книги из ГПНТБ / Меклер, А. Г. Электрооборудование машин непрерывного транспорта

мая в антенне, будет равна нулю. Соответственно, в приемнике радио­ пеленгатора мы услышим либо максимальный, либо минимальный

звуки.

На рис. 72 интенсивность принимаемого сигнала Е, в зависимости от угла 0, выражена диаграммой направленности рамочной антен­ ны. В точках а и б э. д. с. максимальна, и поэтому уровень звука в при­

емнике максимален; некоторое изменение угла 0 мало сказывается на интенсивность сигнала. По этой причине зафиксировать максимум весь­ ма сложно. Однако вблизи точек в я г изменение э. д. с., а следова­ тельно, и сигнала в приемнике, в зависимости от угла 0, происходит быстро. Затухание сигнала и его полнее исчезновение легко устано­ вить. Поэтому направление на работающий радиомаяк определяют по минимуму слышимости сигнала.

6=90°

Рис. 73. Кардиоида

В настоящее время антенну радиопеленгатора делают неподвиж­ ной. Направления на станцию определяют с помощью гониометра, подключенного к антенне.

Гониометр состоит из двух взаимно перпендикулярных неподвиж­ ных катушек, внутри которых находится вращающаяся искательная катушка, выполняющая роль вращающейся рамки — антенны радио­ пеленгатора. Однако, как говорилось выше, минимум сигнала насту­ пает при положении рамки под углом 90 и 270° к направлению радиома-

100

яка. Поэтому при определении направления на радиомаяк возможна ошибка на 180°.

Для избежания такой ошибки современные радиопеленгаторы, по­ мимо рамочной неподвижной антенны, имеют также штыревую антен­ ну, диаграмма направленности которой имеет вид окружности. Дан­ ная диаграмма, накладываясь на диаграмму рамочной антенны—вось- мерочную диаграмму, создает новую диаграмму направленности, имеющую вид к а р д и о и д ы (сердцевиднуюдиаграмму), которая име­ ет один минимум (рис. 73). Пользуясь рамочной и штыревой антен­ нами, с помощью радиопеленгатора можно определить минимум слышимости сигнала и определить при этом направление на работа­ ющий радиомаяк.

На судах применяются радиопеленгаторы, позволяющие определить минимум сигнала на слух, визуально и автоматически.

§ 53. РАДИОМАЯКИ НАПРАВЛЕННОГО ДЕЙСТВИЯ

Радиомаяки направленного действия используются для определе­ ния места судна, а также в качестве створных радиомаяков, служащих для проводки судов в узкостях, по фарватерам и т. п.

Радиомаяки направленного действия, служащие для определения места судна, представляют собой радиостанции с вращающейся диаграм­ мой направленности. Для определения пеленгов такого радиомаяка не требуется радиопеленгатора, сигналы могут быть приняты судо­ вым радиоприемником.

Скорость вращения диаграммы направленности равняется 60 с, т. е. одному обороту в минуту. В течение первого оборота радиомаяк передает свои позывные. Затем, перед прохождением диаграммой ис­ тинного меридиана подается сигнал, называемый Северным. В момент прохождения нулевой линии диаграммы через меридиан радиомаяк передает длинное тире. Наблюдатель на судне, настроив.приемник на частоту радиомаяка, в момент начала передачи тире пускает секундо­ мер. В момент, когда слышимость сигнала будет минимальной, секун­ домер останавливают. В этот момент нулевая линия диаграммы направ­ ленности проходит через место судна.

Произведя несколько наблюдений и осреднив полученные величи­ ны времени, получают среднее значение времени, в течение которого линия нулевого сигнала проходит от истинного меридиана до направ­ ления на судно.

Величину истинного радиопеленга рассчитывают по формуле

И Р П = 6* с р .

Иногда радиомаяки дают восточный сигнал и можно фиксировать момент прохождения нулевого сигнала через Ost. Тогда истинный ра­ диопеленг определится по формуле

ИРП = 90° + 6/ср.

Створный радиомаяк (рис. 74) представляет собой радиопередатчик с ярко выраженной направленностью излучения. Излучение электро­

101

магнитных волн происходит в двух узких секторах, перекрывающих один другого, на одной частоте.

