FI78554C - Navigationsteknik foer att uttrycka riktningar. - Google Patents

Description

! 78554

Navigointi tekniikka suuntien ilmaisemiseksi

Keksinnön kohteena on kartan ja kompassin avulla tapahtuvan navigoinnin yhteydessä käytettävä kompassisuuntien ilmaisu-tekniikka, jossa navigointiväline sisältää kartalla olevaa kulkusuuntaa varten kulkusuunnanosoittimen sekä tätä kulkusuuntaa vastaavan kompassi suunnan lukemista varten kulma-asteikon mekaanisessa, elektronisessa tai muussa muodossa.

Karttaan ja magneettikompassiin perustuvassa navigoinnissa on tosisuunnan mittaus ja sen täydennykseksi tarvittavien erilaisten korjausten, kuten eksymä-, eranto-, sorto- ja virta-korjausten teko perinteisesti suoritettu melko hankalilla tavoilla. Tunnettuja ovat olleet kaksi pääasiallista tekniikkaa: 1. Kartalla oleva reittisuunta on siirretty joko kahden koi mi ovi i vai men tai yhden suun ta i svi i voi ti npari n avulla viivaimia vuorotellen siirtelemällä kartalle johonkin kohtaan painetulle asteikolle, josta sitten reitin tosi suunta tai mahdollisesti myös erannainen suunta on voitu lukea tai reitti-suunta on siirretty viivaimen avulla sellaiseen kohtaan kartalla, että suunta on voitu lukea toisena viivaimena käyte-tyltä astelevyltä pituuspiirin kohdalta.

2. On käytetty erilaisia suunnanosoitusviivaimia tai laskinkiekostoja, jotka on nivelöity läpinäkyvälle tosi-suuntalevy11 e. Näissä välineissä on yleensä yksi osa täytynyt asettaa karttareitin suuntaiseksi ja toinen osa pohjois-eteläsuuntaiseksi, jonka jälkeen reitin tosisuunta on voitu lukea merkkiviivan osoittamasta kohdasta suuntalevyn asteikolta.

2 78554

Varsinkin 2.-menetelmässä on lisäksi täytynyt tehdä alueellinen erantokorjaus. Sen lisäksi ja usein edellistä tärkeämpänä on sekä 1.- että 2.-tekni i kassa aina ollut vaivalloinen aiuskohtaisen eksymakorjauksen teko magneettisen suunnan perusteella. Se on pitänyt suorittaa erillisen eksymätaulukon tai käyrän avulla. Kaikki nämä korjaukset tosisuuntaan on tehty käsin laskien, ohjelmoitavan laskimen avulla tai kiertämällä suunnanmäärityslevyn keskinäisiä asteikkoja toistensa suhteen eksymäkorjauk seen tarvittavalla määrällä. Lisäksi, jos on haluttu tehdä vielä sorto- ja virtakorjauksia, on nekin täytynyt suorittaa samoilla tekniikoilla ja ennen eksymäkor-jauksen tekoa.

Nämä tunnetut tekniikat ovat hankalahkoja, korjaussäännöt saatetaan muistaa väärin, toimenpiteissä tulee helposti tehtyä merkkivirheitä, siihen kuluu aikaa, se vaatii tasaisen ja ison karttapöydän ja sitoo navigoijan koko huomion ja molemmat kädet toimenpiteiden teon ajaksi, ennen kuin kompassiin aseteltava suuntalukema saadaan selville.

Näistä seikoista johtuen esim. veneilijä ei useinkaan ryhdy koko tehtävään, vaan asetaa kompassiin likimääräisen tosi-suunnan, jolloin kompassista ei saada irti läheskään sitä varsin hyvää tarkkuutta, jonka se tehokkaasti hyväksikäytettynä pystyy tarjoamaan ja josta on suurta hyötyä oudoilla vesillä ja etenkin huonon näkyvyyden vallitessa.

Nyt esitettävän keksinnön periaatteen mukaisesti valmistetun navigointivälineen avulla voidaan kartalla oleva reittisuunta mitata ja asettaa korjattuna lukemana kompassiin nykyisin tunnettuja menetelmiä ja välineitä nopeammin, helpommin ja luotettavammin. Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle ilmaisutekniikalle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkki osassa, keksinnön mukaiselle välineelle se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 3 tunnus-merkkiosassa ja keksinnön mukaiselle menetelmälle välineen 3 78554 valmistamiseksi se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 10 tunnusmerkk iosassa.

Välineen käytön oppiminen ja muistaminen on poikkeuksellisen helppoa ja käyttö voidaan hoitaa yhdellä kädellä, jolloin käyttäjän toinen käsi on vapaana esim. aluksen hallintalaitteiden hoitoa varten ja esim. kartonkinen merikortti sarja voi olla vaikka navigoijan sylissä taivutettunakin, sillä keksinnön mukaisena väline taipuu kartan pinnan muotoon suunnan-määritysominaisuutensa säilyttäen ja pysyy siinä staattisen sähkön avulla, jolloin väline on seuraavaa reittiosuutta varten jo lähellä oikeaa paikkaa mikä entisestään nopeuttaa navigointia. Erityistä karttapöytää ei siis välttämättä tarvita. Edullisesti navigointiväline tehdään taipuisasta, mutta mittansa pitävästä, ts. kimmoisasta, mutta ei plastisesta, muovista tai muovikalvosta, kuten polyesteristä, polykarbonaatista, PVC-muovista tai akryylistä.

