大洋航线的设计
第一章 大洋航行与最佳航线讲解
第一段：由起航点A到与限制纬度 圈相切的点M的大圆航线； 第二段：由到达点B到与限制纬度 圈相切的点N的大圆航线； 第三段：在限制纬度圈上由M点到 N点沿等纬圈的恒向线航线。 即由大圆航线和等纬圈航线相 结合的混合航线。 可采用以下方法求算混合航线。 1．大圆海图法 利用大圆海图求算混合航线的步骤如下： (1)查阅、分析航海图书资料，确定限制纬度。 (2)在大圆海图上分别由起始点和到达点作限制纬度圈(等纬圈)的切 线。从起始点到等纬圈的第一个切点为第一段大圆航线；从等纬圈 的第二个切点至到达点为第二段大圆航线；两切点之间为等纬圈航 线。
例 ：某船拟由32°02′.0S，115°10′.0E到06°39′.0N， 79°30°.0E，求大圆始航向和大圆航程。 解： Dλ=79°30′.0E-115°10′.0E=35°40′W cosS=sin(32°02′)×sin(-6°39′)+cos(32°02′)×cos(-6°39′) ×cos(35°40′) =0.530 413×(-0.115 804)+0.847 74×0.993 272×0.812 423 =0.622 665 S=arccos(0．622 665)=51°.488 99=3 089．3 nmile
例：某船拟由35°40′S，118°06′E航行至22°15′S，41°30′W， 并取60°S为限制纬度，试求混合航线的航程、始航向和终航向。
解： ①求取总经差Dλ Dλ=41°30′W - 118°06′E=159°36′W
②求取始航向CI 和第一段航程S1
tg (3540) 0.717691 cos D1 0.414359 tg 60 1.732051
大圆航线虽航程短，但如果其一直穿越风、流影响大的海区， 则不仅影响船舶安全，而且降低营运效益；恒向线航线虽应用方便， 如果不视情况选用，也势必造成航行时间的延长。因此，应认真对 各种条件和因素进行分析，得出适合当时环境的最佳航线 航线拟定的基本原则：在确保安全的前提下，尽量缩短航行时间。
《世界大洋航路》与航路设计图
《世界大洋航路》与航路设计图一、《世界大洋航路》1．概况《世界大洋航路》(Ocean Passage forthe World )是英国海军水道测量部出版的介绍世界主要大洋航线的书籍。
该书约十几年再版一次，现用版为2004年版（第五版）。
本书出版后定期出版补篇以更新内容。
新补篇发行后，前一期补篇即行作废。
不能等到到下期补篇的重要更正内容在周版英版《航海通告》的第IV部分印出，像这样的更正内容和到月末仍然有效的航海通告的目录在每月最后一期周版《航海通告》中刊出，而至年底仍有效的那些通告重印在英版《航海通告年度摘要》之中。
除非参阅最新补篇和周版《航海通告》第IV部分，否则不能使用该书。
《世界大洋航路》可供拟定深海线时参考。
书中介绍了气象和其他影响航线拟定的因素和经常被选用的大量航线及这些航线的航程。
该书由两大部分计10章组成，第一部分由第1~7章组成，第1章是航线设计，第2~7章分别介绍各章所包括海域的气候条件和机动船推荐航线航行要点；第二部分由第8~10章组成，介绍常用帆船航线。
该书中机动船系指中等吃水并符合下列三种类型的船舶①高速船或能保持15kn和15kn以上海上速度的船舶②中速船或能保持10kn~15kn海上速度的船舶③低速船或由于被拖带或损害而使海上速度降低到10kn以下的船舶但不包括吃水超过12m以上船舶的特殊要求。
书中机动船推荐航线主要是为②和③两类船舶所提供的。
①类船舶在大多数情况下应用港口间的最近航路，但是，在某些情况下，这类船舶采用推荐的航线也能够很大程度地减轻船体损坏并省时省油。
书中航线图中没有给出低速船的航线。
该书还印有一些图表：包括①英版《航路指南》各卷海区范围索引图：②航路设计图范围索引；③世界气候图；④波高图：⑤洋流花与世界主要表层洋流分布图；⑥栽重线规范、地区及季节性区域图；⑦航线图（计75幅航线插图）；⑧世界帆船航路图。
