книги из ГПНТБ / Скворцов М.И. Счисление и определение места корабля навигационными способами учебный материал

На рис. 51 изображена часть карты-сетки для радиомая­ ков Канин и Рыбачий. Помеченная на ней обсервованная точ­ ка соответствует числу принятых сигналов: радиомаяк Рыба­ чий — 20 точек; радиомаяк Канин — 57 тире. Подобные карты издаются и для других радионавигационных систем.

2. Специальные таблицы. В них приводятся данные, необ­ ходимые для прокладки изолиний (линий положения) на лю­ бой карте. В качестве примера разберем таблицы, предназна­ ченные для определения места корабля с использованием сек­

приводятся две таблицы. В одну входят, если в начале цикла работы радиомаяка были слышны точки; в другую — если цикл начинался с тире. Из таблицы по номеру сектора, в котором находится корабль (определяемому по содержащейся в посо­ бии карте-схеме секторов) и числу принятых до момента про­ хождения равносигнальной зоны сигналов (точек или тире) выбирается ортодромический пеленг с радиомаяка. Придав к нему ортодромическую поправку, можно рассчитать локсо­ дромический пеленг, который и проложить на карте. Чтобы не ошибиться в знаке ортодромической поправки, необходимо

90

помнить, что подсчет числа знаков равносилен измерению пе­ ленга с маяка на корабль.

б. В другом образце таблиц приводятся координаты точек пересечения изолиний с параллелями (меридианами) карты. Зная счислимое место корабля, находят сектор радиомаяка, в котором находится корабль. Входя в таблицу с числом при­ нятых сигналов (точек или тире) и долготой меридиана карты, находят широту точки пересечения изолинии с этим меридиа­ ном карты. В других случаях, наоборот, по числу принятых сигналов и широте параллели карты находят долготу точки пересечения изолинии с этой параллелью. Найдя, таким обра­ зом, координаты нескольких точек и нанеся их на карту, через эти точки проводят изолинию, соответствующую принятому числу сигналов. Подобным же образом проводятся изолинии, соответствующие числу принятых сигналов других радиомая­ ков. В точке их пересечения находится обсервованное место корабля.

3. Прокладка линий положения на основе разработанного лроф. В. В. Каврайским обобщенного метода линий положе­

Формулу (*) можно переписать в виде:

g F ( x , y ) = g F ( x , y ) d n ,

или, переходя к конечным приращениям и отбратывая члены высшего порядка малости:

Иначе говоря, если нам известно значение навигационного параметра в точке 1 (/?,), то его величина в точке 2, находя­

91

щейся на перпендикуляре к изолинии в расстоянии Ап от точ­ ки 1, может быть вычислена по формуле:

Основная идея обобщенного метода линий положения со­ стоит в следующем. Предположим, в момент, когда корабль находился в счислимой точке Л4Ссо счислимыми координатами фс, Хс (рис.. 53) были измерены два навигационных парамет­ ра, причем их измеренные значения были: первого R^, второго /?5. Рассчитаем счислимые значения параметров, то есть те их

ниям отложим рассчитанные по формулам 40 « 40а величины

92

и К> касательными к ним прямыми — линиями положения / и II. В точке их пересечения М0 и находится искомое обсервованное место корабля. Этот способ прокладки обсерваций яв­ ляется обобщением применяемого в мореходной астрономии способа высотных линий положения.

Выражения градиентов различных навигационных парамет­ ров выводятся в более подробных курсах навигации. Ограни­ чимся рассмотрением лишь двух случаев.

а. Измеряется расстояние D до ориентира. Если мы будем удаляться от ориентира в направлении, прямо противополож­ ном • пеленгу на нет, то расстояние увеличивается быстрее всего; при удалении от ориентира на величину Ап расстояние увеличится на ту же величину. Следовательно, в соответствии

с(*), вектор градиента расстояния имеет величину, равную 1,

инаправление, прямо противоположное направлению на ори­ ентир,

б. Измеряется разность расстояний до двух ориентиров: R = D g —D^. В векторном исчислении доказывается важная тео­

рема: градиент суммы двух функций равен векторной сумме градиентов этих функций. Следовательно, градиент разности расстояний должен находиться, как разность векторов гради­ ентов расстояний (р и с. 54). Для этого из счислимой точки М, по пеленгу, противоположному на­ правлению на ориентир А, надо от­ ложить в произвольном масштабе отрезок, длина которого равна 1 (гра­ диент расстояния до точки А), и в направлении, противоположном пе­ ленгу на точку В, — отрезок, длина которого также равна 1 (градиент

расстояния до точки В). Вектор g /<> есть градиент разности расстояний

Db - D a .

Как мы установили выше, для применения метода линий положения

необходимо уметь рассчитывать счислимые значения навигаци­ онных параметров—пеленгов, расстояний, разностей расстоя­ ний до ориентиров, соответствующих счислимому месту кораб­ ля. Это можно делать, пользуясь формулами и таблицами мо­ реходной астрономии, заменяя в них склонение и часовой угод

93

светила (полюса освещения): первое — широтой ориентира, до которого вычисляются пеленг и расстояние; второй — раз­ ностью долгот ориентира и корабля. Чтобы учесть эллипсо-

.видность Земли, в координаты счислимого места корабля и ориентира вводятся выбираемые из специальных пособий поправки.

Заканчивая рассмотрение вопросов использования радио-' технических средств в кораблевождении, необходимо отметить, что они обладают рядом преимуществ:

—возможность определения места корабля при. любых условиях видимости;

—сравнительно высокая (у большинства систем) точность;

—относительно большая (по сравнению со зрительными средствами) дальность действия.

