Ocean-Navigation, Celestial Navigation, Astronavigation

Ocean-Navigation --- See-Schifffahrt

 
Note: ENGLISH-Version of Astronomical Navigation is given below!

Das älteste Fahrzeug der Welt ist ein über 8000 Jahre altes Schiff (Einbaum von Pesse), welches nahe der Fundstelle im Drenthe Museum in Assen (Friesland, Niederlande) zu bewundern ist. Vor 2000 Jahren befuhren die Römer nicht nur den Rhein und die kleineren Flüsse, sondern setzten über die Nordsee auch nach England über. Ihnen war schon bekannt, dass der Transport zur See 60 mal und der Transport auf Flüssen immerhin noch 10 mal wirtschaftlicher ist, als Landtransport mit dem Ochsenkarren. Im Mittelalter war die Stadt Köln Mitbegründerin der Hanse und hatte durch Henry II. ab 1173 über den Londoner Stahlhof (steel yard) das Monopol für den gesamten deutschen Handel mit England. So ist die Rheinschifffahrt bis heute untrennbar mit der Seeschifffahrt verbunden. Beispielsweise müssen alle Berufsschiffe für automatische Positionsmeldungen mit AIS-Funk eine sog. MMSI-Nummer haben, die genauso für Seeschiffe vorgeschrieben ist. Damit sind alle Berufsschiffe weltweit auch auffindbar: www.marinetraffic.com

Für besonders an Seeschifffahrt Interessierte folgen hier einige Dateien zum Download ( für Windows-PC). Keine Gewähr für Richtigkeit, und keine Haftung!
 
* DGzRS = Deutsche Gesellschaft zur Rettung Schiffbrüchiger  

* Hydrodynamics = einige Eigenschaften von Oberflächenwellen, Luft-Wasser-Strömungen und Turbulenz

* Lichter + Tonnen = Lichterführung der Schiffe und Betonnung (IALA A)  

* Ausweichen auf dem Rhein = Ausweichregeln für Kleinfahrzeuge ( < 20m ) auf dem Rhein nach Rheinschifffahrtspolizeiverordnung  

* Ausweichen nach KVR u. SeeSchStrO = Ausweichregeln im See- und Küstenbereich. Mindestens eines der Fahrzeuge („A“) muss entweder ein Motorfahrzeug oder ein Segelschiff sein.  

* Radar-Plotten = Berechnet das Ausweich-Manöver unter Radar, um auf hoher See bei unsichtigem Wetter gegnerisches Schiff in hinreichendem Abstand zu passieren

* Wind-and-Waves = Eine Abschätzung von Wellenhöhen durch Wind, auch bei Strömung, abhängig von Fetch, Wirkdauer und Wassertiefe   

* Hurricane (North or South) = Berechnung von Ausweichmanövern bei Hurricane-Einfluss (Nord- oder Südhalbkugel)

* Proviant.zip = Proviant-Rechner auf Excel-Basis für mehrtägigen Segeltörn, getestet bei Atlantik-Überquerungen.  

* Astro-Formular = Formular zur astronomischen Positionsbestimmung für den Sporthochseeschifferschein  

* Astro-Mittagsbesteck = Astro-Positionsbestimmung nur mit diesem Doppelblatt, Sextant und Uhr, also ganz ohne Elektronik, bis Jahr 2040.  

Sehr nützlich für terrestrische und astronomische Navigation (bis ca. Jahr 2050) ist auch das Programm
Nautic Tools, speziell auch wegen der praktischen Sternkarten.

Noch genauer und vergleichbar mit unseren Programmen unten rechnet der Ephemeris-calculator aa-56.zip von Stephen L. Moshier, basierend auf dem amtlichen Almanac 1986 und Jet Propulsion data DE404.

Astro-Navigation

Die folgenden Programme befassen sich speziell mit der Ortsbestimmung auf See mittels Sextant, also mit Astronomischer Navigation. Die Programme basieren auf dem Buch „Astronomical Algorithms“ von Jean Meeus, den französischen Ephemeriden-Daten VSOP87, der 1980 IAU Nutationstheory, sowie den russischen Mond-Daten von S.M.Kudryavtsev.

Die hier integrierten Ephemeriden (Positionsdaten für Sonne, Mond, Planeten und Sterne) haben eine Genauigkeit von +- 1 Bogensekunde bis zum Jahr 2200 und darüber hinaus, im Vergleich zu den präzisesten Originaldaten des NASA-Jet-Propulsion-Laboratory (Programm „Horizons“).

Der „Astronomical Almanac-106c“ basiert auf dem entsprechenden Almanach von Henning Umland: http://celnav.de, wo auch die Theorie dazu im Detail erläutert wird. Neben kleineren Änderungen (für smart-phones) sind jetzt insbesondere die Präzisionsdaten LEA406b für den Mond von Sergey M. Kudryavtsev eingebaut.

* Astronomical-Almanac-106d.html Ephemeriden für Sonne, Mond, Planeten und Sterne, sowie Sextant-Werte für Höhen und Azimute. Download hier. Vergleich mit NASA-JPL-Horizons model DE441 hier . Für die angegebene Genauigkeit sollte der Delta-T-Wert (für die Änderungen der Erdrotation) mindestens auf 1 Sekunde genau angegeben werden. Automatisch wird er für 2021 vorgegeben, änderbar. Weitere Erläuterungen im Programm.

* AstroNavig-V13d.zip Sextant-Navigation (Jahre 1800-2200: Fehler +- 1 Bogensekunde), inkl. Versegelung. Präzision wie beim Almanach. (Programmiersprache „C“ und *.exe für Windows10). Erläuterungen im Kopf des Programms Astronavig-13.c, mit Text-Editor lesbar. (Getestet an Beispielen aus den Prüfungsaufgaben zum Sport-Hochsee-Schifferschein (Kumm, Lübbers, Schultz) sowie dem Buch „Astronomische Navigation, 2.Aufl“ von Helmut Knopp.)

* Lunars-V13d.zip Zeit und Ortsbestimmung auf See mit Sextant, ohne Kenntnis der Uhrzeit, über Mond-Distanzen (Lunar Distances). Dies scheint das z.Zt. einzige Programm zu sein, welches mittels Mond-Distanzen eine komplette Zeit- und Ortsbestimmung erlaubt. Präzision wie beim Almanac (Programmiersprache „C“ und *.exe für Windows10). Erläuterungen im Kopf des Programms Lunars-V13.c, mit Text-Editor lesbar. Erfolgreich ausprobiert auf See.

Hinweis: Um die C-Programme auf „smart-phones“ (Android oder Apple) laufen zu lassen, muss dort erst ein „C-Compiler“ installiert werden: C-Compiler für Android. - C-Compiler für Apple-IOS Da der hier angegebene Apple-ios-C.-Compiler die großen Kudryavtsev-Mondtabellen nicht verarbeitet, müssen für Apple-ios smart-phones oder Apple-Tablets die leicht modifizierten Programme AstroNavig-13ios.c und Lunars-V13ios.c geladen werden. Außerdem die Mond-Tabelle astronavtab911.dat, und zwar in das gleiche Verzeichnis wie die Programme. Wegen des dann externen Zugriffs auf diese Mondtabelle läuft die Apple-ios-Version langsamer als Android. Hier die Apple-ios-Programme.

ENGLISH version:

Astro-Navigation

The following programs are concerned with the determination of a ships position at sea obtained using a sextant, i.e. by Astronomical Navigation observing the stars. The programs are based on the book „Astronomical Algorithms“ by Jean Meeus, furthermore the French ephemeris data VSOP87 by P. Bretagnon and G. Francou, the IAU 1980 nutation-theory and the Russian moon-data by S.M.Kudryavtsev. (Further details given in the headers of the programs below).

The Ephemeris incorporated here (positions of sun, moon, planets and stars) have a precision of +- 1 arc-second up to year 2200 and beyond, as compared with the best available data by the NASA Jet Propulsion Laboratory („Horizons“). - See also the ephemeris aa-56.zip by Stephen L. Moshier.

The „Astronomical Almanac 106c“ is based on the corresponding almanac by Henning Umland: http://celnav.de, where also the appropriate theory is presented in appreciable detail. Apart from small modifications (for smart phones), in particular the high-precision data LEA406b for the moon-ephemeris given by Sergey M. Kudryavtsev has now been incorporated.

* Astronomical-Almanac-106d.html Ephemeris for sun, moon, planets and stars, and geocentric sextant-values for altitude and azimuth. Download here. Comparison with NASA-JPL-Horizons model DE441 here. To achieve the mentioned precision the Delta-T value (for changes of the earth-rotation speed) should be given at least to within 1 second accuracy. The value for 2021 is automatically provided, but can be changed. Further explanations are given in the program.

* AstroNavig-V13d.zip Sextant-Navigation (years 1800-2200: accuracy +- 1 arc-second), including change-of-position. Same precision as in Almanac. (Programming language „C“ and *.exe for Windows10). Further explanations in the header-section of the program Astronavig-13.c (use a text-editor). The program has been tested against exercises for (German) ocean-yacht-master exams.

* Lunars-V13d.zip Determination of time and position at sea using a sextant, without konwledge of the precise time of the day, by measuring LUNAR DISTANCES. At present this seems to be the only program existing which allows for a complete determination of time and position at sea by measuring two altitudes and the lunar distance. Precision as by the almanac. (Programming language „C“ and *.exe for Windows10). Successfuly tested at sea.

NOTE: In order to run the C-programs on smart-phones (Android or Apple-ios) a „C-Compiler“ must first be installed on the smart-phone: C-Compiler for Android. - C-Compiler for Apple-IOS Since the suggested Apple-ios-C-compiler cannot digest the big Kudryavtsev-moon-files internally, one must use the slightly modified programs AstroNavig-13ios.c and Lunars-V13ios.c, and in addition the moon-file astronavtab911.dat, the latter in the same folder as the C-programs. Because of the external access to the moon-file the Apple version of the programs runs slower. Here the Apple-ios-Programs.

status: Nov. 2021

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