Jos ennen tunnettuja navigointiprosesseja kuvataan sarjalla: "välineen sijoitus - laskenta manuaalisesti, ohjelmoitavalla laskimella tai 1askukiekkojen avulla - tuloksen osoitus", niin nyt esitettävällä tekniikalla prosessi supistuu sarjaksi "välineen sijoitus - tuloksen osoitus".

Vaikka keksinnön ensisijaiseksi käyttökohteeksi on ajateltu vesi 1iikennenavigointia kompassin avulla ja tekstissä käytetään siihen liittyviä termejä, voidaan tämän keksinnön tekniikkaa soveltaa myös muuhun vastaavanlaiseen liikenteeseen, kuten ilma-alusten navigointiin ja/tai muiden vastaavien kulkusuuntaa ilmaisevien kojeiden yhteyteen. Esitettävä epälineaarisen, ainakin aiuskohtaisen eksymäkorjauksen sisältävän suunta-asteikon tekniikka ei myöskään rajoitu ainoastaan kartalla tehtäviin mittauksiin, vaan samalla tekniikalla voidaan laatia myös kompassin yhteyteen asennettava samat muunnokset tekevä väline, johon sitten siirretään jotenkin muuten mitattu tosisuuntatieto. Keksinnön mukaisessa tekniikassa on vielä 4 78554 eräs pieni, mutta periaatteel1isesti tärkeä etu tunnettuihin tekniikoihin nähden. Nimittäin muunnettaessa tosisuuntaa kompassi suunnak si tarvitaan eksymätaulukko tai -käyrä, joka on laadittu magneettisille suunnille, kun taas muunnettaessa oikeaoppisesti kompassi suunta tosisuunnaksi tarvitaan eksymä-taulukko tai -käyrä, joka on laadittu aluksen kompassi suunnille. Tavallisesti on käytettävissä vain yhdet magneettisille suunnille laaditut eksymä ti edot, jotka sitten tunnetuilla välineillä ja menetelmillä kompassi suuntia tosi suunniksi muunnettaessa aiheuttavat pientä periaatteellista virhettä. Keksinnön mukaisella tekniikalla toimivassa navigoi nti välineessä kumpaankin suuntaan tehtävät muunnokset toteutuvat oikeaoppisesti, vaikka välineen valmistamiseen riittää pelkäs-tään magneettisten suuntien mukaiset eksymätiedot tai eri suunnille mitatut tosi suunta-kompassi suunta-parit.

Keksinnön ydinajatus on siinä, että suunnanmääritysväline, joka eräässä yksinkertaisessa muodossaan on valmistettu yhdestä läpinäkyvästä levystä ilman liikkuvia osia, ja joka asetetaan kartalle tietyllä tavalla reitin ja karttapohjoi sen suhteen, näyttää heti sen lukeman, joka kompassiin pitää asettaa, ilman että aluksen eksymän tai alueellisen erannon suhteen tarvitsee tehdä mitään toimenpiteitä. Tämä idea voidaan toteuttaa sen perusteella, että: 1. Eranto eli deklinaatio on karttalehti kohtaisesti (1:40000, 1:50000) muutaman kymmenesosa-asteen tarkkuudella vakio, joten yhden tietyn ja usein viereistenkin karttaleh-tien alueella liikuttaessa kaikille suunnille riittää käytännön tarkkuusvaaatimuksia varten yksi vakiokorjaus.

2. Eksymä säilyy aiuskohtaisesti kutakuinkin samanlaisena, magneettisesta suunnasta riippuvana funktiona liikutti inpa missä tahansa vakiosuuruusluokkaa olevilla inklinaa-tioalueilla.

c 78554 b

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti oheisiin kuvioihin viittaamalla.

Kuvio 1 esittää erästä keksinnön mukaista navigointivälineen edullista toteutusmuotoa; kuvio 2a esittää kuvion 1 navigointivälineen käyttötapaa kompassi suunnan saamiseksi; kuvio 2b esittää sorto/virta-korjausten ja lisäerannon huomiointia kuvion 1 navigointi välineellä; kuvio 3a esittää erästä toista keksinnön mukaista navigointi-välineen toteutusmuotoa ilman apuviivoja; kuvio 3b esittää kuvion 3a navigointivälinettä aiuskohtaisi 11 a nomogrammeilla varustettuna; kuvio 4 esittää erästä keksinnön mukaista elektronista navigoi nti väl i nettä .

Suunnanmääritysvälineen eräs edullinen käytännön konstruointi on sellainen, että välineessä on helposti luettava, yhdistetty alus- ja aluekohtaiset suuntakorjaukset sisältävä kompassi suunta-asteikko , joka välineen valmistusvaiheessa laaditaan yksilöllisesti ja aiuskohaisesti saatujen tietojen perusteella (kuva 1) tai joka asteikko laaditaan vakiona kaikkiin välineisiin, mutta siten konstruoituna, että se on yksinkertaisesti ja helposti täydennettävissä merkinnöillä, joilla yhden asteikon lukemat muuttuvat näyttämään alus- ja aluekohtaiset korjaukset sisältävää kompassi suuntaa (kuvat 3a ja 3b).

