Námořní navigace sextantem

V tomto díle si řekneme, jak se ve Virtual Sailoru navigovat pomocí sextantu.
Dokument vychází z návodu Franka Sarfatiho, který je ke stažení v originále zde .
Jsou rozvedeny i některé operace které Frank nezmiňuje a aplikuje je jen v excelové tabulce.

Přiznám se, že aplikováním stejných pravidel v Egejském moři jsem moc úspěšný nebyl. Problém ale je, že nemám tabulky s korekcí elevace.

Zvolíme "CREATE CRUISE", vybereme loď "Ranger", nastavíme nulový vítr (WIND), bez vln (WAVE), bez proudu (CURRENT), ideální viditelnost (VISIBILITY), žádné mraky (CLOUDS), datum (DATE) nastavíme na 31.března 2006, čas TIME na 7:46, bod počátku (LOCATION), nastavíme pozici na 45:00:00N (45.0000N) a 025:00:00E (25.0000E). Loď natočíme tak (B) aby směřovala na 225 stupňů. Misi uložíme Program, Save,"Ranger sextant".

Spustíme misi, nastavíme tah motorů tak, abychom plavali 8 uzlů. Poplujeme kurzem 225 stupňů, rychlost by se měla ustálit na 8 uzlů. Doba plavby bude 1h 30 minut.

Nastavíme zrychlení 24x (F4).



Jinými slovy - známe úvodní pozici (Initial Position - IP) z níž jsme vyráželi, kurz, rychlost a dobu kterou jsme plujeme. Z toho se dá vypočítat očekávaná pozice.

Očekávaná pozice na konci plavby (Assumed Position AP) se vypočítá podle rychlosti, směru a doby plavby.

Urazili jsme tedy vzdálenost 1.5x8 = 12 námořních mil.

Nyní potřebujeme velký čistý papír, ideálně A3 (možno užít dvě slepené A4). Protože jsme pluli kurzem 225 tj na jihozápad, zakreslíme výchozí pozici IP do pravého horního rohu.

Jedna námořní míle na naší "mapce" bude mít rozměr 1.4142cm (počítá se jako 1/COS 45 a důvodem je zeměpisná šířka).

Na horizontální lince (zprava doleva) označíme po centimetrech na západ minuty zeměpisné délky (25:01, 25:02, 25:03, atd).

Na vertikální lince (zhora dolů) označíme dolů po 1.4142cm minuty zeměpisné šířky (44:59, 44:58, 44:57, atd). Protože nanášením po 1.4 by se postupně zvětšovala chyba je lepší pro každou hodnotu to vynásobit například pro 5 je to 5x 1.4142 = přibližně 7.1 (7.071) a nanášet od počátku.

Nyní zaneseme přesně bod IP čili 45:00:00N (45.0000N) a 025:00:00E (25.0000E) - což je počátek souřadnic.

Zakreslíme polopřímku z bodu IP pod kurzem 225 stupňů (dolů doleva).

Na polopřímce označující náš kurz vyneseme uraženou vzdálenost, tj 12 x 1.4142 = 16.97cm

Z vertikální a horizontální osy odečteme očekávané souřadnice AP, které jsou 44:51:30N (44.858333) a 25:12:00E (25.200000).

Mimochodem - nepřípomíná vám to něco? Vzpomeňte co jsme říkali o navigaci v éře Kryštofa Kolumba o zakreslování kurzu a vzdálenosti do mapy od známého výchozího bodu...

Poplujeme do 9:16 lokálního času (se zrychlením je to asi 30 minut). Neustále dohlížíme na směr, musí být 225 stupňů a rychlost měla být 8 uzlů. Podíváme-li se na mapu M měla by vznikat přímka.



Před koncem snížíme rychlost přehrávání na 1x a zakotvíme.
Opíšeme pozici z horního levého rohu obrazovky - to je skutečná pozice ke které bychom měli na konci výpočtem dojít. Je to 25.1993E a 45.8518N. Vidíte, že to až na malinkou odchylku odpovídá předpokladu.

Nyní provedeme měření sextantem pro upřesnění reálné pozice.

