6 NAVIGOINTI JA NAVIGOINTIVÄLINEET
päivitetty 17.04.02

Navigointilaitteet ovat matkapurjehduksilla välttämättömiä.

Nykyaikaisten navigointilaitteiden avulla lisätään paikanmäärityksen luotettavuutta ja se on myös helpompaa kuin yksinkertaisilla peruslaitteilla. Kaikkia mahdollisia navigointilaitteita ei silti ole syytä hankkia. On ainakin harkittava, minkälaiseen tarkoitukseen laitteita hankkii.

Rannikoiden läheisyydessä purjehdittaessa tulee käyttää kaikkia mukana olevia navigointilaitteita ja -menetelmiä, jolloin toisilla laitteilla varmistetaan toisista laitteista saatu sijainti. Avomerellä riittää sen sijaan kerran vuorokaudessa satelliittinavigointilaitteella tehty paikanmääritys.

Mainittakoon, että kahdella perättäisellä ARC-purjehduksella vuosina -87 ja -88 sattui haveri veneiden lähestyessä Barbadosta navigointivirheen takia väärällä leveysasteella .

Suomen rannikkovesiä purjehtivilla on navigointia varten käytettävissä luotettavat kartat ja väylämerkinnät. Muualla maailmassa, niissäkään harvoissa paikoissa, missä vedet ovat karikkoiset, en ole nähnyt käytettävän viittoja, poijuja, reunamerkkejä, tutkaheijastimia, kummeleita, loistoja, majakoita, raconeita ja linjatauluja niin paljon kuin Suomen rannikoilla.

Johtunee varmaan Suomen rannikon saariston erikoisuudesta, ettei veneilyväyliä Itämerta kauempana tapaa.

Eri oppikirjoissa on niin paljon esitetty perinteisistä navigointilaitteista, etten tässä kirjassa niihin puutu, jollei jonkin mainitseminen muuhun asiayhteyteen liittyvänä ole tarpeen. Kuitenkin aina on pidettävä mielessä, ettei erilaisilla paikannuslaitteilla (lukuun ottamatta inertiasuunnistuslaitetta) näköhavainnon puuttuessa ilman kompassia tai suuntimalaitetta pystytä venettä ohjaamaan. (Kts: Laitteet kertovat suunnan maalla, merellä ja ilmassa)

Ennen purjehdukselle lähtöä on pääkompassille tehtävä eksymätaulukko.

Asteen, parin suuruisen eksymän kanssa tulee toimeen ilman taulukkoa, mutta, jos eksymä on kymmenen astetta tai sitä suurempi, on sillä jo merkitystä. Sama koskee erantoa, joka Atlantilla on kymmeniä asteita.

Täydellisen eksymätaulukon saa laadittua käyttäen apuna kahta linjaa ja keulasuuntimalevyä (pelorus). Kahden linjan käytöllä vältetään linjan ylitykset pienessä kulmassa. Ylitetään linja eri suunnissa kahden- tai kolmenkymmenen asteen välein. Ylityshetkellä luetaan linjan keulasuuntima ja veneen kompassisuunta. Eksymä saadaan yhtälöstä:

Eksymä = linjan tosisuunta - eranto - keulasuuntima - kompassisuunta

Eksymän lukuarvo saadaan tarvittaessa mielekkääksi lisäämällä tai vähentämällä siitä 360 astetta. Eksymä saadaan vaivattomasti laskettua myös laskimella, joka on ohjelmoitu seuraavasti:

Lokikirjan alkuun voisi huonoa muistia varten kirjoittaa laskuyhtälön, ettei eksymää ja erantoa laske kiireessä väärään suuntaan. Kompassisuunta saadaan yhtälöstä:

Kompassisuunta = tosisuunta - eksymä - eranto

Laskuissa itäinen eksymä ja eranto ovat plusmerkkisiä ja läntiset miinusmerkkisiä. Suunnat ja keulasuuntima merkitään 360 asteen mukaan, jolloin niiden suunta on aina positiivinen. Lisätietoja mm eksymätaulukon tekemisestä saat kohdasta: Excel-laskentataulukot (2)

Kardinaali- ja lateraalijärjestelmä ovat yleisiä lähes joka maassa. Viittojen ja poijujen ulkonäkö sen sijaan vaihtelee. Ne ovat kuitenkin melko yksiselitteisesti tunnistettavissa. Yhdysvalloissa lateraaliviitat ovat päinvastoin kuin muualla matkan varrella: kulkusuunnassa satamaan päin ovat vihreät viitat väylän vasemmalla ja punaiset oikealla puolella.

