Устройство навигационной аппаратуры и принцип работы координатора

Навигационная аппаратура с координатором (танковая навигационная аппаратура ТНА) имеет несколько модификаций. В качестве основных приборов в ее комплект обычно входят курсовая система (гирокурсоуказатель, преобразователь тока и пульт управления), датчик пути, координатор, курсоуказатель. При необходимости в комплект включают планшет индикаторный и координатор цели. К вспомогательным приборам и инструментам комплекта аппаратуры относятся перископическая артиллерийская буссоль ПАБ–2А (гирокомпас), визир ориентирования, хордоугломер, на обратной стороне которого на пластине выгравированы поперечные масштабы 1:25 000 и 1:50 000, циркуль-измеритель. Состав всего комплекта аппаратуры зависит от предназначения боевой (специальной) машины.

Курсовая система. Гирокурсоуказатель предназначен для измерения углов поворота машины. Основу его составляют трехстепенный вакуумный гироскоп, устройства азимутальной и горизонтальной коррекции и двухканальный сельсин-датчик следящей системы передачи значения дирекционного угла в координатор.

Преобразователь тока преобразует постоянный ток бортовой электрической сети в переменный – напряжением 35 В и частотой 400 Гц, который необходим для питания приборов системы.

Пульт управления предназначен для настройки курсовой системы. В нем имеется потенциометр со шкалой ШИРОТА, проградуированной в градусах географических широт (рис. 56), и поправочный потенциометр электробалансировки ЭЛ. Б. со шкалой, имеющей по 200 делений в обе стороны от нуля. Этот потенциометр служит для уточнения широтной балансировки гироскопа.

Рис. 96. Передняя панель пульта управления

(отсчет по шкале ШИРОТА равен 59°, по шкале ЭЛ. Б. – +0–70)

Цена деления шкалы ШИРОТА составляет 2°, а деления шкалы ЭЛ. Б. – 0-04 (изменение отсчета на шкале ЭЛ. Б. на одно деление вызывает уход главной оси гироскопа на 0-04 за один час работы гироскопа).

Датчик пути. В состав комплекта навигационной аппаратуры могут включаться механические и электронные датчики пути. Механический датчик пути соединен гибким валиком с ходовой частью машины. Энергия механического вращения валика при движении машины превращается в электрические сигналы, которые поступают в координатор. Электронный датчик пути представляет собой радиотехническое устройство, принцип работы которого основан на измерении разности частот излучаемого и отраженного от земной поверхности сигналов (эффект Доплера). Если излучатель и приемник установлены на неподвижной машине, то частоты излучаемого и отраженного сигналов равны. При движении между этими сигналами создается разность по частоте, пропорциональная скорости движения и являющаяся после соответствующей обработки информацией о пройденном пути.

Координатор – это счетно-решающий прибор, непрерывно вырабатывающий прямоугольные координаты местоположения, курс машины, дирекционный угол направления на конечный пункт маршрута и расстояние до него по осям координат.

Координатор имеет ряд устройств и шкал, с помощью которых вводятся и считываются прямоугольные координаты, приращения координат, дирекционные углы и значение корректуры пути. Все эти устройства и шкалы размещены на лицевой панели прибора (рис. 97).

Рис. 97. Лицевая панель координатора:

1, 2, 3 – рычажки установки координат; 4 – рычажок установки приращений (разностей) координат; 5 – ручка установки координат и приращений координат; 6 – шкалы и барабаны приращений координат; 7– счетчики координат; 8 – индекс указателя курса на конечный пункт; 9 – курсовая шкала грубого отсчета; 10 – курсовая шкала точного отсчета; 11 – шкала КОРРЕКТУРА ПУТИ; 12 – ручка установки корректуры пути; 13 – переключатель масштабов; 14 – кнопка запуска для контроля работы аппаратуры; 15 – выключатель СИСТЕМА; 16 – переключатель РАБОТА – КОНТРОЛЬ; 17 – ручка установки курсового угла

Шкальные механизмы координатора представляют собой счетчики координат 7 барабанного типа. Они позволяют вводить и считывать координаты, выраженные пятизначными числами. Цена одного деления правого барабана в режиме «Работа» составляет 10 м, При контроле работы аппаратуры переключатель масштаба устанавливается в положение «1 м», в этом случае цена одного деления правого барабана составляет 1 м.

