11
The Cutterman’s Guide to Navigation Problems Part Twelve: Polaris Problems The star Polaris can be used to solve directly for latitude, or can be used to determine a true azimuth for compass error problems. Latitude by Polaris Problems Problem 121 (CG231). The following question is taken directly from the USCG test bank and illustrates how to solve latitude by Polaris problems. On 14 March at 1845 ZT, you take a sextant observation of Polaris. Your DR position is latitude 29° 10’ N, longitude 154° 30’ W. Your sextant reads 29° 53.5’. Your chronometer reads 04h 42m 36s, and the chronometer error is 02m 24s slow. Your height of eye is 24 feet and the index error is 1.3’ off the arc. Determine the latitude by Polaris. Answer: 29° 21.3’ N Step 1: Determine the correct chronometer time of sight. Chronometer time of observation: 04h 42m 36s Chronometer error: 02m 24s slow Correct chronometer time of observation: 04h 42m 36s + 2m 24s = 04:45:00. Step 2: Determine the correct GMT of the sight DR Longitude: 154° 30’ W corresponds to ZD (+10). Local time of observation: 1845 ZT GMT time of observation = 1845 ZT + 10 hours = 0445 GMT (15 Mar). Step 3: Determine the observed altitude of the body using the correction tables in the Nautical Almanac (reproduced at the end of this Part). Sextant altitude (hs): 29° 53.5’ Index error (1.3’ off the arc): IC = + 1.3’ Height of eye (24 feet): dip = 4.8’ Apparent altitude (ha) = 29° 53.5’ + 1.3’ – 4.8’ = 29° 50.0’ Apparent altitude (stars/planets) correction: 1.7’ Observed altitude (ho) = 29° 50’ – 1.7’ = 29° 48.3’ Step 4: Determine the GHA of Aries for the time of sight. GHA (Aries), whole hours: 232° 40.4’ GHA (Aries), increment: 11° 16.8’ GHA (Aries), total: 232° 40.4’ + 11° 16.8’ = 243° 57.2’

Part 12. Polaris Problems

  • Upload
    cdnolan

  • View
    192

  • Download
    11

Embed Size (px)

DESCRIPTION

The Cutterman's Guide to Navigation Problems

Citation preview

Page 1: Part 12. Polaris Problems

The  Cutterman’s  Guide  to  Navigation  Problems  

Part  Twelve:  Polaris  Problems    The  star  Polaris  can  be  used  to  solve  directly  for  latitude,  or  can  be  used  to  determine  a  true  azimuth  for  compass  error  problems.      

Latitude  by  Polaris  Problems    Problem  12-­‐1  (CG-­‐231).  The  following  question  is  taken  directly  from  the  USCG  test  bank  and  illustrates  how  to  solve  latitude  by  Polaris  problems.    On  14  March  at  1845  ZT,  you  take  a  sextant  observation  of  Polaris.  Your  DR  position  is  latitude  29°  10’  N,  longitude  154°  30’  W.  Your  sextant  reads  29°  53.5’.  Your  chronometer  reads  04h  42m  36s,  and  the  chronometer  error  is  02m  24s  slow.  Your  height  of  eye  is  24  feet  and  the  index  error  is  1.3’  off  the  arc.  Determine  the  latitude  by  Polaris.    Answer:  29°  21.3’  N    

Step  1: Determine  the  correct  chronometer  time  of  sight.  Chronometer  time  of  observation:  04h  42m  36s  Chronometer  error:  02m  24s  slow  Correct  chronometer  time  of  observation:  04h  42m  36s  +  2m  24s  =  04:45:00.    

Step  2: Determine  the  correct  GMT  of  the  sight  DR  Longitude:  154°  30’  W  -­‐  corresponds  to  ZD  (+10).  Local  time  of  observation:  1845  ZT  GMT  time  of  observation  =  1845  ZT  +  10  hours  =  0445  GMT  (15  Mar).  

 Step  3: Determine  the  observed  altitude  of  the  body  using  the  correction  

tables  in  the  Nautical  Almanac  (reproduced  at  the  end  of  this  Part).  Sextant  altitude  (hs):  29°  53.5’    Index  error  (1.3’  off  the  arc):  IC  =  +  1.3’    Height  of  eye  (24  feet):  dip  =  -­‐  4.8’  Apparent  altitude  (ha)  =  29°  53.5’  +  1.3’  –  4.8’  =  29°  50.0’  Apparent  altitude  (stars/planets)  correction:  -­‐1.7’    Observed  altitude  (ho)  =  29°  50’  –  1.7’  =  29°  48.3’  

 Step  4: Determine  the  GHA  of  Aries  for  the  time  of  sight.    

