книги из ГПНТБ / Черниев, Л. Ф. Азбука судовождения

давления. Антициклоны, приходящие с севера в холод­ ное время года, приносят понижение температуры, яс­ ную погоду и хорошую видимость, в теплое время го­ д а —'Грозы; антициклоны, приходящие с юга, в холодное время года несут длительную пасмурную погоду, в теп­ лое — дожди с грозами.

Океанографические элементы характеризуют процес­ сы, протекающие в водной среде. К ним относятся: рельеф дна, географическое распределение глубин, изме­ нения уровня моря, состав и соленость морской воды, ледовый режим, течения и волнения.

Поверхность земного шара приблизительно на 71% покрыта водой (61% — в северном полушарии и 81% — в южном). Рельеф морского дна состоит из материковой отмели — полоса глубиной до 200 м, занимает 3%. За­ тем следует материковый склон с глубинами от 200 до 2440 м, который занимает 15%. За материковым скло­ ном расположен основной участок дна — ложе Мирового океана с глубинами от 2440 до 6000 м, составляет 76%. Наиболее глубокое место океана — Марианская впади­ на (Тихий океан) — 10 899 м.

Средняя температура поверхности Мирового океана + 17,4°С. Годовое колебание температуры воды Миро­ вого океана невелико, порядка нескольких градусов, а суточная амплитуда на поверхности воды в открытых океанах не превышает 1°. Наиболее высокая температу­ ра (до 35° летом) наблюдается в Персидском заливе, но зимой она понижается до 22°.

в ней соли. Особое и пока необъяснимое явление — зага­ дочная «солонка» в Красном море около порта Джидда.

118

Здесь на глубине более 150 м соленость воды составляет

270°/оо, а температура превышает 44°.

Плотность морской воды находится в зависимости от солености и температуры (с увеличением солености и уменьшением температуры плотность возрастает).

Всвою очередь, осадка судов зависит от плотности,

аследовательно от солености и температуры воды. Гру­ зовая марка судов учитывает зону плавания и время года. Изменение осадки с переходом судна из речной воды в морскую с соленостью примерно 35%о У больших судов достигает 0,3 м.

Прозрачность морской воды определяется средней

глубиной видимости в ней белого диска диаметром 30 см. Наибольшая прозрачность наблюдается в Сар­ гассовом море (Атлантический океан) — 66 м; наимень­ шая в Северном море — от 6 до 22 м.

Морская вода замерзает при температуре ниже 0°С в зависимости от ее солености. Практически в морских условиях замерзание моря начинается при температу­ ре воздуха ниже 6—8°С.

По стадиям нарастания морской лед разделяют на ледяные иглы, ледяное сало, нилас, шуга и т. п.; по под­ вижности —■ дрейфующий лед и припай. Под влиянием постоянных течений и ветрового дрейфа скопления дрей­ фующих льдин создают ледовые образования (массив льда, пояс льда, ледяная перемычка и т. п.). Сталкива­ ющиеся во время дрейфа льдины обламываются, созда­ вая ледяные нагромождения —■ торосы, имеющие раз­ личные формы (ропаки, подсовы, стамухи).

Проходимость судами льдов зависит от густоты (сплоченности) последних, толщины (возраста) и торосистости и оценивается по специальной шкале (в бал­ лах). В морях умеренных широт зимой редкий и разре­ женный лед могут проходить все суда, кроме катеров и шлюпок, самостоятельно. В сплоченном и очень спло­ ченном льдах необходима проводка судов ледоколами.

119

Кроме морских льдов, в море встречаются и мате­

риковые.

Большую опасность для мореплавания представляют айсберги. Они образуются в результате обламывания концов материковых и островных ледников-глетчеров, сползающих в море. Айсберги, подхватываемые морски­ ми течениями, дрейфуют в низкие широты океанов и постепенно тают до полного разрушения. По мере тая­ ния они теряют остойчивость и нередко перевертывают­

1912 г.) была создана специальная ледовая служба, ко­ торая следит за айсбергами и сообщает о них судам, на­ ходящимся в районе их продвижения. Примерно около 80% айсберга скрыто в воде, поэтому приближение к нему опасно из-за подводных таранов.

