Echipamente de navigatie

Echipamente de navigatie

1. Compasul magnetic

Compasul magnetic este instrumentul bazat pe principiul orientarii pe directia liniilor de forta ale campului magnetic a unui ac magnetic liber suspendat, folosit pentru determinarea directiilor la bordul navelor.

In prezent, in navigatia curenta, utilizarea compasului magnetic in determinarea directiilor la bord are un rol secundar, importanta sa insa este deosebita avand in vedere independenta sa de sursele de energie de la bord.

Prezenta sa la bord este obligatorie pentru toate navele, ofiterul de cart avand obligatia permanenta de a confrunta indicatiile girocompasului cu cele ale compasului magnetic, pentru a sesiza la timp eventualele erori in indicatiile acestuia.

Partile componente ale compasului magnetic sunt (Fig. 1):

Fig. 1

roza compasului cu sistemul magnetic, constand in:

o  un disc gradat in sistem circular de la 0^o la 360^o, pentru citirea directiilor in orizont;

o  flotorul, ce are functia de a reduce frecarea sistemului de sprijinire a rozei pe pivot;

o  sistemul de ace magnetice.

cutia compasului cu sistemul cardanic;

dispozitivele de compensare, formate din:

o  pontilul tubular;

o  suportii magnetilor de compensare longitudinali (de tip B) si transversali (C);

o  corectorul de banda (J);

o  corectorii de fier moale (D).

habitaclul, este un capac de protectie montat deasupra cutiei compasului;

instalatia de iluminare

Dupa tipul constructiv, compasurile magnetice se impart in:

compasuri uscate, la care roza este suspendata pe un pivot;

compasuri cu lichid, la care roza este afundata intr-un lichid constituit dintr-un amestec de apa distilata si alcool, intr-o proportie determinata de zona de navigatie.

In functie de locul de instalare si de modul de utilizare a compasului magnetic, distingem:

compasul etalon, montat pe puntea etalon, in locul cu cele mai mici influente magnetice. Acesta este folosit pentru controlul drumului navei si masurarea relevmentelor;

compasul de drum instalat in timonerie, dupa care se asigura guvernarea navei;

Pentru limitarea influentelor magnetice, asupra compasului de drum se folosesc compasuri cu reflexie care sunt compasuri etalon prevavute cu un tub telescopic trecut prin punte si cu o oglinga orientabila care da posibilitatea folosirii compasului etalon pentru tinerea drumului navei.

Compasul magnetic este folosit la bord la determinarea directiilor in orizontul adevarat, aceasta folosind pentru rezolvarea urmatoarelor probleme:

guvernarea navei;

masurarea relevmentelor la obiecte.

Pentru guvernarea navei, compasul da posibilitatea tinerii unui drum compas astfel incat nava sa se deplaseze intr-un drum adevarat dorit. Drumul compas se citeste la gradatia din dreptul liniei de credinta dinspre prova.

Masurarea relevmentelor la bord cu ajutorul compasului magnetic se face folosind o alidada confectionata dintr-un material amagnetic. Relevmentele ce se masoara sunt relevmente compas, adica unghiuri masurate in planul orizontului adevarat, intre directia nord compas si directia la reper.

De asemenea, se pot masura relevmente prova, acestea citindu-se pe cercul azimutal gradat in sistem semicircular, montat pe cutia compasului etalon.

Corectia compasului magnetic

Compasul magnetic aflat la bordul navei este supus influentei a doua campuri magnetice majore: campul magnetic terestru si campul magnetic al navei.

Corectia compasului magnetic DC) este suma algebrica dintre declinatia magnetica (d), data de campul magnetic terestru si deviatia magnetica (d , data de campul magnetic al navei.

DC= d + d

Declinatia magnetica este aceeasi pentru toate navele intr-un anumit moment pentru un punct de pe sfera terestra. Aceasta prezinta variatii in timp datorita variatiilor campului magnetic terestru.

Valorile daclinatiilor magnetice sunt trecute in hartile de navigatie in rozele magnetice. Aici sunt notate de asemenea anul corespunzator valorii respective si variatia in timp a declinatiei. Avand aceste date, ofiterii calculeaza declinatia magnetica pentru anul in curs spre a o folosi in calculul corectiei compas.

