Эпиграф
…Навалилось сто вопросов
Разобраться сложный труд
Например: Зачем матросы
Вдруг на судне склянки бьют?
Может мутиться рассудок
Или чем огорчены?
Может лишняя посуда
И не той величины?…
Морские единицы измерения
Морские единицы длины (Морская миля. Кабельтов.)
Морские единицы скорости (Узел).
Морские единицы времени (Склянки).
Морские единицы направления (Румбы)
Водоизмещение
Старинные системы мер
1. Морские единицы длины
Для измерения на море расстояний между различными пунктами и пути, проходимого кораблем, принята величина, называемая морской милей. Термин миля является международным, обозначая основную единицу измерения расстояния в море.
Морская миля как длина одной минуты дуги земного меридиана была предложена флагманским математиком и картографом Герардом Меркатором. У нас, в России вошла в обиход со времен Петра I. Всякий раз, когда речь заходит о метрической системе мер, моряков упрекают, что они «не переходят на километры». Но они и не собираются этого делать. Причина обоснована: часть меридиана от экватора до полюса разделена на 90 градусов, каждый градус содержит 60 минут, а величина одной минуты как раз и составляет одну милю.
Морская миля - средняя длина дуги одной минуты земного меридиана.
Длина дуги одной минуты земного меридиана 1' = 1852,23 - 9,34 cos 2j,
где j - широта места судна в градусах.
Длина морской мили, принятая в России, - 1852,00 метра. Приблизительно 6080 футов.
Почему именно 1852? Если принять форму Земли за шар, то длина окружности по меридиану равна будет 40 000 000 метров. Отсюда 40 000 000 м : 360° = 40 000 000 : 360*60' = 40 000 000 : 21 600' = 1851, 85 метров в 1'.
В 1929 году Международной географической конференцией установлена морская миля, равная 1,852 километра.
Пример: расстояние до порта 48 миль.
Или: 43 мили 8 кабельтов. Или: 43,8 мили.
Для измерения сравнительно небольших расстояний в морской навигации применяется еще одна единица длины - кабельтов, составляющий одну десятую морской мили, т.е. 185,2 метра. 1 миля = 10 кбт.
Пример: расстояние до судна 14 кабельтов.
Глубины моря и высоты предметов на большинстве навигационных карт измеряются в метрах. На старых английских картах для указания высот предметов применялись футы (0,3048 м), а для указания глубин - футы и морские сажени (6 футов, или 1,83 м).
ДАЛЬНОСТЬ ВИДИМОСТИ ПРЕДМЕТОВ И ОГНЕЙ. Дальность видимого горизонта позволяет судить о видимости предметов, находящихся на уровне воды. Если предмет имеет определенную высоту h над уровнем моря, то наблюдатель может обнаружить его на расстоянии:
Dn = Dh + De = 2,08 e + 2,08 h (Здесь: Dn в морских милях, e - высота глаза наблюдателя над уровнем моря - в метрах, h - высота предмета над уровнем моря - в метрах).
На морских картах и в навигационных пособиях приводится заранее вычисленная дальность видимости огней маяков Dk с высоты глаза наблюдателя 5 м. С такой высоты De равна 4,7 мили. При е, отличной от 5 м, следует вносить поправку. Её величина равна:
Dk = 2,08 e - 4,7
Тогда дальность видимости маяка Dn равна:
Dn = Dk + Dk (Здесь: Dn, Dk и Dk в морских милях, e - высота глаза наблюдателя над уровнем моря - в метрах).
Дальность видимости предметов, расчитанная по данной формуле, называется геометрической, или географической. Вычисленные результаты соответствуют некоторому среднему состоянию атмосферы в дневное время суток. При мгле, дожде, снегопаде или туманной погоде видимость предметов, естественно, сокращается. Наоборот, при определенном состоянии атмосферы рефракция может быть очень большой, вследствие чего дальность видимости предметов оказывается значительно больше рассчитанной.
2. Морские единицы скорости
Сейчас уже невозможно установить, когда и кем была изобретена эта сугубо морская единица измерения. Известно лишь, что появилась она в эпоху парусного флота, когда английское слово «нот» - «узел» приобрело второе значение.
