清朝末期的战舰都没有GPS,行进在大海中的战舰是如何导航和定位的
用天文导航法
天文航海是指在海上观测天体高度、方位等以确定船位的导航技术。
中国古籍有很多关于将天文应用于航海的记载。西汉《淮南子·齐俗训》:"夫乘舟而惑者,不知东西,见斗极则寤矣。"东晋法显《佛国记》:"大海弥漫无边,不知东西,唯望日月星辰而进。"北宋朱彧《萍洲可谈》:"舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦观指南针。"明《武备志》所收的《过洋牵星图》记有南北、东西星体在水天线上若干指(角度单位)的数据,用以估计船位。
欧洲在15世纪以前仅能白昼顺风沿岸航行。15世纪出现了用北极星高度或太阳中天高度求纬度的方法。当时只能先南北向驶到目的地的纬度,再东西向驶抵目的地。16世纪虽然已有观测月距(月星之间角距)求经度法,但不够准确,而且解算繁冗。18世纪六分仪和天文钟先后问世,前者用于观测天体高度,大大提高了准确性;后者可以在海上用时间法求经度。1837年美国船长T.H.萨姆纳发现天文船位线,从此可以在海上同时测定船位的经度和纬度,奠定了近代天文定位的基础。1875年法国海军军官圣伊莱尔发明截距法,简化了天文定位线测定作业,至今仍在应用。
在现代的无线定位法出现以前,海上的船只都是靠六分仪配合航海天文钟和海图来定位的。
六分仪的原理是牛顿首先提出的,是一种用来测量远方两个目标之间夹角的光学仪器。六分仪外形呈扇状,其结构包括一个小望远镜,一个半透明半反射的固定平面镜(地平镜),一个与指标相联的活动反射镜(指标镜)。
使用利用六分仪前,先用精度高的航海天文钟确定时间,再测量太阳或其他天体与海平线或地平线的夹角,以便迅速得知船只所在位置的经纬度,然后在海图上根据经纬度定位,就可以知道现在船只在哪了。
六分仪的特点是轻便易携带,而且精度较高,缺点是云层厚的时候不能使用。
1900年之前的,海上船舶的航行导航和定位方法并不是基于今天的卫星定位系统,而是基于一种低级确是有效的复合式导航模式,具体方式如下:
1、人工海图计算。
当船舶从港口出发之后,领航员就会基于海图上标定的坐标设计原点。接下来主要依靠的是船上装备的指南针来判断出当前任一时刻船舶的航向角度,之后随着航时、航速的不同,连续性进行计算,并在海图上标定船舶航向轨迹,这样就形成了一条航线。
船长可以根据这个人工绘制的航线,及时调整航向,抵达目的地。
2、采用星光定位+灯塔定位等方式对航迹进行修正。
第一种人工累计计算方式,其实就是数学上的积分运算,随着时间和航程的加大,这种人工计算方式的误差在不断的累计和放大,因此在一定间隔时间和航程之后,就需要利用其它方法对其航迹进行纠正。最常用的方法有两种:
第一种:六分仪
这是一种简易光学测量方式,主要是用来测量太阳、恒心和地平线的夹角,结合当前时间,带入公式就可以计算出此时船舶所处的经纬度,从而对航图进行纠正。
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船舶与海洋工程专业属于工学大类下海洋工程类的二级学科,本科学制为四年,毕业后授予工学学士学位。船舶与海洋工程专业是船舶建造和院校海运行业的重要支撑学科,主要学习船舶的构造、航行原理、安全性设计及建造等内容。在学习中又分为船舶工程和海洋工程两个方向,船舶工程主要是船舶制造和船舶舾装,海洋工程主要是以开发利用、保护、恢复海洋资源为目的的工程。