Pokračování článku od Rozáry. První část je uložena v archivu článků, který je přístupný pro přihlášené.

Jak se navigovalo, než začaly létat satelity?

Existovaly systémy dlouhovlnné rádiové hyperbolické navigace, v Evropě DECCA, v Americe a ve Středomoří LORAN a celosvětový systém OMEGA. Žádný z těchto systémů jsme tehdy nemohli použít, protože přístroje byly tak objemné, drahé a potřebovaly tolik proudu, že si je mohly dovolit jen velké lodě.

Od bóje k bóji

Na Greifswaldském zálivu, jižním a západním Baltu a podobných uzavřených částech moří se prostě plulo od jedné bóje ke druhé, od majáku k majáku. Když jste k příslušnému bodu dopluli, stanovili jste na mapě kurs k dalšímu, spočítali kompasový kurs, zaznamenali stav logu a pokračovali v plavbě. Když bylo nutné křižovat v protivětru, zakreslovaly se do mapy pečlivě kursy a stavy logu při každém obratu a pak už byl potřeba jen dobrý dalekohled, abyste se našli.

Rádiové náměry – gonio

Na větších plochách, kde už nebylo vidět pobřeží a nebylo ani dost jiných plavebních znaků, jste měli zase jen dvě možnosti. Především velmi pečlivě kormidlovat, odečítat uplutou dráhu, přesně ji zakreslovat na mapu a svoji polohu pak kontrolovat gonionáměry na rádiové majáky.

Skoro každý důležitější maják tehdy vysílal na kmitočtu, který byl uveden v navigačních příručkách, záměrný signál s charakteristickým morseovým znakem (museli jste k tomu ještě znát morseovu abecedu – co to je, ptáme se dneska). Pomocí záměrného přijímače jste odečetli úhel mezi směrem, kterým plujete a náměrem na maják a z toho pak zase s pomocí naší navigační rovnice spočítali svoji poziční linii k danému majáku.

Když se vám podařilo v rozumném čase zachytit další maják, měli jste křížový náměr a kontrolu svoji pozice. Majáky totiž vysílaly v časových sekvencích, obvykle šest majáků po minutách na stejném kmitočtu, takže když jste to jednou prošvihli, seděli jste někdy u mapového stolu třeba půl hodiny, než jste tu polohu dostali.

Dnes už je s majáky konec, jak už se paní Carsten zmínila, šetří se a na Baltu, pokud je mi známo, vysílá už jen Hoburg na jihu Gotlandu a slavný Landsort u jižního vstupu do stockholmských skér. Tak by zbývalo už jen to pečlivé kormidlování a kreslení po mapě.

Noční plavba

Pro ty statečnější platilo tehdy pravidlo, že noční plavba je mnohem snazší než ve dne, protože v noci svítí majáky na dvacet mil a podle světel se dají přesně identifikovat, kdežto ve dne je vidíme sotva na pár mil a vypadají z dálky všechny stejně. Pamatuji se dodnes, jak se na Baltu v létě brzo rozednívalo a my ráno honem brali všechny optické náměry na všechno, co bylo vidět svítit, než vyšlo slunce.

Sextant

Samozřejmě navigace se sextantem je krásná a romantická věc, kterou se mnozí také naučili, ale na Baltu nebyla k ničemu, její přesnost se hodí tak na přeplavby oceánu nebo Černého moře, a ne na plavbu od Rujány na Gotland.

Systém Consol

Na severním moři, kde navigaci stěžovaly silné přílivové proudy, usnadňoval orientaci důmyslný systém Consol. V činnosti byly dva vysílače – Stavanger na norském pobřeží a Bushmills na skotském. Když jste si je na dlouhých vlnách naladili, mohli jste podle pečlivě spočítaných teček a čárek, které jste slyšeli,, najít v navigační příručce, nebo na speciální mapě, přímo poziční linii třeba na ten Stavanger. A když jste to opakovali na ten Bushmills, měli jste křížový náměr a polohu. Přesnost byla, podle místa, pod jednu míli.

To už je také dávná minulost, provoz a údržba složitých anténních systémů těchto vysílačů byla velmi nákladná a jak začaly létat satelity, vlastně ještě dříve, byl konec.