Узел - одна морская миля в час (1,852 км/час) или 0,514 м/с (метров в секунду).
Пример: скорость корабля 23 узла.
Узел - это линейная скорость, составляющая 1 морскую милю в 1 час. Термин "узел" появился в эпоху парусного мореплавания, когда скорость хода судна измеряли с помощью так называемого секторного лага - деревянного щитка секторообразной формы, выпускаемого с кормы судна в воду на лаглине (плетеном тросике). Такой сектор удерживался отростками лаглиня в трех точках, благодаря чему сохранял в воде перпендикулярное положение к направлению хода судна. Так как сектор тормозится водой, то лаглинь вытравливался приблизительно со скоростью хода судна. Если лаглинь был с помощью узелков разбит на участки по 50,7 фута, то есть равные 1\120 мили (6080\50,7=120), тогда при скорости хода в 1 узел лаглинь за 1 минуту или за 1\60 часа вытравится на 1\60 мили (2 узелка), а за 0,5 минуты - на 1 узелок. Измерение скорости судна производилось по песочным часам (склянкам) в течение 30 секунд (1/120 часа) и по числу вытравленных за борт узлов. Сколько узлов пробежало мимо ладони матроса, пока пересыпался в часах песок, – столько узлов (или миль в час) делал корабль. Матросы английского флота прозвали эти часы – гласе, что значит стекло, склянка.
Если же за 0,5 минуты вытравливалось, например, 9 узелков, то считалось, что судно идет со скоростью 9 узлов.
На английских картах употребляются также футы (0,3048 м) и сажени - 1,83 м.
Расстояния, пройденные кораблем, и его скорость определяют по лагу.
Пример: лаг отсчитывает мили; скорость по лагу 18 узлов; пройдено 120 миль по лагу.
3. Счет времени на судне
3.1. Песочные часы... Они были одними из самых первых навигационных приборов. Моряки парусного флота использовали их как мерило для отсчета времени вахт и при измерении скорости судна ручным лагом. Песочные часы моряки называют "склянкой" (в старину говорили еще "скляница"). Устройство склянки: два стеклянных конуса соединены вершинами вместе и заключены в деревянную или металлическую оправу. Между конусами через отверстия в вершинах имеется сообщение. Внутри склянки находится песок, который при вертикальном ее положении пересыпается из одного конуса в другой в установленный промежуток времени. Простой песок для них не годился. Рецепты его приготовления мастера хранили в строжайшем секрете. Технология была очень сложной. Песок кипятили в вине и лимонном соке, потом сушили, просеивали и снова кипятили, и так девять (магическое число!) раз.
Считалось, что только так можно получить особо тонкий и однородный, не слеживающийся порошок, который будет пересыпаться из одной склянки часов в другую совершенно равномерно.
М.В. Ломоносов предлагал наполнять песочные часы «искусственным песком», как мы назвали бы такой продукт сейчас: крошечными металлическими шариками, выплавленными из мелко нарезанной тонкой проволоки. Совершенно одинаковые, они, по мысли ученого, высыпались бы очень ровно, точно отмеряя время.
3.2. Выражение склянка обозначает на флоте получасовой промежуток времени, причем количество склянок показывает время. Счет их начинается после полудня, а именно: в 12 часов 30 минут бьют в колокол один раз (что означает 1 склянка), в 1 час (13 часов) – 2 раза, в 01 час 30 минут – 3 раза и так далее до 8 склянок в 4 часа дня; потом начинается новый счет от 1 до 8 склянок. В старое время, кроме того, в полдень били рынду (особый звон в колокол - три троекратных удара). Такой счет времени на флоте установился вследствие того, что вся корабельная жизнь и служба регулируются четырехчасовыми промежутками времени – вахтами. (вахта с 00 до 04 часов – «собака»).
Например, вахту, назначаемую в туман для усиления бдительности, называли "туманной".
Иногда нетерпеливый матрос, чтобы поскорее смениться, "подогревал склянку", т,е, раньше времени бил в колокол и переворачивал песочные часы.
Во время сражения склянок не били: до того ль, когда каждый человек на счету. И штурману предписывалось: «С началом сражения оборотить трех- или четырехчасовую склянку; записывать курс в погонном и отступном бою, время разных случаев и обстоятельств баталии».