GHA  (Aries),  whole  hours:  232°  40.4’  GHA  (Aries),  increment:  11°  16.8’  GHA  (Aries),  total:  232°  40.4’  +  11°  16.8’  =    243°  57.2’    

Page 2: Part 12. Polaris Problems

 Step  5: Determine  the  LHA  of  Aries.  

GHA  (Aries):  243°  57.2’  DR  Longitude:  154°  30  W  LHA  (Aries)  =  243°  57.2’  –  154°  30’  W  =    89°  27.2’  

 Step  6: Enter  the  Polaris  Tables  with  LHA  (Aries),  DR  Latitude,  

and  Month  to  determine  the  A0,  A1,  and  A2  correction  factors  (The  complete  Polaris  Tables  are  located  at  the  end  of  this  Part).    A0  (LHA  correction):  0°  31.7’  A1  (Latitude  correction):  0.5’  A2  (Month  correction):  0.8’  

 Step  7: Calculate  latitude  using  the  Polaris  Formula,  provided  at  

the  bottom  of  the  Polaris  Tables.    Latitude  =  Observed  altitude  –  1°  +  A0  +  A1  +  A2  Lat  =  29°  48.3’  –  1°  +  31.7’  +  0.5’  +  0.8’  =  29°  21.3’  N  

 

Compass  Problems  Involving  Polaris      Problem  12-­‐2  (CG-­‐496).  The  following  question  is  taken  directly  from  the  USCG  test  bank  and  illustrates  how  to  solve  compass  problems  involving  Polaris.      On  5  February  your  2320  ZT  position  is  latitude  52°  28’  N,  longitude  23°  48’  W.  You  observe  Polaris  bearing  000.2°  pgc.  At  the  time  of  observation,  the  helmsman  noted  that  she  was  heading  224°  pgc  and  244°  psc.  The  variation  is  20°  W.  What  is  the  deviation  for  that  heading?        Answer:  1.5°  W.  For  instructions  on  solving  standard  compass  problems,  refer  to  Part  6:  Compass  Problems.    

Step  1: Determine  the  GMT  of  the  sight.  DR  Longitude:  23°  48’  W  -­‐  corresponds  to  ZD  (+2).  Local  time  of  observation:  2320  ZT  GMT  time  of  observation  =  2320  ZT  +  2  hours  =  0120  GMT  (6  Feb).  

 Step  2: Determine  the  GHA  of  Aries  for  the  time  of  sight.  

GHA  (Aries),  whole  hours:  151°  04.9’  GHA  (Aries),  increment:  5°  00.8’  GHA  (Aries),  total:  151°  04.9’  +  5°  00.8’  =    156°  05.7’    

 

Page 3: Part 12. Polaris Problems

Step  3: Determine  the  LHA  of  Aries.  GHA  (Aries):  156°  05.7’  DR  Longitude:  23°  48’  W  LHA  (Aries)  =  156°  05.7’  –  23°  48’  W  =    132°  17.7’  

 Step  4: Enter  the  Polaris  Tables  with  LHA  (Aries),  DR  

Latitude,  and  Month  to  determine  the  azimuth  to  Polaris  (the  full  Polaris  Tables  are  located  at  the  end  of  this  Part).    Azimuth  (interpolated)  =  358.7°    

 Step  5: Determine  the  gyro  compass  error  (using  the  

acronym  G-­‐E-­‐T).  G  (Gyro):  000.2°  pgc  E  (Error):  TBD  T  (True):  358.7°  per  azimuth  tables  

   Gyro  error  =  1.5°  W      

Step  6: Determine  the  deviation  (using  a  standard  compass  problem  format).  G:  224°  pgc  (Given)  E:  1.5°  W  (Determine  in  step  5)  T:  222.5°  (Calculated)  V:  20°  W  (Given)  M:  242.5°  (Calculated)  D:  1.5°  W  (Calculated)  C:  244°  per  steering  compass  (Given)  

       

