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海鳥の旅づ径革命

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なし 海鳥の旅づ径革命

msg# 1.4.1.1.1.1.1
depth:
6
前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2012-7-19 6:35 | 最終変更
hide  長老 居住地: 兵庫県  投稿数: 634
hideです。ケニアのナイロビまで来た「海鳥の旅」の第4回は、久しぶりに天文航法のお話です。ここんとこ測位精度が低迷していたのですが、観測装置を点検・再調整し、外洋ヨット用の航法ツール「Navigator」の最新版を購入したところ、私の天測計算は大躍進を迎え、測位精度も実用レベルに戻りました。また最新版のAtlasにも慣れてきましたので、これまでに分かったキー操作の一覧を、のちほどお目に掛けます。

●天測の「道具」を洗い直す:
 先にご紹介したインド洋横断は、前半のベンガル湾こそ快調でしたが、スリランカで給油後、アラビア海横断中は突風に流されたうえ航法を間違え、目的地のセイシェル諸島から700nmも北にある、イエメン領ソコトラ島に転がり込む羽目になりました。(この島はそれなりに、面白かったですけれども)(^^;)

 手こずった理由は、アラビア海が広くてVORやNDBの不感地帯に入ったからですが、こんな時こそ役立つはずの天文航法が、v260に移行後は飛行艇の改造やテストに追われ、きちんと準備できていませんでした。伊丹出発前に、ようやく少し試しましたが、太陽の観測で得た「位置の線」は、正解から10nmも離れていて、実用性はあるがギリギリという線。また恒星や惑星の観測で「位置の線」を出してみたところ、ほぼ常に30nm以上の誤差が出て、こりゃとても使えないぞ、と頭を抱えました。電波航法が好調なのを幸い、放っておいたのですが、いつまでもそうは行きません。

 以前ご紹介しました「GMTからJSTへ グリニッジ=明石間 子午線の旅」(2011年7月10日〜2012年1月5日連載)では、広大なシベリアを横断中に、天文航法がビシバシ決まったのですが…今回はどこがどうなってしまったのか。「海鳥の旅」ではこれから先も、航法援助無線の不感地帯をゆく場面がありそうですので、今のうちに天文航法の不具合を、きっちり解決することにしました。観測器具もワークシートも特に変更していないのに緯度経度が狂う場合、すぐ思いつく可能性は、
 1.カタリナでは、フライト・コードラント(自作の四分儀)の搭載法が適切でない。
  (不思議にも、取り付け位置をちょっと動かすと、精度が変わる場合があります)
 2.私の天測計算ワークシートで使用中の、太陽の動きを近似計算する関数と、
  最新のFlightGearに内蔵された計算式が、合わなくなってきている。
 3.恒星や惑星のデータを得ていた「Navigator Lite」という無料お試し版
  ソフトも、同様に計算式が古くなってきた。
…などが想定できます。
 まずは、フライト・コードラントの精度確認・調整から取り掛かることにしました。

●コードラントの精度を確認、再調整:
 私のフライト・コードラントは、ごく大ざっぱに言いますと、方位目盛りリング(360度の分度器。常に水平を保ちゼロ度が真北。南北に天体の正中時=子午線を示すカーソルあり)と、高度角目盛りリング(仰角90度+俯角45度の分度器。常にビュー視野の中央を追尾)、それにコア(センターにある、ビューのカメラ位置調整用の照準器)の三つと、外側のケース類で出来ています。
 例えば方位リングは、厳密に水平でなくては困るし、高度角を測る目盛りリングも、きっちり直角に立っていないと測定誤差が出ます。また、いずれのリングも当然ながら、図形のセンターが正確に基準点に合っていなくてはダメです。モデリングソフトのAC3Dを使って、パーツごとに分解能の限界近くまで、どアップにして調べてみましたが、幸いわずかながら修正の必要があったのは、方位リングのセンター位置くらいでした。

