Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
РЛС / Часть 5 (стр 189-232).doc
Скачиваний:
906
Добавлен:
16.04.2013
Размер:
7.75 Mб
Скачать

2.18 Аппаратура навигации, топопривязки и ориентирования

Определение азимутов и дирекционных углов.

Азимуты и дирекционные углы.

Положение какого-либо объ­екта на местности чаще всего определяют и указывают в по­лярных координатах, то есть углом между начальным (задан­ным) направлением и направлением на объект и расстоянием до объекта.

В качестве начального выбирают направление гео­графического (геодезического, астрономического) меридиана, магнитного меридиана или вертикальной линии координатной сетки карты (рис.77). За начальное может быть принято и на­правление на какой-нибудь удаленный ориентир.В зависимости от того, какое направление принято за начальное, различают географический (геодезический, астрономический) азимутА, магнитный азимутАм, дирекционный уголи угол положения.

Географический (геодезический, астрономический) азимут— это двугранный угол между плоскостью астрономического меридиана данной точки и вертикальной плоскостью, проходящей в данном направлении, отсчитываемый от направления на север по ходу часовой стрелки.

Магнитный азимут Ам– горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления магнитного меридиана по ходу часовой стрелки.

Дирекционный угол —это угол между проходящим через данную точку направлением и линией, параллельной оси абсцисс, отсчитываемый от северного направления оси абсцисс по ходу часовой стрелки.

Все вышеперечисленные углы могут иметь значения от 0 до 360°.

Угол положения – измеряют в обе стороны от направ­ления, принятого за начальное. Прежде чем назвать угол по­ложения объекта (цели), указывают, в какую сторону (вправо, влево) от начального направления он измерен.

Измерение по карте дирекционных углов и геодезических азимутов выполняют транспортиром, артиллерийским кругом или хордоугломером.

Сближение меридианов.

Сближение меридианов — это угол в данной точке между ее меридианом и линией, парал­лельной оси абсцисс или осевому меридиану (рис. 78).

Направлению геодезического меридиана на топографической карте соответствуют боковые стороны ее рамки, а также прямые линии, которые можно провести между одноименными минут­ными делениями долгот.

Счет сближения меридианов ведется от геодезического ме­ридиана.

Сближение меридианов считается положительным, ес­ли северное направление оси абсцисс отклонено к востоку от геодезического меридиана, и отрицательным, если это направление отклонено к западу.

Величина сближения меридианов, указанная на топографи­ческой карте в левом нижнем углу, относится к центру листа карты.

Сближение меридианов равно нулю, если точка находится на осевом меридиане зоны или на экваторе. Для любой точки в пределах одной координатной шестиградусной зоны сближение меридианов по абсолютной величине не превышает 3°.

Геодезический азимут направления отличается от дирекционного угла на величину сближения меридианов (рис. 79).

Магнитное склонение.Свойство магнитной стрелки занимать определенное положение в данной точке пространства обуслов­лено взаимодействием ее магнитного поля с магнитным полем Земли.

Направление установившейся магнитной стрелки в горизон­тальной плоскости соответствует направлению магнитного мери­диана в данной точке. Магнитный меридиан в общем случае совпадает с геодезическим меридианом.

Магнитное склонение угол между геодезическим меридианом данной точки и ее магнитным меридианом, направленным на север, называется или магнитным склонением (рис. 80.).

Магнитное склонение считается положительным, если север­ный конец магнитной стрелки отклонен к востоку от геодезичес­кого меридиана (восточное склонение), и отрицательным, если он отклонен к западу (западное склонение).

Магнитное склонение изменяется из года в год. Поэтому существует понятие годовое изменение склонения. Таким образом, чтобы рассчитать магнитное склонение в нынешнем году необходимо умножить величину годового изменение склонения на количество лет карты.

Переход от магнитного азимута к дирекционному углу.

На местности при помощи компаса (буссоли) измеряют магнитные азимуты направлений, от которых затем переходят к дирекционным углам на карте (рис.81). На карте, наоборот, измеряют дирекционные углы и от них переходят к магнитным азимутам направлений на мест­ности. Для решения этих задач необходимо знать величину от­клонения магнитного меридиана в данной точке от вертикаль­ной линии координатной сетки карты.

Поправка направления (ПН).– угол, образованный вертикальной линией координатной сетки и магнитным меридианом, представляющий собой сумму сбли­жения меридианов и магнитного склонения.

Он отсчитывается от северного направления вер­тикальной линии координатной сетки и считается положитель­ным, если северный конец магнитной стрелки отклоняется к востоку от этой линии, и отрицательным при западном отклоне­нии магнитной стрелки.

Поправку направления и составляющие ее сближение меридианов и магнитное склонение приводят на карте под южной стороной рамки в виде схемы с пояснительным текстом.

