Navigation () - FSV Wächtersberg eV

Navigation
Grundlagen
Navigationsverfahren
Orientierung auf der Erde
Kartenkunde
Funknavigation
Verfahren
Bestimmung von Kompaßkursen und
Grundgeschwindigkeit
Flugplanung
Navigation 5/16/2016
Einige der Abbildungen wurden mit mit freundlicher Genehmigung des
Luftfahrtverlag Friedrich Schiffmann GmbH & Co. KG,
aus folgende Bänden entnommen:
Schiffmann1: "Der Privatflugzeugführer", Band 1, Technik I, 1977
Schiffmann3: "Der Privatflugzeugführer", Band 3, Technik II, 1977
Schiffmann4A: "Der Privatflugzeugführer", Band 4 A, Flugnavigation, 1979
Schiffmann7: "Der Segelflugzeugführer", Band 7, 1997
Hesse3: Hesse3, Flugnavigation, 1976
Hesse4: Hesse4, Der Segelflugzeugführer, 1975
Frank-Peter Schmidt-Lademann
Navigationsverfahren
Flugvorbereitung
•Kursbestimmung
•Flugzeiten
•Flughöhen
•Auffanglinien
•Beschränkungen
•Informationen
•Kraftstoffberechnung
Flugdurchführung
•Standortbestimmung
•Geschwindigkeit überprüfen
•Restflugzeit
Verfahren
•Sichtnavigation
•Koppelnavigation
•Funknavigation
•Astronomische Navigation
•Trägheitsnavigation
•Barometrische Navigation
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Gestalt der Erde
•An den Polen abgeflachte Kugel
•Durchmesser: 12742 km
•Umfang über die Pole: 40009 km
•Umfang am Äquator: 40076 km
Die Erde dreht sich von West nach Ost einmal in 24 Stunden
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Standortfestlegung (1)
Allgemeines zu Winkeln zur Angabe von Richtungen
+ Uhrzeigersinn
- Gegenuhrzeigersinn
Bezugslinie
(nordrichtung,Flugzeuglänsachse,Kurs)
45
90
-60
-90
360
180
270
300
Der Kreis teilt sich in 360° (Grad)
1 Grad teilt sich in
60’ (Minuten)
1 Minute teilt sich in 60” (Sekunden)
Beispiel:
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Frank-Peter Schmidt-Lademann
07°08’37”
Standortfestlegung (2)
Breitenkreise (Breitenparallele)
•
•
•
•
•
Liegen parallel zum Äquator
Werden zu den Polen hin kleiner
Durch jeden Punkt auf der Erde verläuft ein Breitenkreis und bestimmt
damit die geographische Breite dieses Punktes
Der Äquator hat die Breite 0°
Die Pole haben die Breiten 90°N bzw 90°S
Schiffmann4A: Abb 10
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Standortfestlegung (3)
Längenkreise (Meridiane)
•
•
•
•
•
Verlaufen durch die Pole und senkrecht zu den Breitenkreisen
Sind alle gleich groß
Durch jeden Punkt auf der Erde verläuft ein Längenkreis und bestimmt damit die
geographische Länge dieses Punktes
Der Meridian, der durch die Sternwarte von Greenwich Verläuft hat die Länge 0°
Die Meridiane werden angegeben in 0-180° E bzw 0-180° W
Schiffmann4A: Abb 11
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Standortfestlegung (4)
07°08’37”
Standorte auf der Erde werden mit
Hilfe eines gedachten Gradnetzes
bestimmt, daß die Ganze Erde
überzieht.
Jeder Ort kann dabei genau bestimmt
werden durch:
1.
2.
Den Breitenkreis, auf dem er liegt
Dem Längenkreis, auf dem er
liegt
In dieser Reihenfolge.
