
- •Предисловие
- •§ 1.1. Небесная сфера
- •§ 1.4. Эклиптические системы координат
- •§ 2.2. Навигационные светила
- •§ 2.5. Телевизионные и радиационные пеленгаторные системы
- •§ 2.6. Измерительная плоскость и плоскость пеленгации
- •§ 2.7. Измеряемые параметры. Оценка качества плоскости пеленгации
- •§ 4.7. Летоисчисление
- •§ 5.1. Поверхности и линии положения летательного аппарата
- •§ 5.2. Астрономические линии положения самолета
- •§ 5.4. Поверхности положения космических летательных аппаратов
- •§ 6.4. Поправка секстанта и способы ее определения
- •§ 6.5. Астрономические расчетные пособия
- •§ 7.1. Принципы устройства астрономических компасов
- •§ 7.3. Методы компенсации перемещения самолета
- •§ 7.5. Методика измерения курса в полете
- •§ 7.6. Методика выполнения полета по заданному маршруту с помощью астрокомпаса
- •§ 8.3. Астроинерциальные навигационные системы
- •§ 8.5. Погрешности астроориентаторов
- •§ 10.2. Общая оценка эффективности астронавигационных систем и средств
- •§ 10.3. Оценка факторов, определяющих эффективность применения астронавигационных средств
Значение измеренной высоты светила определяется суммой показаний шкал угломерного барабана и шкал осредняющего механизма. Для удобства отсчета высоты величина АЛ, получаемая со шкал осредняющего механизма, всегда положительная. Это достигается увеличением оцифровки шкал осреднителя секстанта на постоянную величину +3° при одновременном уменьшении оцифровки шкал угломерного барабана секстанта также на 3°.
Таков принцип устройства интегрального осреднителя измеряемых высот светил современных авиационных секстантов.
§ 6.4. ПОПРАВКА СЕКСТАНТА И СПОСОБЫ ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Довольно существенные погрешности в измерении высоты светила возникают за счет личных ошибок штурмана при изме-
рении и за |
счет погрешностей в оцифровке шкал |
угломерного |
механизма |
секстанта. Эти погрешности являются |
систематиче- |
скими или по крайней мере содержат значительную |
постоянную |
составляющую, поэтому они могут быть выявлены и учтены, тем или иным способом.
Их учет осуществляется введением в измеренную высоту светила так называемой поправки секстанта.
Существует несколько способов определения поправки секстанта: с помощью юстировочного прибора, по измеряемой в мо-
менты кульминации |
высоте |
светила, |
прокладкой |
астрономиче- |
||||
ских линий положения, |
совмещением |
прямого и |
отраженного |
|||||
изображения светила, по высоте видимого |
горизонта и |
некото- |
||||||
рые другие. |
способов учитывается |
только |
погрешность |
|||||
Первым из этих |
||||||||
в оцифровке шкал угломерного механизма, а вторым |
и после- |
|||||||
дующими — личная |
систематическая |
ошибка |
наблюдателя. По- |
|||||
этому определять поправку |
секстанта |
этими |
способами |
должен |
||||
сам наблюдатель (штурман). |
|
|
|
|
|
|||
Определение |
поправки секстанта |
|
|
|||||
с помощью |
юстировочного |
прибора |
|
|
Этот способ применяется на заводе-изготовителе и в ремонтных мастерских. Юстировочный прибор представляет собой устройство для крепления секстанта со шкалой точных значений высот светила. Поправка секстанта с определяется сравнением показаний шкал секстанта с точным значением высоты
с = А - й и з м , |
(6.23) |
где h — точное значение высоты; Лиэм — показание шкал секстанта.
160
Определение поправки секстанта измерением высоты светила в кульминации
При этом способе сравнивается измеренная вблизи момента кульминации высота светила с вычисленным ее значением.
Заблаговременно рассчитывают момент кульминации светила, высоту светила в кульминации и промежуток времени вблизи момента кульминации, в течение которого возможно измерение высоты светила. Момент кульминации светила определяют следующим образом. По карте определяют широту и долготу точки стояния. Выбирается подходящее светило. Для ночных условий это делается с помощью бортовой карты звездного неба (БКН)*.
При определении поправки по Солнцу, Луне или планетам рассчитывается значение гринвичского часового угла в момент кульминации. В момент верхней кульминации местный часовой
угол светила t=О, поэтому значение tTр определяется |
следую- |
щим соотношением: |
|
/Гр = 360°-Х, |
(6.24) |
где X — долгота точки стояния. |
|
В нижней кульминации *=180°, следовательно, |
|
/гр = 180°-Х. |
(6.25) |
При определении поправки секстанта по звездам рассчитывают звездное гринвичское время Sr p в момент кульминации выбранной звезды.