В каждом секторе передается свой сигнал; чаще всего в одном сек­ торе передается «точка-тире» (А), а в другом «тире-точка» (Н). Тире и точка одного сигнала точно приходятся на паузы другого, так что наблюдатель, находясь в зоне перекрывающихся секторов, будет слы­ шать один длинный сигнал. Такая зона называется р а в н о с и г ­ н а л ь н о й з о н о й .

Если судно выйдет из равносигнальной зоны, то наблюдатель бу­ дет слышать один сигнал сильнее, другой слабее, или вообще только один сигнал, соответствующий сектору, в котором находится судно в этот момент. Это дает возможность судить о точности движения судна по радиоствору и соответственно управлять судном. На судне можно также использовать специальный индикатор, стрелка которого пока­ жет отклонение судна вправо или влево от линии створа.

§ 54. ТОЧНОСТЬ РАДИОПЕЛЕНГОВАНИЯ

Навигационные параметры — радиокурсовые углы и полученные при помощи судового радиопеленгатора радиопеленги перед их про­ кладкой на карте требуют соответствующей обработки, так как истин­ ных значений радиопеленгов сразу получить не удается.

На точность радиопеленгования влияет целый ряд причин. Основ­ ными причинами ошибок является влияние различных факторов на приемные устройства радиопеленгатора, а также особенности распро­ странения электромагнитных волн в пространстве. Поэтому точность определения радиокурсового угла и радиопеленга зависит от: радио­ девиации; ошибок радиопеленгаторной установки; поляризационных ошибок; радиофракции и радиосклонения; случайных ошибок наблю­ дения.

102

Радиодевиация (рис. 75). Электромагнитные волны, воздейству­ ющие на судно и все его металлические части — палубу, мачты, стре­ лы, шлюпбалки, возбуждают в них токи высокой частоты. Эти токи в свою очередь создают электромагнитные поля, которые взаимодей­ ствуют с основными полями электромагнитной волны, излучаемой радиомаяком. Указанные поля суммарно воздействуют на приемные узлы радиопеленгатора, искажают показание параметров, получае­ мых с помощью радиопеленгатора.

Угол, образованный истинным направлением на радиомаяк и на­ правлением, которое дает радиопеленгатор, называется радиодевиа­ цией. Он обозначается буквой/ (см. рис. 75).

Радиодевиация зависит от курсового угла приходящей радиоволны, так как от направ­ ления электромагнитной волны относительно диаметральной плоскости судна зависят вели­ чины магнитных и электричес­ ких полей, наведенных в метал­ лических частях судна. Радио­ девиация зависит также от дли­ ны электромагнитной волны (различные части судна, имея собственные периоды колебаний, различно реагируют на воздей­ ствие радиоволн). Исследования

показали, что радиодевиация достигает наибольших значений на кур­ совых углах 45, 135, 225 и 315°. На курсовых углах 0,90, 180 и 270° радиодевиация минимальна.

Для уменьшения радиодевиации в схеме радиопеленгатора имеет­ ся специальное устройство.

Остаточная радиодевиация судового радиопеленгатора определяет­ ся на специальном полигоне сравнением величины курсового угла, определенного визуально, с величиной радиокурсового угла, опреде­ ленного с помощью радиопеленгатора.

Для этого судно должно совершать плавную, пологую циркуляцию и наблюдения проводят при изменении курсов на 10—15°. Наблюда­ тель у радиопеленгатора определяет радиокурсовой угол, и по его команде визуально определяют курсовой угол на снижение антенны радиомаяка.

Радиодевиация рассчитывается по формуле

/ = к у _ ОРКУ,

где ОРКУ — отсчет радиокурсового угла.

По полученным значениям радиодевиации вычерчивают кривую, а затем, на основании этой кривой, составляют таблицу радиодевиа­ ции.

103

Ошибки радиопеленгаторной установки возникают вследствие ан­ тенного эффекта, а также неточной установки антенны радиопеленга­ тора по отношению к диаметральной плоскости судна.

Отклонение рамки радиопеленгатора от диаметральной плос­ кости судна не должно превышать Г. Данная ошибка в качестве по­ стоянной ошибки полностью входит в радиодевиацию.