Поправку направления в общем случае можно выразить фор­муллой

ПН=(d) – (±g)

Если на карте измерен дирекционный угол направления, то магнитный азимут этого направления на местности

Ам = a – ( ПН)

Измеренный на местности магнитный азимут какого-либо на­правления переводится в дирекционный угол этого направле­ния по формуле

a = Ам+ (± ПН)

Чтобы избежать ошибок при определении величины и знака поправки направления, нужно пользоваться помещаемой на кар­те схемой направлений геодезического меридиана, магнитного меридиана и вертикальной линии координатной сетки.

При точных измерениях переход от дирекционных углов к магнитным азимутам и обратно выполняется с учетом годового изменения магнитного склонения. Сначала определяют склоне­ние магнитной стрелки на данное время (указанное на карте годовое изменение склонения магнитной стрелки умножают на число лет, прошедших после создания карты), затем получен­ную величину алгебраически суммируют с величиной склонения магнитной стрелки, указанной на карте. После этого переходят от измеренного дирекционного угла к магнитному азимуту по приведенным выше формулам.

Назначение и типы наземной навигационной аппаратуры.Принцип ее работы

Назначение и типы наземной навигационной аппаратуры

Ориентирование путем постоянного сличения карты с местностью в горах, пустыне, лесисто-болотистой и степной местности, где мало ориентиров, затрудненно и требует много времени. Кроме того, ориентирование затрудняют ограниченный обзор местности из боевой машины, слабая освещенность карты, стесненные ус­ловия, Поэтому возрастает роль технических средств ориентирования, автоматизирующих этот процесс. К техническим средствам ориентирования относится наземная навигационная аппаратура, которой оснащены многие виды боевых и специаль­ных машин. Она используется главным образом при действиях подразделений в бою и совершении марша на местности, бедной ориентирами, в условиях ограниченной видимости и ночью.

Кроме ориентирования навигационная аппаратура в комплек­се с имеющимися в машине угломерным устройством и дально­мером позволяет осуществлять топогеодезическую привязку боевых позиций, определять координаты целей, наносить на карту не обозначенные на ней дороги, колонные пути, границы районов разрушений, завалов, участков радиоактивного и химического заражения, районов затоплений и пожаров на местности.

Современную наземную навигационную аппаратуру по уст­ройству подразделяют на три типа:

  • гирополукомпасы,

  • координаторы

  • курсопрокладчики.

Название типа навигационной аппа­ратуры происходит от имеющегося в ней счетно-решающего уст­ройства. Гирополукомпастакого устройства не имеет. В аппара­туре, второго типа оно называетсякоординатором, в аппаратуре третьего типа —курсопрокладчиком.

Гирополукомпас (ГПК)предназначен для выдерживания направления движения.

Координатор предназначендля непрерывной автомати­ческой выработки прямоугольных координат местоположения машины и курса ее движения, а также направления на конечный пункт движения и расстояния до него. Координатор является одним из основных приборов танковой навигационной аппара­туры (ТНА) различных модификаций.

Курсопрокладчикпредназначен для непрерывной ав­томатической выработки координат местоположения машины, курса ее движения, а также для вычерчивания на топографиче­ской карте пройденного машиной пути. Курсопрокладчик имеет несколько модификаций.

В топогеодезических подразделениях широкое при­менение получили специальные машины, основное оборудование которых составляет навигационная аппаратура с курсопроклад­чиком. Такие машины называются топопривязчиками. Они пред­назначаются прежде всего для выполнения топогеодезической привязки по карте стартовых и огневых позиций, пунктов, пос­тов и позиций технических средств разведки. Топопривязчики могут также использоваться для вождения колонн войск ночью и других условиях, трудных для ориентирования.

Принцип работы навигационной аппаратуры

Воснове рабо­ты навигационной аппаратуры использовано свойство сохранять неизменным направление оси вращения в пространстве быстро-вращающегося тела, масса которого равномерно распределена относительно оси вращения. Этим свойством обладает гиро­скоп— один из важнейших узлов навигационной аппаратуры.

Простейшим примером гироскопа является волчок. При быстром вращении ось волчка остается неподвижной. С уменьшением скорости вращения волчка его ось начинает совершать колеба­ния.

Устройство гироскопа (рис.82). Гиро­скоп состоит из ротора 1 и карданного подвеса. При работе гироскопа его ротор (тяжелый симметричный махо­вик) с большой скоростью вра­щается вокруг оси X, закреплен­ной на подвижной внутренней рамке 2. Эта рамка, в свою оче­редь, может вращаться вокруг осиY, закрепленной на наруж­ной рамке 3, Наружная рамка вместе с внутренней рамкой и ротором может вращаться вокруг осиZ, которая прикреплена на шарикоподшипниках к основанию 4. Таким образом, ротор ги­роскопа имеет возможность сво­бодно вращаться вокруг трех осей, то есть имеет три степени свободы вращения. Такой гиро­скоп называется трехстепенным.