Atlantilla olen muutaman kerran tavannut poijuja. Ovatko ne säähavainto-, merentutkimus- vai irrallaan ajelehtivia poijuja, on jäänyt epäselväksi.

Mitä kauemmas eteläisille leveysasteille mennään, sitä varauksellisemmin tulee suhtautua valomajakoiden toimintaan. Maamerkkeinä pidettäviä radiomastoja ja rakennuksia on purettu ja uusia tullut tilalle nopeammin kuin mitä muutokset ovat kerinneet merikarttojen lehdille.

Radiosuuntimalaitteella saadaan sijainti vahvistettua rannikon läheisyydessä. Vaikka oppikirjat esittävätkin, että radiosuuntimia voidaan ottaa usean sadan meripeninkulman päähän, ei radiosuuntimalaitetta nykyisin juuri enää käytetä paikanmäärityksessä avomerellä. Meriradiomajakoista ollaankin vähin äänin luopumassa, koska muut elektroniset laitteet ovat tarkempia paikanmäärityksessä.

Vaikka radiosuuntimalaitetta pidetäänkin vain varalaitteena, olisi sitä silti käytettävä säännöllisesti, jotta siihen tulisi varmuutta, rutiinia. Kun harjoitellaan suuntimalaitteen käyttöä, on mielekästä suuntia lentoliikenteen radiomajakoita tai yleisradioasemia, koska niiden lähetys on jatkuvaa, jolloin suuntiminen on helpompaa. Purjehtijoiden almanakoissa on tietoja myös näistä majakoista.

Mikäli varsinainen radiosuuntimalaite puuttuu, matkaradio, jolla voidaan kuunnella keskipitkiä aaltoja, ajaa saman asian.

VHF-suuntimalaitteen käyttö perustuu siihen, että maa-asema suuntii veneen VHF-lähetyksen. VHF-suuntimalaitteet on tarkoitettu varsinaisesti merenkulun hätäkäyttöön. Kuitenkaan ei pidä hätätilanteessa odottaa, että jokaisella maa-asemalla olisi suuntimalaite.

RACON on majakka, joka tutkaa käytettäessä antaa kaiulle jälkikaiun. Tutkan kuvaputkella RACON erottuu muista tutka-aaltoja heijastavista kohteista, mikä vähentää tutkakuvan vääriä tulkintoja. RACON-majakat voidaan myös erottaa toisistaan jälkikaiun ajan mukaan.

DECCA, LORAN, ja OMEGA ovat ns. hyperbelinavigointilaitteita. Laitteiden toimintaperiaatteen tunteminen ei käytön kannalta ole välttämätöntä. DECAn käyttö on lopetettu jo vuoden 2000 alusta. Tässä tekstissä säilytetään silti selostus DECAsta, koska se antaa kuvan hyberbelilaitteiden toiminnasta.

DECCA-järjestelmässä yhden täydellisen ketjun muodostaa neljä maa-asemaa: johtoasema (Master) ja kolme apuasemaa (Slave). Vajaassa ketjussa on ainoastaan kaksi apuasemaa. Apuasemat on nimetty väreillä: punainen, vihreä ja violetti (Red, Green, Purple). Kunkin ketjun asema lähettää jatkuvaa radioaaltoa eri taajuuksilla 70 - 130 kHz, jotka ovat keskenään kuitenkin jonkin taajuuden monikertoja. Kun käytetään eri taajuuksia, pystyy laite tunnistamaan asemat.

Veneen vastaanottolaite kertoo määrätyillä luvuilla johto- ja yhden apuaseman taajuudet pareittain, jolloin ne saadaan keskenään yhtä suuriksi, ja vertaa niiden keskenäistä vaihe-eroa. Tästä saadaan hyperbelin muotoinen sijoittaja.

Kerrottujen taajuuksien vaihe-erot jakavat merialueen hyperbelin muotoisiksi kaistoiksi (Lane), joilta kultakin löytyy samaa vaihe-eroa vastaava sijoittaja.

Toisen apuaseman avulla saadaan toinen parvi sijoittajia.

