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

маяк 'и принимаемых за истинные измеренных визуально кур­ совых углов на снижение антенны того же радиомаяка. Опре­ деленная таким образом радиодевиация сводится в /таблицы (см. приложение 1).

Пользуясь таблицей радиодевиации, необходимо помнить, что аргументом для схода в нее является отсчет радиокурсо­ вого угла, мо пи в коем случае не курс корабля и не пеленг на радиомаяк. На подводных лодках радиодевиация в надводном и подводном положениях различна; для каждого из них со­ ставляются свои таблицы радиодевиации. Придав к отсчету радиокурсового угла выбранную из таблицы радиодевиацию с ее знаком, получим исправленный радиокурсовой угол на радио­ маяк:

курсом, курсовым углом и пеленгом, можем получить формулу

Р а с с ч и т ы в а е м ы й п о э т о й ф о р м у л е и с т и н н ы й п е л е н г н а з ы в а ­

е т с я ортодромическим пеленгом п а р а д и о м а я к .

Курс по компасу должен замечаться строго одновременно с измерением радиокурсового угла. Это необходимо, чтобы исключить появление дополнительной ошибки, связанной с ры­ сканием корабля. Так надо поступать при пользовании радио­ пеленгаторами устаревших конструкций, а также в случае вы­ хода из строя гирокомпаса.

У современных радиопеленгаторов в корпус гониометра вмонтирован принимающий моторчик курса от гирокомпаса. Он вращает подвижную шкалу гониометра так, что она посто­ янно развернута относительно неподвижной шкалы (шкалы курсовых углов) на угол, равный компасному курсу. Отсчет под стрелкой искательной катушки гониометра, снятый по подвижной шкале, представляет собой сумму КК + ОРКУ и называется отсчетом радиопеленга (ОРП). При пользовании таким радиопеленгатором все же надо замечать (приближен­ но, с точностью Г) и отсчет радиокурсового угла: он нужен для выборки радиодевиации из таблицы. Формула (31) приоб­ ретает вид:

70

При измерении и исправлении 'радиопеленгов надо придер­ живаться такой последовательности действий:

1.Настроить пеленгатор на частоту пеленгуемой радио­ станции, вращением рукоятки «подстройка» добиться макси­ мума слышимости.

2.Вращением двух рукояток— рукоятки гониометра и ру­ коятки компенсации антенного эффекта (расплывчатости ми­ нимума) добиться минимума слышимости радиомаяка.

3. Под индексом стрелки гониометра снять отсчеты:

диокурсового угла (ОРКУ).

4. По ОРКУ из таблицы выбрать радиодевиацию /.

5. Рассчитать ортодромический пеленг по формуле (32)..

Переходя к прокладке радиопеленгов на карте, необходимо иметь в виду следующее обстоятельство. Радиоволны распро­ страняются над земной поверхностью от радиомаяка к кораб­ лю по кратчайшему расстоянию — дуге большого круга. На картах меркаторской проекции (см. § 8 ) ортодромия изобра­ жается кривой, выпуклостью направленной к ближайшему полюсу. Непосредственно проложить ее на карте мы не можем. С помощью линейки на карте прокладываются прямые линии (локсодромии). Чтобы обойти это затруднение, на карте вме­ сто ортодромии прокладывают локсодромию — хорду, стягива­ ющую дугу ортодромии.

Угол, который она составляет с меридианами карты, назы­ вается локсодромическим пеленгом ЛокП. Если известен ис­ тинный пеленг ИП направления, с которого приходят радио­ волны к кораблю, то, как видно из р и с. 40, локсодромиче­ ский пеленг может быть рассчитан по формуле:

или, учитывая (32),— по формуле:

где ф — ортодромическая поправка.

Величина ортодромической поправки выражается фор> мулой:

ф = — РД sin ф,

где РД — разность долгот корабля и радиомаяка;

Ф— широта счислимой точки корабля в момент пеленге вания.

71

По аргументам РД и ф ортодромическая поправка выби­ рается из таблиц (см. МТ-53, таблица 23).