Антенный эффект заключается в том, что рамка, имея определен­ ные размеры, принимает электромагнитные волны как открытая ан­ тенна. На диаграмму приема рамки накладывается диаграмма приема антенны, минимум слышимости становится расплывчатым, что снижа­ ет точность наблюдений. Для компенсации антенного эффекта исполь­ зуют дополнительную вертикальную антенну, создающую диаграм­ му, противоположную антенному эффекту.

Поляризационные ошибки происходят вследствие воздействия на рамку радиопеленгатора не только наземных электромагнитных волн, но и электромагнитных волн, отраженных ионосферой, в резуль­ тате чего электромагнитное поле радиомаяка искажается. Поляриза­ ционные ошибки проявляются тем, что резко нарушается слышимость, изменяются радиопеленги, а минимум делается расплывчатым.

С уменьшением длин волн поляризационные ошибки увеличивают­ ся. Время суток также сказывается на величину этих ошибок. Наи­ большее влияние этих ошибок наблюдается за час до и после захода Солнца. Если расстояние до радиомаяка более 20 миль, то брать радио­ пеленги в эти периоды нецелесообразно. В ночное время не рекомен­ дуется брать радиопеленги на радиомаяки, удаленные от судна более чем на 70 миль.

Береговая рефракция возникает вследствие неоднородности подсти­ лающей поверхности в месте распространения радиоволн. Скорость распространения волны при этом изменяется, и ее направление иска­ жается. Электромагнитная волна при пересечении береговой черты как бы преломляется, особенно, если угол пересечения береговой черты острый, а расстояния до берега невелики. Это явление и называется б е р е г о в о й р е ф р а к ц и е й . На расстоянии до береговой черты более чем на 10 длин радиоволн такой ошибки не возникает.

На распространение электромагнитных волн влияют и другие фак­ торы, как, например, рельеф местности, железнодорожные пути, линии высоковольтных передач, железобетонные сооружения и т. п.

Отклонение электромагнитных волн от первоначального направ­ ления под действием всех перечисленных факторов называется р а- д и о с к л о п е н и е м .

Случайные ошибки пеленгования. К ним относятся: ошибка угла молчания, достигающая величины ±0,5°; ошибка в отсчете, равная ±0,25°; ошибка в поправке компаса, достигающая величины 0,3°.

Средняя квадратическая ошибка современных радиопеленгаторов равняется примерно Г.

На точность полученных параметров безусловно сказывается и на­ тренированность наблюдателя.

Ортодромическая поправка. Известно, что электромагнитная вол­ на распространяется по кратчайшему расстоянию — по дуге большого

104

круга или ортодромии. С помощью Судового радиопеленгатора опре­ деляется ортодромический пеленг на радиомаяк. На меркаторской карте ортодромия изображается кривой линией, которую обычными средствами нельзя проложить. Следовательно, для прокладки радио­ пеленгов на меркаторской карте необходимо переходить от ортодромических пеленгов к локсодроми­ ческим, изображающимся на карте прямыми линиями.

Ссудна, находящегося в точке

С(см. рис. 76), был взят радиопе­ ленг радиомаяка Р. Угол, заклю­

ченный между истинным меридиа­ ном и направлением на радиомаяк,

называется ортодромическим пеленгом Орт П. Но если его проложить на меркаторской карте, он не пройдет через радиомаяк, а пойдет по касательной к ортодромии. Если же проложить его от радиомаяка, он

не пройдет через действительное место судна С. Поэтому ортодроми­ ческий пеленг надо перевести в локсодромический Лок П (прямая СР).

Чтобы перейти от ОртП к ЛокП, надо изменить направление ОртП на угол DCP, т. е. угол тр, тогда

ЛокП = ОртП + гр.

105

Угол ф, заключенный между ортодромическим и локсодромиче­ ским пеленгами, называется о р т о д р о м и ч е с к о й п о п р а в ­ к о й . Ее величина может быть рассчитана по приближенной формуле

Ф = у PR sin Фт ,

где РД — разность долгот между судном и радиомаяком; Фт — средняя широта между маяком и судном.

Для получения ЛокП пользуются табл. 23-6 МТ—63, если расстоя­ ния между судном и радиомаяком невелики и для средних широт не более 300 миль. При этом значение ортодромической поправки не превышает ±3°.