Declinatia magnetica este unghiul in planul orizontului adevarat al observatorului masurat intre directia nord adevarat si directia nord magnetic (Fig. 2)

Fig. 2

Deviatia magnetica este specifica fiecarei nave si chiar prezinta diferite valori pentru aceeasi nava in functie de variatiile campului magnetic al acesteia.

In practica navigatiei valorile deviatiilor magnetice se iau dintr-un tabel al deviatiilor intocmit cu ocazia compensarii compasului (operatiune de determinare a deviatiilor si reducere a acestora).

Totusi, cand se observa ca s-au inregistrat variatii semnificative ale campului magnetic al navei, trebuie sa se procedeze la intocmirea unui nou tabel al deviatiilor.

Astfel de situatii pot aparea cand:

nava stationeaza timp indelungat in aceeasi pozitie;

se mentine timp indelungat acelasi drum;

se incarca sau descarca produse cu proprietati magnetice;

se utilizeaza pentru operatiunile de incarcare/descarcare macarale electromagnetice;

corpul navei este supus la vibratii puternice (la andocare, esuari etc.)

corpul navei este supus unor variatii mari de temperatura (sudura, indreptare basele cu flacara etc.)

Deviatia magnetica este unghiul in planul orizontului adevarat al observatorului masurat intre directia nord magnetic si directia nord compas.

Pentru convertirea drumurilor si relevmentelor citite la compasul magnetic se vor folosi urmatoarele formule:

Da = Dc + DC

Ra = Rc + DC,

unde DC este corectia compasului magnetic ce se defineste ca unghi in planul orizontului adevarat, masurat intre directia nord adevarat si directia nord compas.  

Avem urmatoarele relatii intre drumuri, respectiv relevmente:

Ra = Rm + d  Da = Dm + d

Rm = Rc + d Dm = Dc + d

2. Girocompasul

Girocompasul sau compasul giroscopic serveste la determinarea directiei nord adevarat, folosind proprietatile mecanice ale giroscopului.

Giroscopul este constituit, in principial, dintr-un tor si un sistem de suspensie cardanica. Torul este capabil sa execute o miscare de rotatie rapida in jurul axei sale de simetrie, cu frecari minime, practic considerate neglijabile. Axa principala a unui giroscop cu doua grade de libertate si un grad de libertate limitat in orizont, instalat pe o platforma fixa la uscat, tinde sa se orienteze in meridianul locului, sub influenta rotatiei Pamantului ; extremitatea axei principale, de unde rotatia torului se vede in sens direct, se orienteaza spre nord.

Acelasi girocompas instalat la bordul navei aflata in navigatie prezinta o comportare diferita. Miscarile la care nava este supusa (miscarea navei intr-un anumit drum, cu o anumita viteza, cresterea sau reducerea vitezei, schimbarile de drum, ruliul si tangajul etc.), genereaza o serie de erori care fac ca directia nord girocompas sa difere de directia nord adevarat printr-un unghi care poarta numele de corectie girocompas.

Girocompasul se amplaseaza la bord intr-un loc ferit de vibratii, temperaturi ridicate sau variatii mari de temperatura si cat mai aproape de intersectia axei longitudinale de ruliu cu axa transversala de tangaj.

Pentru a pune la dispozitia ofiterilor de marina informatia referitoare la directia nord giro, la bordul navei se instaleaza in diverse locuri impuse de necesitatile conducerii navei repetitoare ale compasului giroscopic. Denumirea lor este data de functia pe care o indeplinesc la bord : repetitor de drum, instalat in timonerie, langa timona, pentru guvernarea navei ; repetitoare pentru relevmente, instalate de regula in borduri sau pe puntea de comanda etc.

Un repetitor al compasului giroscopic are ca element principal o roza gradata de la 0 la 359 , actionata cu ajutorul unor selsine care asigura concordanta prezentarii drumului giro urmat de nava fata de o linie de credinta marcata pe habitaclul repetitorului.