Seuraavassa kuvataan suunnanmääritysvälineen rakennetta ja käyttöä yhdelle sellaiselle versiolle, joka valmistetaan teollisesti lopulliseen muotoon asti. Kuvan 1 mukainen suunnan-määrityslevy on valmiina yksi läpinäkyvää muovia oleva levy, joka kylläkin sisäisesti voi koostua kahdesta tai kolmesta toisiaan vastaan pysyvästi kiinnitetystä levystä tai kalvosta. Keksinnön mukaista tekniikkaa noudattavaan välineeseen kuuluu ainakin samansuuntaisviivaston, kohdistuspisteen ja suunta-asteikot sisältävä päälevy ja sen suojaksi yhdelle tai mo- 6 78554 lemmille puolille lakatut suojakalvot tai kiinnitetyt suoja-levyt, joiden kiinnitys voi perustua esimerkiksi liimaukseen tai 1aminointiin. Suojalevyjen tehtävänä on suojata päälevyn merkintöjä mekaaniselta kulutukselta sekä poltto- ym. aineiden liuottavalta ja ultraviolettisäteilyn haalistavai ta vaikutukselta, joille väline käytännön olosuhteissa joutuu alttiiksi. Navigointivä1ine voi olla tehty myös ottamalla originaali kuvasta kuultokopio filmille, joka sitten toimii navigointi väli neenä.

Kuvan 1 päälevyllä 1 on nuolikärji11ä varustettuja samansuun-taisviivoja 2, joista keskimmäinen, jota nimitetään lävistä-jäksi 3 kulkee kohdistuspisteen 4 kautta, joka on keskipisteenä kehä viivalle 5, jonka ulkoreunalle on laadittu aluekohtaisella eksymällä ja aluekohtaisella erannolla korjattu kompassi suunta-asteikko 6 ja sisäreunalle tcsisuunta-asteikko 7 ja joiden asteikkojen lukemat mittaavat ko. kehäpisteen ja kohdistuspisteen 4 kautta vedetyn suoran (joka välineen käytössä syntyy kartan pituuspiiriviivasta) sekä samansuuntais-suorien välistä kulmaa. Erikeskiset ja -säteiset ympyrät 8 ja •f- niihin liittyvät asteluvut 9 helpottavat sorto- ja virtakor-jausten tekoa, vaikka ne voidaan tehdä myös tosisuunta-asteikon 7 avulla. Suuntanuolet 10 kuvaavat tuulen tai virran suuntia tosisuuntaan nähden. Erantoasteikoi 1 a 11 tehdään tarvittava korjaus silloin, kun navigoidaan välineen perus-erantoalueen ulkopuolella. Edellä kuvattu erannolla ja/tai eksymällä korjattu asteikko 6 on reittisuuntaan 2 nähden kiinteän kulman verran kierretty (ainakin erannon osalta) sekä aluskohtaisella tavalla kiinteästi epälineaarinen (ainakin ek symän osal ta ).

Kuvat 2a ja 2b valaisevat välineen käyttöä. Kuvassa 2a välineen eräs samansuuntaisviiva 2 on asetettu kartan reittivii-van päälle kulkusuunnan mukaisesti ja välinettä on liu'utettu suuntansa säilyttäen s.e. kohdi stuspi ste 4 on tullut pituuspi i rivi van päälle, jolloin katsetta pohjoiseen päin siirtä- 7 78554 mä 11ä nähdään ko. pituuspiirin kohdalta kompassi suunta-asteikolta 6 reittisuuntaa vastaava aiuskohtaisei 1 a eksymällä ja välineen peruserannol1 a korjattu kompassisuuntalukema. Asteikolta 7 nähdään saman reitin tosisuuntalukema.

Jos on tarpeen tehdä sorto/virta-korjauksiä, voidaan ne suorittaa kahdella tavalla: 1) Arvioidaan kokemuksen perusteella, montako astetta tällä aluksen ja tuu1en/virran suunnilla ja nopeuksilla alusta on ohjattava tuuleen/virtaan päin, jotta todellinen kulkusuunta olisi tosisuunnan suuntaan. Jos korjaustarve on esim.

. o 6 vasemmalle, tehdään oikeaoppinen korjaus siten, että siirretään katsetta pitkin kehää 5 pituuspiirin leikkauskohdasta kuusi tosi suunta-astetta myötäpäivään ja luetaan kom-passisuunta tästä kohdasta.