При установке переключателя масштабов в положение «1 м» на шкалах х и у устанавливают сокращенные прямоугольные координаты – десятки и единицы километров, а также сотни, десятки и единицы метров, например, х =36250 и у = 71850. Особенность ввода координат х и у при установке переключателя масштабов в положение «10 м» заключается в дополнении сокращенных координат слева цифрой, соответствующей сотням километров, и округлении единиц метров до десятков. Если, например, полные прямоугольные координаты исходной точки х = 4 036 250 и у = 5 071850, то на шкалах координатора соответственно устанавливаются значения х =03625 и у =07185.

Шкальные механизмы приращений координат представляют собой неподвижные шкалы 6 с ценой деления 10 км и боковые барабаны с ценой деления 200 м. По правым барабанам считываются положительные значения приращений, а по левым – отрицательные. Отсчеты приращений на рис. 97: Δх = = +48,5 км и Δу = – 34,5 км.

Дирекционный угол продольной оси машины (курсовой угол) устанавливают и считывают с курсовых шкал грубого 9 и точного 10 отсчетов. Цена деления шкалы грубого отсчета (ГО) равна 0-50, а шкалы точного отсчета (ТО) – 0-01. По шкале грубого отсчета считывают также с помощью указателя 5 дирекционный угол направления на конечный пункт маршрута.

Шкала 11 КОРРЕКТУРА ПУТИ имеет 46 делений с оцифровкой от –13 до +10%. Цена одного деления составляет 0,5%.

Курсоуказатель предназначен для дублирования показаний шкалы грубого отсчета курса. Он устанавливается на приборном щитке перед механиком-водителем. Шкала 1 (рис. 98) указателя курса имеет 120 делений, цена одного деления 0-50. Для выдерживания механиком-водителем заданного курса индекс подвижного кольца 2 устанавливают против соответствующего деления шкалы. При движении по курсу стрелка 3 будет находиться против индекса.

Рис. 98. Курсоуказатель:

1 – шкала; 2 – индекс подвижного кольца; 3 – стрелка

Планшет индикаторный предназначен для индикации (показа) на топографической карте перекрестием визирных нитей местоположения машины. Он рассчитан на работу с топографическими картами масштабов 1:50 000 и 1:100 000. В планшет можно вкладывать сложенную по его размерам склейку из трех листов карты.

Включать и отключать планшет можно на стоянке и в движении выключателем X, У. Карту устанавливают в планшет, чтобы линии ее координатной сетки были параллельны натянутым визирным нитям планшета и совпадали со штрихами измерительных линеек.

Ручку переключения масштаба переводят в положение, соответствующее масштабу карты (50 или 100). Начальную установку нитей планшета осуществляют после установки исходных координат на шкалах координатора вначале ручкой ввода х, а затем ручкой ввода у, чтобы перекрестие нитей совпало с условным знаком ориентира (исходного пункта) маршрута на карте.

В планшете имеется устройство ввода поправок в координаты, вырабатываемые координатором. Оно используется при уточнении местоположения машины на контрольных точках маршрута. Это устройство имеет две кнопки: ПОПРАВКА X, ПОПРАВКА У – и переключатель ЗНАК ПОПРАВКИ. Поправки в координаты могут вводиться с помощью кнопок на остановках и в движении или вручную. Находясь на надежно опознанной контрольной точке или приближаясь к ней, устанавливают переключатель ЗНАК ПОПРАВКИ в соответствующее положение: для смещения нитей вверх и вправо – в положение «+», для смещения вниз и влево – в положение «–». Последовательным нажатием на кнопки ПОПРАВКА X и ПОПРАВКА У, перемещают нити планшета. Одновременно с перемещением нитей изменяются и значения координат на шкалах координатора. В момент нахождения машины на контрольной точке, а перекрестия нитей планшета над этой же точкой на карте координаты на шкалах координатора должны соответствовать координатам этой точки, определенным по карте.

Поправки в координаты можно вводить последовательно: на одной контурной точке – в абсциссу X, а на другой контурной точке – в ординату У.

