀螺仪，在受到适当的阻尼力作用后，能迫使其旋转轴保持在其子午圈平面内的原理而制成的。

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，它能带动若干个分罗经，分别安装在驾驶台、驾驶台两翼、海图室和船长房间等，还能为雷达、自动舵和航向记录仪等提供指北信息。

陀螺罗经刻度盘0°所指示的方向称为陀螺罗经北，简称陀罗北，用NG表示。

陀罗北线和船舶航向线之间的夹角，称为陀罗航向，代号GC。

陀罗北线和物标方位线之间的夹角，叫做陀罗方位，代号GB。

陀罗航向和陀罗方位均以陀罗北线为基准，按顺时针方向计量至航向线或物标方位线，计量范围000°到360°。

陀罗北偏开真北角度称为陀螺罗经差（简称陀罗差），用G表示。

陀罗北偏在真北的东面，陀罗向位小于真向位，陀罗北偏在真北的西G为偏东或偏低，用E或（＋）表示；

面，陀罗向位大于真向位，G为偏西或偏高，用W或（－）表示。

真向位、陀罗向位和陀罗差之间的关系如下：

TC=GC＋G

TB=GB＋GG偏东为＋

G偏西为－

二、磁罗经测定向位

1.磁罗经基本原理

磁罗经是我国古代四大发明之一――指南针演变发展而来的。

它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，能稳定指示地磁磁北方向的特性而制成的。

如图所示，地球周围存在一个天然磁场――地磁，它好像是由地球内部的一个大磁铁所形成的磁场。

磁力线方向垂直于地面的点，叫做地磁磁极，靠近地理北极的是磁北极；靠近地理南极的是磁南极。

2.磁罗经基本概念

将磁罗经放置在地球上某一点，当它仅受到地磁磁场的作用时，其N极所指的方向（即磁罗经刻度盘0°的方向）即为磁北NM。

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，所以地面上某点的磁北线与真北线往往不重合。

磁北（NM）偏离真北（NT）的角度称为磁差，代号Var.。

如磁北偏在真北的东面，称磁差偏东，用E或＋表示；磁差偏在真北西面，则称磁差偏西，用W或－表示。

如图所示：

磁北线与航向线之间的夹角称为磁航向，代号MC；磁北线与方位线之间的夹角称为磁方位，代号MB。

磁航向与磁方位均以磁北为基准，分别按顺时针方向计量到航向线或物标方位线，计量范围000°至360°。

显然，磁向位、磁差和真向位之间的关系如下：

TC＝MC＋Var.

TB＝MB＋Var.

安装在钢铁制成的船上的磁罗经，

还将受到船上钢铁在地磁磁场中磁化的影响，以及磁罗经附近电气设备形成致使磁罗经的指北端不再指示磁北方合力方向上。

此时磁罗经刻度盘0°所指NC。

罗北偏离磁北的角度称为自差，用Dev或符号δ表示。

如罗北偏在磁北之东，称为东自差，用或＋标示；若罗北偏在磁北之西，则为西自差，用W或－标示。

船上磁罗经的磁针在地磁和船磁度盘0°所指示的罗北NC偏离真北NT的罗经差，用C表示。

当罗北偏在真北E或＋标示；罗北偏在真北西面，罗经W或－标示。

显然，罗经差C是磁差Var和自差Dev

C=Var+Dev

以罗北为基准的航向和方位统称为罗向位。

如图所示：

罗北线和航向线之间的夹角叫做罗航向，代号CC；罗北线和物标方位线之间的夹角叫做罗方位，代号CB。

罗航向和罗方位均以罗北NC为基准，各自按顺时针方向计量到航向线或物标的方位线，计量范围：

000°～360°。

3.磁差的求取

由于地磁磁轴并不与地轴重合，而且地磁磁轴也不通过地球球心，因此各地磁差的大小和方向各不相同。

另外，由于地磁磁极沿椭圆轨道不断地绕地极缓慢移动，同一地点的磁差将因此随时间

逐渐变化，每年大约变化0°～0°.2。

因此，磁差是随时间和地区不同而变化。

某地每年磁差的变化量，叫做磁差的年变化或年差。

年差可用东（E）或西（W）表示，也可用磁差绝对值的增加（＋，increasing）或减少（－，decreasing）表示。

年差的东（E）或西（W）表示该地磁差每年向东或向西变化，如年差0°.1E，表示磁差每年向东变化0°.1，即该地磁北每年向东偏移0°.1；年差的（＋）或（－）并不表示磁差的变化方向，而是指该地磁差绝对值的增加或减少。

完整的磁差资料应包含：

测量当时的磁差值（大小和方向）、测量年份和年差。

如：

4°30ˊE1982（9ˊE）。

磁差偏西6°12′（1989），年差约+4′；

Variation3°00′W（1965）decreasingabout2＇annually；

使用磁罗经时，必须适时地查取磁差资料，并按下式求取当地、当时的磁差：

所求磁差=图示