 コードラントは、外観こそ単純ですが、方位と仰角・俯角など1700本を超える目盛りが付いており、従ってその2倍にあたる3400個以上のvertex(多角形や多面体の頂点、線分の両端となる点)を持つ、けっこう重い3Dオブジェクトです。そのためかどうか確言は出来ませんが、コードラントを調整しようとすると、時としてAC3Dが正しく動かなかったり、操作通りの精度が出ないこともあります。なので、細かく見れば各部品に多少の誤差は含まれているのですが…幸い、いずれも測定時の角分解能(最良で0.01度くらい)を脅かすレベルではなさそうでした。

 点検・調整を終えたパーツをマージして、新しいコードラントを1台組み立てた後、カタリナへの取り付け位置を、垂直尾翼から左主翼前縁へ変更しました。これまでは尾翼に設置しても精度が出なかったので、思い切って取り付けの前後位置を、機体の座標原点に近い場所に移した方が正確になるのかな、と感じたからです。他機では過去、実際にそんなケースがありました。カタリナの場合、エンジンナセルや主翼が高い位置に大きな視角を塞いでしまうので、全天のほとんどが邪魔されず見えて、かつ真下向きの視野(偏流計)で海面も見ることのできる場所は、翼前縁以外には、あまり残されていません。

 取り付け位置が決まったら、コアに組み込んだ3軸の、赤い発光色の照準線(guageline-X、guageline-Y、guageline-Zと名前があり、メニューから呼び出し可)を、それぞれAC3Dで全長100mに延ばして、これを目印にビューのカメラ位置を調整します。カメラ位置がセンターからずれていると、ゲージラインは点ではなく線分に見えますので、internal properties の座標数値を少しずつ打ち直し、カメラ位置を動かします。各ゲージラインがほぼ1ピクセル大に縮むまで、座標を小数点以下6〜7桁まで調整したら、internal propertiesの数値通りに、set.xml のカメラ座標を書き換えて出来上がりです。
 ここで試しに、カタリナを大西洋上に出現させ、コードラントの視野を水平面の全周に振って、高度角の最小目盛り(0.1度)を目印に水平線を見ると、どの方位でもきっちり同じ高さに見えました。勝利っ!! ここで視野を真上に振って、カーソルを左右にグリグリ回転させると、高度角リングと南北方位カーソルが、ほぼ完全に天頂を軸に回っているように見えましたので、こっちもまあ、よしよしと思いました。
 これで「天測の照準器」である、コードラントの調整は終了です。

●最新版のNavigatorを入手:
 次は、観測結果を計算して緯度経度を出す手順を、再検討します。
天文航法というのは、ざっと復習しますと、次のようなプロセスになります。(過去に何度か太陽の例を挙げましたので、今回は恒星や惑星を使う例を、かなり実戦的に書きます)