Corectia girocompasului

Corectia girocompasului Dg) este, asa cum prezentam mai sus, unghiul format intre directia nord adevarat si directia nord girocompas ; ea este data de relatiile :

Dg = Ra - Rg

Dg = Da - Dg

La un girocompas in stare normala de functionare, la latitudini frecvente navigatiei, corectia girocompasului are valori mici si se compune din :

deviatia girocompasului (dg) care variaza in functie de viteza navei, drum si latitudinea locului si se corecteaza prin calcul folosind tabela de deviatie a girocompasului sau automat printr-un corector al girocompasului ;

eroarea constanta A a girocompasului, care poate fi exprimata astfel:

A = Dg - dg

Relatii pentru convertirea drumurilor si relevmentelor:

relatii intre Da si Dg:

Da = Dg + Dg

Dg = Da - Dg

relatii intre Ra si Rg:

Ra = Rg + Dg

Rg = Ra - Dg

relatii intre Rp, Dg si Rg:

Rg = Rp + Dg

Rp = Rg - Dg

Dg = Rg - Rp

Lochul

Lochul este un mijloc de navigatie utilizat la determinarea vitezei si a distantei parcurse de nava.

Primul tip de loch folosit la bordul velierelor, lochul ordinar dateaza din anul 1620 si el consta dintr-un sector de lemn prevazut cu o greutate in partea inferioara si legat cu o saula, pe care incepand de la un anumit semn care era numit « desteptator », se faceau noduri separate de spatii egale cu distanta parcursa de nava o nava ce merge cu o mila pe ora in timp de jumatate de minut. Masurarea timpului se facea cu un nisipar.

Pentru a determina viteza, se fila saula cu sectorul de lemn la apa, in pupa navei ; acesta se mentinea in pozitie verticala, ca un punct fix, datorita rezistentei opuse. Cand « desteptatorul » trecea prin mana marinarului ce fila saula, se rasturna simultan nisiparul ; la scurgerea jumatatii de minut marcate de nisipar, se oprea filarea saulei. Daca nava se deplasa nu n mile pe ora, prin mana marinarului se treceau n noduri. Astfel s-a ajuns la notiunea de nod, care exprima viteza navei de o mila pe ora.

Mai tarziu, lochul ordinar a fost inlocuit cu lochul mecanic, care consta dintr-o elice cu pas constant, remorcata in pupa navei ; rotirea elicei, proportional cu deplasarea navei, se transmitea prin intermediul unei saule la un contor mecanic ce indica distanta parcursa.

In prezent se foloseste lochul hidrodinamic, care determina viteza navei pe baza presiunii hidrodinamice opuse de apa la deplasarea navei si lochul ultrason Doppler, care aplica proprietatile propagarii ultrasunetelor in apa de mare si efectul Doppler.

4. Sonda

Masurarea adancimii apei

Pentru prevenirea punerii pe uscat la navigatia in ape putin adanci, la pregatirea manevrei de ancorare, la navigatia in apropierea coastei pe timp de vizibilitate redusa si in multe alte situatii, se impune masurarea adancimii apei.

Mijloacele folosite la bord pentru masurarea adancimii apei se numesc sonde. Prezenta sondelor la bord este impusa de catre registrele navale. R.N.R. obliga la existenta la bord a unei sonde simple si a unei sonde ultrason.

Sonda Simpla

Aceasta sonda se compune dintr-o greutate si o saula gradata; adancimea masurandu-se cu ajutorul saulei gradate, orientate pe verticala locului, fiind filata pana cand greutatea atinge fundul marii.

Greutatea este de 3-5 kg, iar saula are o lungime de cca. 50 m. Gradarea saulei sondei este facuta la fiecare metru si, de asemenea, la fiecare 5 si 10 metri. Inainte de gradare, saula se uda si se intinde usor.

In momentul citirii adancimii saula trebuie orientata pe directia verticalei locului. Pe timpul zilei, citirea adancimii se face la nivelul apei iar pe timpul noptii la nivelul copastiei, scazandu-se apoi inaltimea copastiei deasupra apei.

Sondajele cu sonda simpla se executa in bordul de sub vant.

Greutatea sondei are in partea inferioara un orificiu care se umple cu seu, pentru a se lua probe in vederea stabilirii naturii fundului marii (nisip, mal etc.). In cazul in care fundul este stancos sau cu pietre, suprafata seului se deformeaza in contact cu fundul. Natura fundului intereseaza in general la manevra de ancorare, dar si pentru orientarea in determinarea pozitiei navei.

Situatii in care se foloseste sonda ultrason:

- ca mijloc de control a preciziei sondei ultrason;

- pentru luarea de probe de fund la manevra de ancorare;

- pe timpul incarcarii navei in porturi, pentru a putea opri incarcarea la pescajul maxim admis de autoritatea portuara;

- in caz de esuare a navei, cand se executa sondaje in jurul navei care se trec apoi intr-o schita pentru aprecierea situatiei, putandu-se lua apoi decizia in ceea ce priveste manevra de dezesuare.