Склянок не били и тогда, когда на борту корабля ночевала императрица.
Прошли столетия, но, как это всегда бывает в истории техники, изобретения далеких веков не забывались. Врачи, фотографы – да мало ли кто еще прибегает ныне к услугам песочных «склянок»...
Которая склянка? – сколько времени.
Бей четыре склянки – ударь в колокол 4 раза; это указывает, что в данный момент времени 2, 6, 10, 14, 18 или 22 часа.
Сдать под склянку – сдать на хранение часовому. Выражение это осталось с весьма отдаленных времен, когда на кораблях и судах у колокола стоял специальный часовой, в обязанности которого входило наблюдать за двумя склянками - получасовой и четырех часовой. Для точности показания времени песочные часы подвешивали в вертикальном положении. Когда в получасовой склянке песок пересыпался из одной половины в другую, часовой ударял в колокол и переворачивал ее. Восемь склянок были, когда пересыпался весь песок в четырехчасовой склянке.
Кстати, о минутах и секундах. Родились они вовсе не для измерения времени, а для отсчета углов. Отцом их был астроном Птолемей, тот самый, система построения мира которого просуществовала чуть ли не две тысячи лет. Диаметр круга, служившего ему для отсчета положений звезд, он разбил на 120 больших делений, далее каждое – на 60 патрес минута прима, первых малых частей, а их еще на 60 патрес минута секунда, вторых малых частей (деление это было столь же произвольно, как и деление древних иудеев, у которых час состоял из 1080 частей, а часть – из 76 мгновений).
Когда в средние века час делили на меньшие доли, этим занимались люди, прекрасно знакомые с трудами Птолемея, одобренными католической церковью. Полтора тысячелетия его книги служили для астрономических расчетов; разбивка на 60 и еще раз на 60 выглядела чуть ли не божественным откровением. В наш век десятичных систем только меры времени и углов сохранили старинное, крайне неудобное для расчетов деление, – что же, не исключено, что и этот архаизм когда-нибудь отправится на покой...
С начала XVIII столетия в полдень вместо восьми склянок, а иногда и после них, "били рынду", т.е. звонили в колокол особым звоном - три коротких отрывистых удара, следовавших один за другим. Интересна история происхождения выражения "бить рынду". Издавна на кораблях английского флота в полдень вахтенный офицер подавал команду: "Ring the bell" - "Звони в колокол!". Она перешла в российский флот Петра I, где обучение матросов осуществлялось преимущественно иностранными офицерами, многие из которых отдавали команды на английском языке. Со временем русские моряки переделали "ринг зе бел" на "рынду бей" - по созвучию. Впоследствии по аналогии с народным выражением "бить набат" на флоте появилось "бить рынду". К сожалению, в наше время часто и совершенно неправильно рындой называют судовой колокол, который никогда такого названия не имел и не имеет.
Важно отметить, что с петровских времен русские моряки стали применять так называемое морское счисление, в котором сутки начинались с полудня предшествующего дня по гражданскому календарю. Морское счисление опережало гражданский календарь на 12 часов!
Судовой колокол не утратил своего значения и в наше время. По прежнему на кораблях Военно-Морского Флота живет замечательная морская традиция - "отбивание склянок" (Сохранилась она и на некоторых судах торгового флота) Кроме этого корабельный колокол необходим для подачи сигналов в туман при стоянке на якоре. На судах морского флота он нужен для подачи сигнала пожарной тревоги и при подъеме якоря.
Никто теперь из моряков не пользуется песочными часами, перестали "бить рынду", редкими гостями стали парусные суда на океанских просторах. Меняются моряки, меняются традиции на флотах, но верится, что колокол и песочные часы навсегда останутся обязательной принадлежностью не только музеев, но и всех кораблей и судов как вечные символы морской профессии.
4. Счет направлений в навигации
Плоскость истинного меридиана наблюдателя, пересекаясь с плоскостью истинного горизонта, образует на последней основное направление, называемое линией истинного меридиана или линией NS (норд-зюйд) наблюдателя.