Základní princip sextantu je v co nejpřesnějším změření nebeského tělesa nad obzorem. Může se to týkat Slunce, Měsíce či hvězd. Získáme tak elevaci objektu a přesný čas jejího změření.

Tip: pro začátek je vhodné to zkoušet s minimálními vlnami, ideální viditelností, zakotvenou, nepohyblivou lodí a s pomocí pozastavení simulace (F10) v okamžiku měření.

Sextant se ve Virtual Sailoru aktivuje pomocí SHIFT T.



Nahoře je ukázán aktuální azimut.
Vpravo je ukázán naměřený vertikální úhel.
Horní šroub nastavuje hodnotu filtr. Filtr chrání oči při pohledu na Slunce a zabraňuje oslnění.
Střední šroub nastavuje zvětšení.
Spodní šroub nastavuje elevaci.
Zobrazen je zároeň přesný čas měření. Používá se GMT čas a je třeba měřit s přesností na sekundy.

Filtr je třeba při pozorování Slunce nastavit přibližně na 65%.
Zvětšení se nastavuje na trojnásobné.
Elevaci nastavíme na cca 30 stupňů.

Nasměrujeme sextant na místo, kde se nachází Slunce, tj. dopoledne na jihovýchod, odpoledne na jihozápad.

Polohujeme sextant tak, aby Slunce bylo horizontálně přesně uprostřed.
Pomocí šroubu elevace zajistíme, aby se vertikálně dotýkalo obzoru.
Pomocí pohybu zprava doleva pravým tlačítkem myši ověříme, že Slunce opisuje křivku, kdy se přesně dotýká obzoru.

Opíšeme přesný GMT čas měření a hodnotu elevace.

Existuje několik různých postupů, jak vypočítat ze změřených hodnot polohu. Mění se podle toho zda měříme Slunce, Měsíc či hvězdy, podle toho kde na se na Zemi nacházíme. Metoda zde předvedená funguje s dostatečnou přesností mimo oblast rovníku a pólů.

Nyní tedy máme k dispozici následující hodnoty:
naměřenou elevaci Slunce = 31:06:34 = 31.1096
přesný čas měření TIME = 10:58:25 hodin GMT (10.9738)
přesné datum měření DATE = 31.3.2006
odhadnutou pozici ALON zeměpisné délky = 25:12:00E (-25.200000) (na západ od nultého poledníku záporně)
odhadnutou pozici ALAT zeměpisné šířky = 44:51:30N (+44.858333)

Teď přijdou na řadu námořní tabulky - Almanach.
V tabulce se najde hodnota 1. korekce a to pomocí nejbližší nižší zeměpisné šířky odpovídající očekávané pozici měření (35deg00min) a zjistí se hodnota odpovídající výšce místa pozorovatele (2m).
Ve vedlejší tabulce se najde hodnota 2. korekce a to pro odpovídající měsíc (31.března).
Bohužel nemáme tabulky.

Námořní tabulky, "Nautical Almanach", vydává US Nautical Almanach Office spolu s britským Her Majesty Nautical Almanach Office pro každý rok. Jeho cena je okolo 1200 Kč.
Viz http://aa.usno.navy.mil/publications/docs/na.php .

Obě hodnoty korekcí se přičtou k naměřené elevaci,
Aplikovaná odchylka 1st adjustment = 12.5 (autor tutoriálu měl Almanach)
Aplikovaná odchylka 2nd adjustment = 0.1 (autor tutoriálu měl Almanach)
Aktuál. elevace ACE (Actual Elevation) po přičtení odchylek = 31:06:34+12.5min+0.1min = 31.310833

Dále musíme spočítat hodnotu očekávané elevace ASE (Assumed Elevation) v očekávaném bodě AP a azimut Slunce AZ.

Pokud bychom neuhnuli z trasy a pluli úplně přesně (což nemůže nastat) měla by ACE být rovna ASE.

GHA
GHA je vázané na čas v rámci dne a na zeměpisnou délku.

Výpočet úhlu rotace Země GHA provedeme:
konstanta v GMT 00:00 = 173.5

GHA = konstanta + ( TIME * 15) - ALON

Například:
GHA = 173.5 + (10.9738 * 15) - 25.2
GHA = 312.907

DEKLINACE
Deklinace je vázaná na den v roce.