Kun apuasemia on tarjolla kolme, saadaan kolmas sijoittaja. Tällöin itse laitteella on mahdollisuus hakea oikea kaista, ettei sitä tarvitse edeltä päin tietää.

Laitteen siirtyessä vastaanottamaan signaaleja ketjulta seuraavalle ketjulle, jossa on vain kaksi apuasemaa (tai kolmas apuasema on vastaanottoon liian heikko), on sijainnin tarkistus tarpeen. Tällöin on koetettava muilla navigointilaitteilla määritellä, ettei siirtymisvaiheen aikana laite lähde seuraamaan väärän kaistan sijoittajaa.

OMEGA toimii saman periaatteen mukaan kuin DECCA mutta VLF-alueella. OMEGAn kahdeksan maa-asemaa kattavat paikanmääritystä varten koko maapallon.

LORAN-C toimii LF-alueella myös lähes samalla periaatteella kuin DECCA. Siinä sijoittaja haetaan ensin karkeasti maa-asemien lähettämien signaalien aikaeron avulla, jota sitten tarkennetaan taajuuksien vaihe-eroilla. LORAN-C kattaa Pohjois-Atlantin ja Pohjois-Amerikan merialueet. Radioaaltojen heijastumista hyväksi käyttäen LORAN-C:n kuuluvuus on tuhannen meripeninkulman luokkaa. LORAN-C:tä vanhempi malli on LORAN-A.

OMEGA on huvivenekäytössä harvinainen.

Purjehdittaessa sumussa vilkkaasti liikennöidyillä merialueilla on tutka ainoa käyttökelpoinen apuväline. Näitä merialueita ovat Tanskan salmet, Pohjanmeren rannikko, Englannin kanaali ja Portugalin rannikko. Pohjanmeren rannikon liikennettä vilkastuttavat epämääräisiin suuntiin navigoivat troolarit. Portugalin rannikolla kalastetaan - usein suurinakin laivueina - pääasiassa pienillä veneillä.

Tutka alkaa olla aika yleinen huviveneissä, vaikka se verrattuna muihin navigointilaitteisiin on kalliimmasta päästä. Ilman tutkaa tulee toimeen, mutta silloin on jatkuvasti seurattava sään kehittymistä, jotta näkyvyyden huonontuessa vilkkailla vesialueilla voi riittävän aikaisin hakeutua satamaan.

Venetutkat on nykyisin varustettu digitaalisella päivänäytöllä tai led-näytöllä.

Sen jälkeen kun on ohjekirjan mukaan perehtynyt tutkan säätöihin, on tutkan käyttöä harjoiteltava, jotta sen näyttöön osaa tarpeen tullen luottaa.

Yli 12 meripeninkulmaa näyttävä tutka on venekäytössä harvoin tarpeellinen.

Lähes poikkeuksetta kaikkien huviveneiden avomerinavigointilaitteena on satelliittinavigaattori. - Olen tavannut ainoastaan yhden veneen, ruotsalaispoikien purjehtiman Albin Vegan, Kap Verdellä vuonna 1985 matkalla Australiaan, jonka avomerinavigointi perustui tähtitieteelliseen paikanmääritykseen.

Satelliittinavigointia varten oli aikoinaan käytössä NNSS (US Navy Navigation Satellite System), jonka GPS (Global Positioning System) on jo kokonaan syrjäyttänyt.

NNSS:n paikannus perustui satelliitin sijainnin ja satelliitin lähettämien signaalien doplerilmiön perusteella laskettuun aluksen sijaintiin. Vastaanotin ilmoitti aluksen sijainnin suoraan koordinaatteina. Satelliitin avulla sai vastaanotin myös tarkan UT-ajan.

GPS:n paikannus taas perustuu tarkkoihin aikoihin, joita satelliittien lähettämät radiosignaalit tarvitsevat kulkiessaan satelliiteista veneeseen. Aikojen ja satelliittien tarkan sijainnin perusteella lasketaan veneen sijainti. Sijainti saadaan määriteltyä kolmiulotteisena. Tieto vastaanottimen korkeudesta merenpinnasta on huviveneiden navigointia varten tarpeeton. Tarkoituksellisella häirinnällä estettiin monta vuotta huviveneiltä liian tarkka paikan määritys. Tämä häirintä lopetettiin toukokuun alussa vuonna 2000.