Система двух подвижных рамок и закрепленной в них оси вращения ротора образует карданный подвес. Ось X, вокруг которой вращается ротор, называется главной осью гиро­скопа, а оси подвесаYиZ— соответстведно осями чувст­вительности и прецессии. Неподвижная точка О на­зывается точкой подвеса. В современных гироскопах ис­пользуется, как правило, ротор специального электрического двигателя — гиромотора.

Свободный гироскоп при быстром вращении ротора приобре­тает два важных свойства:

1. Главная ось свободного гироскопа стремится сохранит заданное ей направление в пространстве. Будучи направленной на какую-либо звезду, главная ось некоторое время не изменя­ет этого направления при перемещении основания гироскопа. Это свойство называется свойством стабилизации. Оно положено в основу при создании гирокомпаса — прибора, пред­назначенного для автономного определения астрономических азимутов ориентирных направлений. Гирокомпасы используют­ся при работе с навигационной аппаратурой.

2. Главная ось гироскопа под действием внешней силы от­клоняется (прецессирует) в плоскости, перпендикулярной к на­правлению приложенной силы, Это свойство называется свой­ством прецессии.

С

II

вободный гироскоп удерживает свою главную ось неподвиж­ной в заданном направлении лишь в инерциальном простран­стве, то есть по отношению к звездам. Относительно ориентиров на земной поверхности главная ось гироскопа вследствие вращения Земли постоянно смещается. Это смещение обычно называ­юткажущимся уходом гироскопа, так как в действительности основание гироскопа вместе с Землей вращается относительно неподвижной в пространстве оси гироскопа.

Рассмотрим это явление более подробно. Пусть в начальный момент времени ось гироскопа горизонтальна и расположена в плоскости экватора, то есть ориентирована в направлении вос­ток— запад (рис.83, положение I). Земля вследствие суточ­ного вращения через некоторый промежуток времени повернет­ся на определенный уголβ. Главная ось гироскопа по его пер­вому свойству (свойству стабилизации) останется параллельной своему первоначальному положению, но с плоскостью го­ризонта она составит уголβ.

Рассмотрим случай, когда гироскоп установлен на Северном полюсе (рис. 83,. положение II). Главная ось гироскопа го­ризонтальна и направлена на какой-нибудь ориентир. Через оп­ределенный промежуток времени, вследствие вращения. Земли ориентир переместится на определенный угол и займет другое положение. Положение главной оси гироскопа по свойству ста­билизации останется неизменным. Следовательно, азимут на­правления на ориентир будет постоянно возрастать и за 24 ч изменится на 360°, а главная ось гироскопа относительно пло­скости горизонта сохранит свое первоначальное положение.

Когда гироскоп находится между полюсом и экватором, с течением времени изменяются азимут направления главной оси гироскопа и ее положение относительно плоскости горизонта. На величину изменений кроме суточного вращения Земли влия­ют также несбалансированность гироскопа и трение в подшип­никах.

Свойства гироскопа проявляются тем лучше, чем больше его марса и скорость вращения ротора. Ось вращения в таком слу­чае более устойчиво сохраняет заданное направление в прост­ранстве. Поэтому при изготовлении гироскопов стремятся обес­печить возможно большее число оборотов ротора в единицу вре­мени.

При решении навигационных задач главная ось гироскопа должна не только быть неподвижной в пространстве, но и со­хранять заданное направление относительно наземных ориенти­ров, то есть она должна отклоняться (прецессировать) с угловой скоростью, равной вертикальной составляющей скорости враще­ния Земли на данной широте места гироскопа.

В навигационной аппаратуре это достигается специальными корректирующими устройствами: азимутальным— для устранения ухода глав­ной оси гироскопа по азимуту игоризонтирующим— для удержания ее в плоскости горизонта.

Преимущество гироскопа по сравнению с магнитной стрел­кой компаса заключается в том, что он не подвержен влиянию магнитного поля Земли и устойчиво работает в машине, райо­нах магнитных аномалий и на больших широтах, где часто про­исходят магнитные бури.

Понятие о гироскопическом ориентировании

При работе с навигационной аппаратурой важное значение имеет точное определение дирекционного угла продольной оси машины на исходной и промежуточных точках маршрута. Даже незначительные погрешности определения дирекционного угла приводят к существенным ошибкам в координатах.

Дирекционный угол может быть определен различными спо­собами. Одним из наиболее перспективных является гироскопи­ческий способ. Поэтому в некоторых комплектах навигационной аппаратуры имеются специальные приборы —гирокомпасы, ис­пользуемые в качестве вспомогательных приборов для опреде­ления на местности дирекционных углов направлений.