DAYTIME - poměrný čas v rámci dne = 10.9738/24 = 0.4572416
MEASURE - datum měření
SOLSTICE - datum letního slunovratu na severní polokouli
SOLDECL - deklinace při letním slunovratu v 0:00 GMT = 23.44

DELTA = SOLDECL* COS( PI/(2*90)*( ( MEASURE - SOLSTICE ) - DAYTIME ) )

Například:
DELTA = 23.44 * COSvRAD( 3.1415 / 180 * (91-173-0.4572416) )
DELTA = 23.44 * COSvRAD( 0.0174527 * -82.457242 )
DELTA = 23.44 * COSvRAD(-1.4391015)
DELTA = 23.44 * 0.1313
DELTA = 3.077

Výpočet očekávané elevace ASE provedeme:
ASE je elevace vypočítaná v místě očekávané bodu AP.

sin ASE = (sin ALAT * sin DELTA) + (cos ALAT * cos DELTA * cos GHA)

Například:
sin ASE = (sin 44.858333 * sin 3.07) + (cos 44.858333 * cos 3.07 * cos 312.9)
sin ASE = (0.7053562 * 0.0535559) + (0.7088529 * 0.9985648 * 0.6807208)
sin ASE = 0.0377759 + 0.4818383
sin ASE = 0.5196142
ASE = 31.306382

INTERCEPT
Výpočet odchylky vzdálenosti INTERCEPT provedeme:

INTERCEPT = ASE - ACE

Například:
INTERCEPT = 31.306382 - 31.310833 (deg)
INTERCEPT = -0.00445 (deg) = 0.00445 * 60 (min) = -0.26706 (min) = -0.26 (nm)
Pokud ACE je větší než ASE reálná pozice je blíže ke Slunci
Pokud ACE je menší než ASE reálná pozice je blíže ke Slunci

AZIMUT

cos AZ = (sin DELTA - sin(ALAT) * sin(ASE) ) / ( cos(ALAT) * cos(ASE) )

Například:
cos AZ = (sin 3.07 - (sin 44.858333*sin 31.306382)) / ( cos 44.858333 * cos 31.306382)
cos AZ = (0.0535559 - (0.7053562*0.5196142))/(0.7088529*0.8544009)
cos AZ = (0.0535559 - 0.3665131)/0.60564445)
cos AZ = -0.3129572 / 0.60564445
cos AZ = -0.5167342
AZ = 121.11

Na mapku zaneseme z předpokládaného bodu AP přímku dle daného azimutu AZ, v našem případě je to azimut 121 stupňů.

LINE OF POSITION
Na tuto polopřímku naneseme vzdálenost INTERCEPT přepočítanou na míle, tj 0.26nm, přičemž jedna míle je 1.4142cm, celkem tedy zaneseme 4.93*1.4142 = 0.36cm. Směr bude od Slunce, tj. na západ (měřeno dopoledne). Nakonec vedeme kolmou úsečku, 1nm na obě strany od průsečíku. Této úsečce se říká poziční linie (Line of position, LOP) a je to přesně prostor, kde se nachází naše loď.

Hon na piráty

Tento dokument vychází volně z článku "Kapitánem na plachetnici", tam jsou uvedeny také postupy potřebné pro instalaci lodě HMS Fly.

Naše válečná loď HMS Fly kotví v přístavu Iraklion na Krétě. Předpokládejme, že na palubu byla doručena urgentní zpráva od velitele přístavu:

Veliteli Královské lodi HMS FLY.
Jako velitel přístavu Iraklion prosím ctěného velitele anglické vojenské lodi zda by nebyl tak laskav a nepodílel se na stíhání pirátské lodi Bladavar, která napadla dvě řecké obchodní lodě. Jednu loď poškodili, posádku usmrtili, náklad odcizili a loď zapálili. Druhá loď, vážně poškozená, se dostala do přístavu a podala zprávu. Pirátská loď je zřejmě poškozena a stojí 20nm jižně od ostrova Santorini. Řecké královské námořnictvo vyslalo dvě fregaty z přístavu Piraeus, je ale pravděpodobné, že piráti loď opraví a zmizí dříve na východě ve vodách Osmanské říše. Na svoji důstojnickou čest slibuji, že Váše případná účast bude odměněna a dále dostanete veškerou podporu řeckých úřadů.
S pozdravem, Alessandris, velitel přístavu Iraklion

Je vojenskou ctí pomoci a tak se zúčastníme.