Вместе с тем они имеют ряд существенных недостатков:

— ограниченная возможность использования, этих средств подводными лодками в подводном положении;

— возможность использования противником (как это было, например, с немецкой системой «Зонпс» во вторую мировую войну);

■— трудность достижения больших дальностей действия, необходимых для обеспечения кораблевождения в удаленных районах океанов;

— подверженность береговых станций боевому воздействию противника.

§ 29. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА КОРАБЛЯ

1. Использование гидролокационных станций

По своему принципу гидролокация аналогична радиоло­ кации. Существенное отличие состоит в том, что гидролокация использует не радиоволны, а распространяющиеся .в воде зву­ ковые или ультразвуковые (не слышимые человеческим ухом) волны.

Вибратор гидролокациошюй станции производит посылку звуковых волн короткими импульсами и принимает эхо-сигна­ лы, отраженные от наблюдаемого объекта. Определение рас­ стояния сводится к измерению промежутка времени между по­ сылкой импульса и приемом отраженного эхо-сигнала. На­ правление на объект определяется по максимуму амплитуды эхо-сигнала.

При плавании вблизи берегов и в узкостях корабельные гидролокационпые станции могут использоваться для опреде­ ления места корабля. Это осуществляется путем измерения расстояний до склонов морского дна. Как и при использова­ нии радиолокации для определения места по контурам бере­

94

Описанные способы могут эффективно применяться лишь в районах с приглубыми берегами. При пологих склонах дна эхо-сигнал становится очень нечетким, расплывчатым или от­ сутствует вовсе. Определение места корабля в этих случаях невозможно, а отсутствие эхо-сигналов от дна моря не дает никаких оснований считать себя находящимся далеко от бере­ га или навигационных опасностей. Но и тогда, когда берега приглубы, полагаться на одну лишь гидролокационную стан­ цию нельзя; для контроля путеи-счисления и обсерваций необ­ ходимо измерять глубины эхолотом и использовать любые дру­ гие возможности определения места корабля н проверки пра­ вильности прокладки. ‘

2. Использование шумопеленгаторных станций

Пеленгование с помощью корабельной шумопеленгаторной станции искусственных источников звука— подводных гидро­ акустических излучателей — позволяет определять место ко­ рабля. При этом могут применяться рассмотренные в главе III способы — по трем пеленгам, по двум пеленгам, по разно­ временным пеленгам одного ориентира (крюйс-пеленг). Доста­ точно мощные гидроакустические излучатели могут пеленго­ ваться на (расстояниях, доходящих до 15—20 миль, причем при благоприятных условиях ошибки пеленгования не превышают

2—3°.

3.Комбинированные радиогидроакустические маяки

Вкомплекс входит радиомаяк и установленный возле бе­ рега подводный гидроакустический излучатель. Он произво­ дит посылку короткого импульса звуковых волн в момент пе­ редачи радиомаяком условного синхронизирующего сигнала.

Радиосигнал доходит до корабля практически мгновенно, а звукбвой подводный сигнал — по истечении некоторого про­ межутка времени t, который может быть измерен с помощью

в сек., или 1 милю в 1,25 сек.), расстояние от корабля до под­ водного излучателя в морских милях может быть вычислено по формуле:

, /3(мор. миль) = 0,8 Ь(сек).

Современные комбинированные маяки после излучения синхронизирующего сигнала начинают передачу по радио ко­ ротких сигналов (точек) через каждые 1,25 или 0,63 сек. При­ няв синхронизирующий радиосигнал, на корабле подсчитывают

96

следующие за ним точки до момента приема подводного аку­ стического сигнала. Расстояние до ,подводного излучателя в морских милях равно числу принятых точек, если они переда­ ются каждые 1,25 сек., или его половине, если точки передают­ ся каждые 0,63 сек.

Если одновременно с помощью радиопеленгатора измерен пеленг на радиомаяк, то по пеленгу й расстоянию может быть определено место корабля. Необходимо помнить, что расстоя­ ние на карте должно откладываться всегда от подводного из­ лучателя, иногда находящегося сравнительно далеко от радио­ маяка.

| 4. Гидроакустические навигационные системы

Основаны они на явлении сверхдальнего распространения звуковых волн в слое подводного звукового канала. К образо­ ванию подводного звукового капала ведет такое распределение температуры и солености морской воды по глубине, при кото­ ром скорость звука с увеличением глубины сначала умень­ шается, а потом начинает увеличиваться. Тот слой, в котором скорость звука минимальна, называется осью подводного зву­

1000 м. Если источник звука расположен на оси канала или близ него, то звуковые волны распространяются с полным внутренним отражением; их рассеяние очень незначительно. Как пишут член-корреспондент АН СССР БреховУкнх и док­ тор технических наук Розенберг в статье «Работает звук» звук подводного взрыва от заряда обычного взрывчатого ве­ щества весом всего в несколько килограммов может быть без труда зафиксирован на расстояниях до 6000 км.

Предположим, в некоторый точно известный момент вре­ мени в точке, координаты которой заранее объявлены, произ­ ведено излучение короткого звукового импульса (например, путем подрыва заряда взрывчатого вещества). На корабле за­ мечается момент приема этого сигнала. Разность моментов приема и излучения представляет собой время прохождения звуковых волн от излучателя к кораблю. Помножив его «а ско­ рость распространения звука в воде, можем определить рас­ стояние от источника звука до корабля. На этом принципе основано действие создаваемой американцами навигационной системы «Софар» 21.

П Р И Л О Ж Е Н И Е I

УЧЕБНЫЕ ТАБЛИЦЫ ДЕВИАЦИИ И РАДИОДЕВИАЦИИ

7*