книги из ГПНТБ / Шифрин Л.С. Использование картосличительной приставки Пальма в судовождении [практическое пособие]

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПУТИ, ПУТЕВОЙ СКОРОСТИ, ДРЕЙФА И СНОСА СУДНА

Для определения пути необходимо через небольшие промежутки

времени (2—3 мин) сделать несколько обсерваций на прямом курсе. Соединив обсервации прямой, получаем путь судна. Сняв

расстояние между начальной и конечной обсервациями и разделив

на промежуток времени между ними, можно получить путевую

скорость.

Если известна поправка компаса, т. е. известен истинный курс судна, то можно сразу получить величину сноса или дрейфа, как разность между путевым углом и истинным курсом.

Если известна истинная скорость и истинный курс судна, то зная вектор путевой скорости, можно построить треугольник скоростей и получить вектор суммарного сноса судна под влиянием ветра и течения.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТИННОГО КУРСА И ПОПРАВКИ КОМПАСА

В ряде случаев на судне возникает необходимость в приближен­

ном определении поправки гирокомпаса. Блок «Пальма» позво­ ляет решить эту задачу.

Известно, что для стабилизации изображения относительно норда, блок «Пальма» связан с гирокомпасом.

На блок «Пальма» поступает фактически компасный курс по

гирокомпасу. Тем не менее, положение курсовой черты, видимой на блоке «Пальма» и являющейся изображением диаметральной пло­

скости судна, при правильном совмещении радиолокационной кар­ тины с картой — есть истинный курс судна.

Ошибка в поправке гирокомпаса вызывает некоторый разворот карты. Действительно, если поправка гирокомпаса равна нулю и «Пальма» согласована с ним, то карта при совмещении с конту­ рами радиолокационного изображения будет нормально ориенти­ рована на основном приборе. При этом линии меридианов (а также

рамка и кромки карты) будут параллельны продольным сторонам

рабочего столика блока «Пальма».

Если поправка гирокомпаса не равна нулю, то при совмещении карты с радиолокационной картиной, она будет развернута отно­

сительно нормального положения на угол, равный поправке ком­

паса.

Таким образом, проекция курсовой черты на карте (положение диаметральной плоскости) никоим образом не связана с показа­

ниями гирокомпаса, и поэтому она будет иметь направление истин­ ного курса.

Из сказанного можно сделать следующие выводы.

1) Если при работе с блоком «Пальма» судоводитель, совместив радиолокационное изображение с картой, обнаружит, что кромки карты не параллельны краям рабочего столика, то это значит, что

29

гирокомпас не согласован с «Пальмой» или имеет поправку, не рав­ ную нулю.

2) Чтобы определить поправку гирокомпаса, необходимо, про­

изводя совмещение карты с радиолокационной картиной, одновре­

менно заметить курс по репитеру гирокомпаса и зарисовать поло­

жение курсовой черты на карте. Сняв с помощью транспортира и

параллельной линейки значение истинного курса с карты и сравнив его с отсчетом по репитеру, мы получим величину поправки ком­

паса.

Можно замечать курс и не по репитеру, а прямо снимать его по

азимутальной шкале блока. Однако снять курс по азимутальной

шкале можно только с точностью до 1°,0, а по репитеру с точно­

стью до 0°,1.

Может также случиться, что необходимо определить курс судна при стоянке на рейде.

Существует несколько способов определения истинного курса: по

пеленгу отдаленного предмета, путем расчета по магнитному компа­ су и др. Однако иногда этими способами воспользоваться невозмож­

но. В одном случае это не позволяет сделать малая видимость, в дру­ гом — не точно известная девиация магнитного компаса и т. п.

В этих случаях также можно прибегнуть к помощи блока «Пальма».

Делается это следующим образом.

При неработающем гирокомпасе, включив радиолокационную

станцию «Нептун» и блок «Пальма», точно совмещают радиолока­

ционное изображение с картой и находят место судна. Ясно, что при этом норд карты будет находиться в произвольном направлении.

Включив отметку курса на блоке «Пальма», на карте прочерчивают отбиваемый блоком «Пальма» курс судна. Вынув карту из-под блока «Пальма» с помощью транспортира снимают истинный курс.

Судно, стоя на якоре, не находится на одном курсе, а «ходит», поэтому около найденного истинного курса от места судна необхо­

димо провести через 3—5° некоторый сектор курсов.

Развернув теперь ориентировочно изображение на блоке «Пальма» относительно норда прибора для удобства дальнейшего совмещения радиолокационного изображения с картой, снова под­

кладывают карту под блок «Пальма» и следят за движением судна,

все время определяя истинный курс.