Знак ортодромической поправки зависит от взаимного расположе­ ния радиомаяка и судна и для северного полушария определяется сле­ дующим правилом (рис. 77).

1. Если ОртП менее 180°, ортодромическая поправка положитель­ на (+).

2. Если ОртП более 180°, ортодромическая поправка отрицатель­ на (—).

Вюжном полушарии правило знаков обратное.

§55. РАСЧЕТ ИСТИННЫХ РАДИОПЕЛЕНГОВ И ПРОКЛАДКА ИХ

НА КАРТЕ

Направление электромагнитной волны относительно диаметраль­ ной плоскости судна, определенное с помощью радиопеленгатора, на­ зывается отсчетом радиокурсового угла — ОРКУ■ Чтобы получить истинное направление электромагнитной волны относительно диа­ метральной плоскости судна, т. е. радиокурсовой угол РКУ, получен­ ный ОРКУ, надо исправить радиодевиацией /, выбранной из таблицы по аргументу ОРКУ'-

РКУ = ОРКУ + f-

Одновременно с определением ОРКУ замечают компасный курс КК и, зная поправку компаса АД, рассчитывают затем истинный курс:

ЯД = ДД + АД'.

Зная ПК и РКУ, получим ортодромический пеленг:

ОртП = РКУ + ПК-

Зная координаты радиомаяка и счислимые координаты судна, рас­ считаем разность долгот:

а также среднюю широту:

2

106

По РД и фт из табл. 23-6 МТ—63 выбирают ортодромическую по­ правку ф и рассчитывают локсодромический пеленг:

ЛокП = ОртП + ф.

Полученный ЛокП прокладывают на карте от радиомаяка. Все расчеты можно выполнять по следующей схеме:

ОРКУ =

, Р К У =

+ ик =

ОртП =

+ Ф =

Лок П =

Если подвижный лимб гониометра связан с гирокомпасом, ОРКУ автоматически складывается с КК и с радиопеленгатора снимается отсчет ОРП, который равен:

ОРП = ОРКУ + КК-

Для перехода от ОРП к ОртП, полученный отсчет следует испра­ вить поправкой компаса и радиодевиацией:

ОртП = ОРП + АК + f.

Расчет выполняют по схеме:

ОРП =

ОртП —

+ Ф =

ЛокП =

§ 56. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА СУДНА С ПОМОЩЬЮ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ

Радиолокация позволяет уверенно вести судно в условиях малой видимости вблизи берегов и в узкостях, когда другие средства судо­ вождения не могут полностью обеспечить безопасность мореплавания. Важнейшим условием успешного использования радиолокационных станций (РЛС) является четкое понимание принципа ее работы, зна­ ние технических данных станции и способов измерения навигацион­ ных параметров.

Большинство современных станций имеют индикаторы кругового обзора (ИКО) с подвижным кольцом дальности (ПКД). Изменяя ради­ ус ПКД, измеряют расстояние до избранных ориентиров, отсчет рас-

107

стояния снимают со специального счетчика. Курсовые углы и пеленги измеряют с помощью визирной линейки. Ее устанавливают так, чтобы эхо-сигнал от ориентира делился ею пополам. По подвижному азиму­ тальному кольцу против конца линейки отсчитывают курсовой угол, а по неподвижному кольцу — пеленг.

Максимальная дальность обнаружения объектов при достаточной мощности станции и высокой чувствительности ее, при хорошей отражательной способности объекта может быть рассчитана по фор­ муле

вморских милях;

Н— высота антенны в метрах; h — высота ориентира в метрах.

Dp0 зависит от метеоусловий, изменяясь в большую или меньшую сторону.

Разрешающая способность современных радиолокационных стан­ ций составляет по дальности около 0,2 мили, по направлению 1—2°. Средняя квадратическая ошибка современных РЛС в измерении пелен­ гов составляет 0,5—0,8°, при отсутствии качки и при достаточной на­ тренированности наблюдателя, а в измерении расстояний при тех же условиях 0,5—1% предельного значения шкалы дальности, по кото­ рой измеряются расстояния.

Определение места судна по точечным ориентирам. Т о ч е ч ­ н ы м и о р и е н т и р а м и считаются ориентиры малых размеров— обозначенные на карте отдельно лежащие камни, островки, оконеч­ ности молов и причалов. К точечным ориентирам относятся специаль­ но установленные на берегу пассивные и активные отражатели.

П а с с и в н ы й о т р а ж а т е л ь представляет собой конструк­ цию из трех взаимно перпендикулярных металлических листов. Иногда их называют уголковыми отражателями. Такая конструкция обладает высокой отражательной способностью.

А к т и в н ы й о т р а ж а т е л ь или радиолокационный маяк— ответчик имеет приемную и передающую радиостанцию. При облуче­ нии отражателя электромагнитной волной РЛС ответчик через строго определенный промежуток времени излучает несколько таких же ко­ ротких импульсов, как и радиоволна РЛС, которые принимаются су­ довой РЛС. На экране судовой РЛС такой импульс изображается од­ ной или несколькими небольшими концентрическими дугами. Середина дуги соответствует направлению на маяк. При пользовании таким ма­ яком необходимо знать величину задержки импульса-ответа, которая дается в справочниках. Расстояние, измеренное до маяка, следует уменьшить на величину, выбранную из справочника. Точность измерен­ ного таким образом расстояния ниже, чем расстояния, измеренного до обычного ориентира.

Определение места по ориентирам береговой черты. Используя РЛС, следует всегда представлять себе особенности изображения по­ бережья на индикаторе кругового обзора.

108

При всей своей наглядности береговая черта, острова и другие ори­ ентиры весьма существенно отличаются от действительного плано­ вого снимка. Поэтому необходимо научиться хорошо разбираться в обстановке, изображенной на экране РЛС, и опознавать нужные ориен­ тиры.

Следует помнить, что многие ориентиры, четко изображенные на карте, на ИКО дают расплывчатое изображение. Проливы между ос­ тровами, устья рек, входы в бухты на экране РЛС не всегда можно различить.

Возвышенности заслоняют расположенную за ними местность, и она на ИКО не изображается. Случается, что возвышенные полуострова видны на ИКО как острова, а горы на побережье изображаются в виде островов, разделенных проливами.

Отражение электромагнитных волн от поверхности ориентиров за­ висит от характера этой поверхности, которая может отражать лучше или хуже.

Низкие песчаные мысы, низкое побережье, плавающий лед, пологие склоны холмов, покрытые снегом, рассеивают отраженные электро­ магнитные волны РЛС, и поэтому иногда эхо-сигнал на ИКО не посту­ пает. Электромагнитная волна как бы скользит по ориентирам и побе­ режью, не создавая отраженного сигнала. Поэтому пеленги, взятые на такие ориентиры, как мысы, выступы берега, оконечности островов и т. д., обычно неточны и дают неопределенные результаты. Естествен­ но, что в данном случае целесообразнее измерять расстояния до бли­ жайших к судну береговых участков. Поэтому рассмотрим способы определения места судна, зависящие от сложившихся условий.

Для определения места судна по точечным ориентирам могут при­ меняться способы, рассмотренные ранее, т. е. по двум и трем пеленгам; по двум и трем расстояниям; по пеленгам и расстояниям до несколь­ ких ориентиров; по пеленгу и расстоянию до одного ориентира.

Следует помнить, что при расстояниях до 40 кбт более точными яв­ ляются линии положения, полученные в результате пеленгования. На расстояниях более 40 кбт место судна будет более точным при опре­ делениях его по расстояниям.

Определение места судна указанными способами не представляет сложности, так как они аналогичны навигационным, описанным выше. Однако точечные ориентиры на побережье встречаются редко. Гораз­ до чаще мореплавателю приходится определять место судна по конту­ рам береговой черты. В этом случае наиболее надежное место судна можно получить, если береговая черта имеет высокие и обрывистые скалы, если же берега пологие и ориентиры на побережье не четко выражены, то обсервация может быть ошибочна, так как трудно уста­ новить ориентиры, расстояние до которых измеряли.

При возможной значительной ошибке в счислении случается, что, приближаясь к побережью, опознать участок побережья с помощью РЛС довольно трудно. Для опознания участка побережья с целью его использования для определения места применяют два способа:

1) опознание по вееру пеленгов и расстояний; 2) опознание по сп собу параллельных расстояний.

109