该书书末附有：①3个附表表A蒲氏风级表；表B西太平洋和印度洋季风表；表C热带风暴表②地名词典按字母顺序列出主要地名及其经纬度，其中除始发港和目的港的位置外，其他地方的位置均是概位，已作废的名称列在新名称后的括号内，位置后带星号（※）者是始发港或目的港。
大洋航线设计注意事项
xx航线设计从船舶所经水域不同可分成大洋航线和沿岸航线。
一、xx航行的特点1．航线长、离岸远、水深、危险物少，船舶航行中有较大的活动余地，航线有较大的选择性。
定位和导航主要依靠远程无线电导航系统，如GPS和测天定位。
2．洋流的影响比潮流大，而且是长期的、恒定的作用，因此在选择航线和推算船位时，决不可忽视洋流对船舶的影响。
3．天气情况复杂。
在航行过程中可能会历经春、夏、秋、冬四季，晴、阴、雨、雾、雪和暴风雨天气。
风力时强时弱，海面会出现有平静、大涌大浪、冰冻和冰山移动交替出现的情况。
这些天气现象，有的航前难以完全预测，也有的在航行中难以回避，对航行安全威胁很大。
4．驾驶员对航行海区不够熟悉，只能依赖航海图书资料的介绍。
二、xx航线种类大洋航行(ocean navigation)可以采用以下几种航线:1．xx向线航线它不是航程最短的航线，而是操纵极为方便的单一航向航行的航线。
在低纬度或航向接近南北时，它和大圆航线的航程相差甚小。
2．等纬圈航线它是恒向线航线的特例，当出发点与到达点位于同一纬度时，可沿等纬圈航行，即计划航向为090°或270°的航线。
3．大圆航线它是地面上两点间航程最短的航线。
大圆航线(greatcircle sailing)与所有子午线相交成不等的角度。
所谓的大圆航线，是将大圆弧分成若干小段，每一小段仍走恒向线(rhumb line)。
利用大圆海图拟定大圆航线较为方便，在大圆海图上，大圆弧为直线，纬线为凸向赤道的圆锥曲线。
拟定大圆航线的方法如下：⑴根据航行海区查《航海图书总目录》抽选相应的大圆海图。
⑵在大圆海图上，用直线连接起航点和到达点，即为大圆航线。
⑶在直线上每隔经差5°～10°或一天左右的航程取分点，然后逐点量出其经纬度。
⑷将各分点逐点移到航用海图上，用直线连接相邻分点，便得折线状大圆航线。
⑸量出各段恒向线的航向和航程，并列表备航。
⑹有GPS的船舶，应将大圆航法的有关数据输入。
世界主要大洋航线
读书破万卷，下笔如有神
世界主要大洋航线
1.太平洋航线
（1）远东--北美西海岸航线
该航线包括从中国，朝鲜，日本苏联远东海港到加拿大，美国，墨西哥等北美西海岸各港的贸易运输线。
从我国的沿海地各港出发，偏南的经大隅海峡出东海；偏北的经对马海峡穿日本海后，或经清津海峡进入太平洋，或经宗谷海峡，穿过鄂霍茨克海进入北太平洋。
（2）远东--加勒比，北美东海岸航线
该航线常经夏威夷群岛南北至巴拿马运河后到达。
从我国北方沿海港口出发的船只多半经大隅海峡或经琉球庵美大岛出东海。
（3）远东--南美西海岸航线
从我国北方沿海各港出发的船只多经琉球庵美大岛。
硫黄列岛，威克岛，夏威夷群岛之南的莱恩群岛穿越赤道进入南太平洋，至南美西海岸各港。
（4）远东--东南亚航线
该航线是中，朝，日货船去东南亚各港，以及经马六甲海峡去印度洋，大西洋沿岸各港的主要航线。
东海，台湾海峡，巴士海峡，南海是该航线船只的必经之路，航线繁忙。
2.西北欧航线
（1）西北欧，北美东海岸--加勒比航线
西北欧--加勒比航线多半出英吉利海峡后横渡北大西洋。
它同北美东海岸各港出发的船舶一起，一般都经莫纳，向风海峡进入加勒比海。
除去加勒比海沿岸各港外，还可经巴拿马运河到达美洲太平洋岸港口。
好记性不如烂笔头。
利用航路设计图和大圆海图进行航线设计
海员航线设计的方法与步骤第一部分：航海图书资料的准备与阅读航线设计必须参考航海图书资料，因为无论是制定航行计划和设计航线，还是在航行过程中，都要仔细阅读和分析航海图书资料，设计安全经济航线，确保航行安全。