2) Arvioidaan kokemuksen perusteella, monenko asteen korjaus on tarpeen, jos ajettaisiin ko. olosuhteissa sivutuuleen/- vi rtaan , ja valitaan tätä astelukua 9 vastaava ympyrä 8 ja katsotaan, mihin kohtaan kartalla osuu ko. ympyrän ja todellisen tuu1en/virran suunnan suuntaisesti, apuviivojen 10 leikkauspisteen kautta kuvitellun suoran leikkauspiste sekä kierretään välinettä tämän jälkeen kohdistuspisteen 4 ympäri siten, että lävistäjä 3 tulee äsken katsottuun kohtaan kartalla (kuva 2b). Tällä apukuviolla saadaan tuulen/virran ja tosisuunnan välisen kulman vaikutus sorto/virta-korjaukseen huomioitua vektoriopi11isesti oikein ja samalla vältytään muuten helposti syntyviltä merkkivirhei1tä.

Edellä käsitelty sorto/virta-korjauskuvio perustuu siihen, että sorto/virta-korjauskulma ei vakio-olosuhteissa riipu tosi suuntamatkan pituudesta. Navigointivälineessä (kuva 1) pidetään esi merkki matkana vektoria S pisteestä 4 suorien 10 leikkauspisteeseen. Aluksien todellinen nopeus Y tuuuien/vi rran vaikutuksen alaisena jaetaan kahdeksi vektori- s 78554 komponentiksi jaT^, jotka kuvaavat aluksen ja vastaavasti virran vaikutusta pohjan suhteen ilman toistensa vaikutusta. Tallein V = T + T ja vastaavasti aluksen todel-

_ A B

linen matka 5=5 + 5 . Tunnettuja olosuhteita sivu-

0 . A B

tuu 1 en/vi r ra n aikana vastaa kulman suuruinen korjaus, jonka eri arvoja sorto/virta-korjauskuvioon on merkitty näkyviin.

Kun|T|, VJ ja aiottu tosi suuntamatka ΤΓ pysyvät vakioina, mutta tuulen/virran suunta muuttuu, täytyy aluksen sorto/vi rta-korjauskulman muuttua. Koska kumpikin nopeus vaikuttaa yhtä pitkän ajan, niin vektorin T kulma eli sorto/vir-ta-korjaus saadaan keksinnön mukaisella kuviolla selville graafisesti niiden pisteiden uran avulla, joka syntyy kun

vektoria T pyöräytetään kärkipisteensä ympäri ehdoilla B

Γ0 = ΓΑ+ΤΒ <r0 = vakio] N flo\ h\)TJ S'" “° ' Vak’°

Urasta muodostuu ympyrä, jonka esim. kuvion mukainen .... fχ. = (1 + tan a ) x |S ] keskipiste J 0 0 I Oi |y = 0 0 sade tan a r - -- x |S~|

cos a I OI

Jos sorto vaikuttaa virtaavassa vedessä, tulee kuvion avulla tehtävä virtakorjaus suorittaa periaatteessa ensin ja sorto-korjaus vasta sitten, koska sorto määräytyy tuulen suunnan ja veden suhteen kuljettavan suunnan välisen kulman perus-teel1 a.

Jos ollaan niin paljon välineen peruserantoalueen ulkopuolella, että 1 isäerantokorjaus on tarpeellinen, katsotaan asteikon 11 kohdalta, mitä kohtaa voimassa oleva erantoviiva osoittaa kartalla ja kierretään välinettä sitten kohdistus-pisteen 4 ympäri siten, että lävistäjä 3 tulee ko. kohtaan kartal1 a .

9 78554

Kunkin korjauksen jälkeen pituuspiirin kohdalta näkyy myös eksymän suhteen oikeaoppisesti korjattu kompassisuuntalukema. Korjausten tekeminen kiertämällä välinettä karttapinnan suhteen ennakolta katsottuun kohtaan onnistuu hyvin siksi, että kartalla on tiheästi erilaisia merkintöjä, joihin katse voidaan hetkeksi kiinnittää. Yhdestä notkeasta levystä valmistetun välineen kohdistuspiste pysyy muutamien asteiden korjauksissa riittävän hyvin paikallaan, kun sitä painaa sormella karttaa vasten. Kohdistuspisteen kohdalle voidaan valmstusvai-heessa muokata myös kynän kärjelle sopiva halkaisijaltaan noin 1 mm pysyvä lommo, joka kynällä päältä painettaessa painuu kartonkiseen karttapintaan ja pitää kohdistuspisteen paremmin paikallaan, mutta ei jätä karttaan näkyvää jälkeä. Välineeseen voidaan järjestää myös kohdistuspisteen kohdalle pyörivä keskiökappale, josta voidaan painaa sormella välinettä pyöritettäessä.