жается дугой, направленной выпуклостью к ближайшему по­ люсу, и что угол г|э имеет вершиной ту точку, в которой изме­

Ng

ряется радиопеленг. Например, как .видно из рис. 40, в север­ ном полушарии ортодромиче­ ская поправка положительна, если корабль находится к за­ паду от радиомаяка, и отрица­ тельна, если корабль—восточ­ нее радиомаяка.

Поскольку для измерения каждого'радиопеленга требует­ ся довольно длительное время,

необходимое для настройки радиопеленгатора, опознания по­ зывных радиомаяка и непосредственно пеленгования, проло­ женные на карте линии положения должны приводиться к одному моменту. Это выполняется в последовательности, опи­ санной в § 20. Если три приведенные линии пеленга не пере­ секаются в одной точке, образуя треугольник погрешнос+ей, то за обсервованную точку принимается центр этого тре­ угольника.

Для определения мест кораблей « судов по радиопеленгам на берегу устанавливаются радиопередатчики, работающие по специальным расписаниям — радиомаяки. Они объединяются в группы по 3—5 радиомаяков. Все радиомаяки одной группы работают поочередно на одной и той же частоте. Следователь­ но, при их пеленговании перестройки радиопеленгатора на другую волну не требуется. Сведения о рабочих частотах (длинах волн), позывных сигналах, расписании работы и месте установки каждого радиомаяка приводятся в пособиях «Радио­ технические средства навигационного оборудования».

Если радиодевиация и поправка компаса известны с доста­ точной точностью и условия пеленгования благоприятны (от­ сутствует качка, помехи незначительны, углы пересечения ли­ ний пеленгов лежат в пределах от 30° до 150°), то с помощью радиопеленгатора возможно определение места со средней квадратической ошибкой порядка 2—3 миль в удалении от радиомаяков менее 100 миль и с ошибкой порядка 4— 6 миль при больших расстояниях (до 150—200 миль).

72

§ 25. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОМАЯКОВ С ВЕЕРОМ ВРАЩАЮЩИХСЯ РАВНОСИГНАЛЬНЫХ ЗОН

(СЕКТОРНЫХ РАДИОМАЯКОВ)

Радиомаяки с веером 'Вращающихся равносигнальных зон (секторные радиомаяки) относятся к амплитудным угломер­ ным радионавигационным системам. Они 'построены по 'прин­ ципу, предтоженному в 1941 г. советским ученым Л. Е. Штилерманом.

Антенная система береговой станции состоит из трех вер­ тикальных антенн, расположенных на прямой линии (базе) в равных расстояниях (около 2 миль) одна от другой. В на­ чальный момент цикла работы радиомаяка силы токов в край­ них антеннах сдвинуты по фазе относительно средней антенны на 90° и на 180° одна относительно другой. В результате ин­ терференции (сложения амплитуд) радиоволн образуется ле­ пестковая диаграмма направленности излучения (рис. 41,

сплошная линия); в тех точках пространства, куда направлены лепестки, сила приема будет максимальна, а в промежутках — минимальна. Всего с каждой стороны базы насчитывается шесть секторов с повышенной силой приема.

73

Каждые полсекунды производится переключение фаз сил токов в крайних антеннах на противоположные, в результате чего диаграмма направленности излучения приобретает вид, изображенный на рис. 41 пунктиром. Там, где сила приема была максимальна, она станет минимальной и наоборот. Та­ кое переключение фаз производится в ритме тире-точка 60 раз за время полного цикла работы радиомаяка. Поэтому в секто­ рах. А, В, Д и т. д. в начале цикла работы радиомаяка будут слышны точки, а в секторах Б, Г, Е и т. д.— тире. На границах этих секторов, обозначенных на рисунке тонкими прямыми ли­ ниями р\, р2 , Рз, ■■. и т. д., образуются равносигнальпые зоны, т. е. не слышно ни точек, ни тире.