Sonda ultrason

Principiul masurarii adancimii apei cu sonda ultrason consta in urmatoarele:

- un emitator de ultrasunete instalat pe fundul navei emite periodic impulsuri scurte de unde ultrasonore, sub forma unui fascicul dirijat in jos pe o directie verticala;

- fasciculul de ultrasunete este reflectat de fundul marii si receptionat la bordul navei de un receptor montat si el pe fundul navei. La unele instalatii, emitatorul indeplineste si functia de receptor;

- cunoscand viteza de propagare a ultrasunetelor in apa se poate calcula adancimea apei sub chila, prin masurarea timpului necesar fasciculului de a parcurge distanta nava-fund si inapoi. Viteza medie de propagare a undelor ultrasonore in apa de mare se considera a fi de 1500 m/s.

Scala sondei se gradeaza in metri, brate sau picioare, un dispozitiv special transformand timpul necesar impulsurilor pentru a se intoarce in indicatii de adancime. Pe langa indicarea adancimilor, sonda le poate si inregistra putandu-se obtine astfel profilul fundului marii.

Propagarea ultrasunetelor in apa de mare

Ultrasunetele sunt vibratii sonore ce ies din limita de audibilitate a urechii omului avand o frecventa mai mare de 20000 Hz.

Folosirea undelor sonore in navigatie este impusa de faptul ca acestea se constitue in singura energie oscilatorie care se propaga satisfacator in apa de mare.

Propagarea ultrasunetelor in apa de mare prezinta urmatoarele particularitati:

ultrasunetele se pot propaga sub forma de fascicule dirijate, avand o lungime de unda mica;

datorita propagarii dirijate, energia radiata de emitator este concentrata pe directia de propagare, dandu-i o mare putere de patrundere;

la intalnirea unei suprafete de separare a doua medii, ultrasunetele se reflecta si se refracta ca si undele luminoase;

dau nastere fenomenului de cavitatie, care se manifesta prin aparitia unor bule de aer ce se ridica la suprafata apei.

Ca mediu de propagare, apa marii prezinta urmatoarele proprietati:

energia ultrasunetelor scade odata cu indepartarea acestora de sursa care le produce;

nu este un mediu omogen si face ca propagarea sa fie diferita in diverse puncte ale apei.

viteza de propagare a ultrasunetelor creste cu temperatura, salinitatea si presiunea apei de mare.

in apa de mare impulsurile intalnesc zgomote de reverberatie care le perturba propagarea; aceste zgomote sunt provocate de valuri, nava, etc. Pentru combaterea acestor perturbatii, sonda este construita capabila sa recunoasca semnalul emis.

Sondele ultrason poseda un sistem optic pentru citirea adancimilor, dar si posibilitatea inregistrarii valorilor acestora. RNR obliga navele sa aiba ambele sisteme, atat sistemul optic cat si inregistratorul.

Pentru inregistrare, sondele au o banda de hartie de compozitie speciala care este derulata cu o viteza constanta, pe ea lasand urme o penita speciala numita stil. Linia formata de punctele generate de ecouri se numeste linia ecourilor sau linia fundului. Penita mai lasa la marginea din stanga a hartiei o serie de urme ce se constitue in linia zero.

Cand sonda se foloseste pentru controlul pozitiei navei atunci adancimile trebuie corectate in functie de pescajul navei pentru a putea fi comparate cu cele trecute in harta. Aceasta deoarece sonda masoara adancimea apei sub chila.

Precizia adancimilor masurate cu sonda ultrason trebuie verificata periodic cu ajutorul sondei simple, masurand in zona vibratoarelor simul tan cu masurarea facuta de aceasta.

Pe funduri dure (stanci, pietre), in indicatiile sondei pot aparea ecouri duble sau triple datorita capacitatii mari de reflexie a acestora, in conditiile in care adancimile sunt mici sau medii si amplificarea este excesiva.

Mai exista posibilitatea aparitiei de asa-numite ecouri false datorate bancurilor de pesti, particulelor de nisip, vietatilor marine, plancton, straturi care separa mase de apa de temperaturi sau salinitate mult diferite etc.

