Радионавигационные приборы

К радионавигационным приборам относятся радиолокационные станции, радиопеленгаторы, а также приемоиндикаторы радионавигационных систем.

Радиолокационные станции (РЛС) предназначены для обнаружения местонахождения различных объектов и наблюдения за окружающей надводной обстановкой в условиях плохой видимости.

В РЛС используется явление отражения радиоволн от различных объектов, расположенных на пути их распространения, таким образом, в радиолокации используется явление эха. РЛС содержит передатчик, приемник, антенно-волноводное устройство, индикатор с экраном для визуального наблюдения эхо-сигналов.

Принцип работы РЛС следующий. Передатчик станции вырабатывает мощные высокочастотные импульсы электромагнитной энергии, которые с помощью антенны посылаются в пространство узким лучом. Отраженные от какого-либо объекта (судна, высокого берега и т. п.) радиоимпульсы возвращаются в виде эхо-сигналов к антенне и поступают в приемник. По направлению узкого радиолокационного луча, который в данный момент отразился от объекта, можно определить пеленг или курсовой угол объекта. Измерив, промежуток времени между посылкой импульса и приемом отраженного сигнала, можно получить расстояние до объекта. Так как при работе РЛС антенна вращается, излучаемые импульсные колебания охватывают весь горизонт. Поэтому на экране индикатора судовой РЛС создается изображение окружающей судно обстановки. Принятые эхо-сигналы после преобразования и усиления в приемнике поступают в индикатор, снабженный электроннолучевой трубкой. Экран электроннолучевой трубки покрыт особым составом, обладающим свойством послесвечения, поэтому эхо-сигналы, возникающие на экране индикатора, угасают постепенно. Центральная светящаяся точка на экране индикатора РЛС отмечает место судна, а идущая от этой точки светящаяся линия показывает курс судна.

Изображение различных объектов на экране индикатора может быть ориентировано относительно диаметральной плоскости судна (стабилизация по курсу) или относительно истинного меридиана (стабилизация по норду). Направления на объекты определяются по азимутальному кругу соответственно ориентированного или по курсу, или по норду. В последнем случае азимутальный круг должен быть связан с репитером гирокомпаса. По светящимся на экране индикатора градуированным неподвижным кольцам дальности определяется расстояние до нужного объекта, который изображается светящимся пятном, если это одиночный предмет (судно, маяк), или волнистой линией (береговая черта и т. д.). Для точного измерения расстояния имеется дальномерное устройство с подвижным кругом дальности.

«Дальность видимости» РЛС достигает несколько десятков миль. Однако дальность обнаружения зависит от отражательной способности объектов. На дальность обнаружения РЛС, кроме технических данных станции, влияют гидрометеорологические факторы.

Судовые РЛС позволяют осуществлять плавание в узкостях, расхождение судов и определение места судна по береговым ориентирам или радиолокационным маякам в условиях плохой видимости.

Судовые РЛС позволяют за короткий промежуток времени определить курс и скорость встречного судна и избежать, таким образом, столкновения.

Однако РЛС имеет ряд недостатков: ограниченная дальность действия; значительная «мертвая зона», т. е. минимальная дальность обнаружения, которая составляет от 30 до 120 м по расстоянию и 1,8—1,1° по азимуту; сложность устройства РЛС затрудняет ремонт в судовых условиях.

В настоящее время на советских судах широко используются РЛС типа «Дон», Донец» и «Лоция». Получила распространение автоматизированная; РЛС «Океан» (рис. 39). Для обеспечения безопасности плавания в портовых водах, где наблюдается большое скопление судов, используются береговые радиолокационные станции (БРЛС). С помощью БРЛС осуществляют лоцманскую проводку судов, входящих и выходящих из порта, в условиях ограниченной видимости. Лоцман, осуществляющий проводку, получает от БРЛС данные о местонахождении судна. В случае большой протяженности фарватера устанавливается ряд БРЛС, которые обеспечивают непрерывную проводку судов. Точность проводки по БРЛС довольно высокая, позволяющая обнаружить уход судна с оси фарватера на расстояние до 10 м.