Кроме того, фазы токов в крайних антеннах относительно средней с началом каждого цикла работы маяка начинают плавно изменяться от +90° до —90° (в другой антенне от —90° до +90°). В результате все лепестки диаграммы на­ правленности, а с ними и равносигнальные зоны плавно вра­ щаются в пространстве по часовой стрелке с одной 'Стороны базы и против часовой стрелки— находящиеся с другой сто­ роны базы. К концу цикла работы радиомаяка в том секторе, где вначале были слышны точки, станут слышны тире и нао­ борот; все равносигнальные зоны занимают положение, кото­ рое в начале цикла занимала соседняя равносигнальная зона.

Предположим, корабль находится в точке Q. В начале цикла работы радиомаяка он находится,в секторе тире, следо­ вательно, в телефонах установленного на нем приемника бу­ дут слышны одни тире. Однако, по мере вращения диаграммы направленности, равноситнальная зона pi будет приближаться к кораблю. Когда она достигнет точки Q, на корабле не будет слышно ни точек, ни тире, а затем принимаемый сигнал изме­ нится на противоположный — вместо тире будут слышны одни точки. С началом нового цикла все повторится опять в той же

лов, принятых с начала цикла до момента, когда в телефонах приемника не станет слышно ни точек, ни тире. Иначе говоря, навигационным параметром является число сигналов.

Заметим, что совершенно такое же изменение характера принимаемых сигналов, что в точке Q (сначала слышны тире, а затем — точки), будет наблюдаться и в том случае, если ко­ рабль находился бы в секторе Е или К (например, в точке R).

Однако возникающая неопределенность разрешается легко, так как минимальйая разность пеленгов между точками с оди-

74

паковым характером сигналов составляет около 26°. Чтобы су­ дить, в каком секторе находится корабль, обычно достаточно данных счисления, в крайнем случае — приближенного измере­ ния пеленга на радиомаяк с помощью радиопеленгатора.

Каждый цикл работы радиомаяка предваряется передачей позывных и длинного тире для пеленгования. Прием сигналов может производиться на любой приемник подходящего диа­ пазона, специальной аппаратуры на корабле устанавливать не надо. Наблюдения сводятся к подсчету числа п' точек (тире), принятых от начала цикла до прохождения равносигиальной зоны (т. е. момента, когда не будут слышны ни точки, ни ти­ ре), и числа п" противоположных сигналов (тире или точек), принятых после прохождения равносигиальной зоны до конца цикла. В принципе было бы достаточным подсчитать одно только число сигналов п' до прохождения равносигиальной зоны, Подсчет числа п" противоположных сигналов нужен для уменьшения ошибок, возникающих вследствие расплывчатости равносигнальной зоны (пропуска части сигналов). Общее число принятых сигналов должно быть равно 60. Следователь­ но, число пропущенных сигналов равно 60 — (п' -+ п"), а ис­ правленное половиной пропущенных число принятых сигналов должно вычисляться по формуле:

Подобным образом принимаются сигналы и другого радио­ маяка. Далее, пользуясь специальными картами с сетками изолиний или таблицами (подробнее см. § 28), производится прокладка на карте линий положения, соответствующих ис­ правленным значениям числа принятых сигналов. Можно поль­ зоваться также таблицами, приводимыми в пособиях «Радио­ технические средства навигационного оборудования», В этих таблицах по исправленному числу принятых сигналов находит­ ся ортодромический пеленг с радиомаяка на корабль. Это необ­ ходимо помнить для правильного установления знака ортодромической поправки при расчете локсодромического пеленга.

Секторные радиомаяки позволяют при благоприятных уг­ лах пересечения линий положения (не менее 30° и не более 150°) определять место корабля в расстоянии от ни* до 1000 миль днем и до 1500 миль ночью со средней квадратиче­ ской ошибкой порядка 3—5 миль.