Tady malou vsuvku pro teenagery - fandy filmů "Piráti z Karibiku" a spol: navzdory tomu jak jsou dnes romanticky líčeni piráti a zkresluje se historie vězte, že piráti byly bezcharakterní lumpové, kteří přepadali civilní lodě, kradli majetek a nevinné námořníky i cestující zabíjeli nebo prostě nechali krutému osudu, v nejlepším případě prodávali do otroctví. Jejich námořní umění odpovídalo tomu že, piráti loď získali povražděním svých důstojníků a měli tak jen základní znalosti (jistě existovaly výjimky).

Nanstalujeme loď "Kogge" z http://vslib.maxxflow.com sekce Library, SailingVessels, Historical.

Důležitá vsuvka:
Především se musím omluvit autorovi lodi Kogge za potupnou úlohu pirátské lodě. Loď, kterou vymodeloval, nemohla být pirátskou lodí v 18.století, protože byla o 300 let starší. Jedná se o velmi slavnou reprezentantku hanzovních kog z poloviny 15.století, které ve velkém množství brázdily vody severní Evropy a přepravovaly různé náklady po řekách a mořích, zejména mezi hanzovními městy Brémy, Hamburk, Lubeck, Rostock, Stralsund, Greifswald, Vismar. Slibuji, že až se dopracujeme k mapě celé Evropy (což bude brzy), uděláme si nějakou důstojnou misi pro tuto loď jako náplast za její "zneužití".

Vytvoříme novou misi pomocí "CREATE CRUISE", vybereme loď HMS Fly, lokace "Iraklion".
Spustíme loď "SALI NOW".

Umístíme loď HMS Fly před přístav Iraklion (pomocí mapy), zakotvíme ji (SHIFT A), stáhneme plachty (PgDn, Delete). Nastavíme vítr 15 uzlů, směr 230 stupňů.



Pomocí Boot (B), záložka Boats, Kogge, Add, přidáme "pirátskou" loďKogge na pozici 20 nm jižně od ostrova Santoriny. Zaškrtneme zakotvení.

Misi uložíme přes Program, Save, "Iraklion - Hon na piraty".

Vyhlásíme poplach, kontrolujeme, že veškerá posádka je na palubě, převezmeme hlášení o stavu lodi a potvrdíme veliteli přístavu účast. Zvedneme kotvu (SHIFT A), spustíme plachty (PgUp, Insert), zapneme automatického plachtaře (SHIFT-S).

Řídíme ručně, směrujeme se na SSV. Pozici obou lodí můžeme hlídat pomocí mapy M a později pomocí ikony s jménem a vzdáleností.



Pirátská loď je odhalena dalekohledem na pravoboku. Dalekohled se aktivuje T a kolečkem vpravo se nastavuje přiblížení.



Loď se stáčí aby měla piráty na levoboku.



Válečná loď se natáčí do palebné pozice.



Pohled z dělové střílny před zaměřením.



Méně šťastný pohled z pirátské lodi na hrozivé střílny HMS Fly.

Mezi loděmi se přepínáme TAB.
Zbraně se přepínají SHIFT BACKSPACE, děla 1-6 jsou na pravoboku, děla 7-12 na levoboku.
Výstřel se provede BACKSPACE.



Děla úspěšně našla svůj cíl a pirátská loď hoří.


Poslední pohled z potápějící se pirátské lodi.


Pirátská loď jde definitivně ke dnu.

Piráti mají poněkud těžkou volbu. Pobřeží je vzdáleno 20 mil, je prakticky nemožné tam doplavat. Jejich loď se potopila. Nechají-li se "zachránit", budou bez milosti pověšeni, když ne hned na lodi tak jistě v přístavu.

Mimochodem: v Londýně to řešili jednodušeji. Tam byly v jednom z doků dole úchyty pro řetězy, kde piráty přivázáli a ti se při přílivu utopili.

Mise byla úspěšná, takže tímto pro teď končíme.