Association Méridienne Atelier Navigation à partir de repères terrestres

Navigation à partir de repères terrestres

Valise pédagogique de Méridienne

La valise pédagogique

Pour présenter concrètement les différents sujets évoqués dans ce chapitre, Méridienne a réalisé un simulateur piloté par microcontrôleur qui permet de montrer :

les feux

Chaque feu est représenté sur une carte marine par une DEL (diode électroluminescente) dont le fonctionnement en temps réel suit exactement les caractéristiques lumineuses du feu réel correspondant.

Sont ainsi présentés sur 3 volets :

les différents types de feux (éclats, occultations, etc.),
la carte des grands phares de l'Ouest de la France,
la carte des feux côtiers de la rade de Lorient.

Carte des feux côtiers de la rade de Lorient

les radiophares

Simulation audio des signaux d'identification et de relèvement entendus dans le récepteur du radiogoniomètre avec repérage sur la carte.

le système Consol

Simulation audio des signaux émis par les émetteurs de Plonéis et de Lugo, avec repérage sur une carte Consol.

Carte de relèvements Consol

le code morse

Production automatique de l'alphabet en vitesse normale et en vitesse réduite, simultanément en morse sonore et lumineux (Scott).
Exercice de reconnaissance de lettres émises de façon aléatoire.
Production manuelle de signaux morse.

le sémaphore

Présentation de l'alphabet par un pantin sémaphoriste commandé numériquement par le logiciel.

Le pantin sémaphoriste

Phares et feux

Pour se repérer en mer de nuit, le navigateur peut utiliser les phares et feux installés le long des côtes.
Ces feux figurent tous sur les cartes marines et sont listés dans le livre des feux édité par le SHOM. Ils ont des portées pouvant aller jusqu'à 30 milles environ.

Afin de permettre l'identification des feux, chacun est doté de ses propres caractéristiques lumineuses, composées d'une succession de phases de lumière et d'obscurité, succession qui en constitue l'identifiant.

Principaux types de feux

Période : durée au bout de laquelle le cycle des phases lumière-obscurité reprend à l'identique.

Feu fixe :	feu dont la lumière est visible en permanence.
Feu à éclats :	feu dont les durées des phases de lumière sont nettement plus courtes que celles des phases d'obscurité.
Feu à éclats groupés :
Feu à occultations :	feu dont les durées des phases de lumière sont nettement plus longues que celles des phases d'obscurité.
Feu à occultations groupées:
Feu isophase :	feu dont les durées des phases de lumière sont égales à celles des phases d'obscurité.
Feu scintillant :	feu à éclats dont la période est de l'ordre de 1 seconde.
Feu scintillant rapide :	idem, avec période de l'ordre de 1/2 seconde.

Utilisation des feux pour faire le point

Identifier le feu : Commencer par déterminer quel est le feu observé en relevant ses caractéristiques : couleur, type (éclats, occultations, ...), période.
Repérer ce feu sur la carte et vérifier les caractéristiques dans le livre des feux.
En utilisant un compas de relèvement, lire le "relèvement compas" du feu, c'est à dire l'angle entre la direction du Nord magnétique et la direction dans laquelle on voit le feu. Le compas est gradué de 0 à 360 ° en tournant dans le sens des aiguilles d'une montre (0 = Nord, 90 = Est, 180 = Sud, 270 = Ouest).
Calculer le relèvement vrai :
relèvement vrai = relèvement compas + variation.
La variation est la somme de la déclinaison et de la déviation.

Les définitions correspondantes sont données à l'article déclinaison magnétique du glossaire.
Reporter le relèvement vrai sur la carte à partir du feu relevé. Ce report se fait en général à l'aide d'une règle-rapporteur. On trace ainsi la droite passant par le feu qui fait, avec le Nord, un angle égal au relèvement vrai.
Le bateau est sur cette ligne.
Faire la même chose avec un autre feu. Le bateau est à l'intersection des deux droites ainsi tracées.
Le relèvement d'un troisième feu est très fortement recommandé. Il permet de vérifier le point obtenu : la troisième droite doit couper les deux précédentes très près de l'intersection de celles-ci si le point est de qualité.
Si l'on obtient un triangle important, les relèvements doivent être refaits.

Alignements

Un alignement est une ligne droite passant par deux repères remarquables (phare, balise, clocher, etc) facilement identifiables et figurant sur les cartes marines.
En général, un alignement matérialise une route à suivre par le navire pour franchir un passage étroit tel que l'entrée d'une une rade, la remontée d'un bras de mer, etc.
Le repère le plus éloigné est plus haut que celui qui se trouve au premier plan. On peut ainsi savoir immédiatement de quel côté de l'alignement on se trouve si l'on s'est écarté de celui-ci.

