книги из ГПНТБ / Меклер, А. Г. Электрооборудование машин непрерывного транспорта
.pdfмая в антенне, будет равна нулю. Соответственно, в приемнике радио пеленгатора мы услышим либо максимальный, либо минимальный
звуки.
На рис. 72 интенсивность принимаемого сигнала Е, в зависимости от угла 0, выражена диаграммой направленности рамочной антен ны. В точках а и б э. д. с. максимальна, и поэтому уровень звука в при
емнике максимален; некоторое изменение угла 0 мало сказывается на интенсивность сигнала. По этой причине зафиксировать максимум весь ма сложно. Однако вблизи точек в я г изменение э. д. с., а следова тельно, и сигнала в приемнике, в зависимости от угла 0, происходит быстро. Затухание сигнала и его полнее исчезновение легко устано вить. Поэтому направление на работающий радиомаяк определяют по минимуму слышимости сигнала.
6=90°
Рис. 73. Кардиоида
В настоящее время антенну радиопеленгатора делают неподвиж ной. Направления на станцию определяют с помощью гониометра, подключенного к антенне.
Гониометр состоит из двух взаимно перпендикулярных неподвиж ных катушек, внутри которых находится вращающаяся искательная катушка, выполняющая роль вращающейся рамки — антенны радио пеленгатора. Однако, как говорилось выше, минимум сигнала насту пает при положении рамки под углом 90 и 270° к направлению радиома-
100
яка. Поэтому при определении направления на радиомаяк возможна ошибка на 180°.
Для избежания такой ошибки современные радиопеленгаторы, по мимо рамочной неподвижной антенны, имеют также штыревую антен ну, диаграмма направленности которой имеет вид окружности. Дан ная диаграмма, накладываясь на диаграмму рамочной антенны—вось- мерочную диаграмму, создает новую диаграмму направленности, имеющую вид к а р д и о и д ы (сердцевиднуюдиаграмму), которая име ет один минимум (рис. 73). Пользуясь рамочной и штыревой антен нами, с помощью радиопеленгатора можно определить минимум слышимости сигнала и определить при этом направление на работа ющий радиомаяк.
На судах применяются радиопеленгаторы, позволяющие определить минимум сигнала на слух, визуально и автоматически.
§ 53. РАДИОМАЯКИ НАПРАВЛЕННОГО ДЕЙСТВИЯ
Радиомаяки направленного действия используются для определе ния места судна, а также в качестве створных радиомаяков, служащих для проводки судов в узкостях, по фарватерам и т. п.
Радиомаяки направленного действия, служащие для определения места судна, представляют собой радиостанции с вращающейся диаграм мой направленности. Для определения пеленгов такого радиомаяка не требуется радиопеленгатора, сигналы могут быть приняты судо вым радиоприемником.
Скорость вращения диаграммы направленности равняется 60 с, т. е. одному обороту в минуту. В течение первого оборота радиомаяк передает свои позывные. Затем, перед прохождением диаграммой ис тинного меридиана подается сигнал, называемый Северным. В момент прохождения нулевой линии диаграммы через меридиан радиомаяк передает длинное тире. Наблюдатель на судне, настроив.приемник на частоту радиомаяка, в момент начала передачи тире пускает секундо мер. В момент, когда слышимость сигнала будет минимальной, секун домер останавливают. В этот момент нулевая линия диаграммы направ ленности проходит через место судна.
Произведя несколько наблюдений и осреднив полученные величи ны времени, получают среднее значение времени, в течение которого линия нулевого сигнала проходит от истинного меридиана до направ ления на судно.
Величину истинного радиопеленга рассчитывают по формуле
И Р П = 6* с р .
Иногда радиомаяки дают восточный сигнал и можно фиксировать момент прохождения нулевого сигнала через Ost. Тогда истинный ра диопеленг определится по формуле
ИРП = 90° + 6/ср.
Створный радиомаяк (рис. 74) представляет собой радиопередатчик с ярко выраженной направленностью излучения. Излучение электро
101
магнитных волн происходит в двух узких секторах, перекрывающих один другого, на одной частоте.
