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

точке К либо /С1. Это исключается тем, что ведомая станция, расположенная в точке В, передает сигналы с определенным и постоянным запаздыванием, которое равно времени, необходимому Для прохождения сиг­ налом длины базы, т. е. расстояния между станциями и срабатывания электрических цепей у ведомой стан­ ции.

Посылка сигналов ведомой станции с запаздывани­ ем приводит к тому, что посылаемые импульсы ведущей станции приходят в любую точку раньше, чем импуль­ сы от ведомой. Теперь каждой разности моментов со­ ответствует только одна гипербола, т. е. одна линия положения.

При рассмотрении сущности определения места судна было показано, что для определения места не­ обходимо иметь не менее двух линий положения, точка пересечения которых будет обсервованным местом судна. Следовательно, и в гиперболической системе место суд­

лись по возможности под прямым углом, но не меньше чем 30° и не больше чем 150°, в противном случае точ­ ность обсервации резко понижается.

Чтобы упростить вычисления и быстро получить обсервованное место судна, издают специальные карты. Такая карта в упрощенном виде и для одной пары стан­ ций показана па рис. 38. На карты наносят гиперболы с

ций. Чтобы определить место судна, необходимо отыс­ кать на такой карте две гиперболы соответствующих

138

Рис. 38. Карта гипербол одной пары станций радионавигационной системы «Лоран»

станций с разностями времен между моментами при­ хода сигналов, полученных из наблюдений с помощью приемного устройства. Полученное на специальной кар­ те обсервованное место переносят на путевую карту, по

которой ведут счисление пути судна.

Существуют также специальные таблицы, с помо­ щью которых можно получить место судна непосред­ ственно на путевой карте. Для этого по таблицам вы­ числяют координаты двух точек гиперболы, через

139

которые проводят небольшую ее часть в виде прямой. Если таким образом построить часть второй гиперболы, то обсервованное место будет на их пересечении. Постро­ ение линий выполняют непосредственно на путевых кар­ тах.

Дальность действия импульсных систем над морем днем 600 миль, ночью до 1200 миль. Точность опреде­ лений места судна около 2—3 миль, что можно срав­ нить лишь с точностью астрономических определений.

Импульсные системы имеют и свои недостатки: ими можно пользоваться только в открытых морях, где не требуется высокая точность; сложность конструкции судового приемного устройства затрудняет его обслу­ живание.

Фазовые радионавигационные системы получили широкое применение при гидрографических работах в Арктике (радиолаг и радиодальномер). В судовожде­ нии распространена система «фазовый зонд» (англий­ ское название «Декка»), В настоящее время во всем мире работает около 20 береговых устройств фазовой системы. Они обслуживают судоводителей в северовосточной части Атлантического океана с прилегающи­ ми к нему морями: Балтийским, Норвежским, Грен­ ландским, Баренцевым и др.; Средиземное море и боль­ шую северную часть Тихого океана. •

Береговые устройства фазовой системы состоят из трех пар станций. Основную станцию называют веду­ щей. Она является общей для всех трех пар и распо­ лагается в центре равностороннего треугольника, а ведомые — в его вершинах. Каждая пара станций излу­ чает когерентные колебания, т. е. колебания, у кото­ рых частоты относятся между собой как простые целые числа 1/2, 21г, 3Л, 4/s и т. д.

Для определения места судна по фазовой радиона­ вигационной системе в точке приема измеряют раз­ ность фаз двух когерентных колебаний. В зависимости

140

от места приема разность фаз может изменяться, так как пройденный путь от ведущей и ведомой станций до точки приема различный. Принятая величина разности фаз характеризует разность расстояний между точкой приема и станциями. Поэтому линией положения, как и в импульсной системе, будет гипербола. Все точки гиперболы характеризуются одной и той же разностью фаз. Одна пара береговых станций создает одну систе­ му гипербол. Вторую систему создает вторая пара ра­ диостанций. Для повышения надежности определений пользуются третьей системой гипербол, которую соз­ дает третья пара станций. Обсервованное место судна по фазовым радионавигационным системам получает­ ся на пересечении гипербол, определяемых по измере­ ниям разности фаз в точке приема. Последнюю измеря­ ют с помощью специальных приборов •— фазометров.

