Квадрант
Квадрант состоит из пластины с делениями для отсчёта углов, проградуированной обычно до π / 2 (четверти окружности), откуда происходит название, и прикреплённой к пластине одним концом планки либо телескопа для фиксации угла.
Лаги и лоты[сс1]
Лот – измеритель глубины
Лот — гидрографический и навигационный прибор для измерения глубины.
Первоначально (во времена парусного флота) в качестве лота использовалась гиря, обычно свинцовая, с тонкой веревкой (лотлинем) для измерения глубины. Лот опускался с носовых русленей судна. Иногда на нижней части гири формировалось углубление, которое смазывали салом, чтобы к нему прилипали частицы грунта для определения характера дна.
Лоты по принципу измерения глубины делятся на ручные, механические и гидроакустические (эхолоты).
Ручной лот представляет собой конический или пирамидальный груз массой 3.5-5 кг, с закреплённым тросом-лотлинем, на который нанесены метровые или футовые метки (марки). Существует разновидность лота — диплот (нидерл. dieplood), который используется для измерения больших глубин, и отличается особо тяжелым грузом в 20-30 кг. Измерение идёт по отсчёту длины лотлиня при ослаблении натяжения в момент касания дна. Недостатком лотов этого типа является необходимость проведения измерений на малой скорости (до 3-5 узлов, т.е. 5-9 км/ч на глубинах до 50 м) или при остановке судна и трудность определения момента касания дна на больших глубинах.
Механический лот представляет собой прибор для измерения гидростатического давления воды у дна, простейший вариант механического лота - вертикальная заполненная воздухом трубка, запаянная с верхней стороны и погружённая нижним открытым концом в воду. Глубина определяется по высоте подъёма воды (например, по смыву или изменению цвета краски, нанесённой на внутренние стенки трубки). Так как вертикальность лотлиня в случае измерений механическим лотом значения не имеет, механический лот может использоваться для измерений глубин до 200 м на ходу (до 16 узлов, т.е. 28 км/ч). Механические лоты для измерения больших глубин называют глубомерными машинами.
Эхолот измеряет глубины по времени прохождения акустического импульса, отражённого от дна.
В настоящее время лоты в качестве навигационных приборов практически повсеместно вытеснены эхолотами, однако при океанографических исследованиях используются лоты-батометры, снабжённые устройствами для измерения температуры, отбора проб воды на глубине и грунтозахватами для отбора проб донного грунта.
Корабельный лаг
Лаг — прибор, предназначенный для измерения скорости движения судна.
В древности в качестве лага использовался (и используется по сей день на небольших судах) ручной, или секторный лаг. Он представляет собой доску треугольной формы (сектор) с привязанной к ней верёвкой (линем, лаглинем) и грузом. На лине на определённом расстоянии друг от друга завязываются узлы. Доска выбрасывается за корму и пересчитывается количество узлов, ушедших за борт за определенное время (обычно 15 секунд или 1 минуту). Отсюда пошло измерение скорости судна в узлах, 1 узел численно равен 1 морской миле в час.
Принцип работы современных приборов основан на измерении напора воды, или гидролокации морского дна. Самый распространенный лаг представляет собой вертушку, вращающуюся под напором воды. Число оборотов вертушки за единицу времени определяется с помощью электронного или механического устройства. Обычно вертушка лага закрепляется на корпусе судна, но на небольших судах используют портативный вариант лага, в котором вертушка выбрасывается за корму на тросе, а измерительный механизм находится в руках у матроса.
