Судовождение

Судовождение, или кораблевождение — наука о том, как провести корабль из одного пункта земного шара в другой наивыгоднейшим и кратчайшим путем. Наука эта разделяется на несколько отделов, для подробного изучения которых необходимы познания по элементарной и высшей математике.

Содержание судовождения. Прежде чем кораблю выйти в плавание, необходимо тщательно изучить тот район моря или океана, по которому придется ему плыть, изучить все опасности, могущие угрожать кораблю на его пути, и все ограждения, поставленные для предупреждения мореплавателей об их близости, ознакомиться с системой ветров, господствующих в данном районе, с существующими в этой области моря течениями, с рекомендуемыми на основании многолетнего опыта наивыгоднейшими путями. При выборе последних принимают во внимание не только кратчайшее расстояние между портом отправления и портом назначения, но и условия плавания — благоприятные ветра и попутные течения. Все эти необходимые мореплавателю сведения сообщаются ему в лоции — первом отделе судовождения.

Избрав, согласно указаниям лоции, наивыгоднейший путь для совершения намеченного перехода, необходимо направить корабль по избранному пути и затем во время плавания следить за тем, идет ли он точно по заданному пути, или ветрами, волнами и течениями сносится в сторону. Решение этих вопросов излагается в навигации — втором отделе судовождения, и достигается главным образом при посредстве морского компаса (см. XXIV, 621).

Однако, на современных судах, в состав корпуса которых входят огромные массы железа и стали, под действием силы земного магнетизма развиваются вредные магнитные силы, уклоняющие стрелку компаса в сторону от ее нормального для данного места земли положения. Это явление, впервые замеченное в конце XVIII ст. и сделавшееся особенно резким с началом в первой четверти XIX в. железного судостроения, известно под названием девиации. Перед плаванием необходимо, как говорят, «уничтожить» или скомпенсировать девиацию компасов, т. е. ослабить и свести до минимума это вредное влияние железного корабельного корпуса на компас. Работа эта выполняется по правилам, излагаемым в теории девиации — третьем отделе судовождения.

Исправив, по возможности, показания компаса перед плаванием и выйдя из порта по определенному направлению, необходимо вести непрерывный учет пути корабля. Это требуется по двум причинам: во-первых, потому, что мореходные инструменты, посредством которых получаются данные для расчета пути корабля, приборы, как увидим ниже, грубые, не дающие результатов большой точности, а во-вторых — и главным образом, — потому, что внешние причины — действие ветра, удары волн, течения — сносят корабль в сторону с намеченного пути. Проверка, или, как говорят, «определение места» корабля в море разбивается на два случая: 1) когда корабль идет в виду берегов и 2) когда плавание совершается в открытом море, где не видно никаких земных предметов. Все способы определения места корабля в виду берегов излагаются в уже упомянутой навигации, разбор же возможных случаев и средств определения места в открытом море составляет предмет четвертого обширного отдела судовождения —  мореходной астрономии. За неимением в открытом море никаких земных предметов для наблюдения, одни небесные светила могут служить для мореплавателя средством к проверке своего места. Зная взаимную зависимость между положением наблюдателя на поверхности земли и положением светил на видимом небесном своде, нетрудно из наблюдений над небесными светилами сделать заключение и о той точке, из которой эти наблюдения произведены, т. е. определить место корабля.

Так как перемещение корабля происходит одновременно и в воздухе, и в воде, а они редко бывают в спокойном состоянии, то для правильного расчета пути корабля необходимо изучить влияние на его движение и перемещающихся масс воздуха, т. е. ветров (и законы ими управляющие), и движущихся масс воды: волн, течений, приливов и отливов. Теория ветров излагается в морской метеорологии, а волны, течения и приливы изучаются в океанографии. Эти две науки являются важнейшими вспомогательными дисциплинами для судовождения.

Черт. 1.