Радиопеленгатор является радиоприемным устройством, предназначенным для определения направления на передающую радиостанцию. Принцип действия радиопеленгатора основан на свойстве направленности рамочной антенны.

Электромагнитная волна от излучателя А (рис. 40), дойдя до рамки пеленгатора, встретит провод В, в котором появится электродвижущая сила, (э. д. с.), затем — провод С, где появится э. д. с., но уже меньшая по величине. Если соединить вертикальные проводники горизонтальными и подвести к приемнику, то на его зажимах появится напряжение, равное разности э. д. с. в обоих вертикальных проводниках. Максимальной величина принимаемого приемником сигнала будет в том случае, когда плоскость рамки расположена в направлении передающей станции под углом, равным 0 или 180°. Когда плоскость рамки развернется на угол 90 или 270° по отношению к распространению радиоволны, э. д. с. будет одинаковой в обоих проводниках В и С, следовательно, на входе приемника результирующая э. д. с. будет равна нулю. В этом случае говорят, что отмечается минимум сигнала.

Определение направления осуществляется на слух по минимуму слышимости пеленгуемых сигналов радиомаяка путем поворота рамки или роторной катушки гониометра в радиопеленгаторах с неподвижными рамками. Получаемые отсчеты представляют собой радиокурсовой угол на радиомаяк. Исправляя радиокурсовой угол поправкой на так называемую радиодевиацию, находят курсовой угол. Суммируя курсовой угол и истинный курс судна, получают истинный пеленг на радиомаяк. Получив таким образом два или три пеленга радиомаяков и проложив полученные пеленги на навигационной карте, определяют место судна.

Радиодевиацией называется отклонение радиопеленга от истинного. Появление радиодевиации обусловлено влиянием полей вторичного излучения от корпуса такелажа и надстроек судна. Величина радиодевиации зависит от радиокурсового угла и длины приходящей радиоволны. Различают постоянную, полукруго­вую и четвертную радиодевиации.

Радиодевиация изменяется от расположения стального такелажа судна, положения грузовых стрел, осадки и наличия крена судна, а также наличия металлических грузов в трюмах и на палубе. Радиодевиация может достигать величины нескольких десятков градусов.

Существуют механические и электрические способы ее компенсации. Однако компенсировать ее полностью не всегда удается. Остаточная радиодевиация не должна превышать 6—8°. Определение остаточной радиодевиации нужно производить не реже одного раза в год.

Точность радиопеленгования обусловлена целым рядом факторов. Важнейшие ошибки при радиопеленговании следующие:

ошибка угла молчания — полезный сигнал заглушается раньше, чем его слышимость станет минимальной;

ошибка в снятии отсчета радиопеленга зависит от личных качеств наблюдателя;

антенный эффект выражается в расплывчивости минимума;

ночной эффект — в радиопеленгаторе возникают нерегулярные, периодические изменения слышимости, изменения направления пеленгов;

береговой эффект наблюдается при переходе радиоволны через границу раздела воды и суши;

ошибка в расчете радиопеленга в обычных условиях может достигать ±1,0°.

Радиопеленгаторы являются радионавигационными системами ближней навигации и используются для определения места судна в море, в условиях плохой видимости, а также для плавания навстречу судну, подающему радиосигналы.

Для определения места используются специальные радиопередающие станции, называемые радиомаяками. Радиомаяки размещаются на побережье или на плавучих маяках и работают по специальной программе, указываемой в навигационных справочниках для различных районов мореплавания. Судовые радиопеленгаторы разделяются на три основных типа: радиопеленгаторы со слуховой индикацией, с визуальной индикацией пеленгуемых радиосигналов и автоматические.

Радиопеленгатор содержит в своем составе поворотную рамочную антенну или две неподвижные взаимно перпендикулярные рамочные антенны и радиоприемник.