В каждом секторе передается свой сигнал; чаще всего в одном сек торе передается «точка-тире» (А), а в другом «тире-точка» (Н). Тире и точка одного сигнала точно приходятся на паузы другого, так что наблюдатель, находясь в зоне перекрывающихся секторов, будет слы шать один длинный сигнал. Такая зона называется р а в н о с и г н а л ь н о й з о н о й .
Если судно выйдет из равносигнальной зоны, то наблюдатель бу дет слышать один сигнал сильнее, другой слабее, или вообще только один сигнал, соответствующий сектору, в котором находится судно в этот момент. Это дает возможность судить о точности движения судна по радиоствору и соответственно управлять судном. На судне можно также использовать специальный индикатор, стрелка которого пока жет отклонение судна вправо или влево от линии створа.
§ 54. ТОЧНОСТЬ РАДИОПЕЛЕНГОВАНИЯ
Навигационные параметры — радиокурсовые углы и полученные при помощи судового радиопеленгатора радиопеленги перед их про кладкой на карте требуют соответствующей обработки, так как истин ных значений радиопеленгов сразу получить не удается.
На точность радиопеленгования влияет целый ряд причин. Основ ными причинами ошибок является влияние различных факторов на приемные устройства радиопеленгатора, а также особенности распро странения электромагнитных волн в пространстве. Поэтому точность определения радиокурсового угла и радиопеленга зависит от: радио девиации; ошибок радиопеленгаторной установки; поляризационных ошибок; радиофракции и радиосклонения; случайных ошибок наблю дения.
102
Радиодевиация (рис. 75). Электромагнитные волны, воздейству ющие на судно и все его металлические части — палубу, мачты, стре лы, шлюпбалки, возбуждают в них токи высокой частоты. Эти токи в свою очередь создают электромагнитные поля, которые взаимодей ствуют с основными полями электромагнитной волны, излучаемой радиомаяком. Указанные поля суммарно воздействуют на приемные узлы радиопеленгатора, искажают показание параметров, получае мых с помощью радиопеленгатора.
Угол, образованный истинным направлением на радиомаяк и на правлением, которое дает радиопеленгатор, называется радиодевиа цией. Он обозначается буквой/ (см. рис. 75).
Радиодевиация зависит от курсового угла приходящей радиоволны, так как от направ ления электромагнитной волны относительно диаметральной плоскости судна зависят вели чины магнитных и электричес ких полей, наведенных в метал лических частях судна. Радио девиация зависит также от дли ны электромагнитной волны (различные части судна, имея собственные периоды колебаний, различно реагируют на воздей ствие радиоволн). Исследования
показали, что радиодевиация достигает наибольших значений на кур совых углах 45, 135, 225 и 315°. На курсовых углах 0,90, 180 и 270° радиодевиация минимальна.
Для уменьшения радиодевиации в схеме радиопеленгатора имеет ся специальное устройство.
Остаточная радиодевиация судового радиопеленгатора определяет ся на специальном полигоне сравнением величины курсового угла, определенного визуально, с величиной радиокурсового угла, опреде ленного с помощью радиопеленгатора.
Для этого судно должно совершать плавную, пологую циркуляцию и наблюдения проводят при изменении курсов на 10—15°. Наблюда тель у радиопеленгатора определяет радиокурсовой угол, и по его команде визуально определяют курсовой угол на снижение антенны радиомаяка.
Радиодевиация рассчитывается по формуле
/ = к у _ ОРКУ,
где ОРКУ — отсчет радиокурсового угла.
По полученным значениям радиодевиации вычерчивают кривую, а затем, на основании этой кривой, составляют таблицу радиодевиа ции.
103
Ошибки радиопеленгаторной установки возникают вследствие ан тенного эффекта, а также неточной установки антенны радиопеленга тора по отношению к диаметральной плоскости судна.
Отклонение рамки радиопеленгатора от диаметральной плос кости судна не должно превышать Г. Данная ошибка в качестве по стоянной ошибки полностью входит в радиодевиацию.
Антенный эффект заключается в том, что рамка, имея определен ные размеры, принимает электромагнитные волны как открытая ан тенна. На диаграмму приема рамки накладывается диаграмма приема антенны, минимум слышимости становится расплывчатым, что снижа ет точность наблюдений. Для компенсации антенного эффекта исполь зуют дополнительную вертикальную антенну, создающую диаграм му, противоположную антенному эффекту.
