Файл: Черниев, Л. Ф. Азбука судовождения.pdf

Каждый вращающийся радиомаяк работает на оп­ ределенной частоте и по определенной программе. Пол­

ным точкам даны в навигационном пособии «Радиотех­ нические средства навигационного оборудования».

К рассматриваемой группе маяков относятся также створные радиомаяки. Их назначение — указать суд­ ну безопасное направление, фарватер среди навигаци­ онных опасностей. Ими можно пользоваться в любое время суток, но особенно большую услугу морякам они оказывают в плохую погоду (дождь, туман и т. д.).

У створного радиомаяка антенна состоит из двух неподвижных рамок, расположенных под постоянным углом друг к другу. Антенны излучают узкопаправлепными секторами два сигнала (две буквы азбуки Мор­ зе). Секторы направлены так, что они частично пере­ крывают друг друга. В местах перекрытий образуется равносигнальная зона, где обе буквы прослушиваются с одинаковой силой и сливаются в одно сплошное тире. По сторонам равносигнальной зоны образуются двухснгнальные зоны. В них один из сигналов прослушивает­ ся сильнее другого.

Антенны створного радиомаяка располагают так, чтобы границы равносигнальной зоны целиком помеща­ лись в безопасном направлении. Если во время про­ хождения судна вдоль фарватера прослушивается рав­ носигнальная зона, то это значит, что судно движется в безопасном направлении, если судно выходит за гра­ ницы равносигнальной зоны, то, следовательно, где-то близко навигационные опасности.

Следует отметить, что радиомаяки кругового дей­ ствия имеют ряд существенных недостатков:

ночной эффект при пеленговании вызывает рас­ плывчатость угла молчания, сила сигнала колеблется, что затрудняет обсервацию;

135

при постоянной погрешности в отсчете пеленга воз­ никает погрешность в положении линии пеленга, и она увеличивается с увеличением расстояния до маяка;

в районах интенсивного радиообмена пеленгование затруднено из-за помех станций, работающих на вол­ нах, близких к волне радиомаяков.

В СССР в тридцатые годы были созданы радиона­ вигационные системы дальнего действия, которые не имеют недостатков, присущих азимутальным системам, они более совершенны и точны.

Современные

радионавигационные

системы

Радионавигационные системы дальнего действия часто

данных точек, именуемых фокусами, есть величина по­ стоянная. В фокусах гиперболы размещены станции, излучающие радиоволны. Разность расстояния от точек

гиперболы до фокусов измеряется различными мето­ дами.

В зависимости от избранного метода гиперболиче­ ские радионавигационные системы разделяют на им­ пульсные, фазовые и смешанные.

Фазовые системы в СССР были разработаны в 1930 г. Они с успехом применялись в Арктике при гид­ рографических работах и показали высокую точ­ ность. В разработке этих систем большая заслуга при­ надлежит советским ученым Л. И. Мандельштаму, Н. Д. Папалекси, Е. Я. Щеголеву. Импульсные системы разработаны в 1942 г. в "США.

136

Рис. 37. Схема гипербо­ лической системы двух станций

В настоящее время широко используются импульс­ ные системы дальнего действия — системы «Лоран». Принцип их работы очень простой.

С помощью приемного устройства, состоящего из специального приемника с индикатором в виде электрон­ нолучевой трубки, измеряют промежуток времени между моментами прихода двух импульсов, посланных двумя станциями, для чего на экране трубки совмещают изо­ бражения импульсов этих станций, одна из которых ве­ дущая, а другая ведомая. После этого на счетчике полу­ чают цифры, указывающие разность моментов приема (в микросекундах).

В новейших приемных устройствах применены ав­ томатические счетчики с дублированным счетным уст­ ройством. Это позволяет производить измерения одно­ временно по двум парам станций.

На рис. 37 в точке А размещена ведущая станция,

Для заданной разности расстояний существуют две гиперболы, что вызывает неоднозначное определение ли­ нии положения, например, судно может находиться в

137

точке К либо /С1. Это исключается тем, что ведомая станция, расположенная в точке В, передает сигналы с определенным и постоянным запаздыванием, которое равно времени, необходимому Для прохождения сиг­ налом длины базы, т. е. расстояния между станциями и срабатывания электрических цепей у ведомой стан­ ции.

Посылка сигналов ведомой станции с запаздывани­ ем приводит к тому, что посылаемые импульсы ведущей станции приходят в любую точку раньше, чем импуль­ сы от ведомой. Теперь каждой разности моментов со­ ответствует только одна гипербола, т. е. одна линия положения.

При рассмотрении сущности определения места судна было показано, что для определения места не­ обходимо иметь не менее двух линий положения, точка пересечения которых будет обсервованным местом судна. Следовательно, и в гиперболической системе место суд­

лись по возможности под прямым углом, но не меньше чем 30° и не больше чем 150°, в противном случае точ­ ность обсервации резко понижается.

Чтобы упростить вычисления и быстро получить обсервованное место судна, издают специальные карты. Такая карта в упрощенном виде и для одной пары стан­ ций показана па рис. 38. На карты наносят гиперболы с

ций. Чтобы определить место судна, необходимо отыс­ кать на такой карте две гиперболы соответствующих

138

Рис. 38. Карта гипербол одной пары станций радионавигационной системы «Лоран»

станций с разностями времен между моментами при­ хода сигналов, полученных из наблюдений с помощью приемного устройства. Полученное на специальной кар­ те обсервованное место переносят на путевую карту, по

которой ведут счисление пути судна.