Ориентировка в море. При каких бы условиях ни пришлось вести корабль, судоводитель всегда должен уметь указать то направление, по которому кораблю нужно идти. При выходе из порта это направление указывается на глаз, руководствуясь естественными или искусственными препятствиями, мешающими кораблю двигаться по любому направлению. Такими естественными препятствиями являются очертания берегов, отдельные острова, мелководные пространства моря и проч.; искусственными — стенки гавани, мол, защищающий рейд, предостерегательные знаки, поставленные для ограждения мелких мест, и т. п. Судоводитель — капитан или штурман, —  ориентируясь в окружающей его обстановке, и указывает наиболее безопасный и выгодный для корабля «курс». Ориентироваться на корабле можно исключительно  по компасу. Известно, что  истинным меридианом данного места называют воображаемую линию пересечения плоскости, проходящей через ось вращения земли и отвесную линию наблюдателя, с поверхностью земли. Принимая (черт. 1) землю шарообразной, линию P_nP_s за ось вращения земли, а линию АСВ за отвесную линию наблюдателя, определяемую отвесом, т. е. направлением силы тяжести, найдем, что линия P_nAP_sBP_s и есть истинный меридиан наблюдателя, находящегося в точке А. Плocкocть HH₁ — его истинный горизонт. На нашем чертеже этот меридиан есть окружность. Так как в действительности земля неправильный шар, а шар, несколько сплющенный у полюсов, то и истинный меридиан имеет форму окружности, несколько сжатой по одному из своих диаметров, т. е. форму эллипса. В большинстве вопросов судовождения сжатием земли пренебрегают, считая землю правильным шаром. Магнитная стрелка компаса под влиянием силы земного магнетизма устанавливается в данном месте земли, не в истинном меридиане NS, а в своем «магнитном» меридиане N_mS_m или N’_mS’_m под некоторым углом к истинному. Этот угол между истинным и магнитным меридианами называется склонением компаса. Склонение выражается  в градусах, и его называют восточным, или, на морском языке, остовым, если северный конец магнитной стрелки уклонен вправо или к осту от истинного меридиана — угол NAN_m, и западным, или вестовым, если он уклонен влево, или к весту — угол NAN’_m. В различных местах земли склонение различно, меняясь в пределах от 180° Ost до 180° West. В большей части Балтийского моря, в Средиземном море и Атлантическом океане склонение West-oc, в большей части Тихого океана склонение Ost-oс. Существуют магнитные карты распределения склонения компаса, и моряк всегда может узнать по ним величину склонения для того места, где он находится. На железном корабле под действием судового корпуса, как указывалось выше, компасная стрелка уклоняется от магнитного меридиана на некоторый угол и устанавливается в так называемом «компасном» меридиане. Этот угол между магнитным и компасным меридианами, как и само явление, называется девиацией компаса. Если северный (нордовый) конец стрелки уклонен к Ost-у от магнитного меридиана, девиация называется остовой, если к West-у, — то вестовой. Перед плаванием необходимо определить девиацию своих компасов и тогда, зная склонение и девиацию, легко рассчитывать направление движения корабля относительно истинного меридиана. Всякое направление относительно любого меридиана — истинного, магнитного или компасного — указывается углом, составленным этим направлением с данным меридианом. Разбивая весь горизонт НН₁ (черт. 1) на 360° и ведя счет от норда (севера) по часовой стрелке через ост, зюйд (юг) и вест от 0° до 360°, каждое направление, или, как говорят, каждый румб можно выразить в градусной мере.

Черт. 2.

Черт. 2 поясняет сказанное. Если NAS есть истинный меридиан наблюдателя в точке М а окружность NOSWN — его горизонт, то любое направление на предмет р₁, р₂, р₃ и т. д. определяется углами NAp₁, NAp₂, NAp₃ и т. д. Эти углы называются пеленгами соответствующих предметов, а угол между северной частью меридиана и диаметральной плоскостью корабля (D) называется курсом корабля. Так, на черт. 2 корабль идет курсом 138°, а пеленги предметов р₁, р₂ и Р₃ соответственно равны 53°, 160° а 289°. Если на том же чертеже линиями N_mS_m и N_kS_k изобразим положение магнитного и компасного меридианов, то само собой станет очевидным, как можно переходить от истинных направлений к компасным и обратно. Курс корабля по компасу, угол N_kAD, отличается от истинного курса, угла NAD, на величину склонения (угол NAN_m) и девиации (угол N_mAN_k). Черт. 2 нам показывает, что при остовых склонениях и девиациях их нужно прибавлять к компасным курсам и пеленгам, чтобы получить истинные курсы или пеленги. Для получения компасных румбов из истинных нужно из последних вычитать   и склонение и девиацию. Чертеж, подобный черт. 2, легко покажет, что при вестовых склонениях и девиациях для перехода от истинных направлений к компасным и обратно нужно поступать наоборот. Так как корабль всегда ориентируется по компасу, то при расчете каждого курса корабля, при «взятии» каждого пеленга любого предмета, видимого с корабля, приходится от направлений, даваемых компасом, переходить указанным образом к истинным курсам и пеленгам. Эта работа известная под названием «перевода», или «исправления румбов», несмотря на свою видимую простоту, составляет важнейшую заботу судоводителя. Ошибка, допущенная при переводе румбов, явится причиной того что корабль пойдет не по тому направлению, по которому желали его направить. Много крушений судов было вызвано именно ошибкой, сделанной при переводе румбов. Нужно при этом добавить, что девиация выбирается всегда на тот курс, которым идет корабль, ибо как явление, вызванное намагничиванием судового корпуса силою земного магнетизма, всегда направленной по магнитному меридиану, она зависит от положения корабля относительно последнего, т. е. от магнитного его курса. Поэтому сколько бы пеленгов мы ни брали на данном курсе, все они исправляются одной и той же девиацией, присущей данному курсу, и, конечно, одним и тем же склонением. Для различных же курсов и девиация бывает обычно различная, склонение же в данном месте земли постоянно. С течением времени и с перемещением кораблем его места на поверхности земли будут изменяться и склонение и девиация, поэтому и их алгебраическая сумма, так называемая «общая поправка компаса», также будет изменяться. Склонение мы всегда узнаем с карты, а девиацию приходится по правилам, излагаемым в «теории девиации», время от времени «подуничтожать», т. е. искусственно образовывать в корабле силы, равные и прямо противоположные силам, возникающим в корабельном корпусе под влиянием намагничивающей его силы земного магнетизма. Определив оставшуюся после уничтожения «остаточную» девиацию на различных курсах корабля, вычисляют таблицу девиации, которой пользуются во время плавания.

