Определение скорости судов в узлах и перевод в километры в час
В нашей жизни скорость передвижения транспортных средств измеряется в километрах в час (км/час). Так характеризуется движение автомобиля, поезда, самолета. Но из этого правила есть одно исключение. В морской навигации скорость движения судна обозначается в узлах. Эта единица измерения не входит в Международную систему СИ, но традиционно допускается для использования в мореходстве.
Измерение быстроходности судов
Такой порядок сложился исторически. Когда-то быстрота движения судна определялась при помощи специального прибора, который назывался секторный лаг. Он представлял собой доску, на конце которой был закреплен линь — тонкий корабельный трос. На всем его протяжении через равные промежутки были завязаны узлы. Моряк, касаясь троса рукой, подсчитывал количество узлов, прошедших через его руку за определенное время, определяя таким способом скорость сразу в узлах. Важно, что при этом способе не требовалось производить никаких дополнительных расчетов.
Лагами подобной конструкции уже давно никто не пользуется. Сейчас для измерения скорости морских судов применяют приборы на основе последних научных и технических достижений в области гидроакустики и гидродинамики. Популярностью пользуются измерители на основе эффекта Доплера. Существуют и более простые способы — при помощи специальных металлических вертушек, помещенных в воду. В этом случае скорость определяется исходя из количества их оборотов в единицу времени.
Морская миля
В переводе на обычный язык один узел означает скорость, с которой корабль проходит за час одну морскую милю. Поначалу ее величина равнялась 1853,184 метра. Именно такова длина поверхности Земли по меридиану в одну угловую минуту. И только в 1929 году Международная конференция в Монако установила длину морской мили в 1852 метра.
Необходимо помнить, что, кроме морской мили, существуют и другие. В прошлом в разных государствах в качестве единиц измерения длины существовало несколько десятков различных миль. После введения метрической системы мер мили в качестве единицы измерения расстояний стали стремительно терять популярность. Сегодня из всего многообразия сухопутных миль осталось лишь около десяти. Самой распространенной из них является американская миля. Ее длина составляет 1609,34 метра.
К длине земного меридиана привязана не только морская миля. Старинная французская мера длины морское лье равняется 5555,6 метрам, что соответствует трем морским милям. Интересно, что, кроме морского лье, во Франции существовало еще сухопутное, также привязанное к длине меридиана, и почтовое лье.
Правила перерасчета скорости
Сегодня быстроходность морских судов все так же измеряется в узлах. Для того чтобы представлять эту характеристику в привычной для нас форме, необходимо переводить их в километры в час. Это можно сделать несколькими способами:
- Просто умножить количество узлов на 1,852 любым доступным способом, например, используя калькулятор.
- Сделать примерный расчет в уме, умножив количество узлов на 1,85.
- Применить специальные таблицы перевода из интернета.
Сделав подобный перерасчет, легко сравнить между собой скорости движения морских судов и других транспортных средств.
Рекордсмены среди судов
Быстроходность морских пассажирских судов обычно выше, чем торговых. Последний официальный рекорд («Голубая лента Атлантики») принадлежит американскому скоростному трансатлантическому лайнеру «Юнайтед Стейтс». Он был установлен в 1952 году. Тогда лайнер пересек Атлантику со средней скоростью 35 узлов (64,7 км/час).
Печально знаменитый «Титаник» в своем единственном рейсе в момент столкновения с айсбергом в ночь с 14 на 15 апреля 1912 года шел практически на пределе своих технических возможностей со скоростью 22 узла. Наивысшая тогда скорость пассажирских лайнеров («Мавритании» и «Лузитании») равнялась 25 узлам (46,3 км/час).
Вот некоторые из морских судов, бывшие когда-то обладателями «Голубой ленты Атлантики»:
- «Грейт Вестерн» (Великобритания) в 1838 году.
- «Британия» (Великобритания) в 1840 году.