Точность определения поправки компаса этим способом не ве­ лика, порядка 1—2°, и в основном она будет зависеть от тех же факторов, которыми определяется точность обсерваций на карто-

сличительном устройстве.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРАВЕРЗНОГО И КРАТЧАЙШЕГО РАССТОЯНИЯ

Определение траверзного расстояния, в котором судно пройдет мимо точки, на блоке «Пальма» не представляет труда.

Если нет дрейфа и течения, то траверзное расстояние снимается измерителем от данной точки (мыс, буй и т. п.) до линии курса, как

при обычной прокладке.

30

Если же имеется дрейф или снос и необходимо узнать, в каком

кратчайшем расстоянии пройдет судно мимо той или иной точки, то

необходимо предварительно из серии обсерваций получить путь судна (прямая В С), продолжить ее вперед и далее кратчайшее рас­

стояниенаходить общепри­ нятым приемом, как пока-

.зано на рис. 15.

Глава 4

ТОЧНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА С ПОМОЩЬЮ

БЛОКА «ПАЛЬМА»

следующими факторами:

как точно радиолокационное изображение воспроизводит изоб­

ражение 'береговой черты;

как точно мы совмещаем это изображение с картой.

Для рассмотрения вопроса о том, как точно радиолокационное изображение воспроизводит берег, необходимо остановиться на фи­ зической сущности формирования этого изображения на ИКО.

ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

При обычном определении места с помощью радиолокации су­ доводителю необходимо опознать отдельные эхо-сигналы и измерить

до них дистанции или пеленги. При определении места с помощью картосличительного устройства судоводителю уже нужно опознать не только отдельные эхо-сигналы, а всю картину в целом.

Воспроизведение радиолокационного изображения определяется

следующими факторами:

1)интенсивностью сигналов, отраженных от различных топо­

графических деталей и строений, имеющих различную форму и раз­

меры;

2)различной высотой объектов, которая определяет затенение одних предметов другими и обусловливает дальность обнаружения

(из-за кривизны земной поверхности) и их взаимным расположе­

нием.

Различная высота предметов может в некоторых случаях облег­ чить разборчивость изображения благодаря кажущейся рельефно­

31

сти при появлении теней на экране, но может также и затруднить,

например, из-за пропадания кромки берега на больших расстоя­

ниях или неожиданного появления на экране отдаленных низких бе­

регов при так называемой сверхрефракции в атмосфере.

в то время как спокойная поверхность воды дает зеркальное. При зеркальном отражении от воды электромагнитные волны, падающие

под малыми углами к горизонту, распространяются после отраже­

ния в направлении от излучателя, и на экране получаются темные места. При диффузном отражении от берега часть отраженной энер­

гии воспринимается приемным устройством, и на экране получа­

ются яркие отметки. Благодаря этому линия, разграничивающая

воду и сушу, хорошо видна на экране и достаточно точно соответ­

ствует линии, изображенной на карте.

Линия уреза воды на экране значительно отличается от линии на карте лишь при следующих условиях:

1)низкая кромка берега находится в области тени из-за шаро­ образности земной поверхности;

2)изрезанный берег воспроизводится неточно из-за недоста­ точной разрешающей способности станции;

3)берег покрыт снегом или льдом, уменьшающим диффузность

отражений;

4)близкий берег находится в мертвой зоне станции.

Во всех остальных случаях судоводителю сравнительно легко опознать береговую черту на экране радиолокационной станции.

При малом усилении на станции линия берега видна в виде сово­ купности дуговых отметок, середины которых соответствуют отра­

жающим береговым объектам. При большем усилении береговые

отметки сольются и образуют сплошную линию, в которой несколько

сглажены изгибы.

Будем рассматривать линию береговой черты как совокупность отдельных точечных целей. При этом под точечной целью будем понимать такую цель, которая дает хорошее изображение на

экране, но геометрические размеры которой пренебрежимо малы. Характер и вид радиолокационного изображения точечной цели

определяется шириной радиолокационного луча, длительностью им­ пульса, диаметром рисующего пятна и положением цели на экране.

ВЛИЯНИЕ ШИРИНЫ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕННЫ И ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСА НА ВИД РАДИОЛОКАЦИОННОЙ КАРТИНЫ

Известно, что антенна концентрирует энергию в луч, имеющий

определенный угловой размер. В РЛС «Нептун», например, ширина

диаграммы направленности в горизонтальной плоскости по точкам половинной мощности равна Г,6.