Systém DECCA

Byl zaveden ve čtyřicátých letech minulého století, zpočátku samozřejmě pro válečné účely. Elektronkami osazené přijímače měly rozměry menší almary a polohy se odečítaly na
analogových přístrojích, jejichž údaje se musely přenést na speciální mapu se zakreslenými hyperbolickými souřadnicemi. Jak se po válce systém, hlavně mezi rybáři rozšířil, byl někdy problém koupit mapu určité oblasti nepočmáranou barevnými souřadnicemi tohoto systému.

Když technický pokrok dospěl k integrovaným obvodům a osobním počítačům, bylo možno zakoupit navigátor systému DECCA velikosti balíčku s deseti krabičkami zápalek, který sám vyhledal nejvýhodnější skupinu vysílačů tohoto systému a na svém krásně čitelném displeji přímo udal vaši polohu tak, jako dnes každá GPSka.Vyžadoval ale pořádnou anténu, kterou většinou tvořil izolovaný zadní stěh.

Tu krabičku za tehdejších 300 marek mám ještě doma schovanou, není dnes už k ničemu; systém DECCA byl vypnut krátce po tom, co Američané zrušili ono umělé zkreslení satelitní navigace. Ale několik let jsme si užívali jejího komfortu, než se daly koupit GPSky za lidskou cenu a v přiměřených rozměrech. A jsme zpátky v dnešním čase.

Náměr a posiční linie

Některé pojmy v předešlém textu, který má poskytnout pohled do minulých časů a trochu povzbudit zamyšlení nad tím, co nám dnešní podmínky umožňují a do jaké míry nám dostačují ke skutečně zodpovědné navigaci (viz onen druhý bod!), nemusí být v dnešní době docela jasné. V tomto dodatku chci těm, kteří to myslí vážně, tyto pojmy blíže objasnit. Pro nás starší to byla běžná rutina, ale dnes tomu tak asi nebude.

Tak hned taková samozřejmost: Jak se provádí a vyhodnocuje náměr na navigační bod? Především musíme příslušný bod mít (maják, bóji, věž kostela, význačný mys nebo vršek kopce) spolehlivě identifikován a nalézt jeho podobu na mapě. Pomůže nám k tomu předešlá soustavná navigační práce, svou polohu přibližně známe a chceme si ji jenom upřesnit.

Vezmeme záměrný kompas, který na pořádné lodi určitě máme a jdeme s ním na místo na palubě, o kterém jsme se dříve nějak přesvědčili, že tam nic jeho údaj nebude ovlivňovat (kde je pro něj "„nulová deviace"“, namíříme jeho průzory na příslušný bod a odečteme údaj na stupnici, dnes už také u dražších přístrojů na displeji. A můžeme počítat podle naší známé "„navigační rovnice", ve které nám odpadne deviace a samozřejmě I snos. Místo KD napíšeme KR (kurs reálný) a místo KK napíšeme NK (náměr kompasový) a dostaneme:

KR = NK + deklinace

Jak prosté, milý Watsone! Jen tu deklinaci musíme dosadit se správným znaménkem (West má minus!)

Vezmeme navigační trojúhelník nebo jinou pomůcku a nakreslíme na mapě od toho bodu přímku s příslušným KR. A to, co jsme právě nakreslili, je naše poziční linie. Ta nám říká: někde na této přímce se nachází naše loď. A celá další věda o terestrické navigaci pojednává o tom, jak dostat ten další bod na té přímce, kde se naše loď opravdu nachází.

Jistě každého napadne, že nejsnáze se to provede tak, že uděláme náměr na nějaký další bod, dostaneme druhou poziční linii a v jejich průsečíku se nacházíme. To je ten nejjednodušší postup: křížový náměr. Oba body ovšem musí ležet v nějaké rozumné vzdálenosti od sebe, aby poziční linie nesvíraly příliš ostrý úhel – pozice by pak mohla být dosti nepřesná.

V praxi ovšem málokdy máme k dispozici ony kýžené dva body, většinou jsme rádi, když máme k dispozici alespoň jeden, který dovedeme spolehlivě identifikovat a ztotožnit s mapou s kdovíjakým měřítkem, kterou máme na lodi, spoléhajíce se na satelity. Pak nastoupí další kouzlo, kterému Angličané říkají „running fix“, a které vyžaduje už trochu více navigačního umění.