- «Балтик» (Великобритания) в 1873 году.
- «Кайзер Вильгельм дер Гроссе» (Германия) в 1897 году.
- «Лузитания» (Великобритания) в 1909 году.
- «Рекс» (Италия) в 1933 году.
- «Куин Мери» (Великобритания) в 1936 году.
Существует отдельная категория судов — на подводных крыльях, которые используются для пассажирских перевозок и береговой охраны. Они могут развивать скорость свыше 100 км/час (60 узлов), но их область применения в море сильно ограничена исключительно прибрежной зоной и низкими экономическими характеристиками.
Смена приоритетов
С развитием авиации подобное активное соперничество среди океанских пассажирских судов потеряло свою актуальность. Пассажиры для пересечения Атлантики стали отдавать предпочтение самолетам, а судовладельческим компаниям пришлось переориентироваться на обслуживание туристов. Для круизных лайнеров важнейшими показателями стали надежность, комфортабельность и экономическая эффективность.
Оптимальная скорость современных океанских круизных теплоходов составляет обычно от 20 до 30 узлов, а для грузовых судов — примерно 15 узлов. Рекордное для того времени достижение «Юнайтед Стейтс» так и осталось наивысшим в истории. Для торговых судов приоритетными показателями сегодня являются прежде всего экономические. Погоня за рекордами окончательно ушла в прошлое.
Видео
В этой видеоподборке вы найдете много интересной информации по поводу измерения скорости морского транспорта.
Скорость в узлах
Скорость принято измеряет в метрах в секунду (для простоты, в километрах в час). Просто потому, что в международной системе, единицей длинны является метр, а времени — секунда. Конечно, так было не всегда и даже сегодня, в 21 веке можно услышать о таких единицах скорости как «узел» (knot, kt или kts).
Почему скорость измеряют в узлах
Почему скорость измеряется в узлах? Ответ прост: во-первых традиция, а во-вторых — это удобно. По сути, узлы, это самый древний способ измерения скорости. Если, конечно, рассматривать только инструментальные методы.
В античности к измерению расстояний и времени относились весьма просто. Особой точности не требовалось.
В древней Греции расстояние измерялось в стадиях. Один стадий равнялся 600 ступням Геракла. Также, в стадиях измеряли расстояние в Египте и Вавилоне. В Риме милей называлось расстояние в две тысячи шагов (1000 сдвоенных шагов, ведь шаг левой и правой ногами будет немного разной длинны) которое проходит легионер на марше. В любом случае, происходили меры длинны от такой обычной, но неточной штуки как «шаг».
Расстояние и время измерялись очень приблизительно. Главным было ответь на вопрос «за какое время мы доберемся?». Ответ чаще всего был «за два дня на лодке с веслами» или «за 4 дня пешком». И этого хватало вполне.
Что уж говорить о скорости, которая является измерением пройденного расстояния за определенный отрезок времени. Если и расстояние, и время измеряется не точно…. Но это в сухопутной жизни.
Морская навигация в древности. Скорость
А вот для моряков было очень важно понимать с какой скоростью идет корабль. Как без ориентиров в открытом море определить свое положение? Поможет только инерциальная система отсчета, связанная с самим судном.
Для того, чтобы узнать, где находится корабль сейчас, нужно знать следующее:
- где судно было раньше
- каким курсом двигалось
- какое расстояние прошло
Вот с последним пунктом у капитана могут быть возникнуть проблемы. Как определить расстояние в море? Очень просто — нужно знать скорость и время. А как измерять скорость?
Еще проще. Достаточно бросить что-то плавучее(например кусок дерева) с носа судна в воду и посмотреть, за какое время этот предмет окажется у кормы. Не очень удобно, нужно иметь запас щепок или каждый раз вылавливать любимую деревяшку из воды. Не проще ли привязать ее на веревочку? И…
Кем-то, когда-то был придуман очень простой прибор — лаг.