Satelliittinavigaattoreiden paikannuksessa ilmenee eroavuus, sillä paikalliset koordinaatistot eroavat yleensä GPS:ien oletusarvona käyttämästä WGS-84 ellipsoidiin perustuvasta karttajärjestelmästä. Tämä eroavuus on suomalaisissa merikartoissa vähemmän kuin 200 metriä. Yleensä GPS:ssä on lukuisien eri karttajärjestelmien sisäänrakennettu muunto-ohjelma. Kts: Karttakoordinaatistot ja GPS

Satelliittinavigaattoreihin voidaan yleensä ohjelmoida reittipisteet ja reititykset, jolloin samalla saadaan isoympyräpurjehdusta varten matkat ja suunnat.

Satelliittinavigaattoreita voidaan käyttää tuntematta niiden toimintaperiaatetta.

Satelliittinavigaattori on riittävä navigointilaite kaikilla avoimilla vesialueilla. Sen varamenetelmänä pitää käyttää avomerellä tähtitieteellistä paikanmääritystä.

CONSOLia, VHF-radiomajakkaa ja suunnattua radiomajakkaa voidaan pitää ehkä niin vanhanaikaisina menetelminä tai niin paikallisina, etteivät huviveneet juuri käytä niitä paikanmääritykseen.

Yleinen pinttynyt käsitys on, että radiolaitteiden antennit tulee sijoittaa veneessä mahdollisimman korkealle. Tämän vuoksi ne tungetaan kaikki maston huippuun.

Käytännön kokemukset eivät kuitenkaan tue mastonhuippuratkaisua. Vaikkakin antenni mastoon sijoitettuna on näennäisesti mahdollisimman vähän purjehdustoiminnan tiellä ja korkealle sijoitettu antenni mahdollistaa laajemman kuuluvuusalueen, ei kuuluvuusalueen laajuuden merkitys muihin tekijöihin nähden ole ratkaiseva.

Antennien tyvessä saattaa olla antennikaapelin liitoskohta, joka meriveden vaikutuksesta hapettuu tai maadoittuu pahimmassa tapauksessa parissa viikossa. Antennin huolto kovan merenkäynnin aikana ei ole yksinkertaista. Toiseksi satelliittinavigointilaitteen paikannuksen epäonnistuminen johtuu enemmän siitä, että antenni heiluu veneen mukana, kuin siitä, että satelliitin rata on liian alhainen.

VHF-radio on pitkillä purjehdusmatkoilla lähinnä turvallisuusvaruste. Siksi veneessä pitäisi olla irrallinen vara-antenni kaapeleineen. Silloin varsinainen antenni voi olla maston huipussa. Kun radiota tarvitaan, ei ole toivottavaa, että radio on käyttökelvoton katkenneen maston takia tai antenni itse on katkennut.

Lasikuituveneessä navigointilaitteiden antennit voi sijoittaa vaikka veneen sisätiloihin. Ne voidaan myös kiinnittää erilliseen telineeseen veneen perään, jolloin niiden huolto on vaivatonta.

Merkinnänpitoa varten riittää useimmiten määräajoin kartalle merkitty navigointilaitteista saatu sijainti.

Merkinnänpitona rannikkoalueilla riittää kartalle kulkusuuntaan vedetty suora, josta erotetaan kuljettu matka.

Bahamasaarten karttoihin on merkitty huomautus, ettei koordinaattien mukaisen pisteen toiselle kartalle siirrettynä tarvitse olla samassa paikassa kuin aikaisemmassa kartassa. Sijainti pitäisi siis aina tarkistaa maamerkkien mukaan. Tällaisia heittoja en ole - sillä tarkkuudella kuin käytännössä tarvitaan - kuitenkaan havainnut.

Laskemalla saadaan pohjoisella pallonpuoliskolla merkintäpaikan (LAT2,LON2) koordinaatit lähtöpaikan (LAT1,LON1), kuljetun matkan (D), ja lähtösuunnan (C) mukaan yhtälöistä:

LAT2 = 90E - arc cos (sin LAT1 cos D + cos LAT1 sin D cos C)
LON2 = LON1 + arc cos ((cos D - sin LAT2 sin LAT1)/(cos LAT2 cos LAT1)

Yhtälöissä D kaariminuuteissa on sama kuin matka meripeninkulmissa. LAT ja LON ovat latitudi ja longitudi. LON2:n yhtälössä plusmerkki korvataan miinusmerkillä, jos lähtösuunta C on suurempi kuin 180E.