Черт. 3.

Обычный тип магнитного морского компаса изображен на черт. 3. Внутри медного колпака а, защищающего компас от дождя и поддерживающего масляные лампы b, освещающие компас ночью, помещается собственно компас, изображенный отдельно на черт. 4. Он состоит из медного котелка с, внутри которого, в центре его дна, на специальной стойке укрепляется медная шпилька со стальным острием. На этой шпильке и вращается картушка d, состоящая из ободка с прикрепленными к нему обычно 6-ю магнитными стрелками и наклеенным сверху бумажным кружком с нанесенными делениями на градусы от 0 до 360.

Черт. 4.

Некоторые румбы — главные: норд, зюйд, ост и вест и промежуточные между ними: норд-ост, зюйд-ост, зюйд-вест и норд-вест — отмечаются еще, как видно на черт. 4, и начальными своими буквами. Чтобы картушка на шпильке вращалась с меньшим трением, в центре картушки укрепляют топку — маленький сапфир в оправе со сферической выемкой внизу — которой и накладывают картушку на шпильку. Для погашения колебания картушки на качке внутренность котелка заполняется жидкостью, обычно спиртом. Котелок помещается на кардановом подвесе е, который своими цапфами f ложится в специальные гнезда, укрепленные на нактоузе g (черт. 3), примерно на высоте hh. К нактоузу g снаружи прикрепляется мягкое железо в виде шаров k (иногда в форме брусков или труб) для уничтожения девиации, а внутри его помещаются с той же целью продольные, поперечные и вертикальные магниты. Нактоуз крепко крепится к палубе судна болтами I.

В последнее время на больших военных судах, на подводных лодках, больших коммерческих пароходах, где из-за неблагоприятных магнитных условий магнитный компас плохо работает или вовсе се работает (возникающие в корпусе вредные магнитные силы оказываются сильнее направляющей стрелку силы земного магнетизма), стали устанавливать гироскопические компасы, преимущественно системы американского инженера Сперри, дающие отличные показания. Действие этих компасов основано на специальных свойствах вращающихся тел (см. гироскоп). Ротор мотора трехфазного тока, делающий  около 8 600 оборотов в минуту, имеет стремление все время устанавливаться своею осью в истинном меридиане. Мотор заключен в особое кольцо, подвешенное на струне и составляющее вместе с ним чувствительный элемент компаса. Способность чувствительного элемента устанавливаться в истинном меридиане получается им от взаимодействия сил, развивающихся при вращении ротора, вращении земли и действия силы тяжести. Устройство этого механического компаса, равно как и его электрическое оборудование, пока еще сложны, стоимость также довольно высока, но точность показаний для целей практики вполне достаточная, и для некоторых типов судов, для которых магнитные компасы не годятся вовсе, он является единственным указателем пути корабля. Гироскопический компас не имеет никаких девиаций магнитного характера, поправки же на скорость хода корабля и широту, в которой находится корабль, автоматически учитываются особыми приспособлениями.

Черт. 5.