Вертикальная плоскость, перпендикулярная плоскости истинного меридиана, пересекаясь с плоскостью истинного горизонта наблюдателя, образует на ней линию EW (ост-вест) наблюдателя.
Если стать лицом к северному полюсу, то направление на юг будет позади, направление к востоку - вправо, а к западу - влево.
Любое направление на плоскости истинного горизонта называют румбом.
Направления на N, E, S и W называют главными румбами или странами света.
Главные румбы, или линии NS и EW , делят плоскость истинного горизонта на четыре четверти:
норд-остовую,
зюйд-остовую,
зюйд-вестовую и
норд-вестовую.
Направления, делящие пополам каждую четверть горизонта, называются четвертными румбами и имеют следующие наименования:
NE (норд-ост),
SE (зюйд-ост),
SW (зюйд-вест) и
NW (норд-вест).
Направления, средние между соседними главными и четвертными румбами, именуются:
NNE (норд-норд-ост),
ENE (ост-норд-ост),
ESE (ост-зюйд-ост),
SSE (зюйд-зюйд-ост),
SSW (зюйд-зюйд-вест),
WSW (вест-зюйд-вест),
WNW (вест-норд-вест) и
NNW (норд - норд - вест).
Эти румбы условно называют трехбуквенными.
Направления между трехбуквенными и соседними главными и четвертными румбами дают еще шестнадцать так называемых промежуточных румбов. Они носят наименование ближайшего к ним главного или четвертного румба с прибавлением слова "тень" (предлог "к" в переводе с голландского), в стороне которого это направление проходит. Например, в норд-остовой четверти это будут румбы
NtE,
NEtN,
NEtE,
EtN.
В рассмотренной системе деления истинного горизонта он оказывается разбитым всего на 32 румба, что соответствует 360°. Поэтому румбом называют также угол, равный 1\32 части окружности, то есть составляющий 11,25 °. Говорят, например:
"Корабль сделал поворот на 8 румбов" (то есть на 90°). 32 R = 360°. Откуда 1 R = 360°: 32 = 11,25°.
Строго говоря, недостаточная точность указания направлений привела к тому, что было принято делить каждый румб еще на 4 четверти и указывать направление с точностью до 0,25 румба. Наименование этих дробных румбов у нас принято составлять, исходя из основного румба в направлении к E или W.
Например, дробные румбы между N и NtE будут:
N0,25E, N0,5E, N0,75E, а читаются они так:
норд четверть к осту, норд пол к осту, норд три четверти к осту.
Между WNW и WtN будут: WNW0,25W, WNW0,5W, WNW0,75W. И так далее.
Нужно только помнить, что дроби означают соответствующую дробную часть румба, а не градуса.
Счет направлений в румбах был достаточным в эпоху парусного мореплавания. В настоящее время он сохранился лишь для подачи команд или докладов при наблюдениях и маневрировании и для обозначений направлений ветра и течения. Во всех остальных случаях применяют градусный счет.
Таблица румбов
NE-ая четверть:
|
Номер румба |
Наименование румба |
Число градусов |
|
0 |
N |
0 |
|
1 |
NtE |
11,25 |
|
2 |
NNE |
22,5 |
|
3 |
NEtN |
33,75 |
|
4 |
NE |
45 |
|
5 |
NEtE |
56,25 |
|
6 |
ENE |
67,5 |
|
7 |
EtN |
78,75 |
|
8 |
E |
90 |
SE-ая четверть:
|
Номер румба |
Наименование румба |
Число градусов |
|
0 |
S |
0 |
|
1 |
StE |
11,25 |
|
2 |
SSE |
22,5 |
|
3 |
SEtS |
33,75 |
|
4 |
SE |
45 |
|
5 |
SEtE |
56,25 |
|
6 |
ESE |
67,5 |
|
7 |
EtS |
78,75 |
|
8 |
E |
90 |
SW-ая четверть:
|
Номер румба |
Наименование румба |
Число градусов |
|
0 |
S |
0 |
|
1 |
StW |
11,25 |
|
2 |
SSW |
22,5 |
|
3 |
SWtW |
33,75 |
|
4 |
SW |
45 |
|
5 |
SWtW |
56,25 |
|
6 |
WSW |
67,5 |
|
7 |
WtS |
78,75 |
|
8 |
W |
90 |
NW-ая четверть:
|
Номер румба |
Наименование румба |
Число градусов |
|
0 |
N |
0 |
|
1 |
NtW |
11,25 |
|
2 |
NNW |
22,5 |
|
3 |
NWtN |
33,75 |
|
4 |
NW |
45 |
|
5 |
NWtW |
56,25 |
|
6 |
WNW |
67,5 |
|
7 |
WtN |
78,75 |
|
8 |
W |
90 |
В зависимости от части меридиана (северной или южной) и пределов окружности ведут градусный счет, применяя несколько его систем. В основной из них, круговой, счет ведут от северной части меридиана наблюдателя по ходу часовой стрелки от 0 до 360°, то есть в последовательности норд, ост, зюйд, вест. Например: КК=183,2°. ИП=349°.
