Раздел 4. Мореходные приборы и инструменты

На ходовом мостике находятся приборы и устройства, необходимые для управления судном. Навигационные приборы — компасы, гироазимуты, автопро­кладчики, лаги, лоты, эхолоты, секстаны и другие устройства, предназначены для определения местоположения судна и измерения отдельных элементов его движе­ния судна.

Компасы

Компас ‑ основной навигационный прибор, служащий для определения кур­са судна, для определения направлений (пеленгов) на различные объекты. На судах применяются магнитные и гироскопические компасы.

Магнитные компасы используются в качестве резервных и контрольных приборов. По назначению магнитные компасы делятся на главные и путевые.

Главный компас устанавливают на верхнем мостике в диаметральной плос­кости судна, так чтобы обеспечить хороший обзор по всему горизонту. Изображение шкалы картушки при помощи оптической системы проектируется на зеркальный отражатель, установленный перед рулевым.

Путевой магнитный компас устанавливают в рулевой рубке. Если главный компас имеет телескопическую передачу отсчета к посту рулевого, то путевой компас не устанавливают.

На магнитную стрелку на судне действует судовое магнитное поле. Оно представляет собой совокупность двух магнитных полей: поля Земли и поля судо­вого железа. Этим объясняется, что ось магнитной стрелки располагается не по магнитному меридиану, а в плоскости компасного меридиана. Угол между плоско­стями магнитного и компасного меридианов называется девиацией.

В комплект компаса входят: котелок с картушкой, нактоуз, девиационный прибор, оптическая система и пеленгатор.

На спасательных шлюпках используется легкий, небольшой по размерам компас, не закрепленный стационарно.

Гирокомпас — механический указатель направления истинного (географиче­ского) меридиана, предназначенный для определения курса объекта, а также ази­мута (пеленга) ориентируемого направления. Принцип действия ги­рокомпаса основан на использовании свойств гироскопа и суточного вращения Земли.

Гирокомпасы имеют два преимущества перед магнитными компасами:

- они показывают направление на истинный полюс, т.е. на ту точку, через ко­торую проходит ось вращения Земли, в то время как магнитный компас ука­зывает направление на магнитный полюс;

- они гораздо менее чувствительны к внешним магнитным полям, например, тем полям, которые создаются ферромагнитными деталями корпуса судна. Простейший гирокомпас состоит из гироскопа, подвешенного внутри полого шара, который плавает в жидкости; вес шара с гироскопом таков, что его центр тя­жести располагается на оси шара в его нижней части, когда ось вращения гироско­па горизонтальна.

Гирокомпас может выдавать ошибки измерения. Например, резкое измене­ние курса или скорости вызывают девиацию, и она будет существовать до тех пор, пока гироскоп не отработает такое изменение. На большинстве современных судов имеются системы спутниковой навигации (типа GPS) и/или другие навигационные средства, которые передают во встроенный компьютер гирокомпаса поправки. Со­временные конструкции лазерных гироскопов не выдают таких ошибок, поскольку вместо механических элементов в них используется принцип разности оптического пути.

Электронный компас построен на принципе определения координат через спутниковые системы навигации. Принцип действия компаса:

- на основании сигналов со спутников определяются координаты приёмника системы спутниковой навигации;

- засекается момент времени, в который было сделано определение координат;

- выжидается некоторый интервал времени;

- повторно определяется местоположение объекта;

- на основании координат двух точек и размера временного интервала вычис­ляется вектор скорости движения:

- направление движения;

- скорость движения.

Рис. Электронные компасы

Эхолот

Навигационный эхолот предназначен для надежного измерения, наглядного представления, регистрации и передачи в другие системы данных о глубине под килем судна. Эхолот должен функционировать на всех скоростях судна от 0 до 30 узлов, в условиях сильной аэрации воды, ледяной и снежной шуги, коло­того и битого льда, в районах с резко меняющимся рельефом дна, скалистым, пес­чаным или илистым грунтом.

На судах устанавливаются гидроакустические эхолоты. Принцип их работы заключается в следующем: механические колебания, возбуждаемые в вибраторе-излучателе, распространяются в виде короткого ультразвукового импульса, дохо­дят до дна и, отразившись от него, принимаются вибратором-приемником.