Судовождение  в виду берегов. Выйдя в море с вполне исправными компасами, корабль первое время идет в районе опасностей, обычно лежащих вблизи берегов. Поэтому кораблю приходится идти или по фарватеру, т. е. отмеченному на местности направлению, безопасному для корабля, или определенным курсом, руководствуясь поставленными ограждениями опасностей. Фарватер или обозначается створом двух предметов — специально построенные башни или маяки, или ограждается с обеих своих сторон особыми вехами или баканами. Два предмета находятся в створе, или  створятся, когда нам кажется,   что оба они расположены в одной вертикальной плоскости, проходящей через наш глаз. Чтобы передний предмет не закрывал при этом задний, последний делается несколько выше первого. Морские вехи — это установленные в определенных местах на якоре плавающие в вертикальном положении деревянные шесты с различными условными знаками на вершине. У  нас употребляются морские вехи 5-ти различных видов (черт. 5): нордовая веха — красная с красным голиком раструбом кверху — означает «оставь меня к норду», т. е. корабль должен всегда проходить к зюйду от этой вехи; зюйдовая веха — белый шест и черный голик раструбом вниз — «оставь меня к зюйду»; остовая веха — шест бело-черный и 2 черные голика раструбами вместе — «оставь меня к осту» и вестовая веха — шест красно-белый и 2 краевых голика раструбами в разные стороны — «оставь меня к весту»; наконец крестовая веха — шест бело-красный, без голика, с бело-красной перекладиной — означающая, что ее можно обходить со всех сторон. Иногда на вехах для лучшей их видимости или для различия от соседних таких же вех помещаются под голиками еще шары.

Черт. 6.

Черт. 7.

И голики, и шары делаются из ивовых прутьев. Бакены (черт. 6, 7, 8) строятся из металла, конусообразной, цилиндрической или шарообразной формы и иногда для лучшей видимости увенчиваются голиками или разными фигурами. Для различия между собой и обозначения различных сторон фарватера бакены окрашиваются в разные цвета, и иногда на них накрашивают номера или буквы. Чтобы бакены были полезны и в туманную погоду и ночью, на них устраиваются иногда свистки, колокола или ревуны, автоматически действующие при небольших качаниях бакена на волнении. Огромное же большинство бакенов делаются светящимися посредством установки на них специального фонаря, в котором лампа, питаемая газом, главным образом, ацетиленом, запасы которого помещаются  под давлением в специальном резервуаре, находящемся внутри корпуса бакена. Некоторые из светящихся бакенов горят непрерывно днем и ночью, некоторые же со специальным приспособлением, автоматически под действием дневного света, закрывающим приток газа к лампе, днем тухнут. С заходом солнца бакен вновь автоматически зажигается. Запасов газа у таких бакенов хватает, примерно, на 1,5 года. На верху решетчатого шара бакена, изображенного на черт. 8, виден подобный фонарь, дающий проблесковый огонь, попеременно белый и красный, продолжительностью около 0,5 секунды.

Черт. 8

Таким образом, выходя из порта, корабль при выборе своего пути руководствуется поставленными в районе этого порта ограждениями. Принимая во внимание осадку современных больших судов, для безопасности мореплавания ограждаются, по возможности, все глубины меньше 30 фут. Отдельные участки дна с меньшими над ними глубинами называются мелями, банками, рифами и проч. Работа по ограждению опасностей выполняется специальными гидрографическими судами, состоящими в распоряжении центрального управления, ведающего безопасностью судовождения в данном государстве. Выйдя на свободную воду, корабль начинает вести прокладку своего пути по морской карте. Эта работа состоит в непосредственном проложении на карте всех истинных курсов корабля и откладывании по каждому курсу пройденного расстояния. Для выполнения этой работы пользуются параллельной линейкой, транспортиром и циркулем. Параллельная линейка представляет собой соединение двух обыкновенных линеек посредством двух одинаковой длины металлических планок; она позволяет очень удобно проводить параллельные линии из различных точек. Транспортир обыкновенного устройства, разбит на градусы и полуградусы по системе 0°-360°, причем каждый его штрих имеет два значения, отличающиеся друг от друга на 180°. Расстояния на море измеряются в морских милях; длина морской мили принимается равной длине  1 минуты земного меридиана, в предположении, что земля есть правильный шар. Длина морской мили у нас, как и в Англии, принята равной 6080 футам т. е. примерно равна 1 ⁴/₅ километра. Для измерения проходимых кораблем расстояний употребляется  специальный прибор — механический лаг, состоящий из вертушки (черт. 9), буксируемой за кораблем на лаглине длиной от 40 до 60 саженей, и счетчика (черт. 10), устанавливаемого на корме корабля. Во время хода судна вода, производя давление на крылья а (черт. 9) наклонно расположенные к оси цилиндрического тела b вертушки, приводит последнюю во вращение тем более быстрое, чем больше скорость корабля. Число оборотов вертушки регистрируется счетчиком, к хвостовой части М которого прикрепляется лаглинь. Стрелки на циферблате счетчика указывают число пройденных кораблем миль. У наиболее употребительного в настоящее время механического лага системы Уокера вертушка делает около 900 оборотов на 1 милю.