FlightGearの空を見て、はっきり見える明るい星を探す。最低2個、出来れば3個以上を選ぶ。
 星と星の方位角は、なるべく大角度で交わるのがいい。2個なら直角、3個なら120度となる位置
 関係が理想。近くの星同士を組み合わせても、精度は出ない。また事前に星を決めておくのも
 望ましくない。FlightGearの夜空の索星(目的の星を探す)作業は、思ったより難しい。
⊆,房機の針路と速度、経過時間から、現在地の緯度経度を推測計算する。
E景弦卷.愁侫箸、パソコン利用の星座早見を起動。いま求めた推定位置から現在時刻に見え
 る星の配置を表示させ、さっき選んだ星の名前を調べる。
づ景弦卷,篝浦汰畍のソフトには、その時点の星の方位と高度角の計算値も出るので、その
 位置に、自分が選んだ星が本当に見えるどうか、また星を間違えていないか確認する。
ゴ岼磴い覆韻譴弌∨榿屬隆兮をする。出来るだけ精密に高度角を測り、その瞬間の時刻を読み
 取る。
Δ海了刻を天測計算ソフトなどに入力して、その時分秒における星の予測高度角を表示させ、
 実際に測定した高度角から、いま出した計算値を引く。差がプラスなら、自機は推定緯度経度
 よりも星に近い位置にいる(だから、より高く見える)。差がマイナスなら、逆に星から遠ざ
 かる位置にいる(従って、低く見えた次第)。
天測計算ソフトまたは航空図を使って、以上の結果を作図する。最初に算出した推定現在地に
 マークを記入し、そこから星が見えた方角へ線を引く。例えば差がプラス1分角なら、マーク
 から星の方向へ1nm寄った位置に、星への線と直角に新たな線を引く。これが「位置の線」で、
 自機はこの線上のどこかにいる。
  また、例えば差がマイナス3分角なら、星から3nmだけ遠ざかる位置に、「位置の線」を引く。
 高度角の差と推測位置からの距離は、常に「n分角=nマイル」という1対1の比になる。
複数の星を測って、複数の位置の線を作図する。2本の線ならその交点、3本なら交差によって
 描かれる三角形の内心(内接円の中心)が、自機の実測位置になる。

…という次第です。
 1個しかない太陽を計測する場合は、3〜4時間待って位置が動いてから再観測しないと、緯度経度は算出できないのですが、星なら同時に何個か観測すればよろしいので、やや簡単です。FlightGearの場合は特に、真っ昼間でも大抵は、幾つか星が見えるので、慣れれば日中も短時間で緯度経度が出せます。

●天文航法全般の流れを処理する、頼もしい道具:
 以上の作業は従来、全部をパソコン上で行うのは無理でした。私が考案した天測計算ワークシートは、太陽の予測位置を計算する関数を組み込んでありますので、太陽の観測で得られる「位置の線」は算出できますが、恒星や惑星は扱えませんでした。それらを扱いたければ、当時使っていたNavigatorのお試し版にデータを表示させて、その数値をワークシートに手動操作で入力する必要がありました。このNavigatorお試し版は、位置の線を算出したり、位置の線同士の交点(現在地)を作図する機能も持っていましたが、あくまでも実際に洋上で使うためのもので、FlightGearとは相性が悪く、そうした高度な機能までは利用できませんでした。また星座早見機能も貧弱で、よく星を誤認したものです。

 しかし今回、ネットで購入した最新版は、先ほど箇条書きにした手順通りに、すべての作業をアプリ内で処理可能です。毎秒更新される精密な星座早見で星を確認し、計測した星の高度角を入力すると自動的に「位置の線」を作図し、複数の「位置の線」から、これまた自動で現在地を図示し、緯度経度を数値で出す。おまけに位置の線と現在地を、海図の上に描いてくれる…まさに、胸のすくようなアプリケーションです。
 また各種の設定機能が行き届いていて、FlightGearでは再現できない(気温による大気の屈折率変化などの)補正値は省略することが出来るし、六分儀やコードラントで太陽や月の高度を計る際、丸い天体のどこを照準するかも、選択可能です。通常は下辺を狙うのですが、下弦の月を観測する場合は上辺に切り替え可能ですし、天体の中心も選択可能です。なぜこの機能が大事かというと…FlightGearの太陽と月は、じつは視直径が実物の2倍もあるため、「天体の中心を測る」モードがないと、高度角が航法計算に使えないのです。月や星を実物大にすると、たぶんパソコン画面上では小さ過ぎて、かえって「不自然」に見えるのでしょう。