Především potřebujeme mít možnost, nějakým způsobem přesně stanovit uplutou dráhu naší lodi během provádění našeho měření. To nám umožní buď fungující log a stačí si jen poznamenat jeho údaje, nebo alespoň změřit nebo odhadnout svoji rychlost, stopkami změřit čas a z toho uplutou dráhu spočítat. Pak potřebujeme spolehlivého kormidelníka, nebo dnes už také autopilota, který nám bude po celou dobu měření držet stálý kurs podle lodního kompasu.

Jak se přibližujeme k vyhlédnutému objektu (majáku, mysu), vezmeme první náměr a zaznamenáme stav logu nebo spustíme stopky. Od té chvíle musí kormidelník držet stálý kurs, v ideálním případě rovnoběžně s pobřežím, kde se vyhledaný objekt nachází. A když se nám zdá, že už další náměr bude tvořit dostatečně tupý úhel s prvním, uděláme druhý náměr a přečteme log, nebo zastavíme stopky. Oba náměry přepočítáme na skutečné (NR), kormidlovaný kurs také na KD a čas na uplutou dráhu. Pak narýsujeme na mapu obě poziční linie.

Na první z nich, odpovídající „času nula“, si zvolíme bod, nejlépe v místě předpokládané polohy v době začátku měření (KD). Z jejího koncového bodu narýsujeme rovnoběžku s první poziční linií a kde nám protne druhou poziční linii, tam byla poloha naší lodi, když jsme měření skončili – teď už jsme někde dál, protože nejsme zvyklí dost rychle počítat a rýsovat.

Mistři dokáží ještě jedno další kouzlo: Stojí na palubě se záměrným kompasem a když je náměr na zvolený objekt přesně 45º, začne měřit uplutou dráhu. Měření skončí, když se náměr změní na 90º (travers). Pak stačí narýsovat jen druhou poziční linii (90º), nanést na ni délku upluté dráhy a má polohu – nemusí nic dalšího kreslit, žádné rovnoběžky! (Důkaz: pravoúhlý trojúhelník s úhlem přepony 45º má obě odvěsny stejně dlouhé). To je, jak říkají Němci, známé „Vierstrichpeilung“, anglicky to neumím.

Posuďte sami – není tohle krásná „námořnická“ zábava a nevyplatí se to zkusit, i když nám nad hlavou létají (ve výši 20 000km!) ty satelity? To mi připomíná klasickou příhodu z dnešních časů: Povídají si dva jachtaři, jak se jim vedlo při přeplavbě do Karibiku. Jeden se ptá: „Máš na lodi ještě sextant, jak ti to s ním jde?“ Ten druhý se chlubí: „No samozřejmě, mě to moc baví, každý den jsem dělal alespoň jedno měření polohy.“ „A jaký máš chronometr, je na něj také spolehnutí?“, ptá se první. „Jakej chronometr, vole, přece GPSka ukazuje atomovej čas, ten je vždycky přesnej“.

Další možnosti

Na mapě máme na moři všelijak zakroucené křivky, které spojují místa stejné hloubky. Když je těch čar v místě naší poziční linie dostatek a máme fungující měřič hloubky, můžeme se podle nich na té poziční linii přibližně najít – někdy je to velmi vítaná pomoc, která současně poskytuje jaksi „přídavné“ bezpečí navíc.

Známe-li výšku navigačního objektu nad hladinou (u majáku je uvedena v soupisu světel, nebo na elektronické mapě), můžeme na základě úhlu, který třeba změříme sextantem, vypočítat pomocí tangenty naši vzdálenost od něj a máme zase polohu.

Když se v noci blížíme ke vzdálenému pobřeží, můžeme použít další krásnou námořnickou metodu. Jak se blížíme, netrpělivě čekáme, kdy už se objeví nějaký maják. Předem, než se ukáže, pozorujeme na horizontu odlesky jeho záblesků a můžeme jej už identifikovat. Jakmile se jeho světlo vynoří nad obzor, uděláme náměr a můžeme spočítat svoji vzdálenost od něj (polohu na poziční linii). Použijeme k tomu vzorec:

L = 2,08 . (√H1 + √H2)

Kde L je naše vzdálenost od majáku, H1 je výška našich očí nad hladinou a H2 výška světla majáku nad hladinou podle soupisu světel. H dosazujeme v metrech, L vyjde v námořních mílích. A máme polohu. To všechno obsahuje „kouzelný“ koeficient 2,08, který zahrnuje i chybu refrakce.