Chiar daca pozitia vibratoarelor a fost bine alesa se poate ca in anumite situatii sonda sa fie totusi afectata de fenomenul de aerare a straturilor de apa de sub carena navei (crearea de bule de aer). Situatiile in care acesta poate aparea sunt urmatoarele:

- la tangaj si ruliu mare, pe mare agitata, cand nava este in balast, avand un pescaj mic;

- cand se naviga in balast cu o viteza mare, avand o apupare excesiva;

- la manevra de ancorare, datorita bulelor create la punerea masinii inapoi;

- la shimbari de drum cu unghiuri mari de carma;

- dupa stationari ale navei in zone cu fund malos.

Sonda ultrason poate avea si alte intrebuintari decat masurarea adancimilor. Astfel, la adancimi mici (pana la 100 m), poate folosi pentru identificarea epavelor, iar cele cu fascicul orientabil sunt de un ajutor deosebit pescadoarelor pentru identificarea bancurilor de pesti.

O sonda ultrason folosita la bordul navelor maritime trebuie sa asigure masurarea adancimii pana la 500 m, cu o precizie de +/- 0.5 m pana la 20 m si +/- 3% la adancimi superioare.

Scara adancimilor trebuie sa fie impartita in cel putin doua game 0-100, 100-500 m. Sonda trebuie sa poata avea o functionare continua de cel putin 12 ore fara pericolul supraincalzirii partilor componente.

5. Radarul

Radarul este un echipament electronic de navigatie deosebit de util la bordul navelor, indiferent de marimea sau destinatia acestora, dotarea navelor cu asemenea echipamente fiind ceruta prin conventii internationale.

Numele RADAR provine de la cuvintele RAdio Detection And Ranging si este deci un mijloc de radiolocatie care serveste la detectarea obiectelor (nave, geamanduri, coasta etc., numite « tinte ») din zona acoperita de bataia acestuia, precum si la masurarea relevmentului si a distantei la ele.

Radarul foloseste principiul ecoului. Spre exemplu, daca pe timp de ceata o nava emite un sunet scurt de sirena si acesta intalneste un obiect capabil sa-l reflecte, distanta la obiect este egala cu jumatatea produsului dintre intervalul de timp masurat intre momentul emiterii semnalului si cel al receptiei ecoului, prin viteza de propagare a sunetului in atmosfera. Directia aproximativa la obiect este indicata de directia de intensitate maxima a ecoului, raportata la roza compasului.

Radarul aplica principiul ecoului astfel :

antena emite impulsuri foarte scurte de energie electromagnetica cu o perioada de repetitie determinata, care se propaga sub forma unor fascicule inguste ;

la intalnirea unei tinte pe directia de propagare a impulsului, o parte din energia electromagnetica reflectata se intoarce la nava sub forma de « ecou », fiind receptionata de aceeasi antena ;

distanta la obiect este determinata funtie de intervalul de timp dintre momentul emisiei impulsului si cel al receptiei ecoului (aceluiasi impuls) si de viteza de propagare a undei radio ;

relevmentul la obiect este determinat de detectia antenei in momentul emisiei-receptiei impulsului.

Fig. 3

Informatiile astfel obtinute sunt plotate pe un tub cinescopic. Evident ca detectarea tintelor este conditionata de inaltimea la care acestea se afla precum si de materialul din care sunt constituite.

In Fig. 3 prezentam schema bloc a unei instalatii radar.

6. Receptorul pentru navigatia cu sateliti

Cu ani in urma, o aeronava comerciala se prabusea in Atlantic in proximitatea Long Island. Mai multe agentii puneau bazele unei forte comune destinata recuperarii victimelor si mai tarziu a epavei.

Tehnologia folosita atunci « iti taia respiratia ». Kilometri patrati de ocean cu o adancime de 120 picioare erau examinati de sonare si dispozitive de scanare cu laser. Imaginea rezultata in urma operatiunilor revela un camp plin de elemente ale caror coordonate erau deja cunoscute cu precizie. Scafandrii au continuat operatiunea recuperand « tintele ». Provocarea care ramanea in urma acestor complexe operatiuni era cum sa se determine exact pozitia unor puncte de pe Pamant fara repere vizuale si care sa plaseze scafandrii destul de precis pentru a evita cautari prelungite.