В другой, четвертной, счет направлений ведется как от нордовой, так и зюйдовой части меридиана и в обе стороны - и к осту, и к весту, но в пределах 90°, то есть данной четверти горизонта.
При четвертном счете перед числом градусов ставят наименование четверти, в которой пролегает данное направление.
Например: SE 80°, SW 55°, NW 42,5° и так далее.
Для перехода от четвертного градусного счета к круговому данную величину (число градусов) надлежит:
при направлениях в NE четверти - оставить той же;
при направлениях в NW четверти - вычесть из 360°;
при направлениях в SE четверти - вычесть из 180°;
при направлениях в SW четверти - увеличить на 180°.
Для обратного перехода, от кругового счета к четвертному, следует: при величинах от 0 до 90° оставить величину той же, приписав впереди наименование;
при величинах от 90 до 180° вычесть величину из 180° и приписать наименование;
при величинах от 180 до 270° вычесть из нее 180° и приписать наименование;
при величинах от 270 до 360° вычесть ее из 360° и приписать наименование.
Полукруговая система.
Счет направлений ведется от 0 до 180° от северной или южной части меридиана наблюдателя (от точки N или S) в сторону East или W (N45°E, S22,5°E, N130°W, S160,5°W).
Примечание: Ранее восток обозначался Ost, ныне - E (от слова East, восток - англ.), то есть пишется NE вместо NO, SE вместо SO и так далее. В разной литературе могут встретиться как такие обозначения, как NO, так и NE (в зависимости от года издания).
5. Водоизмещение
Согласно закону Архимеда, сила водоизмещения D равна весу воды, вытесненной судном, т. е. равна объему подводной части корпуса судна V, умноженному на объемный вес воды.
Водоизмещение является мерой плавучести судна. Вес вытесняемой судном воды, численно равный весу судна, называется весовым водоизмещением. Объем вытесняемой судном воды, равный объему подводной части корпуса судна, называется объемным водоизмещением. Различают водоизмещение судна в порожнем состоянии и водоизмещение судна с максимально возможной нагрузкой. Весовое водоизмещение судна в порожнем состоянии численно равно сумме весов корпуса, надстроек, механизмов, устройств и оборудования судна. Весовое водоизмещение судна с максимально возможным грузом на борту численно равно сумме веса порожнего судна и веса всех грузов, принятых на судно до его погружения по расчетную осадку.
Для того чтобы вычислить водоизмещение судна по его теоретическому чертежу, нужно определить объем подводной части корпуса. Корпус судна в большинстве случаев имеет криволинейные обводы. Поэтому точный объем подводной части корпуса, как правило, вычислить не удается. В теории корабля для определения объемного водоизмещения судна, а также для вычисления площадей криволинейных фигур чаще всего пользуются приближенным приемом, называемым правилом трапеций.
6. Различные системы мер применяемые для вычислений.