Как известно,
^гр = ^гр ~~а>
где а — прямое восхождение |
звезды. |
|
|
Поэтому с учетом (6.24) и |
(6.25) |
для верхней |
кульминации |
звезды получим |
|
|
|
S r p = a - X , |
(6.26) |
||
а для нижней |
|
|
|
Sr p =180°-f |
a - X . |
(6.27) |
По значению tTp или 5г р с помощью ААЕ определяется момент кульминации по всемирному времени Тгр, а затем и по поясному времени TN:
T*=Trp + N.
Далее рассчитывают высоту светила в момент кульминации. При верхней кульминации к югу от зенита (6<Ф)
А = 90° —<р + 8;
* ОБКН см. в § 6.5.
6 |
606 |
161 |
при верхней кульминации к северу от зенита (6><р) h = 90° — В —ср
и при нижней кульминации А=<р + 8 - 9 0 ° .
где б — склонение светила.
Определяют промежуток времени, в течение которого можно производить измерение высоты светила вблизи момента кульминации.
Так как вблизи кульминации высота светила изменяется медленно, измерение можно начинать за некоторое время до момента кульминации и продолжать в течение некоторого времени
после кульминации; при этом погрешность |
в |
истинной |
высоте |
|||||||
светила, |
рассчитанной по приведенным |
выше |
формулам, будет |
|||||||
невелика. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определим зависимость погрешности |
в |
истинной |
высоте |
|||||||
светила |
от |
временного |
интервала |
между |
текущим |
моментом |
||||
и моментом |
кульминации. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Соотношение, определяющее |
скорость |
изменения |
|
высоты |
||||||
светила за счет вращения Земли |
(3.12) |
с учетом (1.10) |
и после |
|||||||
замены |
дифференциала |
времени |
дифференциалом |
часового |
угла, можно представить |
так: |
dh |
cos ь cos f sin/. |
dt |
cos h |
После разделения переменных проинтегрируем правую часть этого соотношения в пределах от местного часового угла светила в кульминации to до часового угла t на некоторый момент вре« мени после кульминации, а левую — от высоты светила в момент кульминации Л0 до высоты светила h в некоторый момент времени после кульминации:
л |
t |
|
^ cosAdA = — cos<рcos 8 j sin tdt, |
|
|
Ло |
t0 |
|
sin h — sin A0 =cos <p cos 8 (cos t — cos /0). |
(6.28) |
|
Значение высоты h представим |
как |
|
А = Ао+ЛЛ,
где ДА — приращение высоты светила, соответствующее изменению местного часового угла светила от to до
Учитывая это, левую часть уравнения (6.28) можно представить так:
sin А — sin ho=sin (А0 -f АА) — sin А0 = = sin AQ COS ДА — cos A0 sin ДА — sin A0.
162
Так как углы ДА малы, то cos ДА = 1 и sin ДА = ДА, поэтому sin A — sin//0 = - cos Л0ДА.
Теперь уравнение (6.28) примет вид:
COS /q — COS t |
c o s ^ |
. |
|
COS (p cos Ъ |
|
В верхней кульминации t=0 и при верхней кульминации светила к югу от зенита Л0=90°—(ф—6), поэтому
1 - cos t = |
д/г=(tg cp - tg Ь) ДА. |
cos у cos Ь
Разлагая в ряд cos* и ограничиваясь двумя первыми членами разложения, получим
*2 =2(tg<?-tg&) ДА,
где / и ДА в угловых минутах.
Осуществляя перевод величины t в минуты времени, оконча* тельно получим
^=1/^30 (tg 9 — tg Ь) ДА мин, |
(6. 29) |
где ф — широта места; б —склонение светила.
Это соотношение позволяет рассчитать промежуток времени после кульминации, в течение которого высота светила уменьшится на величину ДА. В силу симметрии таким же соотношением определяется промежуток времени до кульминации, в течение которого высота светила увеличится на ту же величину ДА.
Задаваясь величиной ДА, при данных <р и б можно рассчитать промежуток времени, в течение которого возможно измерение высоты светила при определении поправки секстанта. Измерения начинают за время t до момента кульминации и через время t после кульминации светила заканчивают.
Как видно из (6.29), для увеличения допустимого времени измерения высоты целесообразно, если конечно это возможно, выбирать светило с меньшим склонением.