Черт. 9.

Черт. 10.

Морские карты, по которым ведется прокладка, составляются в так называемой «меркаторской» проекции, наиболее удобной для моряков. На ней путь судна, идущего постоянным курсом, изображается прямой линией, что очень облегчает прокладку курсов. Меридианы и параллели изображаются в этой проекции двумя взаимно перпендикулярными системами параллельных линий. Особенность этой проекции в том, что расстояние между двумя параллелями, соответствующее определенному числу градусов, будет увеличиваться вместе с широтой. Из этого вытекает, что и длина отрезка, изображающего 1 минуту широты, т. е. одну морскую милю, на меркаторской проекции будет увеличиваться вместе с широтой, и, следовательно, измеряя на карте какое-нибудь расстояние в морских милях, нужно величину последней брать в той же самой широте, в которой лежит само измеряемое расстояние (ср. XXIII, 555).

Черт. 11.

На морских картах даются все полезные для судовождения сведения. Указываются глубины моря в 6-ти футовых саженях, в футах или в метрах, все опасности, все их отражения, маяки, направление и скорость течения, величина магнитного склонения в разных местах карты и его годовая перемена, все предметы, хорошо видимые с моря и потому удобные для пеленгования, как-то: башни, церкви, мельницы, трубы заводов, вершины гор, резко  очерченные мысы и проч. Однако, ведение только одной прокладки не дает еще уверенности в месте корабля в любой данный момент; как указывалось выше, волны, ветры и течения сносят корабль в сторону от намеченного пути и вызывают необходимость периодической проверки места судна. С этой целью, идя в виду берегов, выбирают два или более хорошо видимых с корабля береговых предмета и по ним «определяют» свое место. Такими предметами могут служить или специально для этой цели построенные маяки (см. XXXIII, 95'/96') и другие неосвещаемые знаки, или любые, точно нанесенные на карту, хорошо приметные с моря предметы. Днем маяки различаются формой и окраской своих башен — делаются четырехугольные или многоугольные, круглые, решетчатые и т. д. и окрашиваются в один или два цвета или полосами горизонтальными и вертикальными. Ночью маяки узнают по характеру их огня; огонь маяка бывает постоянный, проблесковый, постоянный с проблесками, группо-проблесковый и т. д. Варьируя, число проблесков и промежутки времени между отдельными проблесками и их группами, придают огню каждого маяка свой характерный вид, отличающий его от соседних маяков. По своей величине и силе огня маяки различаются на разряды от самых больших и сильных (1 разряд) до слабых портовых огней (6 разряд). В некоторых местах, где нельзя построить берегового маяка, устанавливаются плавучие маяки — обыкновенные небольшие суда на якоре с малым маячным аппаратом. Определение места по маякам и другим приметным с моря предметам производится различными способами, из коих простейший — по пеленгам. На компас одевается пеленгатор — медная линейка с двумя мишенями и призмой, отражающей деления картушки и дающей возможность, смотря сквозь мишени на предмет, видеть сразу и отсчет картушки, соответствующий данному положению пеленгатора. Направив пеленгатор на предмет и заметив соответствующее этому положению пеленгатора деление картушки, получают компасный пеленг предмета. Исправив его общей поправкой компаса, получают истинный пеленг предмета, который и прокладывают на карте от точки, например, А (черт. 11), изображающей на ней пеленгованный предмет. Ясно, что корабль в момент взятия пеленга находится где-то на проложенной линии AM. Взяв в быстрой последовательности пеленги двух предметов А и В, получают в пересечении исправленных и проложенных пеленгов AM и ВМ ту точку М, в которой находился корабль в момент пеленгования. Еще точнее можно «определиться» по 3 пеленгам 3-х предметов А, В и С; тогда по схождению 3-х пеленгов AM, ВМ и СМ в одной точке М можно судить о надежности наблюдений и верности принимаемой при исправлении  пеленгов поправки компаса.

