Глава XI. Судовые навигационные приборы и связь § 52. Электро и радионавигационные приборы

Глава XI. Судовые навигационные приборы и связь

§ 52. Электро и радионавигационные приборы

На каждом судне для следования по намеченному курсу, выбора пути следования, контроля местонахождения в открытом море с учетом изменяющейся навигационной и гидрометеорологической обстановки предусматриваются навигационные приборы.

Навигационные приборы, для работы которых используются электрическая энергия или принципы радиотехники, соответственно называются электро- или радионавигационными приборами.

К электронавигационным относятся приборы, определяющие курс и скорость судна: гирокомпас, авторулевой, автоматический прокладчик курса судна, электрический лаг, и установки, действия которых основаны на гидроакустике: Шумопеленгаторы, гидролокаторы и эхолоты.

Радионавигационные приборы применяются для определения местонахождения судна при отсутствии видимости берегов и состоят из радиопеленгаторов, радиомаяков, радиодальномеров и радиолокаторов.

Все навигационные приборы размещаются в ходовой рубке и на мостиках вблизи нее.

Важнейшим навигационным прибором на судне является компас. Компасо м называется прибор, предназначенный для определения компасного курса судна и направлений на видимые ориентиры на земле или на небесные светила.

На каждом судне, помимо электро- и радионавигационных приборов, в качестве запасных устанавливаются также магнитные компасы, действие которых основано на свойстве магнитной стрелки, свободно вращающейся на вертикальной оси, устанавливаться в каждом месте земной поверхности по направлению магнитного меридиана. Однако влияние массы стальных конструкций судна и электромагнитных полей, создаваемых работающим на нем электрооборудованием, вызывает отклонения стрелки компаса. Такое отклонение стрелки магнитного компаса от истинного положения магнитного меридиана называется девиацией.

Кроме того, на действие магнитного компаса оказывают влияние также магнитные склонения в отдельных районах Земли. Уничтожение магнитных девиаций – сложный вопрос, и в ряде случаев оно невозможно. Это затруднение привело к созданию гироскопического механического компаса (гирокомпаса).

Работа гирокомпаса основана на свойстве гироскопа (массивного диска-волчка), вращающегося с большой скоростью электромотором (превышающей 10 000 об/мин) в кардановом подвесе, устанавливаться осью волчка вдоль истинного (географического) меридиана Земли. На него не оказывают влияние ни магнитные массы, ни электрические токи судовых установок. Показания основного гирокомпаса, переданные через проводную синхронную передачу репитерами (приборами, повторяющими показания основного гирокомпаса) в ходовую рубку, позволяют штурманам определять курс судна в море без расчетов магнитаого склонения и девиации.

Основной гирокомпас размещается на судне в специальном помещении, называемом гиропостом, расположенным в ДП судна, в районе мидель-шпангоута.

Автопрокладчик – прибор, который на основании обработки механически поступающих к нему данных о курсе судна и пройденном расстоянии автоматически:

а) прокладывает путь судна на меркаторской карте (карта, построенная по системе прямоугольных географических координат);

б) показывает географическое местоположение судна в любое время суток.

Автопрокладчик состоит из счетно-решающих и вспомогательных механизмов, а также приборов, служащих для управления работой установки, и агрегатов питания.

Авторулевой – установка, автоматически удерживающая судно на заданном курсе. Авторулевой автоматически может изменить курс судна в соответствии с ранее выданным ему заданием, обеспечивает хорошую устойчивость судна на курсе, уменьшает рыскание судна в штормовую погоду и облегчает напряженную работу рулевого.

Авторулевой работает во всякую погоду и при любом состоянии моря. Его основными звеньями, как и всякой автоматической установки, являются: следящая система, исполнительные электродвигатели и обратная связь. Эти звенья обеспечивают автоматическое включение исполнительного электродвигателя при отклонении судна от заданного курса и отключение его при возвращении судна на заданный курс.

Более совершенными авторулевыми являются электромеханические бесконтактные установки с комбинированным пультом управления, совмещающим схемы автоматического следящего и штатного управления. Эта установка выполняет три вида управления рулевым приводом: а) штатное ручное; б) ручное от пульта авторулевого, работающего в следящем режиме, и в) автоматическое при работе авторулевого в автоматическом режиме.

Выносные посты электромеханического бесконтактного авторулевого, установленные на крыльях ходового мостика, позволяют в случае необходимости осуществить резкий поворот судна непосредственно с крыльев мостика, не прибегая к центральному пульту управления. После прекращения действия перекладной рукоятки судно автоматически возвращается на ранее заданный курс. Электронный авторулевой имеет еще ряд существенных преимуществ перед бесконтактным авторулевым. Основное преимущество заключается в его работе от специального путевого магнитного компаса, сигнал от которого усиливается электронным усилителем, питающимся постоянным током. Установка имеет малые габариты и вес. Эти преимущества электронного авторулевого позволяют использовать его на судах малого водоизмещения.

Лаг – прибор, служащий для определения скорости судна. На современных судах применяется гидродинамический лаг, работа которого основана на использовании изменения гидродинамического давления потока воды, обтекающего судно и зависящего от скорости движения судна.

Гидродинамический лаг отличается от устаревшего вертушечного лага не только принципом действия, но и большой чувствительностью, а следовательно и большей точностью.

Пройденное судном расстояние учитывается в гидродинамическом лаге счетно-решающим устройством, в которое входит мотор времени и регулятор скорости его вращения, передающегося на десятичный счетчик. Лаг определяет скорость движения судна в узлах, пройденное расстояние в милях и через синхронную передачу осуществляет дистанционные показания центральных приборов на репитеры, установленные в служебных помещениях судна.