50°52’02”
Beispiel: FBP Köln/Bonn:
50°52’02” N 07°08’37” E
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Schiffmann4A: Abb 11
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Weitere Begriffe
Mittelbreite
Abweitung
NP
60NM
Mittelmeridian
104NM
120NM
3°E
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60°N
(cos=0.5)
30°N
(cos=0.87)
Äquator°
5°E
(cos=1.0)
Aufgaben
•Bestimme die Koordinaten vom Wächtersberg
48°36’57”N 8°45’17”O
•Wo liegt der höchste Punkt auf dem Kartenblatt
•Bestimme den Breitenunterschied
•Bestimme den Längenunterschied
43°00’12”N
22°05’13”N
20°54’59”
12°22’49”N
04°14’50”S
16°37’39”
06°15’23”W 12°22’19”E
23°01’40”W 03°16’45”W
16°46’17”
15°39’04”
•Wie groß ist der Abstand zwischen zwei Breiten in km
•Wie groß ist der Abstand zwischen zwei Längen am 49.
Breitengrad
•Wie groß ist die Entfernung einer Grad-Sekunde?
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111 km
73 km
Etwa 30 m
Bewegung der Erde
•
Die Erde dreht sich von West nach Ost
•
1 Umdrehung dauert 24 Stunden
•
In einer Stunde dreht sich die Erde um 15°
•
Um 12:00 UTC steht die Sonne genau über dem
Nullmeridian
Fragen:
1. In welcher Zeit hat sich der Sonnenstand um 27 Winkelgrade geändert 1:48
2. Wann steht die Sonne am Wächtersberg genau im Süden
12:25
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Zeitzonen
Schiffmann4A: Abb 35
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Navigation
Navigation
entlang einer
gedachten Linie
Terestrische
Navigation
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Kurslinien
Orthodrom (Großkreis)
•
Kürzeste Verbindung zwischen zwei Orten
•
Erhält man durch einen Schnitt, der durch
die zwei Orte und den Erdmittelpunkt geht
•
Meridiane und Äquator sind Großkreise
Hesse3: Abb 1.2
Loxodrom
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•
Schneidet alle Meridiane unter dem
gleichen Winkel
•
Verläuft auf der nördlichen Halbkugel
immer südlich des Orthodroms
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Orthodrom und Loxodrom
Hesse3: Abb.25.3
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Kurse
Steuerkurs
Kurs über
Grund
Kompaß
GPS/Logger
Kartenkurs
Geplanter Kurs
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Richtungsbestimmung
rwN/TN
mwN/MN
KN/CN
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rwN/TN
mwN/MN
Nordrichtungen
KN/CN
Rechtweisend Nord – rwN
(True North=TN)
Richtung zum geographischen Nordpol = Richtung des
Meridians.
Mißweisend Nord – mwN
(magnetic North=MN)
Richtung einer nicht abgelenkten Kompaßnadel. Die
Abweichung zu rwN ist die Ortsmißweisung – OM
(variation=var)
Kompaß Nord – KN
(Compass North=CN)
Tatsächliche Richtung einer eingebauten und damit
durch metallteile abgelenkten Kompaßnadel. Die
Abweichung zu mwN ist die Deviation - Dev
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Ermittlung von OM
und Dev
Isogone
Deviationstabelle
Schiffmann7: Abb 2.3.4
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mwN/MN
Kurse
rwN/TN
KN/CN
gK/T
Grundkurs/
track
K/C
Kartenkurs
SK/H
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Steuerkurs/
heading
Winkelvorzeichen
mwN rwN
KN
K
SK
OM=-3°
Dev=-3°
a = -9°
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OM=+6°
Dev=-2°
l = +9°
OM=+2°
Dev=+3°
l = -10°
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OM=-3°
Dev=+6°
a = +8°
rwK
mwN rwN
KN
KSK
rwK
KSK
+l
rwSK - OM
mwSK - dev
KSK
rwK
K
SK
mwN rwN
KN
KSK
KSK
+ dev
mwSK + OM rwSK + a
rwK
K
SK
Beispiele
1. rwK=150°, l=-10°, OM=-2°,dev=+4°
2. rwK=350°, l=+11°, OM=+2°, dev=-3°
3. KSK=230°, dev=+5°, OM=-2°, a=+10°
Lösung
1.
KSK=150°+(-10°)-(-2°)-(+4°) = 138°
2. KSK=350°+(+11°)-(+2°)-(-3°) = 2°
3.
rwgK=230°+(+5°)+(-2°)+(+10°)= 243°
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rwgK
Abgreifen von Kursen
Mittelpunkt
250°
150°
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Aufgaben
1.