В табл. 6.2 приведены значения допустимого времени изме-
рения высоты светила в минутах 21 при |
определении |
поправки |
|||||
секстанта по |
высоте кульминирующего |
светила, рассчитанные |
|||||
для ДА=0',5 и некоторых значений ф, 6. |
|
Таблица |
6.2 |
||||
|
|
|
|
|
|
||
|
- 1 0 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
40 |
7,8 |
7,1 |
6,3 |
5,3 |
4,0 |
|
|
50 |
9,1 |
8,5 |
7,9 |
7,0 |
6,1 |
4,6 |
|
60 |
10,7 |
10,2 |
9,7 |
9,1 |
8,3 |
7,3 |
5,7 |
6» |
163 |
С помощью этой таблицы определяется то время, в течение которого возможно измерение высоты светила при определении поправки секстанта рассматриваемым способом.
Далее приступают к измерению высоты светила. Измерения начинают за некоторое время до момента кульминации, определяемое из табл. 6.2, и заканчивают по истечении времени / после кульминации. Каждое из измеренных значений высоты записывают.
Рассчитывают среднее значение измеренной высоты светила
|
|
п |
|
Г |
2 |
Лизм t |
|
=1 |
t |
||
"ИЗМ.ср |
|
|
п
вводят поправку за рефракцию (и параллакс, если поправка секстанта определяется по Луне)
А и з м . с р =Л и з м . с р |
Г + ( / * ) |
( 6 . 3 0 ) |
и определяют поправку секстанта по формуле
с = Л - Л и з м с р . |
( 6 , 3 1 ) |
Полученное значение поправки записывают со своим знаком. Этот способ достаточно прост и обеспечивает необходимую
точность, однако он обладает существенным недостатком, особенно ощутимым в светлое время суток; его нельзя применять в любое время.
|
|
Определение |
поправки секстанта |
|
|
||
|
прокладкой |
астрономических линий |
положения |
|
|||
При этом способе сравнивается положение полученных астро- |
|||||||
номических линий положения с точкой нахождения |
наблюда- |
||||||
теля. Пусть наблюдатель располагается на |
поверхности Земли |
||||||
в точке М |
(рис. 6.19). В некоторые произвольные моменты вре- |
||||||
мени он |
измеряет |
высоты |
светил (трех-четырех — ночью) |
или |
|||
несколько раз измеряет высоту одного светила |
(Солнца — |
||||||
днем). В момент измерения фиксируется время TN. |
Несколько |
||||||
измерений делаются с целью уменьшения |
влияния |
случайных |
|||||
погрешностей измерения высот светил и прокладки |
JIPB. |
По |
|||||
времени и измеренным высотам обычным |
способом |
рассчиты- |
|||||
ваются |
элементы ЛРВ, затем производится их прокладка |
на |
|||||
карте. |
каждую из проложенных ЛРВ из точки М восстанавли- |
||||||
На |
вается перпендикуляр. В масштабе карты измеряется его длина. Величина перпендикуляра характеризует поправку секстанта. Знак поправки определяют по следующему правилу: если линия положения располагается между наблюдателем и светилом, то поправка отрицательная, а если за наблюдателем, то положительная.
164
Поправка секстанта рассчитывается по формуле
|
п |
|
С = |
2 « / |
(6.32) |
, |
||
|
1.852л |
|
где С{ — длина перпендикуляра для каждого измерения от точки М до JIPB в км со своим знаком;
п — число проложенных JIPB.
Рассчитанная по этой формуле поправка секстанта имеет размерность угловых минут.
Д/
Рис. 6.19. К определению поправки секстанта путем прокладки астрономических линий положения
Этот способ сложнее предыдущего, он обеспечивает и меньшую точность определения поправки секстанта за счет неизбежных погрешностей прокладки линий положения на карте, однако применять его можно практически в любое время суток.
Способ определения поправки секстанта путем совмещения прямого и отраженного изображения светила
Некоторые секстанты, например СМК-ЗМ, позволяют видеть одновременно прямое и отраженное изображение светила и видимого горизонта. Этим обстоятельством можно воспользоваться Для определения поправки секстанта. Для этого вращением угломерного барабана совмещают прямое и отраженное изображения светила (видимого горизонта). Поправка секстанта равна отсчету, снятому со шкал секстанта, взятому с обратным знаком. Этот способ достаточно прост, но применять его можно не для всех типов секстантов.
Возможны и некоторые другие способы определения поправки секстанта. Так, например, можно определить поправку
165