32

Радиальная длина этой полоски определяется из следующих со­ ображений. При длительности импульса т, его протяженность La при движении в пространстве равна

Точечная цель возвращает эхо в продолжении всего импульса, так что эхо-сигнал будет иметь ту же протяженность, что и протя­

женность импульса. Однако на экране пятно в радиальном направ­

лении движется со скоростью вдвое меньшей, чем скорость волны,

с расчетом, чтобы за время движения импульса в пространстве до объекта и обратно пятно переместилось от центра развертки на расстояние, пропорциональное дистанции до объекта в масштабе

экрана. Поэтому на экране эхо-сигнал займет длину

т_

с2М ’

где М — знаменатель масштаба ИКО.

Это и есть минимальная глубина эхо-сигнала в радиальном на­ правлении на экране, независимо от того, какую глубину занимает объект в действительности.

В радиолокационной станции «Нептун» т=0,25 мксек при из­ мерении малых дистанций и т = 1,0 мксек при измерении больших дистанций. Поэтому протяженность эхо-сигнала в радиальном на­

Следует иметь в виду, что если растяжение формы эхо-сигнала по дуге увеличивается с увеличением расстояния от центра экрана,

то размеры формы в радиальном направлении остаются неизмен­ ными по всей площади экрана.

Сравнение радиальных и поперечных размеров полосок говорит

о том, что на блоке «Пальма» в основном характер изображения

определяется прежде всего поперечными размерами полосок (т. е. разрешающей способностью по углу): во-первых, они значительно

больше радиалньых почти на всей площади экрана, а, во-вторых, они

34

мени; рисующего пятна вдоль абсциссы и ординаты. В результате

Рис. 17

Сечение этой фигуры горизонтальной плоскости дает эллипс По­

этому форма разрешающей площади фактически более овальна,

в ней нет таких прямых углов, как на рисунке. Форма их приблизи­ тельно такая, как показано пунктиром на второй и третьей разре­

шающих площадях (см. рис. 16).

СМЕЩЕНИЕ КОНТУРНЫХ ТОЧЕК РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Отдельные участки линии побережья могут иметь самые разно­ образные очертания. Предположим, что в общем случае линия

уреза воды есть некоторая кусочно-гладкая кривая LiL^L^Li. Представим себе, как мы условились раньше, что линия уреза воды

состоит из бесчисленного множества точечных целей. Будем считать, что каждая точечная цель дает на экране эхо-сигнал с соответствую­ щей разрешающей площадью. Для простоты рассуждений пренеб­ режем диаметром рисующего пятна.

В таком случае при движении луча вдоль линии уреза воды вме­ сто каждой точечной цели мы получим некоторую четырехугольную фигуру, площадку, и урез воды на экране будет представлен состоя­

щим из отдельных таких четырехугольных площадок (рис. 18).

Рассмотрим подробнее отрезок кривой L\L2. Из рисунка видно,

что три угла из четырех в каждом четырехугольнике перекрываются соседними четырехугольниками, и только левые передние углы ого­

Барковский и Н. В. Смирнов, Теория вероятностей и математическая

статистика в технике, М., 1955.

36

точек до бесконечности, огибающая, проходящая через них, обра­ зует плавную кривую ЛЛ?/2. Эту кривую мы и наблюдаем на экране

вместо кривой L^. Особое место занимает точка Л2. Она изобра­

жается на экране в виде дуги N2L2N2'?

На участке L2L' мы видим, что изображение на экране уже обра­

зуют другие углы, а именно: передние правые, тогда как все осталь­

сто судна на картосличи­

тельном устройстве, со­ стоит в том, чтобы наи­

лучшим образом совме­

стить кривую

скривой LiL2L3. ...

3)Для правильного

совмещения этих кривых

жение уреза воды формируется переносом каждой точки уреза воды

В пособии дается приближенное решение вопроса.

37

По малости угла Р/г (’/г ширины диаграммы направленности) за­ меним отрезок кривой LM отрезком касательной LM', а дугу LN примем за прямую. Допустим, что отрезок ММ' — величина малости второго порядка, величиной которого можно пренебречь. В прямо­

угольном /\NLM' ZNLM'—e, так как LM'ln, a LNLOL. По­

этому

р. = NM' - LN sin s.

Из формулы (2) видно:

1)Смещение прямо пропорционально ширине диаграммы на­ правленности. Поэтому, чем меньше ширина диаграммы направлен­ ности, тем лучше радиолокационное изображение, тем оно точнее соответствует карте.

2)Смещение прямо пропорционально дистанции до берега г-

Поэтому совмещение должно получиться лучше при совмещении ПО'

ближним берегам.

3)Смещение прямо пропорционально sin 8.

38