Навигационные гидроакустические приборы работают на основе использования законов распространения звуковых волн в воде – их излучение и приема. В зависимости от соотношения размеров источника, излучающего колебания, и длины волны упругие колебания распространяются в воде либо во все стороны в виде сферических волн, либо в определенном направлении – в виде плоской волны.

На скорость распространения этих волн большое влияние оказывают температура, давление и соленость воды. Часто встречающаяся в морях слоистость воды (слои разной солености, температуры, направления течений, насыщенности планктоном и т. п.) искажают распространение волн, что приводит к ошибкам в определении глубины или пеленговании подводного предмета. Эти искажения с успехом используются для маскировки подводных лодок на глубине.

Эхолот – прибор, определяющий расстояние от днища судна до дна. Он работает на принципе измерения времени, необходимого для того, чтобы ультразвуковые колебания очень высокой частоты дошли от вибратора-излучателя, установленного на днище судна, до препятствия, встретившегося на пути их распространения (дна), отразились от него и вернулись к вибратору – приемнику на судне. Указатель глубины эхолота состоит из вращающегося диска и неоновой лампы. При начале колебаний лампа приведена к нулевому показателю шкалы. В момент возвращения отраженного колебания лампа вспыхивает и освещает деление, повернутое по отношению к лампе на угол, пропорциональный расстоянию до дна. Эхолоты непрерывно показывают глубину и могут записать ее на ленту. С помощью эхолотов можно заснять рельеф дна, обнаружить посторонние предметы (косяк промысловых рыб, затонувшие суда) и т. п.

Гидролокационная установка представляет собой излучатель двух возможных систем: спускающийся на специальном приспособлении через днище судна в воду (где он вращается в горизонтальной плоскости) или неподвижно закрепленный в специальной наделке в подводной части корпуса судна. Оба они излучают импульсные сигналы ультразвуковой частоты. По излучении серии импульсов вибратор через реле переключается на прием отражаемых колебаний.

Сигналы, отражаясь от препятствия в виде эха, поступают на приемник. Принятое эхо в приборах гидролокатора усиливается, и индикатором показывается расстояние до препятствия, отразившего сигнал.

Положением излучающей поверхности вибратора относительно ДП судна или показаниями репитера гирокомпаса по отношению к географическому меридиану определяется пеленг на обнаруженный предмет.

Радионавигацией называется использование принципов радиотехники для судовождения.

Как известно, электромагнитная энергия (радиоволны) характеризуется большим радиусом действия от источника ее распространения. Прохождение радиоволн не зависит от условий видимости, отражения от встречающихся по пути препятствий и т. п. Все эти свойства создают возможность с высокой эффективностью использовать радио для судовождения.

Радиопеленгование – определение направления на известную передающую радиостанцию. С помощью радиопеленгаторной установки, соединенной с показанием компаса, можно определить местонахождение судна в море при отсутствии видимости береговых ориентиров, проложить путь следования судна, плавать в узкостях и т. п.

Для обеспечения радиопеленгаторов радиосигналами на побережье устанавливаются радиомаяки, по радиосигналам которых суда ориентируются при пеленговании.

Радиопеленгатор – приемная радиостанция, в которой для определения направления на передающую радиостанцию – радиомаяк используются свойства направленности приемной антенны. В комплект радиопеленгатора входят: антенное устройство, показатель радиокурсового угла с учетом всех поправок, радиоприемник с головным телефоном и источники питания.

На основе широко применяющихся в авиации радиополукомпасов и радиокомпасов для судовождения созданы автоматические радиопеленгаторы (АРП), дающие возможность непосредственно отсчитывать пеленг сразу же после настройки приемника на радиостанцию.

Радиодальномер – система, определяющая расстояние до известных береговых радиостанций. В отличие от угломерных радионавигационных приборов радиодальномер определяет не угол, а расстояние (импульсные системы), или разность расстояния (фазовые системы) до двух береговых радиостанций.

Импульсные системы излучают в определенной последовательности радиоимпульсы на частотах, на которые настроены соответственно приемники береговой радиостанции. Приняв эти радиоимпульсы, береговая радиостанция посылает их обратно, как бы отражая радиоимпульсы судовой станции. По времени, затраченному на посылку и прием импульсов, зная постоянную скорость распространения радиоволн в атмосфере (равную 300 000 км/сек), вычисляют расстояние от судна до береговой радиостанции.

Фазовые же системы работают методом радиолага.

Расстояние между судовой (ведомой) и береговыми (главными) радиостанциями измеряется разностью фаз колебания одной частоты специальных приборов и определяется вычислительными счетными устройствами.

Радиолокатор служит для обнаружения объектов, находящихся на поверхности земли, воды и в воздухе в условиях отсутствия видимости (в темноте или тумане) и для определения координат этих объектов.

Работа радиолокационной установки основана на использовании явления отражения радиоволн, излучаемых станцией, от объектов, находящихся на пути их распространения. На экране электроннолучевой трубки появляются сигнальные изображения контуров, близких к карте местности, облучаемой радиолокаторной станцией, берега, кромки льда, береговых возвышенностей, знаков ограждения, судов, плавающих предметов и т. п.

Предельная дальность действия радиолокаторов обычно не превышает 100 миль, ограничивается прямой видимостью и определяется в первую очередь высотой расположения антенны и высотой отражающего объекта.