Vue de deux amers selon la position du bateau par rapport à l'alignement

Systèmes radioélectriques de navigation

Radiophares

Certains grands phares sont (ou étaient) équipés d'un émetteur radio dont on peut capter le signal et déterminer la direction à bord du bateau à l'aide d'un radio goniomètre, c'est à dire d'un récepteur radio et d'une antenne directionnelle permettant de relever la direction de l'émetteur. Les premières installations datent des années 1910.

Ces radiophares émettent à des fréquences de l'ordre de 300 kHz. La portée est de l'ordre de 50 à 100 milles.
Le message émis est composé en général de :

indicatif en Morse (ex GX pour Groix) répété 2 ou 3 fois,
signal long continu permettant de faire le relèvement.

Ce signal, répété en boucle, dure en général 1 minute.

Certains radiophares peuvent être regroupés sur la même fréquence, permettant ainsi de faire plusieurs relèvements sans modifier le réglage du récepteur.
Si par exemple 6 radiophares sont groupés, leurs émissions se succèdent, toujours dans le même ordre, à raison d'une minute chacun. Le cycle recommence au bout de 6 minutes.

En pratique, l'utilisation est analogue à celle décrite ci-dessus pour les feux lumineux, en remplaçant le relèvement à l'œil par un relèvement à l'oreille :

Le radiophare est identifié par sa fréquence radio et son code en Morse.
Son relèvement est déterminé en faisant tourner l'antenne directionnelle montée sur un compas de relèvement jusqu'à trouver la direction correspondant à l'extinction du signal. On lit alors le relèvement compas.

La procédure est ensuite la même que pour les feux.

Système Consol

Le système Consol a fonctionné de 1940 à 1980 environ.
L'Europe occidentale était couverte par 4 émetteurs situés à :

Stavanger (Norvège)
Bushmills (Irlande)
Plonéis (France)
Lugo (Espagne)

Les fréquences d'émission étaient de l'ordre de 300 kHz. et la portée pouvait atteindre 1 000 à 1 500 milles marins.
Un simple récepteur de radio à transistor doté de la gamme onde moyenne (PO ou MW) suffisait pour capter les émetteurs Consol. Une carte marine spéciale Consol était nécessaire.

Le message émis était composé de :

indicatif en Morse (ex FRQ pour Plonéis) répété 2 ou 3 fois,
une suite de 60 signaux traits et points.

Ce message, répété en boucle, durait à peu près une minute.

Contrairement aux radiophares dont le signal émis est le même dans toutes les directions, le message envoyé par un émetteur Consol dépend de la direction.

Le navigateur peut ainsi déterminer sa position en écoutant et en analysant la suite de 60 signaux, des traits puis des points, ou des points puis des traits.

Il détermine d'abord si la suite commence par des traits ou par des points, puis il compte le nombre de traits et de points entendus.
En général, quelques signaux, trop faibles par rapport au bruit, sont perdus lors de l'écoute. Leur nombre est : 60 - (nombre de traits + nombre de points entendus).
En pratique, on ajoute la moitié de ce nombre aux traits et la moitié aux points.

Sur la carte Consol, on voit que les secteurs angulaires tracés sur cette carte et centrés sur l'émetteur commencent alternativement par des traits ou des points.
L'ordre relevé (traits ou points d'abord) permet donc de savoir dans quel secteur on se trouve.
Si l'on hésite entre deux secteurs de même type, une position estimée, même grossière, permet de trancher facilement.

Chaque secteur est gradué en nombre de traits ou de points par lesquels l'émission commence. Le décompte de traits et de points décrit ci-dessus permet de savoir sur quelle droite passant par l'émetteur on se trouve.

En suivant la même méthode avec un deuxième émetteur, on détermine la position du bateau, à l'intersection des deux droites.

Les systèmes hyperboliques

Ces systèmes nécessitent des récepteurs relativement coûteux et des cartes spécialisées. La précision est de l'ordre d'une centaine de mètres dans de bonnes conditions. Exemples les plus connus : Decca, Loran.

Ces systèmes utilisent des couples d'émetteurs distants de 100 à 150 km. et parfaitement synchronisés.
Le récepteur détermine la différence de distance entre lui et chaque émetteur du couple (en mesurant la différence de phase entre les émissions provenant de chaque émetteur).
Le lieu des points dont la différence de distance par rapport à deux points fixes est constante est une hyperbole dont les deux foyers sont ces deux points.
Sur la carte marine dédiée, une famille d'hyperboles dont les foyers communs sont les deux émetteurs synchronisés est préimprimée, chaque hyperbole correspondant à une valeur du déphasage.
Le déphasage lu sur le récepteur permet donc de savoir sur quelle hyperbole se trouve le bateau.
En recommençant avec un autre émetteur, on détermine une autre hyperbole.
La position est à l'intersection des deux hyperboles.