Навигационный прибор для измерения, скорости и пройденного судном расстояния относительно воды или грунта. Первый называется относительным лагом, а второй — абсолютным. По принципу действия относительные лаги подразделяют на гидродинамические и индукционные (электродинамические или электромагнитные). Гидродинамические лаги работают по принципу измерения и компенсации гидродинамического давления, возникающего в морской среде при движении судна. Гидравлическое устройство передает полное и статическое давление воды к чувствительному элементу. Последний представляет собой механический дифманометр, который регистрирует гидродинамическое давление (разность полного и статического) и преобразует его в механическое усилие, воздействующее на электромеханическое вычислительное устройство, в котором оно преобразуется в скорость, пропорциональную измеряемому давлению. После введения поправки получается истинная скорость относительно воды, преобразующаяся в вычислительном устройстве в пройденное судном расстояние. Через датчики данные скорости и расстояния подаются на репитеры. В зависимости от чувствительности элемента гидродинамические лаги бывают вертушечные и с механическими и жидкостным (ртутным) дифманометрами. Вертушечные Л. измеряют частоту вращения вертушки в воде при движении судна. По этой частоте определяют пройденное судном расстояние, которое затем пересчитывают в скорость. Механические лаги измеряют скорость судна по величине гидродинамического давления, жидкостные — по высоте столба ртути, пропорциональной давлению. Гидродинамические лаги измеряют скорость судна относительно воды в пределах 2—50 уз (погрешность не более 0,5 уз) и пройденное расстояние (погрешность не более 0,02 мили). Индукционные или электромагнитные лаги измеряют электродвижущую силу, индуцируемую в проводнике, находящемся под воздействием магнитного поля (закон Фарадея). В подводной части судна в герметичном обтекателе установлен электромагнитный (датчик). При движении судна магнитные силовые линии индуцируют в слое морской воды, являющейся хорошим проводником, ЭДС, величина которой пропорциональна скорости судна относительно воды и снимается с помощью установленных по обеим сторонам датчика электродов. Напряжение сигналов, поступающих от датчика, преобразуется и усиливается. Оно может быть подано на специальное устройство, которое вырабатывает импульсы напряжения с частотой, пропорциональной пройденному расстоянию (до 200 на каждую милю). Индукционные лаги имеют более высокую чувствительность (работают при скорости судна от 0,1 до 25—70 уз); могут измерять скорость на переднем и заднем ходу; более просты и надежны в эксплуатации. Точность измерения расстояния составляет 1—2 % пройденного судном пути.
Для измерения скорости относительно дна моря (абсолютный лаг) применяют гидроакустические лаги (как правило, на крупнотоннажных судах для безопасного плавания в открытом море, постановки, съемки с якоря, безопасного подхода судна к причалу при швартовке и др.).
3. Современные навигационные системы
Радионавигация и радиомаяки
Радионавигация - раздел навигации и аэронавигации, изучающий и разрабатывающий теоретические вопросы и практические приемы вождения судов и летательных аппаратов с помощью радиотехнических средств и устройств.
Основными задачами радионавигации являются определение:
- координат судна или летательного аппарата, а также их взаимного положения; и
- направления выхода в заданные районы (точки) и др.
Для решения задач радионавигации используют радиокомпасы радиодальномеры, радиомаяки и радионавигационные системы.
Радиомаяк аэронавигационной системы VORTAC, Германия
Радиомая́к — передающая радиостанция, излучающая радиосигналы, используемые для определения координат и направления движения различных объектов, в основном, самолётов и судов. Параметры сигнала радиомаяка зависят от направления излучения: например, его интенсивность или момент времени пеленгации.
Радиомаяки относят к угломерным (азимутальным) радионавигационным устройствам, так как они предназначены только для определения направления, а нахождение координат становится возможным после специальных вычислений на основе информации о направлении не менее чем на два радиомаяка.
В качестве радиомаяков также используются объекты, специально не предназначенные для целей радионавигации, но имеющие отличительные параметры радиосигнала (например, частоту) и, возможно, известные постоянные координаты — вещательные радиостанции, радиоакустические маяки, радиобуи, радиолокационные маяки, аварийные радиомаяки.
Классы радиомаяков по методу измерения
Радиомаяки делят на классы, в соответствии с параметром радиосигнала, меняющимся по направлению, и соответствующим методом радиотехнических измерений:
· Амплитудные маяки, направление на которые определяется измерением интенсивности принятого сигнала;
· Фазовые маяки — для определения направления измеряется фаза сигнала;
· Частотные маяки — для определения направления измеряется частота сигнала;
· Временны́е маяки — для определения направления засекается момент приёма сигнала;
наиболее распространены амплитудные радиомаяки.
Виды радиомаяков по назначению
- Курсовые маяки, створные радиомаяки — предназначены для задания курсов в горизонтальной или вертикальной плоскости, используются в курсоглиссадных системах;