Летом 1893 г. канадский пароход «Поршиа» следо­ вал в северо-западной части Атлантического океана. С судна заметили большой айсберг. Капитан удовлетво­ рил просьбу пассажиров, жаждавших его рассмотреть, и подошел к ледяному исполину — его высота составляла около 60 м, а длина надводной части — почти четверть километра. Примерно в 70 м от айсберга судно остано­ вилось.

Вдруг надводная часть айсберга начала удаляться от парохода. Пароход вздрогнул, сильно накренился на ле­ вый борт и начал подниматься над водой. Пассажиры и матросы с ужасом увидели, что судно больше не кача­ ется на волнах, а лежит на ледяном поле. Произошло роковое совпадение — оттаявший айсберг начал перево­ рачиваться. Из-за большой массы судна он не смог окончательно перевернуться и ушел под воду. Пароход тоже погрузился в воду и закачался на волнах, но кор­ пус деформировался и образовалась большая течь. С большим трудом он дошел до ближайшего порта.

120

Морские течения характеризуются направлением и скоростью (в узлах). По продолжительности действия течения бывают постоянные и временные.

Скорости постоянных течений в разных частях Миро­ вого океана различны. Самые большие скорости течений наблюдались: Гольфстрим — 5,7 уз в феврале, Куросио — 5,5 уз в ноябре, мыс Игольный — 5 уз в сентябре.

Пользуясь постоянными течениями, мореплаватели увеличивают скорости судов. Переменные, главным об­ разом приливо-отливные течения, наиболее значительны в узкостях и проливах. Чтобы уменьшить их отрицатель­ ное влияние, судоводители при выборе пути стремятся рассчитать переход так, чтобы путь судна во время пе­ рехода совпадал с направлением приливного течения.

рах), периодом и направлением распространения волн. Потеря скорости судна на волнении в основном зависит от типа судна, высоты волны и угла, под которым дви­ жется судно по отношению к фронту волны. Быстроход­ ные суда имеют меньшие потери скорости от волнения по сравнению с тихоходными, и, чем больше размеры судна, тем меньше влияние волнения на его скорость.

Радиопеленгование на судах

На возможность использования радио на маяках ука­ зал А. С. Попов. Он разработал способ пеленгования ма­ яков, основанный на свойстве мачт задерживать элек­ тромагнитные волны. Это заинтересовало моряков, и вскоре были созданы радиотехнические средства опре­ деления места судна в море.

121

В России в 1912 г. М. И. Ренгертен создал радиопе­ ленгатор. Радиопеленгаторы с судна пеленгуют берего­ вые радиостанции (радиомаяки), которые в большинст­ ве случаев устанавливают рядом со световыми маяками. Такие радиомаяки называются радиомаяками кругового

действия.

В 1926 г. появились радиомаяки направленного действия. Они дают возможность определять место суд­ на с помощью обыкновенного радиоприемника. Для осо­ бых обстоятельств плавания созданы створные и враща­ ющиеся радиомаяки.

Радиотехнические средства (РТС) судовождения ос­ нованы на различных технических и геометрических принципах. Мы рассмотрим РТС, которые относятся к угломерным, т. е. азимутальным, системам. Они измеря­ ют пеленги па источник излучения электромагнитных волн. К этой группе принадлежат радиопеленгаторы (судовые и береговые) и радиомаяки направленного дей­ ствия.

Полные сведения о радиомаяках, о программе их ра­ боты, дальности действия и другие сведения, а также географические координаты расположения каждого ра­ диомаяка и списки групп, в которых они работают, при­ водятся в навигационных пособиях. «Радиотехнические средства навигационного оборудования». Положения ра­ диомаяков нанесены также на морские карты, о них указывается в лоциях.

На судах морского флота применяются радиопелен­ гаторы трех типов: со слуховым приемом, автоматиче­ ские со следящей системой и автоматические визуаль­ ные. Наиболее широкое распространение получили ра­ диопеленгаторы со слуховым приемом.

Рассмотрим, в чем заключается идея радиопеленго­ вания.

Для осуществления пеленгования вся радионавигаци­ онная система должна состоять из радиопередающего

122

и радиоприемного устройства. Радиопередающим уст­ ройством служат радиомаяки кругового действия, а ра­ диоприемным — радиопеленгаторы.