Laskutoimitus voidaan tehdä funktiolaskimella tai tehtävä voidaan myös ohjelmoida laskimelle:

Yleisen käytännön mukaan paikan koordinaatit syötetään tämän kirjan BASIC-ohjelmissa seuraavasti: ensin syötetään asteet, sitten minuutit kaksinumeroisena ja lopuksi minuuttien kymmenykset pisteellä erotettuna. Pohjoinen ja itäinen koordinaatti merkitään yleisesti ohjelmissa positiivisena, eteläinen ja läntinen negatiivisena.

Edellä olevia yhtälöitä ja ohjelmaa ei ole laajennettu koskemaan merkinnänpitoa lähellä pohjoisnapaa, mikä ei käytännössä ole tarpeellistakaan. - Navalta voi kulkusuunta olla vain etelään, mutta minnepäin etelään?

Monen kirjoituspöytäpurjehtijan yllättää tieto, ettei Atlanttia ylitetä isoympyräpurjehduksella. Atlantilla purjehdusreitin määrää ensisijaisesti tilastollinen tuuli. Matkalla valitaan vallitsevan tuulen mukaan 'halssi', jolla parhaiten pysytään valitulla reitillä.

Isoympyrämatka ja -suunta kohteeseen ovat kuitenkin purjehduksen edistymisen kannalta mielenkiintoisia tietää.

Isoympyräpurjehdukseen tarvittavien tietojen laskeminen on menettänyt merkitystään nykyisen satelliittikauden aikana. Toisaalta taas laskimet ovat tehneet siitä niin yksinkertaisen, että laskuja voi suorittaa milloin ja missä tahansa.

Isoympyrämatka D tunnetusta lähtöpisteestä 1 (LAT1,LON1) määrättyyn pisteeseen 2 (LAT2,LON2) saadaan suoraan meripeninkulmissa yhtälöstä:

D = arc cos (sin LAT1 sin LAT2 + cos LAT1 cos LAT2 cos (LON2 - LON1)) 60

Laskutoimitus voidaan suorittaa funktiolaskimella tai tehtävä voidaan myös ohjelmoida laskimelle (koordinaatit syötetään samoin kuin merkintäpaikan ohjelmassa):

Isoympyrä purjehduksen lähtösuunta C - eli suunta mistä tahansa pisteestä 1 (LAT1,LON1) mihin tahansa pisteeseen 2 (LAT2,LON2) - saadaan niinikään yhtälöstä:

C = arc tan (sin (LON2 - LON1)/(cos LAT1 tan LAT2 - sin LAT1 cos (LON2 - LON1))

Koska arc tan tulostaa vain kulmat -90E < C < 90E, on lähtösuunnan neljännes pääteltävä ja sen mukaan saadaan lähtösuunta = (360E tai 0E) + C tai = 180E + C, jossa yhtälöstä saadun C:n etumerkki pitää ottaa huomioon.

Lähtösuunta voidaan laskea funktiolaskimella suoraan tai sisällyttämällä edellä olevaan ohjelmaan seuraava lisäys:

Edellä olevia yhtälöitä ja ohjelmaa ei ole laajennettu koskemaan tapausta, jolloin lähtö- ja tulopiste ovat päiväntasaajalla, mikä ei käytännössä ole tarpeellistakaan.

Hätänavigointia varten voi veneeseen hankkia 'Emergency Navigation Card'in.

Hätänavigoinnilla tarkoitetaan tässä tähtitieteelliseen paikanmääritykseen perustuvaa navigointia avomerellä, jolloin käytettävissä ei ole muuta kuin edellä mainittu noin A4-arkin kokoinen kortti ja kello. Sekstantin käyttömahdollisuus lisää hätänavigoinnin tarkkuutta.

Tällainen navigoinnin tarve tulee kysymykseen lähinnä ajelehdittaessa pelastuslautalla veneen upottua.

Hätänavigointikortti sisältää kaikki tärkeimpiin tähtiin ja aurinkoon liittyvät välttämättömät tiedot, korkeuden mittaukseen tarvittavan kulmamittausvälineen sekä tehtävän ratkaisumenetelmän. Kortti edellyttää, että käyttäjä tuntee tähtitieteellisen paikanmäärityksen menetelmän. Tämän kortin ja kellon avulla voi teoreettisesti määrittää sijoittaja vähintään 2O:n kaariminuutin tarkkuudella.