Основой гирокомпаса служит маятниковый двухстепенной гироскоп, центр тяжести которого совмещен с вертикальной осьюZи расположен ниже точки подвеса. В отличие от трехстепен­ного двухстепенной гироскоп имеет одну ось подвеса и лишен механической свободы вращения вокруг горизонтальной осиY.

Система, состоящая из гироскопа и маятникового устройства, называется чувствительным элементом гирокомпаса. В качестве подвеса чувствительного элемента используют токопроводящую и незамерзающую жидкость или торсион (стальную нить). В положении I(рис. 84) ось гироскопа горизонтальна и находится в плоскости экватора. Линия, проходящая через точ­ку подвеса и центр тяжести С, совпадает с отвесной линией в точке расположения гирокомпаса. Реакция подвеса и сила тя­жести Р находятся на одной прямой и направлены в противо­положные стороны, то есть не образуют момента вращения. Че­рез некоторый промежуток времени вследствие вращения Земли чувствительный элемент займет положениеII. В этом случае возникает маятниковый момент, который вызывает прецессию главной оси гироскопа вокруг вертикали, так как вертикальная линия, проходящая через точку подвеса, не будет совпадать с направлением силы тяжести.

Таким образом, главная ось гироскопа будет поворачивать­ся в горизонтальной плоскости в направлении север — юг, стре­мясь к плоскости астрономического меридиана. При этом угло­вая скорость прецессии будет прямо пропорциональна внешнему моменту

Когда главная ось гироскопа будет проходить через плос­кость астрономического меридиана данной точки, угол β, составленный этой осью и плоскостью горизонта, будет максимальным, следовательно, будут максимальными внешний момент и скорость прецессии.

Когда один из концов главной оси гироскопа окажется по другую сторону астрономического меридиана, угол βначнет уменьшаться, вызывая уменьшение угловой скорости прецессии. При определенном значении углаβ, которое называется компен­сирующим, скорость прецессии становится равной скорости вра­щения Земли. В этот момент главная ось гироскопа будет не­подвижна относительно земных ориентиров. С последующим уменьшением скорости прецессии видимое движение гироскопа станет обратным, то есть главная его ось начнет сближаться с астрономическим меридианом. По мере сближения уголβуве­личивается, следовательно, станет увеличиваться и скорость прецессии.

Таким образом, сила тяжести и суточное вращение Земли вызывают незатухающие гармонические колебания главной оси маятникового гироскопа, симметричные относительно плоскости астрономического меридиана.

Крайние точки, в которых наблюдается прекращение дви­жения и главная ось гироскопа изменяет направление движения на противоположное, называются точками реверсии. Вре­мя, в течение которого совершается одно полное колебание оси гироскопа, называется периодом колебания. Период колебания в основном зависит от географической широты места (по мере удаления от экватора период колебания увеличивается). Это объясняется тем, что масса тела изменяется в зависимости от географической широты и по мере удаления от экватора увеличивается.

Устройство навигационной аппаратуры с координатором

Навигационная аппаратура с координатором состоит из курсовой системы, датчика пути, координатора и курсоуказателя. В некоторых ее модификациях имеются индикаторный планшет и координатор цели. В комплект навигационной аппа­ратуры входят также вспомогательные приборы и инструменты.

Курсовая система состоит из гироскопического курсоуказателя, пульта управления и преобразователя тока.

Гироскопический курсоуказательпредназначен для измере­ния углов поворота машины. Основу его составляют трехсте­пенной вакуумный гироскоп, устройства азимутальной и гори­зонтальной коррекции и двухканальный сельсин-датчик следя­щей системы передачи величины дирекционного угла в коорди­натор.

Компенсация ухода главной оси гироскопа относительно зем­ных ориентиров вследствие вращения Земли в гирокурсоуказателе осуществляется устройством азимутальной коррекции. На­пряжение, подаваемое на обмотку корректора, вызывает пре­цессию наружной рамки гироскопа относительно оси Z, по ве­личине и направлению противоположную фактическому уходу главной оси гироскопа.

С изменением географической широты места изменяется и крутящий момент. Он создается электродвигателем в гирокурсоуказателе автоматически после широтной балансировки, осу­ществляемой с пульта управления.

Устройство горизонтальной коррекции состоит из жидкост­ного маятникового переключателя и моментного электродвига­теля горизонтальной коррекции.

Ротор сельсина-датчика жестко связан с наружной рамкой гироскопа, а статор — с корпусом машины. Это обеспечивает измерение углов поворота машины.

Для обеспечения стабильности электрических и механичес­ких параметров в гирокурсоуказателе имеется система обогре­ва, которая автоматически включается при температуре ни­же 00 С.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке РЛС