Это веревка с узелками на равном расстоянии и доской (или грузом) на конце. Бросаем веревку за борт и придерживаем рукой, и считаем, сколько узелков проскользнуло через руки за определенное время. Вот и получается скорость, с которой движется наш корабль. Ну а зная скорость, можно просто вычислить и пройденный путь.
В какой стране изобрели лаг — неизвестно. Но, вероятно, такой простой прибор могли придумать египтяне или финикийцы, так как именно они были первыми мореплавателями, которым такое вообще могло понадобиться. Но, с той же вероятностью — итальянцы, голландцы или португальцы, намного-намного позже.
Скорее всего, до эпохи великих географических открытий, точное знание скорости было не нужно. Ну а само слово «лаг» голландского или скандинавского происхождения.
Hydroptere смог разогнаться до скорости в 52,9 узла (97,9 км/час)
Важное замечание. Узелки на веревке завязывались так, чтобы было удобно считать. Это привело к тому, что в более позднюю эпоху, скорость в узлах стала соответствовать скорости в милях в час.
Также, если корабль, будет двигаться по меридиану, со скоростью один узел, то за час он пройдет расстояние в одну минуту широты. То есть шестидесятую часть градуса. А это уже удобные единицы измерения для «современной» навигации, когда земля представлена в виде сферы, а не плоской карты.
Что такое миля? Морская миля — это длинна дуги равной одной минуте длинны экватора. Часто встречается название «навигационная миля». Суть не меняется это все те же 1852 километра.
Где измеряется скорость в узлах?
Естественно на флоте скорость измеряется в узлах. Дань традиции, так сказать. Но не только моряки используют узлы.
Почему в авиации используются узлы для измерения скорости? Просто потому, что это, как и раньше, удобно для навигации. Самолет, как и корабль движется не по плоской поверхности, а по геоиду (приплюснутой у полюсов сфере). Поэтому, удобно выражать расстояние в милях (равных длине дуги), чем в километрах. Соответственно, и скорость в узлах, то есть милях в час также удобнее.
Указатель скости самолета, в узлах. Две для стрелки для: приборной и истинной скоростей
Но в современном мире это уже не так важно. Ведь даже такого члена экипажа как штурман в авиации больше нет. Координаты самолета и корабля больше не нужно рассчитывать вручную, ведь есть GPS. А пилоту, в принципе, все равно, в каких единицах измеряется скорость самолета, узлах или километрах в час. В любом случае он использует значения указанные в «инструкции» к конкретному самолету и обучается управлять им же глядя на эти же приборы. Поэтому пересчитывать одно значение в другое не требуется.
Указатель скорости вертолета. В километрах/час
Если, например, речь идет о Боинг 737, и указана минимальная скорость взлета 162 узла, то пилот будет ориентироваться на показание прибора, который тоже градуирован в узлах. Вспоминать, что в это 300 км/час ему не нужно.
Чему равняется узел?
1 узел равняется 1,852 км/час, или 1,1508 миль/час или 0,514 метров в секунду.
Почему узел не равен 1 миле в час? Потому, что то другая миля, сухопутная, равная не 1852, а 1609 метрам. Вот откуда в формуле
1 kts=1,15 mph «лишние» 15%.
Очевидно, что если использовать морские мили, то узел — это одна морская миля в час.
Есть простое правило быстрого перевода узлов в километры в час. Скорость в узлах нужно умножить на 2 и отнять еще 10% значения. Не абсолютно точный метод, но дает некоторое представление. Например, если скорость корабля – 20 узлов, это:
20*2-(20*0,1)=40-2≈38 километра в час.
А точное значение — 37 км/ч.
Скорость в узлах нельзя называть «узел в час», потому, что получается глупость. Узлы, это и есть мили в час. Поэтому или «узел» или «миля в час». Причем обязательно нужно уточнить это морская или навигационная миля.
Почему моряки измеряют скорость в узлах?
