We współczesnej zautomatyzowanej i zintegrowanej nawigacji opartej na systemach satelitarnych oraz komputerach, wielu nawigatorów przypisuje mniejsze znaczenie do precyzyjnego zliczania przebytej drogi niż przed erą GPS. Wynika to z niemalże nieograniczonej możliwości określenia pozycji obserwowanej – w dowolnym miejscu i czasie, zazwyczaj z wystarczającą dokładnością dla celów typowej żeglugi. W efekcie obserwujemy niewątpliwie niewłaściwe zjawisko lekceważenia zliczania drogi, a w związku z tym praktyk nawigator nie odczuwa takiej potrzeby określania pozycji zliczonej jak w przeszłości. Ponadto, wiele urządzeń mimo wszystko przeprowadza w różnym zakresie zliczenie za nawigatora.

Wbrew pozorom, znaczenie precyzyjnego pomiaru prędkości i przebytej drogi nie zmalało. Wręcz przeciwnie – wzrosło, bowiem w zintegrowanych systemach nawigacyjnych prędkość jest traktowana jako jedna z wielu istotnych wielkości pomiarowych. Przy tym wymagania wobec pomiarów tej wielkości są większe niż w przeszłości. Oczekuje się bowiem nie tylko zwiększenia dokładności pomiarów, ale również częstszego ich przekazywania do innych urządzeń nawigacyjnych i systemów. Ponadto, w przeszłości prędkość traktowana była jako wielkość skalarna, przy założeniu, iż mierzona prędkość pokrywa się z kursem okrętu. Współcześnie niezbędna jest znajomość całego wektora ruchu, zazwyczaj zobrazowanego jako dwie składowe – wzdłużna i poprzeczna – ruchu okrętu w płaszczyźnie horyzontu.

Stwierdzenie o małej roli pomiarów prędkości są więc fałszywe i być może wynikają z faktu, iż nowymi metodami łatwiej uzyskać informację o tejże prędkości. Jeszcze sto lat temu bowiem pomiar prędkości okrętu wymagał wielu zabiegów ze strony nawigatora, gdyż nie zawsze dysponował on odpowiednim urządzeniem pomiarowym. W przypadku, gdy było ono dostępne, niezbędne było zastosowanie wielu zabiegów aby spowodować, by stało się zdatne do pomiarów. Obecnie przeciętny okręt dysponuje niekiedy nawet kilkoma urządzeniami przeznaczonymi do pomiaru prędkości, a cały wysiłek nawigatora sprowadza się jedynie do odczytania wskazań. Podsumowując można zatem stwierdzić, że obecnie nie wykonuje się wielu zadań ręcznie, a człowiek niekiedy nie uświadamia sobie dokładnie, jakie zadania realizują automaty zastępujące go w wielu czynnościach.

Jednak współcześnie, tak jak w przeszłości, do realizacji celów nawigacji niezbędna jest znajomość prędkości okrętu. W rzeczywistości proces nawigacji realizowany przez automaty nie odbiega zbytnio od tego, co wykonywano ręcznie. Nadal więc istnieje potrzeba uwzględniania (oprócz pozycji obserwowanej) ruchu, a więc określania jego kierunku i prędkości. Obecnie jednak urządzenie służące do tego celu, popularnie zwane logiem, jest zazwyczaj połączone elektrycznie z komputerem i prędkość jest uwzględniana automatycznie. Ponadto – nie zawsze funkcje pomiaru prędkości realizują takie urządzenia, jakie były znane i stosowane wcześniej. Obserwujemy bowiem proces zastępowania znanych wcześniej przyrządów do pomiarów prędkości nowymi – bazującymi na wykorzystywaniu fal radiowych eliminowanych bardzo często przez sztuczne satelity Ziemi. Wówczas pojawia się nowy problem, bowiem urządzenie do pomiaru prędkości mogą dokonywać tych pomiarów względem wody lub dna. Często upraszcza to problem zliczenia drogi, jednak w wielu przypadkach może go skomplikować.