Работа радиомаяка кругового действия основана на общеизвестном положении из физики. Если через верти­ кально установленный провод пропускать электрический ток, то вокруг него образуется электромагнитное поле. Оно состоит из магнитных силовых линий, расположен­ ных концентрически вокруг проводника и имеющих оп­ ределенные направления. Если ток идет вверх по прово­ ду, то силовые линии магнитного поля будут направлены против часовой стрелки (если смотреть сверху), и, на­ оборот, если ток идет вниз, то — по часовой стрелке. Если ток по такому проводу будет быстро проходить то вверх, то вниз, будет создано электромагнитное поле, силовые линии которого направлены то в одну, то в другую сторону соответственно направлению тока в про­ воде. Таким образом, в пространстве вокруг проводни­ ка действуют взаимно связанные электрические и маг­ нитные силы, т. е. образуется переменное электромаг­ нитное поле. Провод начинает излучать радиоволны, которые распространяются от источника излучения — антенны (радиомаяка) — во все стороны. Скорость распространения электромагнитных волн такая же, как скорость распространения света, т. е. 300 000 км/с. Эти волны распространяются на поверхности Земли по крат­ чайшим расстояниям, которые являются линиями дуг больших кругов.

Радиомаяк кругового действия состоит из передатчи­ ка и антенны. Передатчик работает на антенну, которая равномерно излучает волны во все стороны.

Каждый радиомаяк работает по определенной про­ грамме, которая характеризуется временем его работы, длиной волны (или частотой), позывными знаками, со­ стоящими из точек и тире (азбука Морзе), длинного тире, служащего для пеленгования, и т. д. Для того, что-

123

бы маяк выполнил передачу назначенной программы, его передатчик снабжен автоматическим устройством, которое включает маяк в соответствии с программой его работы. Дальность действия радиомаяков кругового излучения достигает 300 миль.

Как уже говорилось выше, чтобы определить место судна, необходимо иметь не менее двух радиопеленгов, пересечение которых на карте дает обсервованное место судна. Поэтому радиомаяки располагают группами с та­ ким расчетом, чтобы в определенном районе обеспечить судам надежные определения их мест. Обычно маяки, входящие в одну группу, работают на одной волне, а программы их работы согласованы так, что после окон­ чания передачи одного радиомаяка начинает работать другой, затем третий и т. д. Несмотря на простой прин­ цип работы, современные радиомаяки представляют со­ бой сложное радиотехническое устройство.

Для определения радиопеленгов на радиомаяки суда снабжают радиопеленгаторами. Принцип радиопеленго­ вания заключается в следующем. Если на пути распро­ странения электромагнитных волн разместить верти­ кальный проводник, то в нем появится электродвижу­ щая сила. После соответствующих преобразований ее можно обнаружить в различном виде, в частности в ви­ де звука. Это свойство положено в основу устройства ра­ мочной антенны радиоприемника.

Разместим два проводника перпендикулярно плоско­ сти распространения электромагнитной волны на неко­ тором расстоянии друг от друга. В ближайшем к радио­ маяку проводнике возникнет большая электродвижущая сила, чем в проводнике, расположенном дальше от ра­ диомаяка. Если теперь вертикальные проводники заме­ нить рамкой, то ее можно рассматривать как систему двух вертикальных разнесенных антенн с противным включением. Подводя концы рамочной антенны к при­ емнику, мы обнаружим на его зажимах напряжение. Оно

124

будет равно разности электродвижущих сил, возбуждае­ мых электромагнитным полем в обоих проводниках. Та­ кую конструкцию называют рамочной антенной, или рам­ кой, она является важной частью радиопеленгатора.

Установим рамочную антенну так, чтобы ее плоскость располагалась перпендикулярно направлению распрост­ ранения радиоволн. Так как в этом случае обе ветви находятся на одинаковом расстоянии от радиомаяка, то возникающие в них электродвижущие силы будут равны по величине. На входе приемника отсутствует их раз­ ность, поэтому звука в телефонах не будет.

Если плоскость рамки расположить в направлении распространения радиоволн, то в обеих ее ветвях воз­ никнут разные электродвижущие силы. Теперь на входе приемника будет наибольшая их разность и, следова­ тельно, в телефонах появится наибольший звук.

