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Georg Bach / Eugen Richter:
Astronomische NavigationTeil 2: Aufgaben der Navigation
Abbildungen: BSG Segeln und pixelio.de
Seite 2
Aufgaben der Navigation
• Ortsbestimmung
• wo befinde ich mich (wo ist mein Standort)?
• Kursbestimmung
• wohin führt mein Kurs
• welcher Kurs führt zum Ziel
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Standort
Aus dem täglichen Leben kennen wir:
• Ort
• Strasse
• Hausnummer
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Definition eines Standortes
Koordinatensystem der Erde :
• Kennzeichnung eines Punktes innerhalb eines gedachten Netzes um die Erde
• Breitenkreise
• Längenkreise
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Koordinatensystem der Erde
• Beschreibung eines Standortes durch die
• geographische Breite
• geographische Länge
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Breitenkreise
• Bezugsebene ist der Äquator
• Parallel zum Äquator verlaufen die Breitenkreise
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0 ° Äquator
N
S
50 ° N Ortsbreite
Breite
Geographische Breite
• Winkel zwischen Ortsbreite und Äquator am Erdmittelpunkt
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Geographische Breite
• Notwendig ist die Angabe, ob vom Äquator aus nach Nord oder nach Süd gezählt wird
• Extremwerte:
• 90° N Nordpol
• 90° S Südpol
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Geographische Breite
• Winkel zwischen Ortsbreite und Äquator am Erdmittelpunkt
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Längenkreise (Meridiane)
• Bezugsebene ist der Greenwich-Meridian (Null-Meridian)
• Von Pol zu Pol verlaufen halbkreisig die Längenkreise
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N
S
Null-Meridian
45 ° E
Standort
Orts-Meridian
Geographische Länge
• Winkel zwischen Ortsmeridian und Null-Meridian am Erdmittelpunkt
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Geographische Länge
• Notwendig ist die Angabe, ob vom Greenwich-Meridian aus nach Ost (E) oder nach West (W) gezählt wird
• 000° bis 180° E
• 000° bis 180° W
• Extremwerte:
• 000° Greenwich-Meridian
• 180° hintere Meridian (Datumsgrenze)
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Geographische Länge
• Winkel zwischen Ortsmeridian und Null-Meridian am Erdmittelpunkt
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Angabe des Ortes durch Länge und Breite
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Kartenprojektion
Mercatorkarte
Gerardus Mercator 1512 - 1594
Wir benötigen eine winkeltreue Karte:
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Von der Kugel zur Karte
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Mercatorprojektion
winkeltreu aber nicht flächentreu
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Bezugsrichtungen
• Geographische Breite: Äquator
• Geographische Länge: Greenwich-Meridian
• Für die Praxis ist ein Instrument notwendig, dass mir eine dieser Bezugsrichtungen anzeigt:
Kompass
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Kompassanzeige
• Zeigt die Nord - Süd - Richtung
• Richtung der Meridiane
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000
090
180
270
045
135
315
225
Bezugsrichtungen
Kompasseinteilung
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N
E
S
W
NE
SE
NW
SW
Kompasseinteilung
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Kompassrose
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Kurs
• Winkel zwischen Meridian und Kursrichtung
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Kurs: 090°
Meridian
Kurslinie90°
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Kurs: 045°
45°
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Kurs: 270°
270°
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Kompass-Fehler
Missweisung
• Kompass zeigt nicht zum geographischen Nordpol, sondern zum magnetischen Nordpol
• Kompass wird durch geologische Gegebenheiten beeinflusst
• Die Missweisung ist der Seekarte zu entnehmen
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Der magnetische Nordpol ist nicht stationär
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Missweisung
MgN rwN
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Die Missweisung ist der Seekarte zu entnehmen:
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Die Missweisung ist der Seekarte zu entnehmen:
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Berechnung der Missweisung
Die Missweisung in den Seekarten wird stets für ein bestimmtes Jahr angegeben:
0° 35´E 2000 (7´E)
Die Missweisung betrug 2000 0° 35´E, sie ändert sich jedes Jahr um 7´in Richtung Esie ändert sich jedes Jahr um + 7´
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Distanzangaben
• Die Seemeile ist ein natürliches, auf das Koordinatensystem bezogenes Maß der Entfernung (Distanz)
• 1 sm ist der Abstand zweier Breitenparallele im Abstand von einer Minute
• 1/10 sm = 1 Kabellänge
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Seemeile
N
S
= 54° 21,2` = 54° 22,2`
1 sm
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Abgreifen einer Distanz in der Karte
am rechten oder linken Kartenrand1 Minute = 1 Seemeile
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Umrechnung von sm in km
• Erdumfang: 40.000 km
• hierin enthalten sind 360°
• 1 Minute = 1 Seemeile
• 360° = 21.600 Minuten
• 40.000 km : 21.600 = 1,852 km
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Navigationsverfahren
• terrestrische Navigation
• elektronische- (Funk-) Navigation
• astronomische Navigation
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Terrestrische Navigation
Erdgebundenes Navigationsverfahren (Terra = Erde)
Grundlagen:
• Verwendung von Landmarken, Seezeichen oder Koppelorten
Verfahren:
• Peilungen, Koppelnavigation
Standlinie:
• Gerade
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Terrestrische Peilungen
Peilobjekte müssen
• eindeutig identifiziert werden können
• in der Seekarte eingezeichnet sein
Je näher das Peilobjekt, je geringer ist der Peilfehler
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Terrestrische Peilungen
• Standlinie, aber noch kein Standort
?