Raspunsul a venit de la sistemul de pozitionare globala  a satelitilor pentru navigatie (GPS) operat de catre Fortele Armate ale Statelor Unite ale Americii. El consta dintr-o constelatie de 24 de sateliti artificiali pozitionati pe orbite in jurul Pamantului, fiecare din ei transmitand date catre receptoare de navigatie cu sateliti. Receptoarele GPS folosite permiteau determinarea pozitiei geografice cu o acuratete sub un metru.

Daca la inceputurile sale GPS-ul era un echipament care folosea la determinarea pozitiei navei cu ajutorul satelitilor artificiali ai Pamantului, afisand coordonatelor geografice pe un ecran, astazi el devine din ce in ce mai complex. La scopul principal pentru care a fost construit au fost adaugate numeroase functii, precum selectarea sistemului geodezic, introducerea unui numar de rute de navigatie pe care nava le va urma, diferite modalitati de afisare, calculul derivei, integrarea cu diversi « senzori » de pe nava. Figura 4 prezinta imaginea unui receptor GPS actual.

Fig. 4

7. Receptoare pentru sistemele hiperbolice de navigatie

Sistemele hiperbolice de navigatie (loran, decca si omega) se bazeaza pe determinarea diferentei de distanta la doua sau mai multe perechi de statii de emisie. Linia de pozitie folosita de aceste sisteme este hiperbola, definita ca diferenta de distanta la doua statii de emisie, ale caror pozitii reprezinta cele doua focare ale curbei; punctul navei se afla la intersectia a cel putin doua asemenea linii de pozitie. In aplicarea sistemelor hiperbolice, a caror denumire deriva de la natura geometrica a liniei de pozitie folosita, masurarea diferentei de distanta este substituita prin :

masurarea diferentei de timp dintre momentele receptiei la bord a semnalelor de la cele doua statii, considerand viteza de propagare a undelor constanta; procedeul se aplica la sistemul loran, ale carui statii emit impulsuri de energie electromagnetica ;

masurarea diferentei de faza a undelor radio receptionate de la cele doua statii, care emit unde continue ; procedeul se aplica la sistemele decca si omega.

Receptoarele loran, decca si omega sunt echipamente special construite pentru a servi scopului determinarii liniilor de pozitie hiperbolice.

Sistemul Omega a fost primul sistem de radionavigatie hiperbolica ce a servit timp de 26 de ani cerintele navigatiei fiind scos din serviciu in data de 30 septembrie 1997.

Sistemul de navigatie Decca a fost inventat in S.U.A., dar a fost dezvoltat de compania Decca Radio si Television Ltd. din Londra pentru ghidarea ambarcatiunilor trupelor aliate la invazia din Normandia in timpul celui de al II-lea razboi mondial. De atunci sistemul a fost continuu imbunatatit si timp de 50 de ani a fost de un real folos navigatorilor pe intreg globul prin intermediul lanturilor de statii dispuse in zone cu trafic intens (vestul Europei, coastele Canadei, golful Persic, golful Bengal etc.). La 31 martie 2000 sistemul a fost scos din serviciu oficial.

Sistemul Loran, in prima sa varianta Loran A a fost inventat tot in timpul celui de al doilea razboi mondial si venea sa raspunda necesitatilor navigatiei de lunga distanta pentru navele si aeronavele militare. Sistemul avea o acoperire de 600 mile marine si folosea banda de 1850 - 1950 KHz. Loran C a fost dezvoltat in anii 50, opereaza in banda de 90 - 100 KHz si are o mai mare acuratete decat predecesorul sau Loran A. Astazi inca mai este in serviciu.

8. Radiogoniometrul

Acest echipament, a fost pana in anul 1939 singurul mijloc electronic de navigatie.

Radiogoniometria se bazeaza pe masurarea directiei de propagare a undelor radio, ce defineste relevmentul radiogoniometric la emitator.

Radiogoniometrul este un echipament de radioreceptie prevazut cu o antena cadru, cu care se determina directia undelor radio provenite de la un emitator. Unghiul dintre directia nord adevarat si directia de propagare a undei radio este relevmentul radiogoniometric (in navigatie denumit relevment radio), care sta la baza determinarii liniei de pozitie radio, folosita pentru rezolvarea problemei punctului navei.

Semnalele radio destinate radiogoniometrarii de la bord sunt emise de radiofaruri maritime circulare, instalate in locuri adecvate, la coasta sau pe nave-far, in zonele de trafic intens sau cu conditii dificile de navigatie.