Coraz szerzej stosowane bywają również urządzenia nawigacji inercjalnej, które znacznie odbiegają od popularnych wyobrażeń o logach. W pierwszym rzędzie dokonują one pomiaru prędkości okrętu wzdłuż południka i równoleżnika, choć pozornie bez jakiegokolwiek kontaktu z Ziemią. O ile bowiem starsze logi dokonywały pomiarów wybranych wielkości fizycznych wody opływającej kadłub okrętu lub przeróżnych fal emitowanych do otaczającego okręt środowiska, to funkcjonowanie urządzeń nawigacji inercjalnej opiera się na pomiarze przyspieszeń, z jakimi okręt oddziałuje na elementy pomiarowe takiego systemu.

Zatem nawigator na okręcie nadal oczekuje precyzyjnej informacji o prędkości okrętu, jakkolwiek hierarchia jego potrzeb jest inna niż kiedyś. Współcześnie informacja taka przede wszystkim niezbędna jest nawigatorowi do podejmowania właściwych decyzji związanych z manewrowaniem jednostką. Szczególnie istotną informacją o prędkości staje się w kontekście dążenia do unikania zderzeń oraz manewrowania względem innych obiektów pływających. Bez niej (również informacje o kursie) nie mogą prawidłowo funkcjonować pewne urządzania: ARPA lub radar o zobrazowaniu rzeczywistym. Ponadto okręty nie mogą w pełni wykorzystać własności torped i rakiet, bowiem zwykle użycie tego uzbrojenia wiąże się z wyborem punktu celowania, który wynika z rozwiązania trójkąta wektorowego. Jednym z elementów tego trójkąta jest wektor prędkości nosiciela uzbrojenia.

Powyższe nie deprecjonuje znaczenia informacji o prędkości dla prowadzenia precyzyjnej nawigacji, o czym wspomniano już wcześniej.

Zamiarem autora niniejszej pracy jest przedstawienie - z punktu widzenia nawigatora okrętowego – problematyki metod pomiaru prędkości okrętu i stosowanych do tego urządzeń. Dlatego zawiera ona omówienie metod określania prędkości a także zasad działania i charakterystykę błędów podstawowych typów logów, co zdaje się być jednym z ważniejszych zadań dla nawigatora na okręcie. W związku z tym przedstawiono rzadko omawiane w literaturze warianty wykorzystania do tych celów nowoczesnych urządzeń nawigacyjnych – systemów radionawigacyjnych oraz radarów (w tym radarów z automatycznym śledzeniem echa).

W dobie burzliwego rozwoju systemów satelitarnych Ne można było pominąć problematyki wykorzystania tego rodzaju urządzeń oraz niedogodności i błędów, jakie są z tym związane.

Książka jest przeznaczona przede wszystkim dla studentów Wydziału Nawigacji i Uzbrojenia Okrętowego AMW studiujących na kierunkach eksploatacja urządzeń pokładowych pomiary hydrograficzne i oznakowanie nawigacyjne. Może okazać się również przydatna w pracy zawodowej oficerów pokładowych okrętów MW oraz statków handlowych.

Spis treści

1. PRĘDKOŚĆ OKRĘTU

2. BUDOWA I CHARAKTERYSTYKA LOGÓW

   1. Klasyfikacja logów okrętowych

   2. Log hydromechaniczny

   3. Log hydrodynamiczny

   4. Log indukcyjny

   5. Log geoelektryczny

   6. Log korelacyjny

   7. Radiowy log dopplerowski

   8. Urządzenia inercjalne

3. ZASADY REGULACJI LOGÓW

4. POMIARY PRĘDKOŚCI RZECZYWISTEJ OKRĘTU

   1. Określenie prędkości na mili pomiarowej

   2. Określenie niezbędnej długości przebiegu

   3. Pomiar prędkości i poprawki logu radarem

   4. Wykorzystanie systemów radionawigacyjnych

   5. Wykorzystanie systemu GPS do pomiarów prędkości

   6. Analiza czynników wpływających na dokładność pomiarów

Załącznik. WYMAGANIE TECHNICZNE I KONSTRUKCYJNE DLA LOGÓW OKRĘTOWYCH