75

§ 26. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА КОРАБЛЯ С ПОМОЩЬЮ КОРАБЕЛЬНЫХ И БЕРЕГОВЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ

Р а д и о л о к а ц и я я в л я е т с я м о г у ч и м с р е д с т в о м , ' П о з в о л я ю щ и м у в е р е н н о в о д и т ь к о р а б л и в у с л о в и я х м а л о й в и д и м о с т и в б л и з и

б е р е г о в и в у з к о с т я х , к о г д а п и о д н о д р у г о е с р е д с т в о н е м о ж е т о б е с п е ч и т ь б е з а в а р и й н о г о п л а в а н и я . Необходимым у с л о в и е м

э ф ф е к т и в н о г о и с п о л ь з о в а н и я р а д и о л о к а ц и о н н о й с т а н ц и и я в ­

л я е т с я о т ч е т л и в о е п о н и м а н и е п р и н ц и п а е е р а б о т ы , з н а н и е т а к ­ т и к о - т е х н и ч е с к и х д а н н ы х и с п о с о б о в и з м е р е н и я н а в и г а ц и о н н ы х

па р а м е т р о в .

1. Основные тактико-технические данные и характеристики

радиолокационной станции

Характерной особенностью радиолокационных станций яв­ ляется излучение электромагнитных волн короткими импуль­ сами, узко направленным пучком. Определение расстояний осу­ ществляется путем измерения промежутков времени между посылкой импульса радиоволн и приемом эхо-сигнала, отра­ женного от наблюдаемого объекта; пеленгование —обычно по максимуму амплитуды отраженного сигнала.

Большинство современных радиолокационных станций име­ ют индикаторы кругового обзора (ИКО). Точечный объект на таком индикаторе изображается пятном, слегка растянутым в

Для вычисления истинного пеленга он исправляется поправ­ кой гирокомпаса, к которому подключена радиолокационная станция.

При пользовании радиолокационной станцией следует учи-

76

тьшать ее основные тактико-технические данные и характери­ стики.

Максимальная дальность — дальность обнаружения объ­ ектов при достаточно большой мощности в импульсе и высокой чувствительности приемника, для объектов с хорошей отража­ тельной способностью, выражается формулой:

Эта дальность несколько выше дальности визуальной види­ мости, выражаемой формулой (3); в зависимости от метеороло­ гических условий она может изменяться в большую или мень­ шую сторону (повышенная или пониженная радиолокационная видимость). Дальность видимости объектов с плохой отража­ тельной способностью, в особенности — небольших, может быть значительно меньше выражаемой формулой (35).

Разрешающая способность станции по дальности и по на­ правлению. Разрешающей способностью по дальности назы­ вается минимальное расстояние между двумя находящимися на одном пеленге от станции точечными объектами, при кото­ ром они наблюдаются па ИКО раздельно. Разрешающей спо­ собностью по направлению взывается минимальная разность пеленгов между двумя находящимися .в одинаковом удалении от станции целями, при которой они наблюдаются раздельно. Чем выше разрешающая способность станции, тем подробнее изображение местности на ИКО, тем более мелкие детали можно на нем различить. У современных радиолокационных станций, используемых в навигационных целях, она составляет: по дальности — от 0,2 каб. на малых, до 1 -*-1,5 каб. на боль­ ших расстояниях; по направлению—1°-* -2°.

Точность измерений пеленгов и расстояний характеризует­ ся средними квадратическими ошибками, которые у совре­ менных радиолокационных станций составляют: измерения пеленгов — от 0°,5 -*- 0°,8 — при благоприятных условиях (отсутствие качки, натренированный оператор) до 1°,5-*-2°,0 при неблагоприятных условиях; измерения расстояний- — 0,5 -*-1,0% от предельного значения шкалы дальностей, на кото­ рой производится измерение.

2. Определение места корабля по точечным ориентирам

Точечными можно считать ориентиры, размеры которых невелики: нанесенные на карте отдельно лежащие камни,

77

островки, оконечности молов и причалов, а также установлен­ ные на берегу радиолокационные отражатели: пассивные и

активные.