Eräs toinen keksinnön tekniikkaan perustuva sovel1utusmuoto poikkeaa edellisestä sovel1utusmuodosta siinä, että välineessä on eksymällä ja erannolla valmiiksi korjatun suunta-asteikon asemesta rakenne, joka on laadittu siten, että aiuskohtainen eksymä- ja aluekohtainen erantovaikutus voidaan välineeseen helposti täydentää välineen teollisen valmistamisen jälkeen. Kuva 3a esittää välinettä alkumuodossa ja kuva 3b erästä esimerkkiä kun väline on täydennetty apuviivoi 11 a, joilla alus-kohtaisella eksymä- ja aluekohtaisella erantokorjauksei 1 a varustettu kompassisuuntalukema voidaan lukea lähes yhtä helposti ja tarkasti kuin kuvan 1 sovel1utusmuodol1 a. Välineessä on kaksi sisäkkäistä kehäviivaa, joista sisemmän sisäreunalla ja ulomman ulkoreunalla on tosisuuntaasteikot 12 ja 14, joiden väliin jää aluksi tyhjä rengasmainen alue 15, joka on varustettu sitä varten, että tämän rengasmaisen alueen 15 poikki voidaan myöhemmin, välineen varsinaisen valmistuksen jälkeen, mutta ennen sen käyttöönottoa, vetää esimerkiksi kynällä, si- ίο 7 8554 o semman kehän tosisuuntalukemista halutuin, esim. 10 välein nomogrammiksi 13 pysyvät apuviivat (kuva 3b) ulomman kehän sellaisiin kohtiin, jotka muuttavat sisäkehän 12 tosisuunnat niitä vastaaviksi aiuskohtaisei 1 a eksymällä ja aluekohtaisella eramolla korjatuksi kompassisuuntalukemaksi ulommalla kehällä 14, ja jonka asteikon 14 käyttötarkoitus muuttuu silloin kompassi suunta-asteikoksi. Välineen käyttö on muuten samanlaista kuin kuvan 1 sovel1utusmuodon, paitsi kompassi suunnan lukemisen osalta, joka tehdään siten, että sisemmän kehän 12 ja pituuspiirin leikkauspisteestä katsetta siirretään kahden lähimmän apuviivan tuella ulkokehälle 14, josta kompassisuun-talukema luetaan suhteellisesti samasta paikasta apuviivoihin nähden kuin sisäkehä1tä lähdettiin liikkeelle. Toisin sanoen katsetta siirretään joko itse apuviivaa pitkin tai sellaista kuvitteellista apuviivaa pitkin, joka olisi syntynyt, jos apuviivoja olisi vedetty tiheämmin. Edellä mainitulla tavalla saatu nomogrammi 13 (ts. apuviivasto) muuttaa ulkokehän tosiasiassa reittisuuntaan nähden kiinteän kulman verran kierretyksi (ainakin erannon osalta) sekä aiuskohtaisesti kiinteästi epälineaariseksi (ainakin eksymän osalta) kulma-asteikoksi kuten kuvan 1 sovel1utusmuodon asteikko 6.

Tämän sovel1utusmuodon etuina on teollisen valmistuksen kannalta vakiorakenne, mikä helpottaa suurempien sarjojen tekoa ja alentaa valmistuskustannuksia, koska lopullinen korjausvai-kutus laaditaan käyttäjän toimesta. Korjausviivojen veto on käytännössä jopa yksinkertaisempaa kuin edellisen sovellutus-muodon tarvitsemien tietojen kokoaminen. Riittää, kun aluksella ajetaan tunnettuja tosisuuntalinjoja tietyllä erantoa-lueella, josta samalla tulee välineen peruseranto, ja katsotaan vastaavat kompassilukemat, jolloin esim. sprii1iukoisei 1 a huopakynällä vedetään viiva kullekin parille sisäkehältä ulkokehälle yhdistämään nämä toisiinsa liittyvät lukemat. Tämän sovel1utusmuodon mukaista välinettä voidaan täydentää vähän kerrassaan ja myöhemminkin voidaan aina sopivissa tilanteissa tarkistaa ja tarvittaessa päivittää eksymäkorjaustekijoiden u 78554 vaikutukset. Apuviiva-alue voidaan sitten peittää suojaavalla renkaan tms. muotoisella kirkkaalla kontaktimuovilla.

Kuvien 1, 3a ja 3b sovel1utusmuotoa voidaan modifioida myös siten, että tosi suunta-asteikko siirretään ulkokehälle ja kompassi suunta-asteikko sisäkehälle, joka onkin nyt erillisellä kohdistuspisteestä 4 kiertyvästi nivelöidyllä pyöreällä apulevyllä, jonka asema voidaan lukita vaikka teipillä mihin asentoon tahansa tosi suunta-asteikon suhteen, jolloin välineen kompassisuuntalukemiin saadaan sisältymään jatkuvasti mikä erantokorjaus hyvänsä.

Kuvan 1 mukaisen navigointivälineen kompassi suunta-asteikon laskenta tapahtuu siten, että alukselta on ensin mitattu toisiaan vastaavat tosisuunta/kompassisuunta-parit, jotka on sitten erannon kautta muunnettu magneettisuunta/eksymä-pareik- si.