Поворачивая рамку в вертикальной плоскости, можно получить наименьшую, наибольшую или промежуточную интенсивность принимаемого сигнала. По интенсивности звука можно определять направление на радиомаяк, посылающий сигналы.

Направление на радиомаяк определяют по минимуму сигнала, так как в этом случае при повороте рамки на небольшие углы вызывается заметное на слух изменение в слышимости сигнала. Если поворачивать рамку около положения максимума громкости сигнала, то изменение силы звука будет меняться незначительно, поэтому оп­ ределение направления на радиомаяк может колебаться в больших пределах.

Из всего сказанного следует, что пеленгование «по минимуму» является более точным, чем пеленгование «по максимуму». Метод пеленгования «по минимуму» получил широкое распространение.

Итак, в зависимости от угла поворота антенны гром­ кость сигнала будет изменяться. В момент приема ми­ нимума слышимости сигнала положение указателя, пер-

125

пендикулярного плоскости рамки, укажет направление на радиомаяк. Угол поворота рамки, определяемый от­ носительно диаметральной плоскости судна, является курсовым углом радиомаяка, а угол, определяемый от­ носительно северной части меридиана, — истинным ра­ диопеленгом.

В настоящее время на судах применяются радиопелен­ гаторы с двумя взаимно перпендикулярными неподвиж­ ными рамками. Они соединены с гониометрическим уст­ ройством, которое предназначено заменить вращение рамки вращением небольшой катушки. Сущность пелен­ гования остается той же.

Итак, радиопеленгатор (т. е. радиоприемное устрой­ ство) состоит из антенного устройства, радиоприемника и индикатора. Антенное устройство, идею работы кото­ рого мы уже рассмотрели, является наиболее характер­ ным узлом радиопеленгатора, определяющим специфику его работы.

Радиоприемник выбирает из всех сигналов, приня­ тых антенным устройством, сигнал нужной частоты, уси­ ливает и преобразовывает его, а затем подает на инди­ катор. В соответствии с международными правилами для морского радиопеленгования выделены диапазоны радиоволн от 255 до 535 и от 1605 до 2850 кГц.

Индикатор указывает, при каком положении антенно­ го устройства можно брать отсчет по шкале радиопелен­ гатора, или непосредственно выдает отсчет направления на радиомаяк. В зависимости от типа индикатора

радиопеленгаторы подразделяют на слуховые и визу­ альные.

В слуховых радиопеленгаторах индикация осущест­ вляется при помощи телефонов или громкоговорителей по силе звука на выходе приемника. Слуховые радиопе­ ленгаторы просты по устройству, их стоимость сравни­ тельно мала. При работе с ними требуется значительное время для взятия пеленга, а процесс сравнения слыши-

126

мости сигналов связан с появлением субъективных оши­ бок. В настоящее время из слуховых радиопеленгаторов широкое распространение получил радиопеленгатор «Рыбка» (рис. 33). Им оборудуют суда рыбопромысло­ вого и морского флотов неограниченного района плава­

ния в любых широтах.

Радиопеленгатор «Рыбка» выпускается в различных вариантах в зависимости от типа питающей сети, спо­ соба аварийного питания и типа гирокомпаса, с которым радиопеленгатор сопрягается, типа примененного рамоч­ ного антенного устройства и т. д.

В визуальных радиопеленгаторах индикатором слу­

стых, т. е. неавтоматических. В них диаграмму направ­ ленности вращают вручную, а положение антенного устройства, при котором можно брать отсчет пеленга, оп­ ределяют на слух.

В автоматических радиопеленгаторах сам индикатор автоматически непрерывно показывает величину пелен­ га по соответствующему отсчету. Наибольшее распрост­ ранение получили двухканальный визуальный радиопе­ ленгатор с электроннолучевой трубкой «Румб» (рис. 34), одноканальный визуальный радиопеленгатор с вычерчи­ вающейся диаграммой направленности и др.

Радиопеленгатор «Румб» имеет визир, вдоль которо­ го проведена диаметральная линия. Чтобы определить направление на радиомаяк, необходимо повернуть визир и совместить его диаметральную линию со светящейся линией на экране. Отсчет по неподвижной шкале будет направлением на радиомаяк относительно диаметраль­ ной плоскости судна.

В одноканальном визуальном радиопеленгаторе с вычерчивающейся диаграммой направленности на экра-

127