?
?Meridian
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Terrestrische Peilungen
• Standort aus 2 Standlinien
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Terrestrische Peilungen
• Besser: Drei Standlinien
AC
B
Fehlerdreieck
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Terrestrische Peilungen
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Koppelorte
• Standortbestimmung aus versegelter Strecke
• Ein so ermittelter Ort heißt Koppelort (Ok)
KüG16.00OB
17.00 OK
z.B. 6 sm
Meridian
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Terrestrische Navigation
Verfahren:
• Abstandsbestimmungen
• Feuer in der Kimm
• Höhenwinkelmessungen
• Doppelwinkelmessungen
• Standlinie:
• Kreisbogen mit r = Abstand
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Abstandsbestimmungen
r
r = Abstand
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Feuer in der Kimm
Rechnerische Ansatz:
A = 2,075 x (√H +√Ah)
A = Abstand in smH = Höhe des Feuers in mAh= Augenhöhe des Beobachters
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Höhenwinkelmessung
A =13
7x
H
n
nH
A
Seite 49
Höhenwinkelmessung
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Elektronische (Funk-) Navigation
Grundlage:
• elektromagnetische Wellen
Verfahren:
• Peilung von Funkfeuern
Standlinie:
• Gerade
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Peilung von Funkfeuern
Funkfeuer
Standlinie
Meridian
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Peilung von Funkfeuern
• In der Schifffahrt heute nicht mehr gebräuchlich
• Anwendung aber weiterhin in der Luftfahrt: Flugfunkfeuer
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Flugfunkfeuer
• z.B. Instrumenten – Landesystem (ILS)
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Flugfunkfeuer
• z.B. UKW-Drehfunkfeuer (VOR)
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Elektronische (Funk-) Navigation
Verfahren:
• Loran (Long Range Navigation)
Standlinie:
• Hyperbel als geometrischer Ort aller Punkte, deren Abstände zu zwei Sendern den gleichen Unterschied bilden
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Hyperbelnavigation
Sender A Sender B
Zwei Sender (A und B) eines Hyperbelsystems
Für das Fahrzeug ergibt sich eine Abstandsdifferenz
von 180 sm - 80 sm = 100 sm
180 sm
80 sm
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Hyperbelnavigation
A B
F
Alle Fahrzeuge mit einer Abstandsdifferenz von 100 sm
stehen auf der gleichen Hyperbel
200 sm
180 sm
160 sm
190 sm
100 sm80 sm
60 sm
90 sm
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Hyperbelnavigation
Standort
Hyperbel 1
Hyperbel 2
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LORAN – Abdeckung Mittelmeer West
Hautpsender:
• Sellia Marina (1)
Nebensender:
• Lampedusa (2)
• Estartit (3)
1
2
3
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NELS
Seite 61
LORAN
• Laufzeitdifferenzmessung zwischen Signalen von zwei Sendern einer Kette
• eine direkte Laufzeitmessung des Signals wäre gerätetechnisch sehr aufwendig, da der Startzeitpunkt des Signals bekannt sein muss
• Frequenz: 100 kHz (Langwelle)
• Angabe der Abstandsdifferenz als Laufzeitdistanz
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Elektronische (Funk-) Navigation
Verfahren:
• GPS
Standlinie:
• Kugelschale als geometrischer Ort aller Punkte, die den gleichen Abstand zum Satelliten haben
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GPS
• Messung der Laufzeit eines Signals
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Kugelschale als Standlinie
Seite 65
GPS
Seite 66
GPS
• Zwei Kugelschalen ergeben einen Standort
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GPS
• Die Genauigkeit wächst mit der Anzahl der Satelliten
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Elektronische (Funk-) Navigation
Verfahren:
• Radar
Standlinie:
• Gerade aus Peilungen oder Abstandsbestimmungen von Radarzielen
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RadarBezugsrichtung
Peilrichtung
Abstandsringe
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Radar
Seite 71
Radar
Seite 72
Radar
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Astronomische Navigation
Grundlage:
• Bestimmung des Winkels zwischen Horizont und
• Sonne
• Mond
• Planeten
• ausgewählten Fixsternen
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Astronomische Navigation
Verfahren:
• Standlinie nach HO 249
• Chronometerlänge
• Mittagsbreite
• Nordsternbreite
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Astronomische Navigation
Standlinie:
• Kreis um den Bildpunkt des Himmelskörpers
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Standlinienarten
• Gerade
• Kreis(bogen)
• Hyperbel
• Kugelschale
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