Näihin pisteisiin sovitetaan aluksen eksymäkäyrä Fourier'n N-asteen sarjakehitelmän avulla. Fourier'n sarjakehitelmällä saavutetaan kolme huomattavaa etua verrattuna esimerkiksi siihen, että pisteet yhdistettäisiin murtoviivail a, polynomi-sovituksella tai silmämääräisesti arvioidulla viivalla: 1. Eksymäkäyrästä tulee sileästi jatkuva. Kompassin to dellinen eksymäkäyrä ei koskaan vaihda muutosnopeuttaan (derivaattaa kulman suhteen) äkillisesti. Tässä suhteessa näkee virheitä jopa alan ammattikirjallisuudessa, joissa tunnetun tekniikan mukaisesti esitetyt eksymäkäyrät ovat magneetti si 1-o o la suunnilla 0 ja 360 tosin jatkuvia, mutta eivät sileästi jatkuvia. Eksymäkäyrän jyrkkyys on saatettu piirtää 0-astetta lähestyttäessä selvästi erilaiseksi kuin 360-asteen lukemaa lähestyttäessä, vaikka käyrän jyrkkyyden pitäisi molemmissa paikoissa olla sama (esim. Merenkulun oppikija II 1984, s. 151). Sileä jatkuvuus Fourier'n sarjakehitelmän avulla saadaan aikaiseksi huomaamalla, että eksymäkäyrä voi- 78554 12 daan ajatella yhdeksi jaksoksi sellaisesta aiuskohtaisesta jatkuvasta jaksollisesta funktiosta, jonka jakso on aina o 360 .

2. Eksymäkäyrä11 e on ominaista, että siinä on kulkusuunnasta riippumaton vakioeksymä sekä kulkusuunnasta riippuvat puoliympyrä- ja neljännesympyräeksymät. Parhaiten näillä ominaisuuksilla painotettu eksymäkäyrän sovitus saadaan aikaan huomaamalla, että Fourier'n sarjakehitelmän kolme ensimmäistä termiä vastaavat juuri näitä eksymäkäyräi1 miditä.

3. Eksymäkäyrän mittauspisteitä ei juuri koskaan pystytä mittaamaan niin hyvin, että pisteet suoraan toisiinsa yhdistämällä syntyisi tyydyttävä eksymäkäyrä. Käytännössä pisteisiin on yritettävä sovittaa parhaalta tuntuva käyrämuoto. Fourier'n sarjakehitelmän avulla käyrä saadaan sovitettua hyvin mittauspisteiden suhteen, se karsii satunnaisten mittausvirheiden vaikutusta ja kuitenkin samalla saadaan syntymään 1.- ja 2.-kohtien erikoisominaisuudet.

Eräs kolmas keksinnön tekniikkaan perustuva toteutusmuoto on elektroninen sovellutus, jonka eräs ulkomuoto voi olla kuvan 4 mukainen. Laite on edullista varustaa mikroprosessorilla ja kestomuisti 11 a, jolloin välineeseen voidaan syöttää eksy-mäkäyrätiedot helposti ja päivittää niitä tarvittaessa.

Eksymätietojen syöttö tapahtuu siten, että komennetaan prosessori mittaamaan ja osoittamaan viivaimien 17, 18 välistä todellista kulmaa ja 1. käännetään viivaimia 17, 18 niin, että näytössä 20 on sama lukema kuin alueellinen eranto ja painetaan erannonsyöt-tönäppäintä 21; 2. ajetaan aluksella jotain tunnettua linjaa ja katsotaan kompassin näyttö1ukema. Käännetään viivaimien avulla näyttöön sama lukema ja painetaan kompassisuunnansyöttönäp-päintä (ei esitetty); 13 78554 3. asetetaan väline kartalle suuntaviivain 18 pituuspii rin suuntaisena sekä suuntanuoli 17 kulkusuuntaan ja mitataan ajettavana olleen linjan tosisuunta sekä painetaan tosisuunnan syöttönäppäintä (ei esitetty).

Kohtia 2 ja 3 toistetaan haluttu määrä. Tämän jälkeen komennetaan prosessori laskemaan mittauspisteiden perusteella uusi, sisäiseen kestomuistiin talletettava eksymätaulukko tai päivittämään vanhaa taulukkoa siten, kuin eksymäkäyrän laskennan yhteydessä on kuvattu. Lopuksi komennetaan prosessori osoittamaan eksymällä, erannolla ja sorto/virta-korjauksilla korjattua kompassi suuntaa, jolloin keksinnön mukainen suunnan-osoitustekni ikka toteutuu, kun toinen “Ffrllä merkitty viivain 18 asetetaan kartan pituuspiirin suuntaisesti pohjoista kohti ja toinen viivain 17 halutun reittisuunnan suuntaisesti.

Jokaista edellä esitettyä sovel1utusmuotoa voidaan lisäksi täydentää esim. välineeseen asennettavalla rengasniiti 11ä, josta väline voidaan ripustaa tai johon voidaan sitoa nauha tai vastaava. Välineeseen voidaan asentaa kädensija, joka voi olla samalla sellainen, että se kelluttaa välinettä, jos se joutuu veden varaan eikä muuten pysy pinnalla. Välineeseen voidaan lisätä värikäs ja mahdollisesti heijastimella varustettu alue, joka helpottaa välineen havaitsemista. Mittausku-vioiden eri väreillä ja taustaväreillä voidaan korostaa eri asteikkoja. Välineeseen voidaan lisätä myös navigoitavalle kartta-alueelle kohdistuva valaistus, jolloin pimeässä navigointi helpottuu ja sopivasti säädettynä ja rajattuna valo säilyttää navigoijan ja muidenkin hämäränäkökykyä.