Другой способ определения состоит в измерении компасом или любым угломерным инструментом углов, под которыми видны с корабля 3 каких-нибудь предмета, обозначенные на карте. Построив эти углы на карте, получают в их общей вершине точку, откуда произведено наблюдение. Можно определяться и по одному предмету, взяв его пеленг и намерив дальномером расстояние до него. Однако, все эти способы пригодны только в ясную погоду. В туман, когда особенно важно знать точное место корабля, прибегают к механическому лоту, измеряя серию глубин в течение 1,5-2-х часов непрерывно. Механический лот (ср. XXVII, 404/05) состоит из вьюшки (черт. 12), с намотанными на ней 250 саженей тонкой стальной проволоки —  так называемый лотлинь а— и груза, который к этой проволоке привязан. Лотлинь перекидывают через блок, укрепляемый на корме судна, и стравливают до тех пор, пока лот не достигнет дна. Вместе с грузом опускается на дно вложенная в медный пенал стеклянная трубка, запаянная с одного конца и открытая с другого; внутренняя поверхность трубки окрашена. По мере погружения лота, вода входит в трубку и смывает краску. Граница смытой краски покажет, до какой высоты вода поднималась в трубке, т. е. как глубоко опускался лот. Получив серию глубин, сравнивают их с глубинами, показанными на карте вблизи счислимого места судна  и отыскивают приблизительно тот участок дна, над которым проходит корабль. Показанное на карте качество грунта, устилающего дно моря, также облегчает такое опознание своего места в тумане. В последнее время во многих местах за границей установлены на плавучих маяках и вблизи некоторых портов подводные колокола, дающие во время тумана определенные сигналы. Улавливая с помощью установленного на судне специального приемника, главная составная часть которого обыкновенный микрофон, сигналы подводного колокола, можно, руководствуясь ими, безопасно подойти к порту. Практика мировой войны подтвердила огромное значение и пользу подводной сигнализации.

Черт. 12.

Судовождение  в открытом море. Потеряв из виду берега, мореплаватель лишается возможности проверить место своего корабля по береговым предметам и не может прибегнуть к измерению глубин; последние, по мере удаления от берега, все увеличиваются и вскоре становятся недоступными для измерения обыкновенными навигационными приборами. Поэтому, если небо покрыто облаками, приходится полагаться исключительно на счисление своего пути, т. е. на расчет широты и долготы места корабля по курсу и пройденному расстоянию.

Этого, как мы уже видели, не всегда бывает достаточно, а потому в ясную погоду для проверки места корабля в открытом море непременно прибегают к наблюдениям небесных светил — солнца, луны или звезд. Все небесные светила представляются нам расположенными на внутренней поверхности голубого свода, раскинувшегося над землей в виде полушария, в центре которого находится наблюдатель. Явление это только кажущееся, объясняемое, как известно, существованием у земли воздушной оболочки, преломляющей и отражающей лучи света, идущие от небесных светил, но для удобства определения положения последних принимают это кажущееся явление как бы действительно существующим (см. небесная сфера, XXX, 79'/87').

Черт. 13.

Измерив каким-либо угломерным инструментом высоту светила, нетрудно будет рассчитать и его зенитное расстояние. Зенитное расстояние нам покажет, что между нашим зенитом и местом светила на небе столько-то градусов и долей градуса. Если нам место светила А на сфере небесной известно (черт. 13), то, очертив из этой точки круг радиусом, равным зенитному расстоянию AZ светила, мы получим на сфере малый круг Z Z' Z'' Z''', в одной из точек которого непременно должен находиться зенит наблюдателя. Соединяя все точки этого малого круга Z Z' Z''Z''' небесной сферы с центром земли, получим на поверхности последней тоже малый круг с с' с'', все точки которого будут отстоять от проекции светила а на расстоянии ас, равном измеренному зенитному расстоянию светила; значит в одной из точек этого круга непременно должен находиться корабль. Этот малый круг получает название круга равной высоты, так как для всех наблюдателей, расположенных в любой его точке с, с', с''..., светило представляется на одной и той же высоте.

Черт. 14.

Итак, подобно одному пеленгу предмета, одно измерение высоты светила, при известном его склонении и гринвичском часовом угле, даст нам один круг равной высоты или одну линию положения корабля. Следовательно, чтобы получить точку, т. е. место корабля нужно пронаблюдать два светила, начертить на глобусе два круга равных высот, и в одной из точек пересечения этих кругов и будет место корабля. В большинстве случаев точки пересечения будут далеко отстоять одна от другой, так что счисление пути корабля, дающее уже приближенное его место, поможет разобраться, в какой из этих двух точек находится корабль. Если же на основании счисления затруднительно будет решить этот вопрос, то, измерив высоту 3-го светила, в пересечении 3-х кругов равных высот, получим место корабля безошибочно. Вышеизложенный способ определения места корабля пересечением кругов равных высот и есть так называемый способ Сомнера, открытый случайно во время плавания американским капитаном Т. Сомнером в 1837 г.; с того времени и до наших дней способ этот пользуется наибольшей известностью среди моряков всех национальностей.

Черт. 15.

