Штурманский калькулятор
Навигационный расчет истинного и вымпельного ветра • Тактический планшет
Ветровой треугольник скоростей
В судовождении и морской метеорологии приняты следующие соглашения:
- Истинный ветер (True Wind, TWD / TWS) — направление, откуда дует ветер относительно Земли, и его скорость.
- Курс судна (COG / Heading) — направление, куда движется судно.
- Курсовой встречный поток (Ship's speed wind) — вектор, равный скорости хода судна и направленный прямо в нос:
-Vs. - Вымпельный ветер (Apparent Wind, AWD / AWS) — векторная сумма истинного ветра и встречного курсового потока, фиксируемая судовыми датчиками.
W_A = W_T + V_S (Вымпельный = Истинный + Скорость судна)
W_T = W_A - V_S (Истинный = Вымпельный - Скорость судна)
Проекции на декартовы оси (X = Восток, Y = Север):
X_s = V_s * sin(COG), Y_s = V_s * cos(COG)
X_t = X_a - X_s, Y_t = Y_a - Y_s
V_t = sqrt(X_t² + Y_t²), TWD = (atan2(X_t, Y_t) * 180 / π + 360) mod 360
Правило штурмана («Заход ветра на нос»)
При движении судна вымпельный ветер всегда смещается вперед (заходит в сторону носа) по сравнению с истинным ветром. На острых курсах (бейдевинд) вымпельный ветер усиливается, а на попутных (бакштаг, фордевинд) — ослабевает.
Курсовые углы относительно ветра (Point of Sail)
| Курсовой угол (КУ) | Название курса | Особенности |
|---|---|---|
| 0° – 10° | Левентик (Head to wind) | Ветер дует точно в нос, вымпельный ветер максимален |
| 10° – 80° | Бейдевинд (Close-hauled) | Острый курс, значительный крен и повышенный вымпельный ветер |
| 80° – 100° | Галфвинд (Beam reach) | Ветер точно в борт (траверз 90°) |
| 100° – 170° | Бакштаг (Broad reach) | Попутно-боковой курс, комфортный ход |
| 170° – 180° | Фордевинд (Dead run) | Чистый попутный ветер точно в корму, вымпельный ветер минимален |
Профессиональный калькулятор истинного ветра: теория и практическая навигация
В практике судовождения и морской метеорологии достоверная оценка ветрового режима является обязательным условием для безопасного плавания, планирования перехода, расчета ветрового дрейфа, маневрирования при швартовке и ведения судового журнала. Главная практическая сложность заключается в том, что установленный на мачте судовой анемометр фиксирует не реальное перемещение воздушных масс, а кажущийся, то есть вымпельный ветер (Apparent Wind, AWS/AWD).
Вымпельный ветер представляет собой геометрическую сумму двух физических потоков: естественного ветра над морской поверхностью и встречного аэродинамического потока, вызванного движением самого судна со скоростью хода. Наш специализированный калькулятор истинного ветра выполняет обратную задачу аналитического разделения векторов в режиме реального времени, позволяя вахтенной службе мгновенно определять параметры истинного ветра (True Wind, TWS/TWD) относительно земной поверхности.
Навигационные правила и соглашения направлений
В морской навигации принято строгое международное соглашение: направление ветра всегда указывает румб или азимут, ОТКУДА дует воздушный поток (в отличие от течения, направление которого указывается КУДА оно направлено).
Истинный ветер (TWD / TWS): направление в градусах от 000 до 359 и скорость потока воздуха относительно неподвижной географической системы координат.
Курс и скорость судна (COG / SOG): путевой угол движения корпуса и фактическая поступательная скорость хода относительно грунта.
Вымпельный ветер (AWD / AWS): результирующее направление и скорость воздушной струи, измеряемые датчиками на движущемся судне.
Математический аппарат: векторный треугольник скоростей
Аналитический расчет в программе базируется на решении треугольника скоростей методом проекций на ортогональные оси координат (ось X ориентирована на географический Восток, ось Y — на Север):
Проекции вектора скорости судна:
X_s = V_s * sin(COG)
Y_s = V_s * cos(COG)
Пересчет вымпельного ветра в истинный (AWD в TWD): Если с анемометра сняты параметры вымпельного ветра V_a и курсовой угол AWA:
При ветре с правого борта: AWD = (COG + AWA) по модулю 360 градусов
При ветре с левого борта: AWD = (COG — AWA + 360) по модулю 360 градусов
Проекции вымпельного вектора: X_a = V_a * sin(AWD), Y_a = V_a * cos(AWD)
Проекции истинного вектора: X_t = X_a — X_s, Y_t = Y_a — Y_s
Модуль истинной скорости: V_t = корень квадратный из (X_t * X_t + Y_t * Y_t)
Истинное направление: TWD = (atan2(X_t, Y_t) * 180 / Пи + 360) по модулю 360 градусов
Обратный пересчет истинного ветра в вымпельный (TWD в AWD): При решении задач маневрирования или оценки ветрового крена по синоптическому прогнозу:
Проекции истинного ветра: X_t = V_t * sin(TWD), Y_t = V_t * cos(TWD)
Проекции результирующего вымпельного ветра: X_a = X_t + X_s, Y_a = Y_t + Y_s
Скорость вымпельного ветра: V_a = корень квадратный из (X_a * X_a + Y_a * Y_a)
Направление вымпельного ветра: AWD = (atan2(X_a, Y_a) * 180 / Пи + 360) по модулю 360 градусов
Закономерность смещения («Заход ветра на нос»)
При поступательном движении судна вымпельный ветер всегда смещается вперед, то есть заходит ближе к носовой части судна, по сравнению с истинным ветром.
На острых курсах (бейдевинд) вектор встречного сопротивления воздуха суммируется с продольной составляющей истинного ветра, в результате чего вымпельная скорость существенно превосходит истинную.
На попутных курсах (бакштаг, фордевинд) судно «убегает» от ветрового потока, поэтому вымпельный ветер значительно слабее истинного, а при равенстве скоростей судна и ветра в фордевинд на палубе наступает полный штиль.
Интерактивный тактический планшет симулятора позволяет наглядно контролировать взаимное расположение векторов как в режиме стабилизации по Северу (North-Up), так и относительно диаметральной плоскости судна (Course-Up).