2.
3.
Bestimme den rechtweisenden Kurs vom Wächtersberg nach Winzeln
Wie groß ist die Entfernung von dieser Strecke
Ermittele eine möglichst kurze Flugstrecke vom Wächterberg nach
Heubach unter Vermeidung der Kontrollzone und gebe Richtung und
Entfernung der verschiedenen Streckenabschnitte an. Ermittele die
Flugzeit für die Streckenabschnitte bei einer angenommenen
Geschwindigkeit von 120 km/h
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Das Winddreieck
rwK
+l
rwSK - OM
mwSK - dev
Laenge
entspricht Vg
KSK
Steuerkurs
Kurs über
Grund
Kompaß
GPS/Logger
Ausgangs
punkt
Standort nach 1
Stunde
Laenge entspricht
Windgeschwindigkeit
Wind
Windstillpunktn
ach 1 Stunde
Laenge
entspricht Ve
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Ermittelung des Luv Winkels
1
1
rwN/TN
Meridian zeichnen
2 Kartenkurs zeichnen
3 Windvektor zeichnen
4 Bogen mit Ve schlagen
und Schnittpunkt
5 Windvektor
verbinden
6 Luvwinkel & Vg ausmessen
Ve=90 km/h
z.B. 9 cm
3
Gegeben:
Kurs (rwK)……………75°
Windrichtung (W)…….155°
Windgeschw. (Vw)……30km/h
Eigengeschw. (Ve)…….90km/h
Maßstab:10km=1cm
Gesucht:
Luvwinkel………………____
+19°
Geschw. über Grund(Vg).____
80km/h
4
2
Vw=30km/h
z.B. 3 cm
l=19°
RwK=75°
5
Vg=80 km/h
W=155°
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6
Fahrplan zur Bestimmung von KSK und Vg
Gegeben
rwK/TC
……..°
Aus der Karte entnehmen
Wind
……..° / ……..Kt
Wetterberatung
Ve
……..km/h
Polare und mittleres Steigen
OM/Var
……..°
Aus der Karte entnehmen
Berechnungsschema
rwK/TC
Siehe oben
+l/WCA
Winddreieck
rwSK/TH
-OM/Var
Siehe oben
mwSK/MH
-Dev
Deviationstabelle
KSK/KH
Vg
Winddreieck
mwK = rwk-OM = ………..
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Aufgaben Winddreieck
Wind: 200° / 20 km/h
Ve:
70 km/h
OM:
-5°
Deviationstabelle:
030 060 090 120
+05 +04 +03 000
150
000
180
-04
210
-05
240
-03
270
-02
Aufgabe1:
Berechne den KSK und Vg für einen Flug von
Karlsruhe-Forchheime zum Wächtersberg
Aufgabe 2:
Berechne den KSK und Vg für einen Flug vom
Wächtersberg nach Baden-Baden
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Frank-Peter Schmidt-Lademann
300
000
330
000
360
+03
Aufg.1
Aufg.2
rwK/TC
143
295
+l/WCA
14
-17
rwSK/TH
157
278
-OM/Var
5
mwSK/MH
-Dev
162
2
5
283
1
KSK/KH
164
284
Vg
57
69
Windbezogene Winkel
rwN/TN
Wind
(W)
Windwinkel
(WW)
Windeinfallwinkel
(WE)
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Gegenwind - Querwind
Die Frage nach der Gegenwind bzw der Querwindkomponente stellt
sich im allgemeinen bei Start und Landung
(Start bzw Landestrecke, maximal zulässige Querwindkomponente).