航线设计所用到的图书资料有如下几种：1. 海图，包括航用海图（总图、航行图和港泊图）和参考用图（航路设计图，大圆海图）2. 《世界大洋航路》3. 《航路指南》4. 《航海图书总目录》5. 《无线电信号表》6. 《进港指南》7. 《航海员手册》8. 《灯标和雾号表》9. 《潮汐表》等以上图书的内容在《航海学》教材中都有详细介绍，在此不做重复，只针对在航线设计中的作用结合实例做一些阐述《世界大洋航路》（Ocean Passage For The Word）书号为NP136,本书由两大部分共十章组成，第一部分为机动船航线，由一至七章组成。
其中第一章介绍航线设计知识；第二至七章分别介绍各章所包括海域的气候条件和机动船推荐航线的航行要点。
第二部分为帆船航线，由八至十章组成，介绍常用帆船航线。
所以我们在航线设计时主要看1-7章内容，本书有两种查阅方法，实例如下：例1-1某轮某航次拟定由烟台（shanghai）开往西雅图（Sealttle）第一种方法：①根据始发港和目的港名称的字母顺序查阅书末的“航线索引”（route index），但找不到“烟台”和“西雅图”我们可以参考“上海”至“Juan deFunca Str”因为“西雅图”在“Juan deFunca Str”的里面。
查得7.358②根据7.358翻到173页“see Diagrams (7.302),(7.356),(7.357)分别查看所列插图，只有7.357符合“烟台-西雅图”在航线上发现“7.198.2，7.365”分别翻到所在页数③7.198.2告诉要经过“korea strait”和“Tsushima”④7.365告诉出了“Tsushima”可以恒向线到“49-00N,180-00”然后恒向线到目的地“Juan deFunca Str”第二种方法：1 烟台-西雅图要穿越“北太平洋”根据各章包括海域索引，得知“太平洋”的航线在“CHAPTER 7”2 翻到“CHAPTER 7”查得“北太平洋”航线在169页，翻到169页后，逐页查找适合的航线《航路指南》（sailing direction）包括世界各海区，共70余卷，期书号为NP1—NP72。
大洋航线
大洋航线选择一条安全经济的最佳航线，应该是在保证安全的前提下选择航行时间最短、经济效益最高的航线，而并不一定是航程最短的航线。
在拟定大洋航线时，主要应考虑以下几点：1．气象条件主要应考虑本航次中遭遇大风和灾害性天气的可能性。
为此，驾驶人员对大气环流的一般规律，应当有所了解：（1）世界风带一般大洋的风是比较有规律的，但随季节和海区也稍有变化。
世界风带的一般规律如图3-3-7所示。
从副热带高压带（纬度30 附近）吹向赤道的风，由于地球偏转力的影响，北半球为东北风，南北球为东南风。
因为它风向稳定、风力不大，一般只有3～4级，其中心区域可达5级，若无台风影响，图3-3-7几乎全年如此，被称为信风或贸易风。
所以人们把南北纬度10 ～30之间的东风带，叫作信风带。
南北信风带之间在赤道附近的静稳区，叫赤道无风带。
从副热带高压带向极地吹的风，在地球偏转力的影响下，北半球为西南风，南半球为西北风，风力平均有5～6级，故将这一带（纬度30 ～60 ）叫作盛行西风带，而在好望角附近叫作咆哮西风带。
在纬度30 附近，即在信风带和盛行西风带之间是副热带无风带。
极地高压区向中纬度吹的是偏东风，因此在纬度60 ～90 之间形成了极地东风带。
（2）季风（Monsoon）冬季从陆地吹向海洋，而夏季从海洋吹向陆地的周期性的风叫季风。
我国是世界上著名的季风国家。
我国冬季东海岸吹西北风、南海岸吹东北风；而夏季则相反，东海岸吹东南风、南海岸吹西南风。
转换期一般在四、五月和九、十月。
冬季季风比夏季季风强，冬季季风一般可达8级，而夏季一般只有3～4级。
印度洋北部季风也特别强盛。
冬季吹东北风，夏季吹西南风，在阿拉伯海西部西南季风特别强盛。
（3）热带低气压和温带低气压（Depression）一般其中心的最大风力在八级以上者叫热带风暴。
在我国和日本沿海一带的热带风暴叫台风，在西印度群岛和加里福尼亚一带的叫飓风，在澳洲西北岸的叫威厉威厉，在菲律宾群岛的叫巴加峨斯，在北印度洋的叫气旋，在马达加斯加岛东面海上的叫毛里求斯等。
