 |
Штурманские расчёты с помощью Microsoft Excel
|
|
|
|
Вычислительные и графические возможности табличного процессора Microsoft Excel. Особенности использования Microsoft Excel
при штурманских расчётах
Для ведения судовой роли можно использовать не только специально предназначенный для набора текста редактор Microsoft Word, но и табличный процессор Microsoft Excel. Штурманский состав для составления судовой роли часто выбирает именно Microsoft Excel. Однако электронные таблицы в первую очередь предназначены для ведения различной вычислительной работы, где требуется обрабатывать большие массивы чисел, с чем часто приходится сталкиваться штурману в своей работе.
При решении какой-либо задачи в Microsoft Excel прежде всего необходимо составить расчётную таблицу. Делается это следующим образом.
В первых клетках строк или столбцов, в зависимости от выбранного способа записи данных, в виде текста указываются наименования вносимых в таблицу параметров. Далее в соответствующие клетки поименованных строки или столбца заносятся цифровые данные и расчётные формулы, которые вначале записываются в строке формул. Запись формул начинается со знака «=». В противном случае формула будет записана в клетку как обычный текст. Формулы записываются латинскими строчными или прописными буквами вручную или с помощью Мастера функций. Функции могут указываться и русскими буквами. Для запуска Мастера функций необходимо выполнить следующие команды: Вставка, Функция.
При наборе формул, содержащих тригонометрические функции, необходимо помнить, что углы под знаком тригонометрической функции должны задаваться в радианах. Для перевода градусов в радианы можно воспользоваться Мастером функций, или умножить угол на PI (PI = 3,1416) и разделить на 180°, или разделить на 57,3°, в зависимости от требуемой точности результата.
|
|
|
Целая часть числа от дробной может, в зависимости от настроек, отделяться точкой или запятой. Эти настройки устанавливаются на рабочем столе через кнопку ПУСК путём выбора с помощью мыши команд Настройка, Панель управления, Язык и стандарты. После выполнения перечисленных команд откроется окно, в котором выбрать закладку Числа.
Перед набором числа и формулы необходимо убедиться, что ячейка, в которую будет производиться запись, имеет числовой формат. Это можно сделать через меню с помощью следующих команд: Формат, Ячейки. В появившемся окне выбрать закладку Число и установить числовые форматы Общий или Числовой.
В формулах вместо чисел указываются латинскими буквами с цифрами имена клеток, в которых эти числа записаны. Константы можно указывать числом.
При правильной записи в клетках, где записана формула, должен появляться числовой результат расчётов по этой формуле. Для наглядности полученные результаты представляются в графическом виде. Для этого необходимо выполнить следующие действия.
Расчётная таблица выделяется блоком. При этом головку таблицы можно не выделять. Затем запускается Мастер диаграмм. Для запуска Мастера диаграмм выполняются следующие команды: Вставка, Диаграмма. Мастера диаграмм также можно запустить, «кликнув» мышью соответствующую кнопку на панели инструментов.
В появившемся окне выбрать тип диаграммы. Если необходимо построить диаграмму зависимости y = f(x), то выбрать тип диаграммы Точечная. Выбрав тип диаграммы, «кликнуть» мышью по кнопке Далее и установить предлагаемые в окне параметры диаграммы, поступая таким образом до окончательного её построения.
Для отображения окончательных результатов составляется итоговая таблица, в которой указываются имена ячеек с результатами расчётов. График и итоговые результаты должны обновляться автоматически при записи новых исходных данных в расчётную таблицу. В этом и заключается суть автоматизации расчётов при использовании табличных процессоров. Созданная в Microsoft Excel программа (книга) может и должна использоваться многократно.
|
|
|
В качестве примера рассмотрим расчёт и построение диаграммы статической остойчивости (ДСО) с помощью Microsoft Excel.
Для расчёта плеч диаграммы статической остойчивости можно воспользоваться следующей формулой:
l = 1ф - a sin θ,
где l - плечо статической остойчивости, м;
l ф - плечо остойчивости формы, м;
а = Zg -Zc (Zg и Zc - аппликаты центра тяжести и центра величины судна). В рассматриваемом примере примем а = 7,33 м;
θ - угол крена судна, град.
Исходные данные (угол крена θ и плечо формы l ф) представлены в табл. 2 (расчётная таблица).
Таблица 2
| Расчетная таблица | ||||||||
| θ, град | ||||||||
| l ф, м | 1,646 | 3,318 | 5,027 | 6,405 | 7,370 | 7,920 | 8,145 | |
| l, м | 0,3732 | 0,8110 | 1,3620 | 1,6934 | 1,7549 | 1,5720 | 1,2570 | |
| Касательная | 0,3732 | 0,7463 | 1,1195 | 1,4926 | 1,8658 | 2,2390 | 2,6121 |
Табл. 2 с исходными данными в первой и во второй строках вносим в Microsoft Excel, начиная с клетки А1. В третью строку таблицы записываем формулу расчёта плеча остойчивости формы. При этом вместо l ф и θ указываются номера ячеек, в которых находятся данные этих величин. Угол крена θ переводим в радианы, для этого умножаем θ на PI и делим на 180. Приведённая к расчётному виду формула = b2-7,33∙sin(b 1∙3,1416/180) записывается во вторую клетку третьей строки (С2).
После того как формула будет занесена в клетку путём нажатия клавиши ENTER или с помощью мыши, в клетке появится результат. Скопировав формулу в остальные клетки третьей строки расчётной таблицы, получим l для заданных углов крена.
В четвёртую строку табл. 2 записываем формулу касательной к началу диаграммы в виде уравнения прямой линии, выходящей из начала координат y = kx. Для определения коэффициента k запишем уравнение касательной с данными второй точки: 0,373156 = 10k. Отсюда коэффициент k = 0,0373156. Тогда уравнение касательной будет иметь вид: у = 0,00373156 х. Для рассматриваемого примера перепишем это уравнение в виде формулы l = 0,003731569, которую, приведя к расчётному виду, запишем в клетки четвёртой строки табл. 2.
|
|
|
После этого приступаем к построению диаграммы статической остойчивости. Для этого выделяем блоком расчётную таблицу и запускаем Мастера диаграмм. В появившемся окне выбираем точечный тип диаграммы со сглаженными линиями, расположение данных в строках, удаляем ряд 1, добавляем основные вертикальные линии сетки, а также устанавливаем другие параметры, следуя указаниям в окнах. В результате получим диаграмму, показанную на рис. 7.
Рис. 4. Диаграмма статической остойчивости
Сделав необходимые построения, по диаграмме определяем параметры остойчивости, которые записываются в итоговую таблицу (табл. 3) и сверяются с допустимыми значениями.
Таблица 3
Итоговая таблица.
| Начальная метацентрическая высота h, м | Угол крена, соответствующий максимуму ДСО θ m, град | Максимальное плечо ДСО l max, м | Угол заката ДСО θ зак, град | ||||
| Расчёт | Критерий | Расчёт | Критерий | Расчёт | Критерий | Расчёт | Критерий |
| 2,15 | > 0,20 | > 30 | 1,75 | > 0,20 | >60 | >60 |
С помощью Microsoft Excel можно рассчитывать остойчивость судна, решать навигационные, астрономические и другие задачи, в которых требуется обработка числовых данных. Электронные таблицы обладают простотой расчётов и наглядностью результатов.
Вопросы для самоконтроля
1. Как составляется расчётная таблица?
2. Какие правила необходимо соблюдать при записи формул
в клетки таблицы?
3. Для чего служит Мастер функций?
4. Как построить диаграмму?
5. Как составляется итоговая таблица?
|
|
|
