А. Определение места судна по пеленгам круговых радиомаяков

Первым радионавигационным прибором стал радиопеленгатор. В середине 20-х годов были созданы судовые радиопеленгаторы с рамочными антеннами направленного приема. С начала 60-х годов на смену слуховым приходят более совершенные визуальные радиопеленгаторы.

В настоящее время радиопеленгаторы признаны устаревшими и от применения которых на судне можно отказаться. Для новых судов отсутствует требование об установке на них радиопеленгатора.

Однако в мире еще работают морские круговые радиомаяки и аэрорадиомаяки с дальностью действия » 25-300 миль; в некоторых случаях может возникнуть необходимость определить место по пеленгам круговых радиомаяков: при возникновении сомнений в надежности обсервации, полученной другим способом, предупреждения промахов в счислении, в опознании местности или объектов наблюдений, определение места судна, подающего сигналы бедствия.

Способы определения места судна по радиопеленгам основаны на измерении направлений на радиостанции, координаты которых известны. Обсервованное место получают, как и при визуальных определениях, по двум, трем линиям положения.

Круговой радиомаяк – специальная радиостанция с известными координатами, излучающая радиоволны вокруг всего горизонта.

Направление на радиомаяк (РМ^к) определяется с помощью судового радиопеленгатора – специализированного радиоприемника, позволяющего осуществлять направленный прием.

Направление из точки приема на излучатель радиосигналов, определяемое с помощью радиопеленгатора, является ортодромическим.

Ортодромический радиопеленг (орт РП), принятый на судне, определяется углом, заключенным между северной частью меридиана и касательной в точке приема к ортодромии, соединяющей радиомаяк Р и судно С. Этим двум точкам соответствует вполне определенная локсодромия (рис.1.41.).

Рис. 1.41.

Известно, что угол между ортодромией и локсодромией, проходящий через две точки на карте в меркаторской проекции равен ортодромической поправке y. Следовательно, для расчета локсодромического пеленга используется формула:

.

Значение y определяется с помощью таблиц или по формулам:

, , .

Знак y определяется из условия изображения ортодромии на меркаторской карте, где она обращается своей выпуклостью к ближайшему полюсу, как показано на рис. 1.41. В Северном полушарии знак положителен при направлениях с судна на радиомаяк от 0° до 180° и отрицателен при направлениях от 180° до 360°. В южном полушарии знаки ортодромической поправки в рассмотренных направлениях противоположны.

Наличие вблизи рамочной антенны проводов (например, проводов судовых антенн) и больших металлических масс (корпус судна) вызывает ошибки в определении направления. Все окружающие рамку судовые устройства излучают часть принятой ими энергии радиоволн. В результате этого на рамочную антенну действует суммарное электромагнитное поле, фронт волны которого уже не совпадает с направлением фронта волны от радиостанции. Это физическое явление называют радиодевиацией.

Рис. 1.42.

В геометрическом смысле радиодевиация – это угол f в плоскости истинного горизонта наблюдателя в точке приема С между направлением «судно-радиомаяк» и направлением, по которому фактически измерен принятый сигнал радиомаяка (рис. 1.42.).

При неблагоприятных условиях расположения рамочной антенны на судне величина радиодевиации может достичь нескольких десятков градусов. Поэтому периодически производятся работы по уничтожению (компенсации) радиодевиации. Однако полностью уничтожить радиодевиацию практически не удается, и при определении направлений необходимо учитывать остаточную радиодевиацию.

Остаточная радиодевиация определяется на нескольких длинах радиоволн по сравнению курсовых углов, измеренных визуально, и курсовых углов, снятых со шкалы радиопеленгатора на работающий радиомаяк:

По результатам измерений составляется таблица радиодевиации, которая используется при обработке радиоизмерений. Аргументом для входа в таблицу радиодевиации является отсчет радиокурсового угла (ОРКУ).

Гониометрическое устройство современных радиопеленгаторов позволяет определить направление приходящих к судну радиоволн как относительно ДП судна, так и относительно меридиана.