Конечно, так просто, как изложено выше, получить место корабля нельзя, так как круги равных высот изображаются на меркаторской карте довольно сложными кривыми, черчение которых весьма затруднительно. Кроме того, и центр этого круга отстоит по большей части весьма далеко от места пересечения кругов, т. е. от места корабля. Следовательно, для вычерчивания всех кругов полностью вам пришлось бы взять карту, захватывающую огромный район, т. е. карту весьма мелкого масштаба. На черт. 14 вычерчены полностью два круга равных высот для зенитных расстояний в 57° и 40°. Как видно, центры этих кругов очень далеко отстоят от точек пересечения кругов, и сами точки пересечения настолько далеки друг от друга, что сомнения, в которой из них находится корабль, быть не может. Так как нас интересуют только небольшие части кругов равных высот вблизи их точки пересечения, то небольшую часть дуги круга всегда можно принять за прямую линию Эти прямые аа' и bb' изображающие, следовательно, небольшие отрезки кругов равных высот на морской карте, называются сомнеровыми линиями, и их пересечением и определяется графически место корабля.

Таким образом, вся работа по определению положения судна в открытом море разбивается на следующие части: 1) астрономические наблюдения, 2) вычисление необходимых величин для проведения сомнеровых линий, 3) прокладка на морской карте сомнеровых линий, 4) снятие с карты широты и долготы точки пересечения сомнеровых линий, так называемого «обсервованного» места корабля.  

Наблюдения производятся посредством двух инструментов: секстана (см.) и хронометра. Секстан (черт. 15) — морской угломерный инструмент, устройство которого основано на законах отражения света от плоских зеркал — служит для измерения высоты светила над чертой видимого горизонта. Хронометр (черт. 16) — точные часы тщательной выделки, хранящиеся в специальном ящике, — служит для определения гринвичского времени, соответствующего моменту измерения высоты светила. Наблюдения в море состоят, таким образом, в измерении одной или нескольких высот одного или двух светил, с отметкой соответствующего каждой из взятых высот момента по хронометру. Измерение высоты состоит в следующем Установив трубу а (черт. 15) секстана по своему глазу, ввинчивают ее в кольцо b, берут секстан правой рукой за ручку с и, приставив трубу к глазу смотрят сквозь прозрачную часть малого зеркала d на видимый горизонт. Продолжая держать плоскость секстана вертикально (в вертикале светила), двигают левой рукой алидаду е, поворачивающую большое зеркало f до тех пор, пока отраженное от последнего и зеркальной части малого зеркала изображение светила не появится в поле зрения трубы. Тогда, закрепив алидаду стопорным винтом g помощью микрометрического винта h подводят изображение светила в точное соприкосновение с чертой видимого горизонта. Отсчет в градусах, минутах и секундах, сделанный на лимбе і секстана, и дает нам угол между светилом и видимым горизонтом, т. е. высоту светила над последним. Прежде, чем по измеренной высоте вычислить линию положения корабля, нужно взятую высоту «исправить» на неточность отсчета, наклонение видимого горизонта, рефракцию и т. д. Поправки эти берутся из готовых таблиц, так что находятся быстро. Хронометр, как прибор нежный, боящийся резких перемен температуры, никогда не выносится на палубу для наблюдений, а всегда хранится в ящике в каюте, где температура держится до возможности постоянной. Для наблюдений же употребляются обыкновенные хорошие карманные часы, которые до и после наблюдений сличают с хронометром, т. е. определяют разность их одновременных показаний. Заметив во время наблюдения момент по часам и зная сличение их с хронометром, рассчитывают показание хронометра в момент наблюдений. Чтобы хронометром можно было пользоваться, нужно знать его поправку и ход. Поправка хронометра — это разность между точным гринвичским временем и показанием хронометра в этот момент. Ход — изменение поправки в единицу времени (обычно суточный ход). Наиболее простым способом определения поправки хронометра является определение ее по сигналам времени, додаваемым по радио в определенные моменты гринвичского времени. Такие сигналы производятся в 41 пункте земли, из них два в СССР (Москва и Ленинград). Имея две поправки, не трудно рассчитать и ход хронометра за промежуток времени между определениями поправок.

Черт. 16.