Эхолоты автоматически указывают глубину моря, которую определяют по скорости распространения звука в воде и промежутку времени от момента посылки импульса до момента его приема.

Эхолот должен обеспечивать измерение глубин под килем в диапазоне от 1 до 200 метров. Указатель глубин должен быть установлен в рулевой рубке, а само­писец — в рулевой или штурманской рубке.

Для измерения глубин применяется также ручной лот в случаях посадки судна на мель, промера глубин у борта во время стоянки у причала и т.п.

Ручной лот состоит из свинцовой или чугунной гири и лотлиня. Гиря выполняется в форме конуса высотой 25-30 см и весом от 3 до 5 кг. В ниж­нем широком основании гири делается выемка, которая перед замером глубины смазывается солидолом. При касании лотом морского дна частицы грунта прили­пают к солидолу, и после подъема лота по ним можно судить о характере грунта.

Рис. Ручной лот

Разбивка лотлиня производится в метрических единицах и обозначается по следующей системе: на десятках метров вплетаются флагдуки различных цветов; каждое количество метров, оканчивающееся цифрой 5, обозначаются кожаной маркой с топориками.

Метры лотлиня	Марки
5 м	марка с одним топориком
10 м	красный флагдук
15 м	марка с двумя топориками
20 м	синий флагдук
25 м	марка с тремя топориками
30 м	белый флагдук
35 м	марка с четырьмя топориками
40 м	желтый флагдук
45 м	марка с пятью топориками
50 м	бело-красный флагдук

В каждой пятерке первый метр обозначается кожаной маркой с одним зуб­цом, второй — маркой с двумя зубцами, третий — с тремя зубцами и четвертый — с четырьмя.

Лаг

Примерно с конца XV в. получил известность простой измеритель скорости — руч­ной лаг. Он состоял из деревянной дощечки со свинцовым грузом формой в 1/1 круга, к которой прикреплялся легкий трос, имеющий узлы через равные промежутки (чаще всего 7 м). Для измерения скорости парусных судов, плававших в те времена, лаг, как прибли­зительно постоянная отметка на поверхности воды, бросали за борт и поворачивали пе­сочные часы, отмеряющие определенную продолжительность времени (14 с). За время, пока сыпался песок, матрос считал количество узлов, которые проходили через его руки. Число узлов, полученных за это время, давало в пересчете скорость судна в морских ми­лях в час. Этот способ измерения скорости объясняет возникновение выражения «узел».

Лаг — навигационный прибор для измерения скорости судна и пройденного им расстояния. На морских судах применяются механические, геомагнитные, гид­роакустические, индукционные и радиодоплеровские лаги. Различают:

- относительные лаги, измеряющие скорость относительно воды; и

- абсолютные лаги, измеряющие скорость относительно дна.

Гидродинамический лаг ‑ относительный лаг, действие которого основано на измерении разности давления, которая зависит от скорости судна. Основу гидро­динамического лага составляют две трубки, выведенные под днище судна: выход­ное отверстие одной трубки направлено к носовой части судна; а выходное отвер­стие другой трубки находится заподлицо с обшивкой. Динамическое давление определяется по разности высот воды в трубках и преобразуется механизмами лага в показания скорости судна в узлах. Кроме скорости, гидродинамические лаги по­казывают пройденное судном расстояние в милях.

Индукционный лаг — относительный лаг, принцип действия которого основан на зависимости между относительной скоростью проводника в магнитном поле и наводимой в этом проводнике электродвижущей силой (ЭДС). Магнитное поле со­здается электромагнитом лага, а проводником является морская вода. Когда судно движется, магнитное поле пересекает неподвижные участки водной среды, при этом в воде индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости перемещения судна. С электродов ЭДС поступает в специальное устройство, которое вычисляет скорость судна и пройденное расстояние.

Гидроакустический лаг ‑ абсолют­ный лаг, работающий на принципе эхолота. Различают доплеровские и корреляцион­ные гидроакустические лаги.

Геомагнитный лаг ‑ абсолютный лаг, основанный на использовании свойств магнитного поля Земли.

Радиолаг ‑ лаг, принцип действия которого основан на использовании зако­нов распространения радиоволн.

На практике отсчеты лага замечают в начале каждого часа и по разности от­счетов получают плавание S в милях и скорость судна V в узлах. Лаги имеют по­грешность, которая учитывается поправкой лага.