Page 4: Part 12. Polaris Problems

Additional  Problems  and  Answers    All  of  the  following  questions  labeled  “CG”  were  taken  directly  from  the  2013  USCG  test  bank  and  illustrate  the  concepts  in  this  Part.  Note  –  not  all  problems  have  been  worked  and  are  subject  to  occasional  errors  in  the  database.  For  more  problems  and  answers,  see  the  USCG  database  of  questions  (database  information  located  in  the  preface).    Problem  CG-­‐170.  On  10  June  your  2010  zone  time  DR  position  is  latitude  41°  10.0’  N,  longitude  61°  15.0’  W.  At  that  time  you  observe  Polaris  with  a  sextant  altitude  (hs)  of  40°  35.8’.    The  chronometer  time  of  observation  is  00h  08m  18s,  and  the  chronometer  error  is  01m  45s  slow.  The  index  error  is  2.0’  on  the  arc,  and  the  height  of  eye  is  40  feet.  What  is  your  latitude  by  Polaris?    

a) 41°  10.6’  N  b) 41°  15.0’  N-­‐  correct  c) 41°  18.3’  N  d) 41°  21.2’  N  

 Problem  CG-­‐177.  On  11  February  your  1832  zone  time  DR  position  is  longitude  110°  52.6’  W.  At  that  time  you  observe  Polaris  with  a  sextant  altitude  (hs)  of  26°  19.8’.    The  chronometer  time  of  sight  is  01h  34m  56s  and  the  chronometer  error  is  02m  16s  fast.  The  index  error  is  2.7’  off  the  arc,  and  the  height  of  eye  is  60.2  feet.  What  is  your  latitude  by  Polaris?      

a) 25°  27.2’  N-­‐  correct  b) 25°  34.2’  N  c) 26°  27.2’  N  d) 26°  34.2’  N  

 Problem  CG-­‐214.  On  13  October  at  1847  ZT,  your  vessel’s  DR  position  is  latitude  42°  17.4’  N,  longitude  138°  46.2’  W.  AT  approximately  this  time  you  obtain  a  sextant  altitude  (hs)  of  Polaris  reading  42°  16.8’,  with  an  index  error  of  3.2’  on  the  arc.  Your  chronometer  reads  03h  45m  20s  and  is  01m  32s  slow.  What  is  your  latitude  by  Polaris,  given  a  height  of  eye  of  44  feet?    

a) 42°  09.1’  N-­‐  correct  b) 42°  12.5’  N  c) 42°  16.0’  N  d) 42°  19.5’  N  

 Problem  CG-­‐231.  On  14  March  at  1845  ZT,  you  take  a  sextant  observation  of  Polaris.  Your  DR  position  is  latitude  29°  10’  N,  longitude  154°  30’  W.  Your  sextant  reads  29°  53.5’.  Your  chronometer  reads  04h  42m  36s,  and  the  chronometer  error  is  02m  24s  slow.  Your  height  of  eye  is  24  feet  and  the  index  error  is  1.3’  off  the  arc.  Determine  the  latitude  by  Polaris.  

Page 5: Part 12. Polaris Problems

 a) 29°  11.7’  N  b) 29°  15.5’  N  c) 29°  18.0’  N  d) 29°  21.3’  N-­‐  correct  

 Problem  CG-­‐240.  On  15  February  at  0610  ZT  in  DR  position  latitude  56°  53.0’  N,  longitude  157°  02.9’  E,  you  observe  Polaris  at  a  sextant  altitude  (hs)  of  56°  10.4’.  The  index  error  is  2.5’  on  the  arc  and  the  height  of  eye  is  18  meters.  What  is  the  latitude?      

a) 56°  41.8’  N-­‐  correct  b) 56°  47.9’  N  c) 56°  48.1’  N  d) 57°  10.6’  N  

 Problem  CG-­‐241.  On  15  July  at  0447  ZT,  your  vessel’s  DR  position  is  latitude  22°  42’  N,  longitude  126°  36’  E.  At  approximately  that  time,  you  obtain  a  sextant  altitude  (hs)  of  Polaris  reading  23°  46.2’  with  an  index  error  of  1.6’  off  the  arc.  Your  chronometer  reads  08h  48m  28s  and  is  1m  16s  fast.  What  is  your  latitude  by  Polaris,  given  a  height  of  eye  of  33  feet?    

a) 22°  44.1’  N  b) 22°  46.2’  N  c) 22°  50.2’  N  d) 22°  54.1’  N-­‐  correct  

 Problem  CG-­‐344.  On  22  August  your  1852  zone  time  DR  position  is  longitude  155°  54’  E.  At  that  time  you  observe  Polaris  with  a  sextant  altitude  (hs)  of  27°  36.9’.  The  chronometer  time  of  observation  is  08h  54m  06s  and  the  chronometer  error  is  02m  20s  fast.    The  index  error  is  3.6’  off  the  arc  and  the  height  of  eye  is  61.5  feet.  What  is  your  latitude  by  Polaris?    