Deviace a deviační křivka

Materiál trupu laminátové nebo dřevěné lodi je sice nemagnetický, ale v blízkosti kompasu máme motor, kormidelní převody a stevenovou hřídel, sem tam nějaký hasicí přístroj, a nerezové kování takeláže také nemusí být nemagnetické. Víme, že deviaci můžeme vypočítat z naší navigační rovnice:
deviace = KD – KK – deklinace – snos

To je sice krásné, ale co s tím? Naši loď uvážeme na místě odkud známe náměr na nějaký význačný bod v dostatečné vzdálenosti, abychom při otáčení lodě vyloučili chyby. Třeba z našeho plata před Českým Yachtklubem v Praze máme odměřený kurz na věž Sv. Víta – je to známých 340º. Naše loď stojí, nikam nepluje, KD bude směr, kterým jsme ji natočili. Snos odpadne, pražskou deklinaci známe a KK čteme na našem kompasu. Sestavíme tabulku a podle ní nakreslíme křivku, čím více bodů naměříme, tím bude lepší.

Máme ale problém – jak dostat skutečný směr, kterým je loď natočena – ono „KD“? Právě za pomoci našeho známého náměru na toho Víta. Použijeme k tomu nástroj, kterému se česky říká „pajlšajba“, tedy záměrná deska, nebo také pelengátor. Kulaté prkénko s dělením po stupních do 360 a na něm se otáčí raménko s dvěma průzory a ručkou, která ukazuje na té stupnici. Nástroj onen připevníme třeba na střechu kajuty, stačí jen dvoustranou lepenkou, ale nula a 180 musí být přesně ve směru osy lodě. Natáčíme loď, čteme na něm náměr na toho Víta (340º) který označíme třeba α, a počítáme KD – tedy směr, kterým jsme loď natočili, podle vzorce:

KD = KR – α v našem případě KD = 340 – α

Zkuste si z cvičných důvodů odvodit, kde se vzalo to znaménko minus. Výsledek našeho měření dopadne třeba následovně:
α             KR          KD          KK          deklinace            deviace
0             340         340         345         – 2         – 3
10           340         330         334                        – 2
20           340         320         322                        0
30           340         310         311                        + 1
40           340         300         299                        + 3
50           340         290         288                        + 4
60           340         280         276                        + 6
70           340         270         274                        + 8
80           340         260         253,5                    + 8,5
90           340         250         242,5                    + 9,5
100         340         240         233                        + 9
atd.

Na podkladě této tabulky můžeme nakreslit celou deviační křivku. Podotýkám na adresu skeptiků: samozřejmě je obtížné, odečítat i na stojící lodi její kompas na celé, nebo ještě desetiny stupně.

Ještě horší je kormidlování na lodi, plující po zvlněném moři, kde se zkušenému kormidelníkovi daří stěží držet kurs okolo pěti stupňů. To ovšem představuje toleranci; jako u každé tolerance je důležitá přesná poloha jejího středu a proto se musíme stále snažit o co nejpřesnější výpočty, abychom chyby ještě nezvětšovali.

Když dostaneme křivku, která má v některých místech strmý průběh, může být v takových kurzech velmi obtížné kormidlování. Buď je kompas extrémně neklidný (deviace kompas urychluje) nebo v určitém místě na výchylku kurzu přestává reagovat (deviace kompas zpomaluje). Buď se pak snažíme takovým kurzům vyhnout nebo musíme kompas kompenzovat – většina lepších kompasů má k tomu účelu stavitelné magnety a regulační šrouby.Tuto práci raději přenecháme profesionálům nebo alespoň zkušenějším kamarádům.

Závěr

Tento stručný přehled navigace byl inspirován úsilím německého časopisu YACHT, upozornit na zanikající umění navigace. Včetně eseje od paní Carsten Kemlingové, který jsem vám přeložil v úvodu, zabírá tam celé povídání s mnohými, vesměs zbytečnými a složitými obrázky (oni totiž neznají „Maximovičovu“ rovnici!) spoustu místa.

Náš článek obsahuje víc konkrétních informací, přidali jsme dlouhou stať o deviaci, ale jeho studium z vás kapitána dálkové plavby neudělá, má jen jeden úkol: Upozornit na to, že fungující GPSka na palubě nemůže nikdy stačit k bezpečné plavbě sama o sobě.

Znovu si nakonec dovolím připomenout ony dva body, ze kterých sestává navigace, jak jsem je uvedl na začátku a že znalost polohy mé lodi nestačí; je to jen první bod a musím také splnit ten druhý.

Rozára