Электрификация судовождения. Однако, многочисленные крушения судов, часто случающиеся даже и в настоящее время, показывают, что перечисленные нами средства и методы судовождения не всегда обеспечивают безопасность мореплавания. Главная причина этого в том, что для применения указанных способов судовождения необходима ясная погода, а на море так часто бывают туманы, пасмурность и мгла. Поэтому в последнее время, особенно во время мировой войны, когда снятые из военных соображений предостерегательные знаки и потушенные маяки сделали судовождение особенно затруднительным и опасным, были предложены новые методы судовождения, основанные на применении новейших достижений электротехники. Для входа в гавань в туман, для прохода по известному, фарватеру среди минных полей был предложен электрический лоцман. По фарватеру на дне моря прокладывается электрический кабель, по которому с берега проходит переменный ток. Вокруг такого кабеля, в воде и в воздухе, возникает электромагнитное поле, присутствие которого обнаруживается приемными рамками с намотанными на них витками изолированной медной проволоки. Рамка устанавливается с обоих бортов корабля. Электродвижущие силы, возникающие в обмотке рамок, приводят в действие телефон, помещающийся на мостике корабля. Если корабль находится прямо над кабелем, в обоих телефонах и правого и левого борта будет слышен звук одинаковой силы. Если корабль входит в порт и окажется справа от кабеля, то звук, улавливаемый в телефоне левого борта, будет сильнее, чем в телефоне правого борта. Опыты, произведенные в Бресте и в Портсмуте, показали, что, руководствуясь только этими указаниями, можно входить в порт и выходить из него в самый густой туман по кабелю, как по рельсам. В настоящее время главнейшие иностранные порты оборудованы такими кабелями, и существует проект прокладки подобного «лоцмана» по всему Английскому каналу.

Для определения места корабля в море во время тумана применяют радиопеленгаторы, устройство которых стало возможным, только в самое последнее время, когда направляемое радиотелеграфирование достигло значительной степени совершенства. В настоящее время существуют два типа радиопеленгаторных станций. Одни определяют с берега направление на корабль, подающий в течение некоторого времени условный сигнал по радио, и затем сообщают кораблю его истинный пеленг от этой станции. Имея два таких пеленга с двух станций, корабль получает свое место по карте в точке их пересечения.

Другой тип станций, так называемые радиомаяки, во время тумана непрерывно подает условный сигнал, а корабли, снабженные специальной установкой — радиопеленгатором судового типа, состоящим из поворотной рамки размерами в 1 кв. метр с намотанными на ней 10—11 витками проволоки — определяют сами направление или истинный пеленг радиомаяка. Для судовождения гораздо удобнее именно станции второго типа, так как ими могут пользоваться несколько кораблей одновременно. Радиомаяки постепенно вытесняют первый тип установок, но пока еще точность определения пеленга с берега выше, чем с самого судна. В настоящее время радиопеленгаторных станций обоих типов на всем земном шаре уже около 150, из них более половины в Соединенных Штатах Северной Америки.

Подводная сигнализация, благодаря тонким приборам — гидрофонам, дает возможность определить точное направление на всякий источник звука, идущего в воде, как известно, с большей скоростью. Был случай во время мировой войны, что английский монитор в густом тумане подошел к неприятельскому побережью, получая указания о своем месте со своих береговых станций. Монитор каждые ¼  часа бросал разрывавшиеся в воде бомбы. С береговых английских станций определяли положение места взрыва и сообщали по радио на корабль.

Эхо-лоты также определяют глубину моря по звуку. Небольшой патрон, помещенный вблизи дна судна, взрывается нажатием электрической кнопки. Звук от взрыва достигает дна, от него отражается и опять улавливается на корабле специальным приемником; по времени между взрывом и появлением эхо судят о глубине моря.

Автоматический рулевой — специальный прибор, действующий от гироскопического компаса Сперри, управляет кораблем вместо живого человека и ведет его, как показали опыты, более ровно, без виляния на курсе, чем на большом переходе достигается экономия во времени и в топливе.

Наутографы — приборы, действующие от компаса Сперри и электрика-лага Форбса, — чертят на карте непрерывную линию пути корабля.

Все перечисленные приборы и некоторые другие еще далеко, конечно, не совершенны и не могут заменить пока старые методы судовождения. Но появившись всего несколько лет тому назад, новые электротехнические средства судовождения быстро совершенствуются и на основании достигнутых уже результатов заставляют верить, что будущее судовождения безусловно в новейших достижениях электротехники.

Литература: И. Конюшков, «Учебник лоции», СПБ, 1913; А. Паскин, «Руководство для занятий по лоции», Лнг., 1926; «Руководство для чтения русских и английских морских карт», П., 1917; М., Беспятов, «Учебник по навигации», П., 1919; В. Лукин, «Навигация», ч. 1, Таганрог, 1906; П. Вагнер, «Записки по навигации», СПБ, 1913; А. Шейковский, «Навигация», СПБ, 1914; Н. Сакеллари, «Навигация», Лнг., 1926; В. Павлинов, «Магнитный компас на корабле», П., 1918; Д. Дараган, «Практическое уничтожение девиации компасов», СПБ, 1913; Г. Шульгин, «Мореходная астрономия с приложением сферической тригонометрии», П., 1911; Н. Матусевич, «Мореходная астрономия», П., 1922; Н. Сакеллари, «Новинки штурманского дела» (Записки по гидрографии, т. 47, П., 1923 г.).

Н. Сакеллари.