Англо-американская система мер
1 миля сухопутная=1,6093 км
1 миля английская=1,5240 км
1 миля морская=1,8532 км
1 фурлонг=201,168 м
1 чейн=20,1168 м
1 пол(лесхоз)=5,4863 м
1 пол,род,перч=5,0292 м
1 фатом (морская сажень)=182,88 см
1 ярд=91,439 см
1 фут=30,479 см
1 (США) звено=20,1168 см
1 дюйм=25,399 мм
1 (США) дюйм=25,400 мм
1 линия=2,1167 мм
1 точка=0,3528 мм
1 мил=0,0254 мм
1 ладонь=10,16 см
1 спэн=22,86 см
1 галлон=4,5436 л
1 (США) галлон=3,7853 л
1 кварта=1,1364 л
1 (США) кварта жидкая=0,944 л
1 (США) кварта сухая=1,1012 л
1 пинта=0,5682 л
1 (США) пинта жидкая=0,4731 л
1 (США) пинта сухая=0,5505 л
1 джил=142,1 мл
1 (США) джил=118,3 мл
1 баррель=163,654 л
1 (США) баррель=115,625 л
1 (США) баррель нефтепродуктов=158,75-158,98 л
1 пек=9,091 л
1 (США) пек=8,809 л
1 бушель винчестерский=35,236 л
1 коум=145,4707 л
1 (США) коум=140,9532 л
1 квартер=290,9414 л
1 (США) квартер=281,9063 л
1 ласт=2907,81-2909,414 л
1 унция жидкая=0,02957 л
1 (США) драхма жидкая=3,6966 л
1 анкер=45,435 л
1 фэркин=40,827 л
1 пруф-галлон=2,5944 л
1 (США) пруф-галлон для спиртов=1,890 л
1 тирс=190,930 л
1 хогсхед или бочонок=286,39548 л
1 (США) хогсхед или бочонок=238,47579 л
1 пайп, батт или бочка=572,79096 л
1 (США) пайп, батт или бочка=476,95158 л
1 (США) "длинная" тонна=1016,47 кг
1 (США) "короткая" тонна=907,185 кг
1 центнер=50,802 кг
1 (США) "длинный" центнер=50,802 кг
1 (США) "короткий" центнер=45,359 кг
1 фунт коммерческий=453,592 г
1 унция коммерческая=28,3495 г
1 драхма коммерческая=1,77184 г
1 гран=0,0648 г
1 квартер=12,7005 кг
1 стон=6,3502 кг
1 фунт=373,267 г
1 унция=31,1034 г
1 (США) мильер (или метр.тонна)=1000 кг
1 квинтал=1,588 кг
1 (США) квинтал метрический=100 кг
1 центал=45,3592 кг
1 дойт=0,13499 мг
Старая русская система мер
1 берковец=10 пудам=163,8 кг
1 пуд=40 фунтам=16,38 кг
1 фунт=32 лотам=96 золотникам=0,409 кг
1 лот=3 золотникам=12,8 г=0,0128 кг
1 золотник=96 долям=4,266 г
1 доля=1/96 золотника=44,43 мг=0,044г
1 верста=500 саженям=1,067 км
1 сажень=3 аршинам=2,1336 м
1 аршин=16 вершкам=71,12 см
1 локоть=15 вершкам=66,6 см=0,666 м
1 русский фут=1/7 сажени=12 дюймам=0,3046 м
1 четверть=17,8 см=0,178 м
1 вершок=1,75 дюйма=4,45 см
1 дюйм= 1/12 фута=2,54 см
1 кв.верста=250 000 кв.саженей=1,1381 кв.км
1 десятина=2400 кв.саженям=1,0925 га=10925 кв.м
1 кв. сажень=4,55 кв. м=9 кв. аршин
1 кв. аршин=0,5 кв.м
1 кв. вершок=19,758 кв. см
1 бочка=40 ведрам=491,96 л
1 осьмина=4 четверикам=104,95 л
1 мера=1,09 пуда=17,87 кг
1 четверик=8 гарнцам=26,24 л
1 четверть (жидкостей)=1/4 ведра=3,08 л
1 четверть (сыпучих тел)=209,91 л
1 ведро=12,296 л
1 гарнц=1/8 четверика=3,279 л
1 штоф=10 чаркам=1,23 л
1 чарка=1/10 штофа=2 шкаликам=0,123 л
1 шкалик=1/2 чарки=0,06 л
1 бутылка винная=1/16 ведра=0,77 л
1 бутылка водочная (пивная)=1/20 ведра=0,624 л