Zeichnerisches Verfahren
Querwindkomponente
Gegenwindkomponente
1. Schritt:
Ermittle den Windeinfallwinkel (WE)
In unserem Fall:
WE=330°-300°=30°
WE = (30°)
Rechnerisches Verfahren:
querwindkomponente = windgeschw*sin(WE)
gegenwindkomponente= windgeschw*cos(WE)
Navigation 5/16/2016
Frank-Peter Schmidt-Lademann
ICAO Karte
•
•
•
•
Projektion
Masstab
Gueltigkeit
Legende
Navigation 5/16/2016
Frank-Peter Schmidt-Lademann
Karteninformation
Finde auf der Karte:
• Den Maßstab
• Die Projektion
• Stand der Flugsicherungsangaben
• Restricted areas
• Welche Informationen existieren zum Flugplatz Freiburg
• Was beseuten die dicken rötlichen Zahlen
• Struktur der Fluginformationsgebiete
• Beschreibe die Lage des Flugplatzes Winzeln
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Frank-Peter Schmidt-Lademann
Luftraumstruktur
Navigation 5/16/2016
Frank-Peter Schmidt-Lademann
Luftraumstruktur
Definition
Navigation 5/16/2016
Frank-Peter Schmidt-Lademann
Kartendarstellung
der
Luftraumstruktur
Zeichne die
Luftraumstruktur
entlang der
gestrichelten
Linie
Navigation 5/16/2016
Frank-Peter Schmidt-Lademann
Luftraumstruktur Stuttgart
C
E
5000MSL
2500MSL
TMZ
D
FL100
E
2500GND
1000GND
G
5500MSL
C
E
D
Navigation 5/16/2016
Frank-Peter Schmidt-Lademann
4500MSL
FL 60
E
D 3500MSL
E
Maßeinheiten
Längenmaße
Die Seemeile oder Nautische Meile (NM)
• 1 NM = 1 Bogenminute auf dem Erdmeridian
• 1 NM = 1.852 km
Eine englische Meile oder Statute Mile
• 1 st.M. = 1,61 km
Fuß (ft)
• 1 ft = 0,305 m
Faustformeln:
NM = km/2+10%
km = NM*2-10%
ft = m/3*10
m = (ft*3)/10
Ft/min = m/s * 200
Geschwindigkeiten
km/h
km/h = m/s*3,6
m/s
Knoten (kt) 1kt = 1NM/h
Ft/min = m/s * 200
ft/min
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Frank-Peter Schmidt-Lademann
Segelflug horizontal
Segelflug vertikal
Luftfahrt horizontal
Luftfahrt vertikal
Endanflug
2600m
1700m * 30 = 51 km
300m
1660m
Gleitwinkel: 1:30
Luftraum E
1700m
Luftraum G
2500ft
900m
Platzrunde:200m über Grund
600m
400m
In welcher Entfernung vom Platz kann mit dem Endanflug begonnen werden?
Navigation 5/16/2016
Frank-Peter Schmidt-Lademann
Ermittlung von (Ve)
Gegeben:
Mitleres Steigen: 2m/s
m/s
Steigen
Ve = 69 km/h
Geschwindigkeit
zwischen den
Aufwinden
Fallen
Navigation 5/16/2016
Frank-Peter Schmidt-Lademann
McCreadyFunktion
Schiffmann7: Abb 4.3.16b
Schiffmann7: Abb 4.3.17
Navigation 5/16/2016
Frank-Peter Schmidt-Lademann
Flugvorbereitung an der Karte
Schiffmann4A: Abb 110
Navigation 5/16/2016
Frank-Peter Schmidt-Lademann
Flugdokumentation
Beispiel eines
Flugdurchführungsplans
Navigation 5/16/2016
Frank-Peter Schmidt-Lademann
Landschaftliche
Merkmale
Deutschlands
Gebirge:
1 Teutoburger Wald
2 Weserbergland
3 Harz
4 Sauerland
5 Rothaargebirge
6 Eifel
7 Taunus
8 Westerwald
9 Vogelsberg
10 Spessart
11 Rhön
12 Hunsrück
13 Odenwald
14 Fränkische Alb
15 Vogesen
16 Schwarzwald
17 Schwäbische Alb
18 Bayerischer Wald
19 Böhmerwald
20 Erzgebirge
21 Thüringer Wald
Kanäle:
a Nord-Ostsee-Kanal
b Küstenkanal
c Elbe-Lübeck-Kanal
d Dortmund-Ems-Kanal
e Mittellandkanal
f Elbe-Seiten-Kanal
Navigation 5/16/2016
g Wesel-Datteln-Kanal
h Datteln-Hamm-Kanal
i Rhone-Rhein-Kanal
j Main-Donau-Kanal
k Rhein-Herne-Kanal
Frank-Peter Schmidt-Lademann
QDM – QDR – QTE
mwN rwN
Bei OM von 10°
QDM=60°
QDR=240°
QTE=230°
QDM (mwK)
QTE
QDR
QDM
QDR
QTE
Mißweisende Richtung zur Station
Mißweisende Peilung von der Station
Rechtweisende Peilung von der Station
Diese Peilungen können von Flugplätzen mit VDF Einrichtung (auf der
Karte gekennzeichnet durch die unterstrichene Frequenz) erfolgen. Es
wird das ausgestrahlte Funksignal angepeilt.