9. ECDIS

Conceptul ECDIS (Electronic Chart Display and Information System), a fost introdus la inceputul anilor '80. Acesta se defineste ca un sistem de vizualizare a hartilor marine electronice si de informare, a carui implementare la bordul navelor urmarea ameliorarea sigurantei navigatiei, impreuna cu toate efectele ce deriva din aceasta, unul dintre cele mai importante fiind asigurarea protectiei mediului inconjurator.

Ideea sistemului a aparut o data cu dezvoltarea aparatelor electronice de navigatie si, desigur, cu realizarea primelor harti digitale.

Aparitia hartilor electronice nu poate fi considerata de data recenta, insa dezvoltarea rapida in ultima perioada a avut ca rezultat forme evoluate ce pot face obiectul aprobarii lor ca harti care sa inlocuiasca complet hartile clasice de la bordul navelor.

Primele harti digitale au fost harti realizate prin introducerea fiecarui punct, pixel cu pixel, harti pentru care insa nu se putea pune problema folosirii in navigatie datorita cantitatii mici de informatii pe care acestea le cuprindeau.

Realizarea in aceasta maniera a unor harti cuprinzand elementele necesare desfasurarii navigatiei ar fi costat deosebit de mult si ar fi luat un timp indelungat pentru realizarea lor, acoperirea zonelor frecvent utilizate in navigatie fiind practic imposibila.

Dezvoltarea tehnicilor de scanare a dus la aparitia primelor harti electronice apte pentru a fi folosite in navigatia maritima. Aceste harti au fost realizate prin scanarea hartilor clasice cele mai recente.

Servicile hidrografice ale tarilor cu o dezvoltata activitate maritima au realizat deja biblioteci de harti electronice in forma raster acoperind cele mai multe zone de navogatie de pe glob. Amiralitatea britanica are de mai multi ani un serviciu special, AdmiralIty Raster Charts Service (ARCS), care se ocupa cu realizarea, actualizarea si dezvoltarea acestor harti.

Folosirea unor astfel de harti, ca o simpla reproducere a uneia clasice, face dificila modificarea elementelor individuale ale acesteia. Fisierele hartilor raster sunt de tip bitmap fiind de mari dimensiuni.

Evolutia producerii de soft din ultima perioada a dus la realizarea hartilor vectorizate. Acestea sunt organizate in mai multe fisiere separate ce contin diferitele elemente ale hartii. Utilizatorul poate schimba individual elementele hartii si introduce noi date in respectivele fisiere. Fisierele hartilor de tip vectorial sunt mult mai mici si mai mobile pentru aceeasi suprafata grafica decat in cazul celor de tip raster.

Avantajele hartilor vectoriale comparativ cu cele raster :

In hartile vectorizate pozitia elementelor cartografice este raportata exclusiv la WGS 84 (World Geodetic System), sistemul geodezic folosit de GPS. Hartile raster sunt raportate la diferite sisteme geodezice, mai putin precise ;

Informatiile continute de hartile raster sunt limitate la cele aflate uzual in hartile maritime, adaugarea de informatii ingreunand lucrul pe harta prin incarcarea excesiva a acesteia. Hartile vectorizate au posibilitatea afisarii obtionale a diferitelor categorii / nivele de informatii, putand cuprinde astfel o cantitate mult mai mare de date. Standardele impuse de organizatiile internationale prevad o serie de elemente considerate vitale, care trebuie totusi sa fie afisate permanent ;

Elementele grafice ale hartilor raster nu pot fi individualizate din punct de vedere cartografic. In schimb, in cazul hartilor vectorizate se pot efectua modificari la nivelele selectate (de exemplu modificarea liniilor batimetrice in functie de variatia mareei) ;

Hartile vectorizate prezinta posibilitatea specifica de alarmare a utilizatorului in situatia depasirii anumitor limite / parametri setati de catre utilizator. Standardele ECDIS prevad o serie de situatii in care sistemul trebuie in mod obligatoriu sa declanseze anumite alarme ;

Hartile vectoriale dau posibilitatea integrarii imaginii radar conform standardelor ECDIS ;

Una dintre cele mai importante facilitati ale hartilor vectoriale este posibilitatea actualizarii rapide, chiar automate, a hartii ceea ce duce la o siguranta sporita in navigatie si economisirea timpului consumat in mod obisnuit pentru aducerea la zi a hartilor clasice.