Edullisimmin keksinnön mukainen navigointiväline valmistetaan soveltamalla edellä kuvattuja laskentamenetelmiä ja periaatteita navigointivälineen tarvitsijan omasta aluksestaan mittaamiin yksilöllisiin arvoihin käyttäen tietokonetta ja tulostamalla näin saatu asteikko suoraan aiuskohtaiseksi välineeksi. Näin varmistuu parhaiten sekä laskelmien oikeellisuus että navigointivälineen mekaaninen lujuus ja säänkestävyys.

Claims (10)

1. Kartan ja magneettikompassin avulla tapahtuvan navigoinnin yhteydessä käytettävä kompassi suuntien ilmaisutekniikka, jossa navigointiväline sisältää kartalla olevaa kulkusuuntaa varten osoittimen sekä tätä kulkusuuntaa vastaavan kompassi suunnan lukemista varten kulma-asteikon mekaanisessa, elektronisessa tai muussa muodossa, tunnettu siitä, että kun tämän yksittäisen navigointivä1ineen reittisuuntaa varten oleva asettelumerkki asetetaan karttareitin suuntaiseksi ja pohjoista tai eteläistä ilmansuuntaa varten oleva asettelu-merkki asetetaan pituuspiiriviivan kohdalle tai suuntaisesti, niin välineen tosisuuntiin nähden kulman verran kierretty ja/tai epälineaarinen kulma-asteikko, tai tosisuunta-asteikkoa vastaavasti kiertävän ja/tai epä 1inearisoi van nomogrammin tai elektroniikan kulma-asteikko osoittaa suoraan joko kartan pituuspiiri vi i van kohdalta tai välineen oman merkin tai merkkien välityksellä tai osoittamana tai elektronisen näytön avulla kyseistä reittiä vastaavan, ainakin aiuskohtaisei 1 a eksymällä tosi suunnasta korjatun kompassisuuntalukeman, jolloin mainittu epälineaarisuus ja kulma määräytyvät aluskoh-taisista eksymäarvoista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ilmaisutekniikka, tunnettu siitä, että sanotulla tavalla suoraan osoitettu kompassisuuntalukema sisältää myös aluekohtaisen erantokor-jauksen, jolloin mainittu epälineaarisuus ja kulma määräytyvät eksymäarvojen lisäksi erantoarvoista.

3. Navigointiväline kartan ja magneettikompassin avulla tapahtuvan navigoinnin yhteydessä käytettävää kompassi suunti en i 1 ma i sutek ni ikkaa varten , jolloin navi goi nti väli ne (1) sisältää mekaanisessa muodossa kartalla olevaa kulkusuuntaa varten osoittimen sekä tätä kulkusuuntaa vastaavan kompassi-suunnan lukemista varten kulma-asteikon, tunnettu siitä, että kulkusuunnan osoitin muodostuu yhdestä tai useammasta asetteluviivasta (2) reittisuuntaa varten, pituuspiiriviivan kohdi stusmerk i stä (4 ) ja ainakin 15 78554 yhdestä sen kanssa samankeskisestä reitin tosisuuntiin nähden kulman verran kierretystä ja/tai epälineaarisesta kulma-asteikosta (6) tai tosisuuntien kulmaasteikkoa (12) vastaavalla tavalla kiertävästä ja/tai epälinearisoi vasta nomogrammista (13) ja että tämä epälineaarisuus ja kulma määräytyvät aiuskohtaisista eksymäarvoista.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen navigointiväline , tunnettu siitä, että mainittu kierretty ja/tai epälineaarinen kulma-asteikko (6) on muodostettu tosi suunta-asteikosta (7) laskemalla kohta kohdalta sen kanssa yhteen aina kyseinen aiuskohtainen eksymäkorjaus ja että tämä kierretty ja epälineaarinen kulma-asteikko (6) on navigointi välineen lukema-asteikko kompassi suuntien saamiseksi kartan pituuspiiriviivan kohdalta kun kyseinen pituuspiiriviiva kulkee kohdistusmerkin (4) kautta ja kulkusuunta kartalla on reittisuunnan asettelu-viivojen (2) suuntainen.

5. Patentti vaati muksen 3 mukainen navigoi nti väli ne, tunnettu siitä, että välineessä on kaksi sisäkkäistä tosi- suunta-asteikkoa (12, 14), joiden väliin aluksi jää tyhjä rengasmainen alue (15), että seuraavaksi tämän rengasmaisen alueen (15) poikki on piirretty sisemmän kehän tosisuuntalu- o kernistä halutuin, esim. 10 välein, pysyvät apuviivat nomogrammiksi (13) ulomman kehän sellaisiin kohtiin, jotka muuttavat sisäkehän tosisuunnat niitä vastaaviksi aluskohtai-sella eksymällä korjatuiksi kompassisuuntalukemiksi, ja että näin kierretty ja/tai epälinearisoitu ulompi asteikkokehä on navigointivälineen lukema-asteikko (14) kompassi suuntien saamiseksi, siirryttäessä kartan pituuspiiriviivan ja sisemmän kehän (12) leikkauspisteestä joko apuviivojen väliin arvioitua viivaa, joka olisi syntynyt, jos apuviivoja olisi vedetty tiheämmin tai tarvittaessa itse apuviivaa pitkin, ulomman kehän asteikolle (14), kun kyseinen pituuspiiri viiva kulkee kohdis-tusmerkin (4) kautta ja kulkusuunta kartalla on reittisuunnan asetteluviivojen (2) suuntainen. l£ 78554 1 o

6. Jonkin patenttivaatimuksen 3-5 mukainen navigointi-väline, tunnettu siitä, että mainittu epälineaarisuus ja kulma sisältävät aiuskohtaiSten eksymäkorjausten lisäksi alueellisen erantokorjauksen .