4_1大洋航行
大圆航线计算例2
已知 φ 1= 4318.′0N，λ 1=14513.′0E，φ 2=1129.′0S， λ 2=11900.′0E 。求S和CI 解：
cos S sin 1 sin 2 cos1 cos 2 cos D
sin 4318.0 sin(1129.0) cos4318.0 cos(1129.0) cos2613.0
Q2 V S 2 D2 3 Q1 V 2 S D 2 3 1 1 1
2 2 2
END
上海海事大学航海教研室制作
经济航速计算实例2
某轮D=10 000吨，V=15kn，Q=28吨，求: （1）船速增加1kn，Q增加多少？; （2）加载2000吨，减速至14kn，Q为多少？ 解： ( 153 ×10 0002/3)：28 = (163 × 10 0002/3)：Q Q = 33.98t， Q = 33.98 - 28 = 5.98t ( 153 ×10 0002/3)：28 = (143 × 12 0002/3)：Q Q = 25.71t（END） END
特点： 航程最短、航向不定、通常航经纬度高于起终点纬 度。 适用时机： 中高纬度、东西向航行，且经差较大 大圆航线绘画： 大圆海图法；公式计算法； 大圆改正量法；《天体高度方位表》法。 （END）
上海海事大学航海教研室制作
三、大圆航线的绘画
1、大圆海图上画大圆航线
1）大圆航线的形式（参见） 2）大圆海图——心射投影图（参见） 3）大圆航线的绘画 （ 1 ）将起点、到达点标绘在大圆海图上，并用直线连接， 得起终点间的大圆弧；（参见） （ 2）每隔经差 5°/10 °（或一昼夜航程）在大圆弧上画分 点（取整经度），并读取各点经纬度； （ 3 ）将各分点转移到航用海图上，用直线连接相邻各点， 得到莫卡托海图上的大圆航线——凸向近极的折线； （4）量取各段航向、航程。 （END）
航路设计图
三、航路图1．概况航路图（routeing chart）是船舶选定航路与设计航线的主要参考图，它更直观地显示世界主要港口间各条推荐航线。
航路图共分南、北大西洋，南、北太平洋和印度洋五组图。
每月一张，每组12张总共60张图，图号分别为5124(1)～(12)至5128(1)～(12)。
航路图系墨卡托投影图。
图中载有该月份的大洋习惯航线和航程及风力和风向、洋流、冰区界限、载重线区域等资料。
由于海图比例尺太小，不能作航行用图，但可作为总图使用，可以量取大概的航向和航程。
2．主要内容每月的航路图上有四张附图,现以9月份印度洋5126(9)为例说明。
⑴月平均气压场（MEAN AIR PRESSURE）与平均气温（MEAN AIR TEMPERATURE）图如图1-4-1所示，红色实线为当月平均气压的等压线。
图中9月份平均气压高值区位于印度洋中部，即30°S/ 70°E处，平均气压达1024 mb，该范围内的天气多以晴好为主。
此时我国南海受低压影响，可能有雷雨天气。
绿色实线为9月平均温度的等温线。
⑵当月雾与低能见度图(FOG and LOW VISIBILITY)如图1-4-2所示，红色实线代表当月雾发生频率，从图中可知印度洋9月份能见度较好，能见度小于5 n mile的概率在10％以下。
中国沿海能见度小于5 n mile只有5％左右。
另可看出广东沿海、科伦坡附近及亚丁湾，偶有浓雾出现，概率较小。
⑶当月露点温度与海水温度图如图1-4-3所示，图中红线和绿线分别表示绘出露点温度（°F）和海水表层温度（°F）的等温线。
当两者相近时，可导致雾的生成。
从图上可见，印度洋平均水平温度梯度较小。
从主机冷却水的效果与货物受热的角度来看，在印度洋赤道附近与中国东海沿岸的海水温度最高，约为80°F。
⑷当月热带风暴路径与7级以上大风分布图如图1-4-4所示，红色矢线绘出的热带风暴路径是依据该月多年实况选定的，图中可看出孟加拉湾9月份偶尔会有热带风暴的侵害。