a) 27°  05.5’  N  b) 27°  31.0’  N  c) 28°  05.9’  N-­‐  correct  d) 28°  09.5’  N  

 Problem  CG-­‐517.  On  7  March  at  1838  ZT  in  DR  position  latitude  34°  26.9’  N,  longitude  58°  16.2’  W,  you  observe  Polaris  for  latitude.  The  sextant  altitude  (hs)  is  35°  08.4’.  The  index  error  is  2.5’  off  the  arc.  The  height  of  eye  is  54  feet.  What  is  the  latitude  at  the  time  of  sight?      

a) 34°  29.8’  N  b) 34°  33.4’  N-­‐  correct  c) 34°  34.8’  N  d) 34°  36.8’  N  

Page 6: Part 12. Polaris Problems

 Problem  CG-­‐451.  On  28  October  at  1754  ZT,  your  vessel’s  DR  position  is  latitude  28°  30’  N,  longitude  63°  24’  W.  At  this  time  you  obtain  a  sextant  altitude  (hs)  of  Polaris  reading  28°  42.6’  with  an  index  error  of  2.4’  on  the  arc.  Your  chronometer  reads  09h  50m  00s  and  is  4m  41s  slow.  What  is  your  latitude  by  Polaris  given  a  height  of  eye  of  28  feet  (8.5  meters)?      

a) 28°  25.2’  N  b) 28°  30.6’  N  c) 28°  34.9’  N-­‐  correct  d) 28°  41.3’  N  

 Problem  CG-­‐178.  On  11  January  your  0450  ZT  position  is  latitude  38°  42’  N,  longitude  14°  16’  W.  You  observe  Polaris  bearing  358.5°  pgc.  At  the  time  of  observation  the  helmsman  noted  he  was  heading  160°  pgc  and  173°  psc.  The  variation  is  9°  W.  What  is  the  deviation  for  that  heading?    

a) 1°  E  b) 1°  W  c) 3°  W-­‐  correct  d) 13°  W  

 Problem  CG-­‐306.  On  19  November,  your  0146  ZT  position  is  latitude  33°  48’  N,  longitude  25°  22’  E.  You  observe  Polaris  bearing  359.8°  pgc.  At  the  time  of  observation,  the  helmsman  noted  that  he  was  heading  224°  pgc  and  222.5°  psc.  The  variation  is  2°  E.  What  is  the  deviation  for  that  heading?      

a) 2.0°  E  b) 0.5°  E  c) 1.0°  W-­‐  correct  d) 1.5°  W  

 Problem  CG-­‐387.  On  23  July,  your  2100  ZT  position  is  latitude  36°  43.0’  N,  longitude  16°  09.8’  W,  when  you  observe  an  azimuth  of  Polaris  to  determine  compass  error.  Polaris  bears  359.0°  per  gyrocompass.  At  the  time  of  the  observation,  the  helmsman  noted  that  he  was  heading  319°  per  gyrocompass  and  331°  per  standard  compass.  Variation  is  12.0°  W.  Which  of  the  following  statements  is  TRUE?    

a) The  gyro  error  is  0.7°  E  b) The  gyro  error  is  1.7°  W  c) The  deviation  is  1.7°  E-­‐  correct  d) The  compass  error  is  13.7°  W  

 Problem  CG-­‐469.  On  3  October  your  2122  ZT  position  is  latitude  26°  32’  N,  longitude  84°  26’  W.  You  observe  Polaris  bearing  359.8°  pgc.  At  the  time  of  observation,  the  

Page 7: Part 12. Polaris Problems

helmsman  noted  that  he  was  heading  106°  pgc  and  107°  psc.  The  variation  is  0°.  What  is  the  deviation  for  that  heading?    

a) 1°  E  b) 0°  -­‐  correct  c) 1°  W  d) 2°  W  

 Problem  CG-­‐470.  On  3  October  your  0330  zone  time  (ZD  +5)  DR  position  is  latitude  47°  41’  N,  longitude  86°  49’  W.  At  that  time  you  observe  Polaris  bearing  357.5°  pgc.  The  chronometer  time  of  observation  is  08h  32m  04s  and  the  chronometer  is  0m  27s  slow.  The  variation  is  5.5°  W.  What  is  the  gyro  error?    

a) 7.5°  E  b) 5.0°  E  c) 3.5°  E  d) 2.0°  E-­‐  correct  

                                                         

Page 8: Part 12. Polaris Problems

 

Page 9: Part 12. Polaris Problems

   

Page 10: Part 12. Polaris Problems

   

Page 11: Part 12. Polaris Problems