7. Jonkin patenttivaatimuksen 3-6 mukainen navigointi-väline, tunnettu siitä, että kompassisuuntakehän ulkopuolella on sorto-/virtakorjauskuviot (8, 9, 10), joissa on eri-keskiset sorron tai virran vaikutusta kulkusuuntaan vastaavat ympyrät (8) ja näihin liittyvät asteluvut (9) sekä tuulen tai virran suuntia tosisuuntaan nähden kuvaavat suuntanuolet (10) sekä 1isäerantokorjauskuvio (11) täydentävän kulma-asteikon muodossa, jolloin kiertämällä navigointivä1inettä karttapinnalla kohdistuspisteen (4) ympäri siten, että lävistäjä (3) tulee kyseisten kuvioiden määräämään kartalla olevaan kohtaan, näyttää 1ukema-asteikko pituuspiiriviivan kohdalta uuden myös näillä 1isäkorjauksi11 a varustetun kompassisuuntalukeman.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 3-7 mukainen navigointi-väline, tunnettu siitä, että väline on kimmoisaa läpinäkyvää materiaalia, jotta se muotoutuu taipuneen, esim. polvella pidetyn, kartan pinnan muotoon suunnanmäärittämiskykynsä säilyttäen ja jonka imeytymistä karttapintaan ja siinä paikoillaan pysymistä parantaa välineen hankaamisesta tai karttapinnalla 1iu'uttamisesta syntyvä staattinen sähkö.

9. Navigointivä1ine kartan ja magneettikompassin avulla tapahtuvan navigoinnin yhteydessä käytettävää kompassi suuntien ilmaisutekniikkaa varten, jolloin navigointiväline (16) sisältää kartalla olevaa kulkusuuntaa varten osoittimen sekä pituuspiirin suuntaa varten osoittimen, tunnettu siitä, että kulkusuunnan osoitin (17) ja pituuspiirin (18) osoitin ovat viivaimia tai viivoitettuja levyjä, jotka on pyörivästi laakeroitu elektroniseen kulmanmittauslaitteeseen (19), jossa on 17 78554 viivaimien kulman tunnistava anturi, että elektronisella ku1 -manmittausvälineellä (16) tehdyn tosi-suunnan mittauksen perusteella väline ilmaisee digitaalimuodossa ohjattavan kompassi suuntal ukeman (20), jolloin siihen sisältyvät sekä alus-kohtainen eksymäkorjaus, jota varten välineen mikroprosessori on aiemmin laskenut ja sijoittanut kestomuistiin eksymätaulu-kon aiuk sei ta mi tattujen tosi suunta/kompassi suunta-parien perusteella ja jota taulukkoa voidaan tarvittaessa päivittää, että alueellinen erantokorjaus, joka on aseteltu potentiomet-rinupilla (21) tai vastaavalla, ja lisäksi tarvittaessa sortoja virtakorjaukset, jotka asetellaan omista potentiometri nupeista (22, 23) tai vastaavista.

10. Menetelmä valmistaa kartan ja kompassin avulla tapahtuvan navigoinnin yhteydessä käytettävän navigointivälineen tosisuuntiin nähden kulman verran kierretty ja/tai kiinteästi epälineaarinen kulma-asteikko kompassi suunti en ilmaisemiseksi, tunnettu siitä, että aiuskohtaiSten tosisuunta/kompassi-suunta-parien perusteella ja tarvittaessa eranto huomioiden lasketaan reitin tosisuuntiin nähden kulman verran kierretyn ja/tai epälineaarisen kulma-asteikon kulloistenkin yksittäisten lukemien sijoituspaikat tietokoneella tapauskohtaisesti sellaisella sovitusalgoritmi 11 a, kuten esim. Fourier'n N-asteen sarjakehitelmällä, jossa käytetään hyväksi sitä ominaisuutta, että eksymäkäyrä voidaan ajatella jatkuvaksi jak- o solliseksi funktioksi, jonka jakso on aina 360 ja että laskennan jälkeen välineen ainakin korjauksilla muunnettu kompassisuunta-asteikko tulostetaan tietokoneeseen liitetyn tulostuslaitteen, kuten piirturin, printterin tai valolatomakoneen avulla joko läpinäkyvälle, navigoi ntivälineeseen tulevalle kalvolle tai välimateriaalille, kuten esim. esipainetulle paperille, josta navigointivälineeseen tuleva kalvo tehdään kopioimalla tai filmille valokuvaamalla, minkä jälkeen navigointi väline tarvittaessa pinnoitetaan suojakalvolla tai -levyllä. ie 7 8 5 5 4