Поляризационные ошибки происходят вследствие воздействия на рамку радиопеленгатора не только наземных электромагнитных волн, но и электромагнитных волн, отраженных ионосферой, в резуль тате чего электромагнитное поле радиомаяка искажается. Поляриза ционные ошибки проявляются тем, что резко нарушается слышимость, изменяются радиопеленги, а минимум делается расплывчатым.
С уменьшением длин волн поляризационные ошибки увеличивают ся. Время суток также сказывается на величину этих ошибок. Наи большее влияние этих ошибок наблюдается за час до и после захода Солнца. Если расстояние до радиомаяка более 20 миль, то брать радио пеленги в эти периоды нецелесообразно. В ночное время не рекомен дуется брать радиопеленги на радиомаяки, удаленные от судна более чем на 70 миль.
Береговая рефракция возникает вследствие неоднородности подсти лающей поверхности в месте распространения радиоволн. Скорость распространения волны при этом изменяется, и ее направление иска жается. Электромагнитная волна при пересечении береговой черты как бы преломляется, особенно, если угол пересечения береговой черты острый, а расстояния до берега невелики. Это явление и называется б е р е г о в о й р е ф р а к ц и е й . На расстоянии до береговой черты более чем на 10 длин радиоволн такой ошибки не возникает.
На распространение электромагнитных волн влияют и другие фак торы, как, например, рельеф местности, железнодорожные пути, линии высоковольтных передач, железобетонные сооружения и т. п.
Отклонение электромагнитных волн от первоначального направ ления под действием всех перечисленных факторов называется р а- д и о с к л о п е н и е м .
Случайные ошибки пеленгования. К ним относятся: ошибка угла молчания, достигающая величины ±0,5°; ошибка в отсчете, равная ±0,25°; ошибка в поправке компаса, достигающая величины 0,3°.
Средняя квадратическая ошибка современных радиопеленгаторов равняется примерно Г.
На точность полученных параметров безусловно сказывается и на тренированность наблюдателя.
Ортодромическая поправка. Известно, что электромагнитная вол на распространяется по кратчайшему расстоянию — по дуге большого
104
круга или ортодромии. С помощью Судового радиопеленгатора опре деляется ортодромический пеленг на радиомаяк. На меркаторской карте ортодромия изображается кривой линией, которую обычными средствами нельзя проложить. Следовательно, для прокладки радио пеленгов на меркаторской карте необходимо переходить от ортодромических пеленгов к локсодроми ческим, изображающимся на карте прямыми линиями.
Для |
этого перехода необходимо |
||
исправлять |
ортодромические |
пе |
|
ленги |
на |
величину, называемую |
|
о р т о д р о м и ч е с к о й |
п о |
||
п р а в к о й |
(рис. 76). |
|
Ссудна, находящегося в точке
С(см. рис. 76), был взят радиопе ленг радиомаяка Р. Угол, заклю
ченный между истинным меридиа ном и направлением на радиомаяк,
называется ортодромическим пеленгом Орт П. Но если его проложить на меркаторской карте, он не пройдет через радиомаяк, а пойдет по касательной к ортодромии. Если же проложить его от радиомаяка, он
не пройдет через действительное место судна С. Поэтому ортодроми ческий пеленг надо перевести в локсодромический Лок П (прямая СР).
Чтобы перейти от ОртП к ЛокП, надо изменить направление ОртП на угол DCP, т. е. угол тр, тогда
ЛокП = ОртП + гр.
105
Угол ф, заключенный между ортодромическим и локсодромиче ским пеленгами, называется о р т о д р о м и ч е с к о й п о п р а в к о й . Ее величина может быть рассчитана по приближенной формуле
Ф = у PR sin Фт ,
где РД — разность долгот между судном и радиомаяком; Фт — средняя широта между маяком и судном.
Для получения ЛокП пользуются табл. 23-6 МТ—63, если расстоя ния между судном и радиомаяком невелики и для средних широт не более 300 миль. При этом значение ортодромической поправки не превышает ±3°.