Для быстрого определения места судна пользуются специальными картами, на которых нанесены системы ги­ пербол. Оцифровка гипербол одинакова с отсчетами шкал фазометров.

Рассмотрим рис. 39. На нем показана ведущая стан­ ция и только две ведомых — красная и зеленая. Они называются так потому, что для удобства в работе со­ ответствующие им на картах гиперболы и остальные промежуточные линии, а также счетчики фазометров тоже окрашены соответственно в красный или зеленый цвет.

Расстояние между ведущей и ведомой станциями разбито примерно на 10 зон, обозначенных буквами А, В, С, Д, .... и т. д. Каждая зона содержит определенное количество дорожек, например красная — 24, зеленая — 48. Дорожки, в свою очередь, разбиты на 100 линий положения. В углу рисунка показаны счетчики ведо­ мых станций. Чтобы определить место судна, настра­ ивают приемное устройство, затем с его счетчика, на­ пример красного, снимают отсчет: зона / (в окоше-

141

чке счетчика), дорожка 16 (внешная оцифровка ци­ ферблата) и линия положения 30 (внутренняя оциф­ ровка). На карте находим зону / между ведущей стан­ цией и ведомой красной. В этой зоне находим дорожку 16 и в ней линию положения 30. Этому отсчету (/ 16 30) соответствует, как показано на том же рисунке, линия положения — гипербола, нанесенная точками. Таким же способом определяют и другую линию положения (D35.80). На пересечении этих двух линий получают место судна.

142

Точность определения места судна фазовыми систе­ мами по сравнению с другими радионавигационными системами очень высокая. На расстоянии около 200 миль место судна определяют днем с точностью до 0,2 мили, а ночью — до 0,5 мили.

Фазовые радионавигационные системы имеют и не­ достатки:

рабочий радиус действия 250—300 миль; на боль­ ших расстояниях точность определения места судна снижается (при существующих расстояниях между станциями линии гипербол пересекаются под очень острым углом); ночью сказывается влияние ночного эф­ фекта, а в определении дорожек в зонах возникают за­ труднения из-за их неоднозначности, обусловленной особенностью работы фазовых систем.

В настоящее время в практику судовождения проч­ но вошли принципиально новые РНС ■— импульсно-фа­ зовые, которые лишены недостатков импульсных и фа­ зовых систем. В этих системах одновременно сочета­ ются преимущества первых (большая дальность дей­ ствия и однозначность определений) и вторых (высо­ кая точность определений) РНС.

Самой распространенной импульсно-фазовой систе­ мой является радионавигационная система «Лоран-С» («Сайтак»), Ее относят к смешанной группе РНС. Пер­ вая цепочка этой системы из трех станций начала ра­ ботать в 1957 г. Сейчас практически все побережье континентов северного полушария обслуживаются РНС

«Лоран-С».

Работа импульсно-фазовых РНС построена на из­

импульсы. Таким образом, для измерения разности рас­ стояний в импульсно-фазовой системе пользуются дву­ мя методами. С помощью импульсного метода произ­

143

водят первое (грубое) определение места и устраняют многозначность в отсчетах. С помощью фазового мето­

этой системы обеспечивают восемь береговых станций. Такое количество станций с особенностями их работы достаточно для того, чтобы обеспечить определения места судна с необходимой точностью в пределах всего земного шара. Полагают, что точность определения ме­

Радиолокация

Очень трудно совершать рейс в условиях плохой види­ мости — в это время резко снижается безопасность плавания. Встречные суда, айсберги и берега из-за ту­ мана, дождя, снега становятся видны только в непо­ средственной близости, когда уже невозможны маневры, предотвращающие аварию. Чтобы избежать стол­ кновения или посадки на мель, суда в плохую види­ мость плавают с умеренной скоростью, штурманы при­ меняют звуковые сигналы, выставляют специальных на­ блюдателей на баке судна — впередсмотрящих и т. д.

История мореплавания знает много случаев гибели судов. Особенно часты аварии из-за того, что в плохую видимость навигационные опасности обнаруживались слишком поздно.

144

Так, например, произошло с трансатлантическим пароходом «Титаник», который погиб, получив пробо­ ину из-за столкновения с айсбергом. Причина аварии заключалась и в том, что на судне не были приняты меры предосторожности после получения по телеграфу сообщения от других судов о замеченном айсберге («Титаник» не сбавил хода, а по-прежнему шел со ско­ ростью 22 уз).