Desi producerea hartilor vectorizate este mai costisitoare, avand in vedere diferentele majore intre cele doua sisteme, superioritatea acestora este indiscutabila. Ca urmare se prevede ca numai aceste harti sa poata inlocui complet in viitor hartile clasice de navigatie.

ECDIS-ul ca parte componenta a comenzii integrate contine doua elemente principale :

baza de date (Electronic Navigational Chart - ENC), care contine sub forma digitala toate informatiile necesare ;

Un echipament specializat pentru prelucrarea si vizualizarea informatiilor, inclusiv a pozitiei si rutei de navigatie, in timp real pe baza informatiilor furnizate de la echipamentele de navigatie cu care este conectat.

Caracteristicile tehnice ale ECDIS sunt definite de norme si specificatii (aprobate sau in curs de aprobare de organizatiile internationale autorizate), cum ar fi :

Elementele cartografice ale hartilor si modul de vizualizare a lor (IHO-S 52, dec. 1994) ;

Normele de transfer ale datelor digitale hidrografice (IHO-S 57, mar. 1996) ;

Normele de functionare ECDIS (IMO-A 817, dec. 1995) ;

Specificatii operationale si de functionare, metode de verificare (Comisia Internationala de Electrotehnica - Comitetul tehnic 80, Publ. 1174 din 1996 - versiune provizorie).

ECDIS poate fi programat sa dea avertismente sonore sau/si vizuale la atingerea unor parametri limita. Standardele IMO prevad in mod obligatoriu urmatoarele situatii de alarmare :

Devierea de la ruta planificata ;

Utilizarea unei harti realizate in alt sistem geodezic decat WGS 84;

Apropierea de punctele de schimbare de drum sau alte puncte caracteristice;

Depasirea limitelor stabilite pentru abaterea de la drum ;

Afisarea unei harti la o scara mai mare decat cea la care a fost digitizata ;

Disponibilitatea unei harti la scara mai mare ;

Defectarea sistemului de determinare a punctului ;

Depasirea limitei de siguranta pentru diferite zone prestabilite ;

Functionarea defectuoasa a sistemului.

Unitatile de masura folosite in sistemul ECDIS sunt urmatoarele:

Coordonatele geografice: latitudinea si longitudinea sunt afisate in grade, minute si zecimi de minut, calculate in sistemul WGS 84;

Adancimile: date in metri si decimetri, optional in brate si picioare;

Inaltimile: metri, optional in picioare;

Distantele: mile marine si cabluri sau metri;

Viteza: noduri si zecimi de noduri.

Informatiile minime necesare pe care trebuie sa le poata prezenta ECDIS sunt:

mesaje si avertismente ECDIS;

date oficiale furnizate de serviciile hidrografice ;

avizele de navigatie ;

avertismentele serviciilor hidrografice si zonele evidentiate de acestea ;

informatii radar ;

date definite de utilizator ;

date specifice producatorului ;

zone evidentiate de utilizator.

ECDIS trebuie sa realizeze urmatoarele calcule si transformari :

transformarea coordonatelor geografice in coordonate display si invers;

transformarea elementelor geodezice din sistemul local in WGS 84;

determinarea distantei adevarate si azimutului dintre doua puncte;

determinarea coordonatelor geografice pentru o pozitie cunoscuta functie de distanta si azimut;

determinarea drumurilor si distantelor pentru navigatia ortodromica.

Cresterea preciziei determinarii punctului de catre sistemele electronice de navigatie, combinata cu tehnologia hartilor digitale reprezinta o adevarata revolutie in navigatie. In viitorul apropiat comanda integrata de navigatie va suplini metodele traditionale folosite in conducerea navei, inclusiv la inlocuirea hartilor tiparite.

Recentele teste efectuate cu nava DUTCH SPIRIT, dotata cu comanda integrata Racal-Decca MIRANIS 4600 au dovedit ca pilotarea navei poate fi efectuata in conditii de siguranta pe baza informatiilor oferite de sistemele electronice existente la bord. In cadrul programului BANET (Baltic & North Sea ECDIS Testbed) s-a realizat actualizarea bazei de date a hartilor vectoriale folosind sistemul de telefonie mobila GSM.

Luand in considerare facilitatile ECDIS care duc in mod nemijlocit la sporirea sigurantei navigatiei este important ca implementarea pe scara larga a acestuia la bordul navelor maritime sa se efectueze in cat mai scurt timp.