Знак ортодромической поправки зависит от взаимного расположе ния радиомаяка и судна и для северного полушария определяется сле дующим правилом (рис. 77).
1. Если ОртП менее 180°, ортодромическая поправка положитель на (+).
2. Если ОртП более 180°, ортодромическая поправка отрицатель на (—).
Вюжном полушарии правило знаков обратное.
§55. РАСЧЕТ ИСТИННЫХ РАДИОПЕЛЕНГОВ И ПРОКЛАДКА ИХ
НА КАРТЕ
Направление электромагнитной волны относительно диаметраль ной плоскости судна, определенное с помощью радиопеленгатора, на зывается отсчетом радиокурсового угла — ОРКУ■ Чтобы получить истинное направление электромагнитной волны относительно диа метральной плоскости судна, т. е. радиокурсовой угол РКУ, получен ный ОРКУ, надо исправить радиодевиацией /, выбранной из таблицы по аргументу ОРКУ'-
РКУ = ОРКУ + f-
Одновременно с определением ОРКУ замечают компасный курс КК и, зная поправку компаса АД, рассчитывают затем истинный курс:
ЯД = ДД + АД'.
Зная ПК и РКУ, получим ортодромический пеленг:
ОртП = РКУ + ПК-
Зная координаты радиомаяка и счислимые координаты судна, рас считаем разность долгот:
а также среднюю широту:
2
106
По РД и фт из табл. 23-6 МТ—63 выбирают ортодромическую по правку ф и рассчитывают локсодромический пеленг:
ЛокП = ОртП + ф.
Полученный ЛокП прокладывают на карте от радиомаяка. Все расчеты можно выполнять по следующей схеме:
ОРКУ =
+ |
f - |
, Р К У =
+ ик =
ОртП =
+ Ф =
Лок П =
Если подвижный лимб гониометра связан с гирокомпасом, ОРКУ автоматически складывается с КК и с радиопеленгатора снимается отсчет ОРП, который равен:
ОРП = ОРКУ + КК-
Для перехода от ОРП к ОртП, полученный отсчет следует испра вить поправкой компаса и радиодевиацией:
ОртП = ОРП + АК + f.
Расчет выполняют по схеме:
ОРП =
+ f |
= |
АК |
= |
ОртП —
+ Ф =
ЛокП =
§ 56. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА СУДНА С ПОМОЩЬЮ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ
Радиолокация позволяет уверенно вести судно в условиях малой видимости вблизи берегов и в узкостях, когда другие средства судо вождения не могут полностью обеспечить безопасность мореплавания. Важнейшим условием успешного использования радиолокационных станций (РЛС) является четкое понимание принципа ее работы, зна ние технических данных станции и способов измерения навигацион ных параметров.
Большинство современных станций имеют индикаторы кругового обзора (ИКО) с подвижным кольцом дальности (ПКД). Изменяя ради ус ПКД, измеряют расстояние до избранных ориентиров, отсчет рас-
107
стояния снимают со специального счетчика. Курсовые углы и пеленги измеряют с помощью визирной линейки. Ее устанавливают так, чтобы эхо-сигнал от ориентира делился ею пополам. По подвижному азиму тальному кольцу против конца линейки отсчитывают курсовой угол, а по неподвижному кольцу — пеленг.
Максимальная дальность обнаружения объектов при достаточной мощности станции и высокой чувствительности ее, при хорошей отражательной способности объекта может быть рассчитана по фор муле
Dpo^ 2 , 2 ( / t f + |
/ А ) , |
где Dpo — геометрическая дальность |
радиолокационной видимости |
вморских милях;
Н— высота антенны в метрах; h — высота ориентира в метрах.
Dp0 зависит от метеоусловий, изменяясь в большую или меньшую сторону.
Разрешающая способность современных радиолокационных стан ций составляет по дальности около 0,2 мили, по направлению 1—2°. Средняя квадратическая ошибка современных РЛС в измерении пелен гов составляет 0,5—0,8°, при отсутствии качки и при достаточной на тренированности наблюдателя, а в измерении расстояний при тех же условиях 0,5—1% предельного значения шкалы дальности, по кото рой измеряются расстояния.