Существуют также специальные таблицы, с помо­ щью которых можно получить место судна непосред­ ственно на путевой карте. Для этого по таблицам вы­ числяют координаты двух точек гиперболы, через

139

которые проводят небольшую ее часть в виде прямой. Если таким образом построить часть второй гиперболы, то обсервованное место будет на их пересечении. Постро­ ение линий выполняют непосредственно на путевых кар­ тах.

Дальность действия импульсных систем над морем днем 600 миль, ночью до 1200 миль. Точность опреде­ лений места судна около 2—3 миль, что можно срав­ нить лишь с точностью астрономических определений.

Импульсные системы имеют и свои недостатки: ими можно пользоваться только в открытых морях, где не требуется высокая точность; сложность конструкции судового приемного устройства затрудняет его обслу­ живание.

Фазовые радионавигационные системы получили широкое применение при гидрографических работах в Арктике (радиолаг и радиодальномер). В судовожде­ нии распространена система «фазовый зонд» (англий­ ское название «Декка»), В настоящее время во всем мире работает около 20 береговых устройств фазовой системы. Они обслуживают судоводителей в северовосточной части Атлантического океана с прилегающи­ ми к нему морями: Балтийским, Норвежским, Грен­ ландским, Баренцевым и др.; Средиземное море и боль­ шую северную часть Тихого океана. •

Береговые устройства фазовой системы состоят из трех пар станций. Основную станцию называют веду­ щей. Она является общей для всех трех пар и распо­ лагается в центре равностороннего треугольника, а ведомые — в его вершинах. Каждая пара станций излу­ чает когерентные колебания, т. е. колебания, у кото­ рых частоты относятся между собой как простые целые числа 1/2, 21г, 3Л, 4/s и т. д.

Для определения места судна по фазовой радиона­ вигационной системе в точке приема измеряют раз­ ность фаз двух когерентных колебаний. В зависимости

140

от места приема разность фаз может изменяться, так как пройденный путь от ведущей и ведомой станций до точки приема различный. Принятая величина разности фаз характеризует разность расстояний между точкой приема и станциями. Поэтому линией положения, как и в импульсной системе, будет гипербола. Все точки гиперболы характеризуются одной и той же разностью фаз. Одна пара береговых станций создает одну систе­ му гипербол. Вторую систему создает вторая пара ра­ диостанций. Для повышения надежности определений пользуются третьей системой гипербол, которую соз­ дает третья пара станций. Обсервованное место судна по фазовым радионавигационным системам получает­ ся на пересечении гипербол, определяемых по измере­ ниям разности фаз в точке приема. Последнюю измеря­ ют с помощью специальных приборов •— фазометров.

Для быстрого определения места судна пользуются специальными картами, на которых нанесены системы ги­ пербол. Оцифровка гипербол одинакова с отсчетами шкал фазометров.

Рассмотрим рис. 39. На нем показана ведущая стан­ ция и только две ведомых — красная и зеленая. Они называются так потому, что для удобства в работе со­ ответствующие им на картах гиперболы и остальные промежуточные линии, а также счетчики фазометров тоже окрашены соответственно в красный или зеленый цвет.

Расстояние между ведущей и ведомой станциями разбито примерно на 10 зон, обозначенных буквами А, В, С, Д, .... и т. д. Каждая зона содержит определенное количество дорожек, например красная — 24, зеленая — 48. Дорожки, в свою очередь, разбиты на 100 линий положения. В углу рисунка показаны счетчики ведо­ мых станций. Чтобы определить место судна, настра­ ивают приемное устройство, затем с его счетчика, на­ пример красного, снимают отсчет: зона / (в окоше-

141

чке счетчика), дорожка 16 (внешная оцифровка ци­ ферблата) и линия положения 30 (внутренняя оциф­ ровка). На карте находим зону / между ведущей стан­ цией и ведомой красной. В этой зоне находим дорожку 16 и в ней линию положения 30. Этому отсчету (/ 16 30) соответствует, как показано на том же рисунке, линия положения — гипербола, нанесенная точками. Таким же способом определяют и другую линию положения (D35.80). На пересечении этих двух линий получают место судна.

142

Точность определения места судна фазовыми систе­ мами по сравнению с другими радионавигационными системами очень высокая. На расстоянии около 200 миль место судна определяют днем с точностью до 0,2 мили, а ночью — до 0,5 мили.

Фазовые радионавигационные системы имеют и не­ достатки:

рабочий радиус действия 250—300 миль; на боль­ ших расстояниях точность определения места судна снижается (при существующих расстояниях между станциями линии гипербол пересекаются под очень острым углом); ночью сказывается влияние ночного эф­ фекта, а в определении дорожек в зонах возникают за­ труднения из-за их неоднозначности, обусловленной особенностью работы фазовых систем.

В настоящее время в практику судовождения проч­ но вошли принципиально новые РНС ■— импульсно-фа­ зовые, которые лишены недостатков импульсных и фа­ зовых систем. В этих системах одновременно сочета­ ются преимущества первых (большая дальность дей­ ствия и однозначность определений) и вторых (высо­ кая точность определений) РНС.

Самой распространенной импульсно-фазовой систе­ мой является радионавигационная система «Лоран-С» («Сайтак»), Ее относят к смешанной группе РНС. Пер­ вая цепочка этой системы из трех станций начала ра­ ботать в 1957 г. Сейчас практически все побережье континентов северного полушария обслуживаются РНС

«Лоран-С».

Работа импульсно-фазовых РНС построена на из­

импульсы. Таким образом, для измерения разности рас­ стояний в импульсно-фазовой системе пользуются дву­ мя методами. С помощью импульсного метода произ­

143