Гибель «Титаника» вызвала острую необходимость создания такого прибора, с помощью которого можно было бы наблюдать окружающую обстановку при лю­ бой погоде и любой видимости.

В 1938—1939 гг. почти одновременно в СССР, Ан­ глии и США появились принципиально новые радиотех­

лять место судна, но и получать на экране изображе­ ние окружающей обстановки (суда, берега, острова, айсберги и т. п.) при плохой визуальной видимости. С помощью РЛС, или радиолокаторов (как их еще называ­ ют), стало возможным во время плохой видимости вво­ дить суда в порты и выводить из них, осуществлять про­ водку судов по каналам и рекам, а также быстро и то­ чно определять место судна.

Так как на экранах радиолокаторов изображается окружающая обстановка, то в основу радиолокацион­ ных методов определения места судна в море положе­ ны методы, применяемые при визуальных наблюде­ ниях береговых объектов.

Радиолокаторы кругового обзора воспроизводят на

сти ярких отметок от деталей местности. Для штурма­ на особенно важно такое наглядное представление об окружающей обстановке, хотя представление об объем­ ных размерах объектов теряется, что вызвано распо-

ложением отметок в одной плоскости, на которой по­ лучается световой план окружающей местности в мас­ штабе, установленном шкалой дальности радиолока­ торов.

Работа радиолокатора основана на приеме отражен­ ных радиоволн от объектов. Основные части радиолока­ тора— это передатчик, приемник, антенна с волновод­ ным устройством и индикатор.

Передатчик вырабатывает импульсы колебаний сверхвысокой частоты, которые затем передаются по волноводу в антенну. Волновод является лучшим сред­ ством для передачи волн высокой частоты. Он пред­ ставляет собой хорошо отполированную прямоуголь­ ного сечения трубку, вдоль которой распространяется радиоволна. Высокочастотные импульсы подводятся по волноводу к раструбу, откуда поступают на рефлектор антенны. Он собирает их в узкий пучок и посылает в определенном направлении. Это можно сравнить с ис­ точником света, помещенным в фокусе прожекторного рефлектора, который дает вместо слабого и рассеян­ ного света узкий луч большой силы. Посланные антен­ ной радиоимпульсы встречаются с объектом и отцажаются от него. Большинство отраженных радиоим­

там раструб вводит ее в волновод, а затем по волново­ ду эта энергия поступает в приемник, в котором слабо отраженные сигналы усиливаются, преобразуются и передаются на индикатор. Последний фиксирует нали­ чие объекта в данном направлении и расстояние от не­ го до радиолокатора. Процесс усиления отраженных сигналов до величины, которая способна привести в дей­ ствие индикатор, очень сложный. Объясняется это тем, что отраженные сигналы имеют очень малую силу, а их

146

усиление не должно исказить отличительную форму отраженного импульса.

Антенна, вращаясь вокруг вертикальной оси, при­ нимает только те эхо-сигналы, которые отражаются от

щей обстановки и позволяет определить направление на объекты и расстояние до них.

Изображение на индикаторе образует развертка кругового обзора. Она вращается и на экране имеет вид светящейся радиальной линии. Ее начало — в цент­ ре экрана, который совпадает с местом положения судна.

Положение диаметральной плоскости судна на экра­ не определяется также по светящейся радиальной ли­ нии, которая идет от центра в направлении положения носа судна. Она носит название отметки курса.

Направление на объекты определяют с помощью неподвижной шкалы (азимутального круга) и подвиж­ ной, которая связана с гирокомпасом. Отсчеты пеленгов и курсовых углов определяют с помощью визира.

Изображение окружающей обстановки на индика­ торе кругового обзора ориентируется относительно се­ верной части земного меридиана либо относительно диаметральной плоскости судна.

Расстояния до объектов определяют с помощью под­ вижного круга дальности (ПКД) и неподвижных кон­ центрических кругов дальности (НКД). Измерение рас­ стояния с помощью подвижного круга дальности явля­ ется более точным.

При измерении расстояния с помощью ПКД его ра­ диус изменяют так, чтобы круг коснулся светящегося