Внутренняя шкала гониметра неподвижна, ее начало счета (ноль) совпадает с направлением носовой части ДП, счет курсовых углов производится по круговой системе, Таким образом, с внутренней шкалы гониометра судоводитель может снять отсчет радиокурсового угла (ОРКУ). Внешняя шкала, электрически связанная и согласованная с показаниями гирокомпаса, позволяет фиксировать отсчет радиопеленга (ОРП).

Использование при определении радиопеленга показаний гирокомпаса вызывает необходимость учета поправки гирокомпаса DГК.

Расчет локсодромических пеленгов (Лок П), которые прокладываются на морской навигационной карте, выполняются по следующим схемам:

А. Подвижная шкала связана с гирокомпасом:

ОРКУ = ОРП - ГКК

В. Подвижная шкала гониометра не связана с гирокомпасом, а также при использовании магнитного компаса:

Обратный локсодромический пеленг прокладывается от места радиомаяка на карте прямой линией.

Радиомаяки определенной группы работают на одной длине радиоволны и включаются в действие по установленному расписанию, строго последо-вательно, т.е. с окончанием работы первого радиомаяка в работу включается второй, затем третий и далее все последующие радиомаяки группы. Практически интервалы времени между измерениями радиопеленгов могут составить от 2 до 10 мин. Поэтому для получения обсервации необходимо линии радиопеленгов приводить к одному моменту.

Если радиомаяки расположены в пределах путевой карты, на которой ведется навигационная прокладка, приведения линий радиопеленгов целесообразно производить путем прокладки их от смещенных мест радиомаяков, как показано на рис. 1.43.

Рис. 1.43.

Для этого рассчитываются смещения первых двух радиопеленгов на величину плавания за время между измерениями по формулам:

или ;

или ,

и по направлению курса (пути) судна откладываются от мест радиомаяков. Из полученных точек А¢ и В¢ проводят линии радиопеленгов ЛокРП₁ и ЛокРП₂.

Обсервация, полученная таким способом, будет соответствовать времени и отсчету лага третьего измерения.

Обсервованная точка обозначается следующим образом: . Если место судна определяют по радиопеленгу в сочетании с другой линией положения (например, высотой), то место называют комбинированным, а обсервованную точку обозначают .

95%-ная погрешность места, полученного по двум локсодромическим пеленгам рассчитывается по формуле:

,

где DП – угол пересечения пеленгов, градусы,

D₁ и D₂ - расстояние между судном и радиомаяками, мили,

m°» 1°¸ 3° - средние квадратические погрешности локсодромических

радиопеленгов.

Б. Определение места по импульсно-фазовой РНС "Лоран-С"

Все станции РНС "Лоран-С" работают на одной несущей частоте f = 100 кГц (длина волны l = 3 км). Такие волны дальше распространяются вдоль поверхности Земли, а это обеспечило расширение района действия до 1000 миль по поверхностным сигналам и более 2000 миль – по пространственным.

Цепочка этой РНС состоит из ведущей и нескольких ведомых станций, сигналы которых синхронизированы по моментам излучения и фазе.

Ведущая станция излучает пакет импульсов, который распространяется со скоростью С и проходит расстояние D₁ до судна за время t_вщ = D₁/С. Этот же пакет, пройдя базу за время t_d = b/с, переизлучается ведомой станцией, а затем, пройдя расстояние D₂ от этой станции до судна будет принят на нем через время t_вм. Таким образом, интервал времени DТ = t_вм – t_вщ измеренный на судне между моментами приема пакетов импульсов однозначно соответствует разности расстояний DD = D₂ – D₁ до станций:

.

Для такого навигационного параметра изолинией является гипербола.

Более точное измерение DТ достигается измерениями разности фаз высокочастотных несущих колебаний, заполняющих каждый импульс.

Автоматические судовые ПИ разных фирм позволяют выполнять измерения при соотношении сигнал / шум > 0,1 по поверхностным сигналам

на расстояниях < 1500 миль со средней квадратической погрешностью

m = 0,1 ¸ 0,4 мкс. Такие ПИ имеют встроенный микропроцессор с жестко защитой программой и могут индицировать в цифровой форме либо измеряемые параметры либо, по желанию судоводителя – обсервованные географические координаты на эллипсоиде WGS-84.

Погрешность места в зависимости от расстояния до станции изменяется от нескольких метров до нескольких кабельтов.