Вручную поправки в координаты вводятся при отключенном выключателем Х, У планшете плавным вращением ручек установок х и у в нужную сторону.

Возможность корректировать текущие координаты на шкалах координатора по карте, помещенной на планшете, обеспечивает точность определения своего местоположения на всем протяжении марша.

Принцип работы координатора аппаратуры.Современная навигационная аппаратура с координатором позволяет решать две навигационные задачи и несколько тактических задач (определение прямоугольных координат целей, привязка элементов боевых порядков подразделений, нанесение на карту элементов боевых порядков своих войск, целеуказание и другие задачи).

Первая навигационная задача заключается в определении текущих прямоугольных координат х и у местоположения двигающейся машины и дирекционного угла α ее продольной оси (курса движения). Для решения этой задачи используются параметры движения машины: ее скорость (пройденный путь) и дирекционный угол направления движения.

Положим, что движение происходит по горизонтальному участку местности из точки № 1 в точку № 2 и т. д. (рис. 99). В процессе движения датчик путевой скорости определяет скорость движения машины и пропорциональное ей приращение пути ΔS, а датчик дирекционного угла (курсовая система «Маяк») определяет изменение дирекционного угла направления движения машины α_м. Дирекционный угол машины регистрируется шкальным устройством и вводится в синусно-косинусный преобразователь (СКП), который вычисляет синус и косинус дирекционного угла машины (sin α_м и cos α_м). Приращение пути ΔS и тригонометрические функции sin α и cos α вводятся соответственно в вычислители приращений координат ВПКx и ВПКу, которые вычисляют Δх и Δу по формулам:

,

.

Рис. 99. Принцип работы координатора

Приращения координат Δх2 и Δу2 суммируются с исходными координатами точки № 1 и регистрируются соответствующими счетчиками координатора:

При движении к точке № 3 действия повторяются. Следовательно, текущие координаты движущейся машины равны алгебраической сумме координат начальной точки и приращений координат Δх и Δу, вычисленных аппаратурой в процессе движения машины до конечного пункта маршрута (например, точки п):

Вторая навигационная задача решается в тех случаях, когда известны координаты пункта назначения. Принцип решения этой задачи показан на рис. 100. Из прямоугольного треугольника АВС определяются расстояние до пункта назначения S_пн и дирекционный угол направления на этот пункт α_пн:

Для движения в пункт назначения по кратчайшему расстоянию водитель должен вести машину, добиваясь наименьшего значения разности углов αА и α_пн. При прибытии в пункт назначения Δх и Δу на шкалах координатора будут равны нулю.

Рис. 100. Решение второй навигационной задачи

Разведывательную задачу по определению координат обнаруженных целей часто называют третьей навигационной задачей. Она решается в навигационной аппаратуре с координатором при наличии координатора цели в следующем порядке.

Обнаружив цель, определяют до нее расстояние S дальномером и по угломерному устройству – угол визирования β на цель, вводят эти данные в координатор цели. Счетно-решающее устройство координатора цели вычисляет приращения координат Δх_ц и Δу_ц, т. е. решает прямую геодезическую задачу. Эти приращения координат суммируются с координатами местонахождения машины. Таким образом, определяются координаты цели:

При осмотре аппаратуры проверяют состояние стекол и подсветки шкал, напряжение в бортовой сети. Оно должно быть в пределах 27 В±10%.

Включение и выключение координатора производятся только в неподвижной машине и, как правило, при работающем двигателе. Ручку СИСТЕМА переводят в положение ВКЛ. При этом возникает характерный звук работающего преобразователя тока, и загораются лампочки подсветки шкал координатора. Спустя 13 мин на шкалах координатора устанавливают исходные данные: координаты исходного пункта, приращения координат между исходным пунктом и пунктом назначения, значение корректуры пути, дирекционный угол продольной оси машины.

При выключении координатора останавливают машину, после этого ручку СИСТЕМА переводят в положение ОТКЛ. Начинать движение можно лишь спустя 20 мин после того, как перестанет вращаться по инерции ротор гироскопа. Если остановить машину нельзя, координатор не выключают до возможной остановки. Не рекомендуется также отключать электропитание аппаратуры при включенном координаторе.