Морской узел – это принятая единица определения скорости, при которой объект преодолевает за один час расстояние, соответствующее морской миле. В РФ и многих других странах активно применяется в сфере морской и речной навигации. Относится к внесистемным величинам, но может применяться вместе с единицами СИ. Согласно общепринятым международным стандартам равняется 1852 м/ч (морская миля в час) либо 0,514 м/с.
Распространенность узлов объясняется большим удобством их использования при навигационных расчетах – корабль, движущийся со скоростью 1 узел по направлению любого меридиана за 60 минут, преодолевает 1 угловую минуту широты.
История появления морского узла
На заре кораблестроения и мореплавания еще не были изобретены приборы, помогающие ориентироваться в бескрайнем пространстве открытого моря. Определять местоположение судна тогда не умели, поэтому чтобы «не заблудиться» предпочитали ходить вдоль берега – так часто поступали финикийцы и древние греки.
Со временем местоположения корабля научились вычислять с помощью географических координат. Если широту (положение относительно экватора) определяли по полярной звезде, то с долготой (положение относительно Гринвичского меридиана) возникало гораздо больше проблем. Морякам приходилось вычислять расстояние, которое они преодолели от точки с известной им долготой за определенный временной интервал. С этой целью было создано приспособление, названное секторным лагом. Слово лаг произошло от голландского log – расстояние.
Принцип работы первых лагов
Самый ранний образец лага – обычное бревно или доска с прикрепленным тросом – линем (лаглинем). Во время движения судна приспособление кидали за борт с кормы. Оно удерживалось на водной поверхности с помощью отростков лаглиня в нескольких точках, что позволяло занимать перпендикулярное положение относительно направления хода корабля.
По причине торможения сектора водой, линь подавался примерно со скоростью движения корабля. Моряк определял длину линя, уходящего за борт в течение фиксированного времени, чаще всего, 30 или 60 секунд. Для этого на тросике с одинаковым интервалом вязали узлы, которые затем и подсчитывали. Расстояние между узелками устанавливали заранее таким образом, чтобы количество узлов отражало скорость плавсредства. В результате новая единица получила наименование узел.
Приведем пример
Если лаг разбит на сектора, интервалы между которыми составляют 50,7 фута (тождественно 1/120 морской мили) при скорости передвижения объекта в один узел прибор за 60 секунд сможет вытравиться на два узелка (1/60 мили), а за 30 секунд на 1 узелок. Получается, что в случае вытравливания за 30 секунд десяти узелков скорость судна составляет 10 узлов.
Интересно: Правильное употребление термина – судно идет полным ходом тринадцать узлов, при этом неверно говорить тринадцать узлов в час.
Современный лаг
Лагом называется прибор, определяющий скорость передвижения судна. Существует несколько разновидностей лагов, которые выполняют измерение с помощью определения напора воды. Сегодня на судах используют приборы, основу которых составляют плоские лопасти, вращающиеся во время движения. Когда они передвигаются лопасти вращаются, приводя в движение механизм, определяющий действительную скорость плавсредства. Также применяются следующие виды лагов:
- Индукционные;
- Гидродинамические;
- Гидроакустические – корреляционные и доплеровские.
Интересный факт: до 1965 года узлы считались наиболее распространенной единицей измерения в Великобритании, однако затем они получили новое наименование – мили.
Морские узлы служат главной единицей определения скорости плавательных средств. Это понятие появилось во времена расцвета парусного мореплавания, когда впервые стали использовать специальное приспособление для измерения скорости – лаг, который оснащался тросиком с повязанными на нем узелками.
Источники:
http://liveposts.ru/articles/nauka-i-tehnologii/opredelenie-skorosti-sudov-v-uzlah-i-perevod-v-kilometry-v-chas
http://interesnye-istorii.in.ua/why-knot/
http://kipmu.ru/pochemu-moryaki-izmeryayut-skorost-v-uzlax/