 このソフトは外洋ヨット用に作られており、風向風速をリアルタイムでダウンロードし、推測航法で現在地を出すとか、目的地への方位・距離と現在の風に応じ、もっとも効率よく距離を稼ぐコースを探るとか…そういう高度な機能まであるらしいのですが、なにぶん英文マニュアルなので、まだよく分かりません。私としては、以上お話しした基本的な機能だけでも、十分に役立ちますし感動的です。これで35ドルなら、実に安いもんだと思いました。「投稿画像」で、このソフトの雰囲気をお伝えします。
 購入先は、ブラジルのドメインのサイトで、さまざまな天文データを公開したり、身近な材料とパソコンを利用して六分儀や八分儀を自作する方法を紹介するなど、面白いところです。アドレスは下記の通りです。
          http://www.tecepe.com.br/nav/default.htm
(そういえば。FlightGear上では、非常にリアルに操船できるヨットや帆船も造れそうですね。例えば風上に向かってジグザグに航走する際のヨットの帆は、クローズホールドという張り方をしますが、あれは空力的には、非常に大きなスロッテッド・フラップを付けた主翼が、海面から縦に生えたようなものですし…)

●フラミンゴの湖と、オオミズナギドリの島:
 先日ようやく、この新型 Navigator を使って、実際に緯度経度を出すことができて、わくわくしました。太陽と恒星による観測では誤差4nm、それに月の位置の線を加えると、ちょっと誤差が広がって6nmという結果でした。従来の私の計算法とツールでは、月はFlightGear上に見える位置と計算上の位置がまったく合わず、天測に使えない天体でしたので、これは嬉しい進歩です。恒星よりも動きが速いためか、まだ誤差が幾分大きいですが、何とか私の考える実用レベルには収まっています。
 私はホッとして、ナイロビ北方のナクル湖へ、カタリナで散歩フライトに出かけました。しばらく陸上機としてしか飛んでいないので、広い水面にドボンと降りると、いい気持ちです。

 ナクル湖は、フラミンゴで有名なところだそうで、試しに GoogleEarth で拡大してみると、なるほど…北岸から西岸にかけて、岸辺の近くに無数の不規則な筋が見え。もっと超拡大すると、それらはピンクや白の無数の点に化けました。群れ具合からすると、これらの点々は大きな鳥に間違いなさそうで、想像を絶する数です。実景なら一体、どんな壮観でしょうね。
 私の好きな航空短編小説家で、童話でも知られた英作家、ロアルド・ダールは青春時代、この湖の上を飛んだそうです。彼はパブリックスクール卒業後、冒険を求めてタンガニーカ(現在のタンザニア)でシェル石油の駐在員になり、優雅な豪邸暮らしと野獣・毒蛇の危険が背中合わせ、という日々を送っていました。第二次大戦が始まると、すぐナイロビに出頭してRAFに志願。タイガーモス練習機で初等訓練を受けるのですが…この時代の飛行訓練は、ソロに移行後しばらくの間、練習生の裁量でかなり自由にコースを決め、監視を受けずに一人でのびのびと、慣熟飛行が許されたようです。
 軍規風紀がメチャ厳しかったはずの日本海軍も、例外ではなく。阿川弘之氏の長編「雲の墓標」には、敗色深まる時期の学徒兵が「最近、かなり空中の行動が自由になった」ので、ほのかに心を寄せていた女性の自宅上空に飛んで行き、挨拶の急降下を掛けたが、彼女は出てこなかった…という、結構切ない場面がありました。開戦直後の英領ケニアは、さらに自由な雰囲気だった模様で、ダールの青春時代の自伝「単独飛行」を読みますと、手慣れたタイガーモスを自在に駆り、超低空で野生動物の大群を追いかけたり、フラミンゴに見とれたり、雪をかぶったケニア山の頂上まで飛んだり、大空の自由を満喫しながら、「なんて自分は、運のいい若者だろう!」と繰り返し思った、と書いています。

 「うーーん、生きた世界は全然違うけど、俺はその感じ、たぶん分かるよ」から、「自伝のあのシーンは、このあたりだったんだな」まで、さまざまな感想を抱きながら、私はバーチャル世界のカタリナで、アフリカの湖畔や丘陵地帯を越えて低空飛行しました。もちろんフラミンゴは出てきませんが、FlightGearのテクスチャーも多少は種類が増えてきたのか、日本やヨーロッパとは森の緑もひと味違い、何となくワイルドな景色に見えたりもします。

