§ 52. Електро та радіонавігаційні прилади
На кожному судні для проходження за наміченим курсом, вибору шляху проходження, контролю місцезнаходження у відкритому морі з урахуванням змінної навігаційної та гідрометеорологічної обстановки передбачаються навігаційні прилади.
Навігаційні прилади, для роботи яких використовуються електрична енергія або принципи радіотехніки, відповідно називають електро- або радіонавігаційними приладами.
Радіонавігаційніприлади застосовуються для визначення місцезнаходження судна за відсутності видимості берегів і складаються з радіопеленгаторів, радіомаяків, радіодалекомірів і радіолокаторів.
Всі навігаційні прилади розміщуються в ходовій рубці та на містках поблизу неї.
Найважливішим навігаційним приладом на судні є компас. Компас називається прилад, призначений для визначення компасного курсу судна і напрямків на видимі орієнтири на землі або на небесні світила.
На кожному судні, крім електро-і радіонавігаційних приладів, як запасні встановлюються також магнітні компаси, дія яких заснована на властивості магнітної стрілки, що вільно обертається на вертикальній осі, встановлюватися в кожному місці земної поверхні у напрямку магнітного меридіана. Однак вплив маси сталевих конструкцій судна та електромагнітних полів, створюваних працюючим на ньому електроустаткуванням, викликає відхилення стрілки компаса. Таке відхилення стрілки магнітного компаса від справжнього становища магнітного меридіана називається девіацією.
Крім того, на дію магнітного компасу впливають також магнітні відміни в окремих районах Землі. Знищення магнітних девіацій - складне питання, і в ряді випадків воно неможливе. Ця скрута призвела до створення гіроскопічного механічного механічного.компасу(гірокомпасу).
Робота гірокомпаса заснована на властивості гіроскопа (масивного диска-дзиги), що обертається з великою швидкістю електромотором (що перевищує 10 000 об/хв) в кардановому підвісі, встановлюватися віссю дзиги вздовж істинного (географічного) меридіана Землі. На нього не впливають ні магнітні маси, ні електричні струми суднових установок. Показання основного гірокомпаса, передані через провідну синхронну передачу репітерами (приладами, що повторюють показання основного гірокомпасу) в ходову рубку, дозволяють штурманам визначати курс судна в морі без розрахунків магнітаго відмінювання і девіації.
Основний гірокомпас розміщується на судні у спеціальному приміщенні, що називається гіропостом, розташованим у ДП судна, в районі мідель-шпангоуту.
Автопрокладчик— прилад, який на підставі обробки даних, що механічно надходять до нього, про курс судна і пройдену відстань автоматично:
а) прокладає шлях судна на картці меркаторской (карта, побудована за системою прямокутних географічних координат);
б) показує географічне розташування судна у час доби.
Автопрокладач складається з лічильно-вирішальних і допоміжних механізмів, а також приладів, що керують роботою установки, і агрегатів живлення.
Авторульовий— установка, що автоматично утримує судно на заданому курсі. Авторулевий автоматично може змінити курс судна відповідно до раніше виданого завдання, забезпечує хорошу стійкість судна на курсі, зменшує нишпорення судна в штормову погоду і полегшує напружену роботу рульового.
Авторулевий працює у будь-яку погоду і за будь-якого стану моря. Його основними ланками, як і будь-якої автоматичної установки, є:стежить система, виконавчі електродвигуни та зворотний зв'язок. Ці ланки забезпечують автоматичне включення виконавчого електродвигуна у разі відхилення судна від заданого курсу та відключення його при поверненні судна на заданий курс.
Лаг- прилад, який служить для визначення швидкості судна. На сучасних суднах застосовується гідродинамічний лаг, робота якого заснована на використанні зміни гідродинамічного тиску потоку води, що обтікає судно і залежить від швидкості руху судна.
Гідродинамічний лаг відрізняється від застарілого вертушкового лага не лише принципом дії, а й великою чутливістю, а отже, і більшою точністю.
Пройдена судном відстань враховується в гідродинамічному лазі лічильно-вирішальним пристроєм, який входить мотор часу і регулятор швидкості його обертання, що передається на лічильник. Лаг визначає швидкість руху судна у вузлах, пройдену відстань у милях та через синхронну передачу здійснює дистанційні показання центральних приладів на репітери, встановлені у службових приміщеннях судна.
Навігаційні гідроакустичні прилади працюють на основі використання законів поширення звукових хвиль у воді - їх випромінювання та прийому. Залежно від співвідношення розмірів джерела, що випромінює коливання, і довжини хвилі пружні коливання поширюються у воді або на всі боки у вигляді сферичних хвиль, або у певному напрямку - у вигляді плоскої хвилі.
На швидкість поширення цих хвиль великий вплив мають температура, тиск і солоність води. Шаркість води, що часто зустрічається в морях (шари різної солоності, температури, напрями течій, насиченості планктоном і т. п.) спотворюють поширення хвиль, що призводить допомилок у визначенні глибини або пеленгуванні підводного предмета. Ці спотворення успішно використовуються для маскування підводних човнів на глибині.
Ехолот- прилад, що визначає відстань від днища судна до дна. Він працює на принципі вимірювання часу, необхідного для того, щоб ультразвукові коливання дуже високої частоти дійшли від вібратора-випромінювача, встановленого на днищі судна, до перешкоди, що зустрілася на шляху їхнього поширення (дна), відбилися від нього і повернулися до вібратора - приймача на судні. Покажчик глибини ехолота складається з диска, що обертається, і неонової лампи. На початку коливань лампа приведена до нульового показника шкали. У момент повернення відбитого коливання лампа спалахує і висвітлює розподіл, повернутий по відношенню до лампи на кут, пропорційний відстані до дна. Ехолоти постійно показують глибину і можуть записати її на стрічку. За допомогою ехолотів можна зняти рельєф дна, виявити сторонні предмети (косяк промислових риб, затонули судна) тощо.
Гідролокаційна установкаявляє собою випромінювач двох можливих систем: що спускається на спеціальному пристрої через днище судна у воду (де він обертається в горизонтальній площині) або нерухомо закріплений у спеціальній наделке в підводній частині корпусу судна. Обидва вони випромінюють імпульсні сигнали ультразвукової частоти. Після випромінювання серії імпульсів вібратор через реле перемикається на прийом коливань, що відображаються.
Сигнали, відбиваючись від перешкоди у вигляді відлуння, надходять на приймач. Прийняте відлуння в приладах гідролокатора посилюється, і індикатором показується відстань до перешкоди, що відобразила сигнал.
Положення випромінюючої поверхні вібратора щодо ДП судна або показання репітера гірокомпаса по відношенню догеографічному меридіану визначається пеленг на виявлений предмет.
Радіонавігацієюназивається використання принципів радіотехніки для судноводіння.
Як відомо, електромагнітна енергія (радіохвилі) характеризується великим радіусом дії джерела її поширення. Проходження радіохвиль не залежить від умов видимості, відображення від перешкод, що зустрічаються по шляху і т. п. Всі ці властивості створюють можливість з високою ефективністю використовувати радіо для судноводіння.
Радіопеленгування- визначення напрямку на відому радіостанцію, що передає. За допомогою радіопеленгаторної установки, сполученої з показанням компаса, можна визначити місцезнаходження судна в морі за відсутності видимості берегових орієнтирів, прокласти шлях судна, плавати у вузьках і т.п.
Для забезпечення радіопеленгаторів радіосигналами на узбережжі встановлюються радіомаяки, по радіосигналах яких судна орієнтуються під час пеленгування.
На основі широко застосовуваних в авіації радіонапівкомпасів та радіокомпасів для судноводіння створені автоматичні радіопеленгатори (АРП), що дають можливість безпосередньо відраховувати пеленг відразу після налаштування приймача на радіостанцію.
Радіодальномір- система, що визначає відстань до відомих берегових радіостанцій. На відміну від кутомірних радіонавігаційних приладів радіодалемір визначає не кут, а відстань (імпульсні системи), або різницю відстані (фазові системи) до двох берегових радіостанцій.
Імпульсні системи випромінюють у певній послідовності радіоімпульси на частотах, на які налаштовані відповідно приймачі берегової радіостанції. Прийнявши ці радіоімпульси, берегова радіостанція посилає їх назад, ніби відбиваючирадіоімпульси суднової станції. За часом, витраченому на посилку та прийом імпульсів, знаючи постійну швидкість поширення радіохвиль в атмосфері (рівну 300 000 км/сек), обчислюють відстань від судна до берегової радіостанції.
Фазові системи працюють методом радіолага.
Відстань між судновою (відомою) та береговими (головними) радіостанціями вимірюється різницею фаз коливання однієї частоти спеціальних приладів і визначається обчислювальними рахунковими пристроями.
Радіолокаторслужить виявлення об'єктів, що знаходяться на поверхні землі, води і в повітрі в умовах відсутності видимості (в темряві або тумані) і для визначення координат цих об'єктів.
Робота радіолокаційної установки полягає в використанні явища відображення радіохвиль, випромінюваних станцією, від об'єктів, що є шляху їх поширення. На екрані електроннопроменевої трубки з'являються сигнальні зображення контурів, близьких до карти місцевості, радіолокаторної станції, що опромінюється, береги, кромки льоду, берегових височин, знаків огородження, суден, плаваючих предметів і т. п.
Гранична дальність дії радіолокаторів зазвичай не перевищує 100 миль, обмежується прямою видимістю і визначається в першу чергу висотою розташування антени і висотою об'єкта, що відбиває.