Определение места судна по точечным ориентирам. Т о ч е ч н ы м и о р и е н т и р а м и считаются ориентиры малых размеров— обозначенные на карте отдельно лежащие камни, островки, оконеч ности молов и причалов. К точечным ориентирам относятся специаль но установленные на берегу пассивные и активные отражатели.
П а с с и в н ы й о т р а ж а т е л ь представляет собой конструк цию из трех взаимно перпендикулярных металлических листов. Иногда их называют уголковыми отражателями. Такая конструкция обладает высокой отражательной способностью.
А к т и в н ы й о т р а ж а т е л ь или радиолокационный маяк— ответчик имеет приемную и передающую радиостанцию. При облуче нии отражателя электромагнитной волной РЛС ответчик через строго определенный промежуток времени излучает несколько таких же ко ротких импульсов, как и радиоволна РЛС, которые принимаются су довой РЛС. На экране судовой РЛС такой импульс изображается од ной или несколькими небольшими концентрическими дугами. Середина дуги соответствует направлению на маяк. При пользовании таким ма яком необходимо знать величину задержки импульса-ответа, которая дается в справочниках. Расстояние, измеренное до маяка, следует уменьшить на величину, выбранную из справочника. Точность измерен ного таким образом расстояния ниже, чем расстояния, измеренного до обычного ориентира.
Определение места по ориентирам береговой черты. Используя РЛС, следует всегда представлять себе особенности изображения по бережья на индикаторе кругового обзора.
108
При всей своей наглядности береговая черта, острова и другие ори ентиры весьма существенно отличаются от действительного плано вого снимка. Поэтому необходимо научиться хорошо разбираться в обстановке, изображенной на экране РЛС, и опознавать нужные ориен тиры.
Следует помнить, что многие ориентиры, четко изображенные на карте, на ИКО дают расплывчатое изображение. Проливы между ос тровами, устья рек, входы в бухты на экране РЛС не всегда можно различить.
Возвышенности заслоняют расположенную за ними местность, и она на ИКО не изображается. Случается, что возвышенные полуострова видны на ИКО как острова, а горы на побережье изображаются в виде островов, разделенных проливами.
Отражение электромагнитных волн от поверхности ориентиров за висит от характера этой поверхности, которая может отражать лучше или хуже.
Низкие песчаные мысы, низкое побережье, плавающий лед, пологие склоны холмов, покрытые снегом, рассеивают отраженные электро магнитные волны РЛС, и поэтому иногда эхо-сигнал на ИКО не посту пает. Электромагнитная волна как бы скользит по ориентирам и побе режью, не создавая отраженного сигнала. Поэтому пеленги, взятые на такие ориентиры, как мысы, выступы берега, оконечности островов и т. д., обычно неточны и дают неопределенные результаты. Естествен но, что в данном случае целесообразнее измерять расстояния до бли жайших к судну береговых участков. Поэтому рассмотрим способы определения места судна, зависящие от сложившихся условий.
Для определения места судна по точечным ориентирам могут при меняться способы, рассмотренные ранее, т. е. по двум и трем пеленгам; по двум и трем расстояниям; по пеленгам и расстояниям до несколь ких ориентиров; по пеленгу и расстоянию до одного ориентира.
Следует помнить, что при расстояниях до 40 кбт более точными яв ляются линии положения, полученные в результате пеленгования. На расстояниях более 40 кбт место судна будет более точным при опре делениях его по расстояниям.
Определение места судна указанными способами не представляет сложности, так как они аналогичны навигационным, описанным выше. Однако точечные ориентиры на побережье встречаются редко. Гораз до чаще мореплавателю приходится определять место судна по конту рам береговой черты. В этом случае наиболее надежное место судна можно получить, если береговая черта имеет высокие и обрывистые скалы, если же берега пологие и ориентиры на побережье не четко выражены, то обсервация может быть ошибочна, так как трудно уста новить ориентиры, расстояние до которых измеряли.
При возможной значительной ошибке в счислении случается, что, приближаясь к побережью, опознать участок побережья с помощью РЛС довольно трудно. Для опознания участка побережья с целью его использования для определения места применяют два способа:
1) опознание по вееру пеленгов и расстояний; 2) опознание по сп собу параллельных расстояний.
109