Navigation 5/16/2016
Frank-Peter Schmidt-Lademann
Hundekurve
QDM 80°
QDM 65°
QDM 50°
Navigation 5/16/2016
Frank-Peter Schmidt-Lademann
Windstillpunkt
Kursverbesserung
Koppelort
Standort
1 : 60 Regel
rwK=90°
40 NM
60 NM
6 NM
rwSK=70°
6°
rwSK=85°
9°
Verbesserungswinkel
auf Parallelkurs
=
Verbesserungswinkel
zum Ziel
=
Navigation 5/16/2016
60 x Versetzung
Geflogene Strecke
rwSK=76°
=
60 x 6
40
=
9°
rwSK=85°-9°=76°
60 x Versetzung
zu fliegende Strecke =
60 x 6
60
=
6°
rwSK=85°-9°-6°=70°
Frank-Peter Schmidt-Lademann
Kompassdrehfehler
Schiffmann4A: Abb 72
Auf Ost- oder Westkurs:
bei Beschleunigung Anzeige zu nördlich
bei Verzögerung Anzeige zu südlich
Schiffmann4A: Abb 73
Auf nördlichen Kursen
früher ausleiten. Z.B. von West
auf Nord bei 330grad ausleiten
Auf südlichen Kursen später
ausleiten (überdrehen).Z.B. von
Fehler kann durch die Inklination direkt und dem tief liegenden Schwerpunkt West auf Süd bei 150 grad ausleiten
oder durch einen imaginären nicht im Drehpunkt liegenden Schwerpunkt zum
Ausgleich der Inklination erklärt werden
Navigation 5/16/2016
Frank-Peter Schmidt-Lademann
Höhnmessereinstellungen
QNH
Auf Meereshöhe zurückgerechneter Druck.
Bei dieser Einstellung zeigt der
Höhenmesser die Platzhöhe an. Gilt nur für
einen bestimmten Platz
QFE
Druck am Platz. Höhenmesser zeigt am
Boden 0 an.
1013,2
Standardhöhenmessereinstellung. Höhe
über der Standarddruckfläche wird
angezeigt auch Flugfläche genannt.
Navigation 5/16/2016
Frank-Peter Schmidt-Lademann
Arten von Flughöhen
QNH Höhe
angezeigte Höhe, wenn im Höhenmesser
QNH eingestellt ist
wahre Höhe
tatsächliche Höhe, bzw
temperaturkorrigierte QNH Höhe
Druck Höhe
Höhe wenn im Höhenmesser 1013,2 hpa
eingestellt ist, Flugfläche wird angezeigt.
Dichtehöhe
Höhe in der Standardatmosphäre, die der
herrschenden Luftdichte entspricht
Navigation 5/16/2016
Frank-Peter Schmidt-Lademann
mwN/MN
rwN/TN
Kurse Test
KN/CN
1
0
1
1
1
2
3
4
5
1
KK
2
mwK
3
rwK
4
KSK
5
mwSK
6
rwSK
7
W
8
WW
9
WE
10
Dev
11
var
6
8
7
9
Navigation 5/16/2016
Frank-Peter Schmidt-Lademann
030 060 090 120
+05 +04 +03 000
Navigation 5/16/2016
150
000
180
-04
210
-05
240
-03
270
-02
Frank-Peter Schmidt-Lademann
300
000
330
000
360
+03