Пассивный отражатель (уголковый отражатель) представ­ ляет собой конструкцию из трех взаимно-перпендикулярных металлических листов. При его облучении электромагнитны­ ми волнами с внутренней стороны образуемого листами трех­ гранного угла отражение происходит в - направлении, строго противоположном направлению облучения, что значительно повышает дальность обнаружения. Применение уголковых отражателей позволяет в несколько раз (до 2}—3 раз) увели­ чить дальность обнаружения таких объектов, как буи, вехи и т. д.

Активный отражатель (радиолокационный маяк-ответчик) представляет собой комбинацию из приемной и передающей станций. Каждый раз, приняв импульс от облучающей его радиолокационной станции («запрос»), он через некоторый, строго определенный (кодируемый) промежуток времени из­ лучает несколько столь же коротких импульсов радиоволн («ответ»). Расстояние, измеренное до такого маяка, должно уменьшаться на величину, соответствующую кодовой за­ держке.

Для определения места по точечным ориентирам могут применяться рассмотренные в предыдущей главе способы:

а) по нескольким пеленгам; б) по нескольким расстояниям;

в) по пеленгам и расстояниям до нескольких ориентиров; г) когда наблюдается только один ориентир — по пеленгу

и расстоянию.

Необходимо иметь в виду, что при малых расстояниях до ориентиров (менее 30—40 каб.) более точными являются ли­ нии положения, полученные в результате пеленгования, соот­ ветственно, предпочтительнее определения по пеленгам; при больших дальностях следует предпочитать обсервации по расстояниям.

Т о ч е ч н ы е о р и е н т и р ы в с т р е ч а ю т с я с р а в н и т е л ь н о р е д к о ; ч а ­ щ е п р и х о д и т с я о п р е д е л я т ь с я п о п р о с т р а н с т в е н н ы м о р и е н т и ­ р а м — п о к о н т у р а м б е р е г о в о й ч е р т ы .

3. Определение места корабля по контурам береговой черты

Используя радиолокационную станцию, надо отчетливо представлять себе особенности изображения на экране инди­ катора кругового обзора. Это изображение весьма наглядно, на экране индикатора мы наблюдаем как бы в плане пред­ меты, окружающие корабль: другие корабли, берег и даже ино­

7S

гда эхо-сигналы от облаков и дождя. Однако при всей своей наглядности изображение значительно отличается от плана и не дает полной картины окружающей обстановки. Надо уметь «читать» изображение, опознавать наблюдаемые объек­ ты по нх эхо-сигналам на экране индикатора. При этом надо иметь в виду следующее:

1. Изображения всех объектов на ИКО как бы «размазы­ ваются» в поперечном (перпендикулярном линии пеленга) направлении на величину, равную ширине диаграммы направ­ ленности антенны в горизонтальной плоскости. Это размазы­ вание тем больше, чем больше расстояние до объекта. По этой причине проливы между островами и входы в бухты на больших расстояниях могут не различаться. Условия, при ко­ торых два объекта видны на ИКО раздельно, определяются

•разрешающей способностью станции по дальности и по на­ правлению.

2. Возвышенности экранируют расположенную за ними местность, изображения от которой на ИКО не получается. Поэтому полуострова часто выглядят на ИКО как острова, а отдельные горы на берепу как острова, разделенные проли­ вами.

3. При отражении УКВ радиоволн от поверхности пред­ метов могут иметь место два предельных случая: зеркальное отражение от «гладкой» поверхности (рис. 43а), происходя­ щее по известному закону оптики — угол отражения р равен

углу падения а (эти углы измеряются от нормали к поверхно­ сти), и рассеянное отражение (рис. 436), когда радиоволны неровностями, «шероховатостями» предмета рассеиваются в разные стороны, в том числе и обратно к облучающей пред­ мет радиолокационной станции. Зеркально отражающий пред­ мет может дать импульс на экране ИКО радиолокационной станции только в одном случае: когда угол падения равен нулю; от рассеянно отражающего предмета эхо-сигнал можеч получиться и при отличных от нуля углах падения.

«Шероховатыми», отражающими рассеянно можно считать

79