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大洋航线设计
从船舶所经水域不同可分成大洋航线和沿岸航线。
一、大洋航行的特点
1．航线长、离岸远、水深、危险物少，船舶航行中有较大的活动余地，航线有较大的选择性。
定位和导航主要依靠远程无线电导航系统，如GPS和测天定位。
2．洋流的影响比潮流大，而且是长期的、恒定的作用，因此在选择航线和推算船位时，决不可忽视洋流对船舶的影响。
3．天气情况复杂。
在航行过程中可能会历经春、夏、秋、冬四季，晴、阴、雨、雾、雪和暴风雨天气。
风力时强时弱，海面会出现有平静、大涌大浪、冰冻和冰山移动交替出现的情况。
这些天气现象，有的航前难以完全预测，也有的在航行中难以回避，对航行安全威胁很大。
4．驾驶员对航行海区不够熟悉，只能依赖航海图书资料的介绍。
二、大洋航线种类
大洋航行(ocean navigation)可以采用以下几种航线:
1．恒向线航线
它不是航程最短的航线，而是操纵极为方便的单一航向航行的航线。
在低纬度或航向接近南北时，它和大圆航线的航程相差甚小。
2．等纬圈航线
它是恒向线航线的特例，当出发点与到达点位于同一纬度时，可沿等纬圈航行，即计划航向为090°或270°的航线。
3．大圆航线
它是地面上两点间航程最短的航线。
大圆航线(greatcircle sailing)与所有子午线相交成不等的角度。
所谓的大圆航线，是将大圆弧分成若干小段，每一小段仍走恒向线(rhumb line)。
利用大圆海图拟定大圆航线较为方便，在大圆海图上，大圆弧为直线，纬线为凸向赤道的圆锥曲线。
拟定大圆航线的方法如下：
⑴根据航行海区查《航海图书总目录》抽选相应的大圆海图。
⑵在大圆海图上，用直线连接起航点和到达点，即为大圆航线。
⑶在直线上每隔经差5°～10°或一天左右的航程取分点，然后逐点量出其经纬度。
⑷将各分点逐点移到航用海图上，用直线连接相邻分点，便得折线状大圆航线。
⑸量出各段恒向线的航向和航程，并列表备航。
⑹有GPS的船舶，应将大圆航法的有关数据输入。
这样，可通过代码随时掌握船舶的大圆航行情况，并可计算各种需要显示的结果。
4．混合航线
大圆航线经过的海区纬度比较高，高纬度地区气象条件都比较恶劣，如北太平洋除有阿留申群岛阻隔外，冬季多风暴、夏季多雾；北大西洋多冰山。
要求大圆航线不得超过某一纬度线，这个纬度就是限制纬度(limitinglatitude)。
在有限制纬度时的最短航程航线，是大圆航线与等纬航线相结合的混合航线。
混合航线(composite sailing)拟定方法如下：
⑴阅析资料，确定限制纬度。
⑵如图2-2-1所示，在大圆海图上，由起航点A和到达点B分别作限制纬度圈的切线，得AM、BN为大圆航线。
MN为等纬圈恒向线航线。
⑶在大圆航线上以经差5°取分点，量出各分点的经、纬度。
⑷将各分点坐标移到航用海图上，然后用直线连接相邻分点，并量出总航程，画出混合航线后航行。
图2-2-1是一张位于北半球的大圆海图，AB直线为大圆航线，DE圆弧为限制纬度圈，AM直线与NB直线均为大圆航线，MN圆弧为等纬圈航线。
由大圆航线和等纬圈航线组成了混合航线。
实际航行中M、N点的确定，可以根据当时各种条件灵活掌握。
三、大洋航线选择
1．整个航线上风浪小些，好天气多些，避开灾害性天气，远离风暴区。
2．充分利用大洋环流来提高航速，以缩短航行时间。
3．选择能利用盛行风顺风航行的航线，以提高实际航速，但过大的风力下顺风航行，反而会降低航速，必须注意。
4．根据船舶定位设备，选择定位条件好的航线。
5．要考虑本船的条件，如航速、续航力、船舶稳性、船体强度、货载和绑扎情况、油水储量及船员的技术水平和素质等。
6．考虑避让条件，使所选航线尽量远离渔区、禁区和船舶密集区。
7．依靠《世界大洋航路》及《航路设计图》给出的推荐航线。
对所述选择的大洋航线，还要查阅必要的航海图书资料，以及搜集近期天气资料和中长期气象信息，综合考虑尽量使设计出的航线安全、经济。