     ●

 お話は変わり。すっかりご紹介が遅れましたが…私が今回のフライトに使っているカタリナ改は、「水薙」号という愛称にしました。読みは「みずなぎ」で、海鳥のオオミズナギドリにちなんだ名前です。
 オオミズナギドリは、日本では春から秋に見られるポピュラーな鳥だそうで、私が以前勤務した京都府舞鶴市の沖にある、冠島という無人島にもたくさん生育していました。ここは島自体が天然記念物で、普段は立ち入り禁止ですが、鳥類研究者が年に何度か調査のため、海自の提供する船で冠島に入っていました。

 私も昔、この調査に同行したことがありますが、冠島はアイロンのような形の、切り立った小島です。平野はほとんどなく、沿岸部も砂浜の代わりに、尖った石に覆われた「ガレ場」ばかり。ゴム長や運動靴では歩行困難で、石の上に安定して立つことさえ一苦労です。必ず登山靴を履いてひもを締め上げ、足首を固定してしまうのがコツでしょうか。
 お目当てのオオミズナギドリは、地面に巣穴を掘って繁殖する鳥で、先生たちが手を突っ込むと、「あれれ、ボク捕まっちゃったよ!」みたいな呑気な顔をして、おとなしく出てきます。背中は茶系で、体長40〜50僂琉豸スリムで地味な鳥ですが、先生が測定のため、そっと手で翼を左右へ引っ張ると、私が想像したよりもずっと長大な、約1mもある精悍で美しい主翼が広がり、感動しました。「これは大変、お見それ致しました…生まれながらの、長距離飛行家でいらしたんですね」と、つい言葉まで改めちゃう気分です(^^;)。
 オオミズナギドリは、日本で夏を過ごすとフィリピンやスリランカ、オーストラリア北部へ渡って越冬し、繁殖期以外は海上で生活するそうです。思い切り長距離を飛ぶ水陸両用飛行艇に、いかにもふさわしい名前に思えて、私は今回のフライトの使用機の名前に「水薙」を選びました。
 ああ、だがしかし。カタリナの主翼は太く短く、とてもオオミズナギドリのように美しくありません。少しでもほっそり見えればと、グラデーションを加えた塗装を工夫してみましたが、とてもとても…(^^;)。

●Atlasの操作も、これで楽に:
 新しいAtlasにもかなり慣れてきましたので、これまでに判明したキー操作を、以下にまとめておきます。

スペース:ウィンドウ左側のGUIメニュー(オン/オフ)
   +:ズームイン
   −:ズームアウト
   a:航空路表示(低空/高空/オフ)
   A:空港表示(オン/オフ)
   c:一定距離をジャンプ(まだ制御法不明)
   d:速度・位置の小型ウィンドウ表示(オン/オフ)
   f:フライトトラック=航跡表示(オン/オフ)
   j:ジャンプウィンドウ表示(オン)
     文字列を入力すると空港・無線施設ソート→クリックするとジャンプ
     ウィンドウ外をクリックしてjを押すと閉じる
   l:画面表示のオプションウィンドウ(オン/オフ)使い方不明
   m:カーソル変更(距離表示用同心円/ポインタ位置の緯度経度を表示/中心に固定)
   M:MEF=Maximum Elevation Figure=エリアごとの最大標高表示(オン/オフ)
     (注:緯度・経度1度のグリッド単位で表示)
 o/s:フライトトラックの保存フォルダを開く(キャンセルで閉じる)
   P:自機を自動追尾してスクロール(オン/オフ)
   q:終了
   v:ラベル表示(オン/オフ)

 それでは皆様、Tutaonana(また会いましょう、のスワヒリ語)。
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