Наиболее распространенными на судах являются радиопеленгаторы гониометрического типа СРП-5 (рис. 41) с неподвижными рамками. Этот радиопеленгатор имеет две шкалы. По внутренней неподвижной шкале определяется радиокурсовой угол, а по внешней подвижной шкале, связанной с гирокомпасом, — радиопеленг. Судовые радиопеленгаторы с визуальной индикацией бывают двухканальные с электроннолучевой трубкой и автоматические со следящей системой. Наибольшее распространение на транспортных судах получили двухканальные визуальные радиопеленгаторы (ДВРП), которые состоят из двух неподвижных взаимно перпендикулярных рамок, двухканального радиоприемника и электроннолучевой трубки. После настройки приемника на пеленгуемый радиомаяк на экране электроннолучевой трубки появляется светящаяся линия, указывающая радиокурсовой угол или радиопеленг.

Кроме радиопеленгаторов, для определения места судна в море также используются разностно-дальномерные радионавигационные системы (РНС) дальней навигации.

В основе принципа работы этих РНС лежит метод измерения разности расстояний до береговых радиостанций. В зависимости от применяемого способа определения разности расстояний РНС бывают импульсные, фазовые и импульсно-фазовые. К импульсным и имлульсно-фазовым системам относятся: «Лоран-А» и «Лоран-С» (от английского Long Range Novigation).

Большое распространение получила РНС «Лоран-А». Зона действия этой системы охватывает три четверти водной поверхности северного полушария при дальности действия около 600 миль днем и до 1400 миль ночью.

Береговой комплекс РНС «Лоран-А» состоит из одной ведущей и двух или трех ведомых станций, которые расположены на расстоянии около 400 миль друг от друга. Ведущая станция контролирует и задает цикл работы. Ведомая станция, получив импульсы от ведущей, синхронизирует по ним свою работу и начинает излучать свои импульсы. Определение места судна с помощью импульсной системы «Лоран-А» основано на измерении на судне с помощью приемоиндикатора промежутка времени между моментами приема импульсных сигналов от ведущей и ведомой станций. По полученным данным, с помощью специальной карты или по специальным таблицам, находят линию положения —гиперболу. Определив по двум парам станций две такие линии положения (гиперболы), находят место судна в точке пересечения гипербол. На судах морского флота применяются приемоиндикаторы КПИ-4.

Принцип действия судового приемоиндикатора состоит в следующем. Сигналы береговых станций поступают в приемник, усиливаются, детектируются и поступают на индикатор, в котором производится непрерывное автоматическое измерение временного интервала между двумя сигналами в микросекундах. Включение приемоиндикатора и измерение запаздывания импульсов двух пар станций «Лоран-А» производится в определенной последовательности в соответствии с инструкцией по эксплуатации приемоиндикатора.

Комплект судового приемоиндикатора КПИ-4 состоит из приемника, принимающего и усиливающего сигналы береговых станций; индикатора, отсчитывающего разность времени прихода сигналов; блока питания и слежения.

К разностнодальномерным системам относится также и фазовая РНС «Декка-навигатор». Принцип работы РНС «Декка-навигатор» основан на измерении на судне разности фаз электромагнитных колебаний, приходящих от двух береговых станций. Комплекс РНС «Декка-навигатор» состоит из цепочки береговых станций, судового приемоиндикатора и специальных радионавигационных карт, на которых нанесены сетки гиперболических линий положений. В цепочку РНС «Декка-навигатор» входят три, чаще четыре береговые станции, одна из которых ведущая, а остальные ведомые. Для определения места судна по сигналам фазовой РНС «Декка-навигатор» предназначен приемоиндикатор «Пирс-1» (рис. 42).

В комплект приемоиндикатора «Пирс-1» входят приемник, индикатор, противолокационный фильтр, прибор обнаружения неисправностей.

Поиск по сайту: