НАВИГАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ

НАВИГАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ

Навигация — это наука о вождении судов, самолетов и космических аппаратов. Для судна, которое направляется из одного порта в другой, важно выбрать наиболее выгодный путь и все время придерживаться именно его.

Еще древние мореходы старались плавать не далеко от берегов и местонахождения судна определяли по разным береговым ориентирам. Смелые финикийцы и викинги, плавая вдали от берегов, ориентировались по солнцу и звездам. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что чем выше широты, тем большей погрешностью отличались показания компаса. Именно с тех пор и начали составлять все морские карты.

В настоящее время направление движения судна определяют по магнитному компасу или по гирокомпасу. Как и всякий волчок, он обладает свойством сохранять в пространстве заданное положение оси, например направление с севера на юг. Когда судно находится в открытом море, то его курс и пройденное расстояние постоянно наносят на карту. Такой учет курса называется счислением. Результат работы штурмана называют прокладкой.

Только поблизости от берега по маяку или по пеленгатору штурман может точно назвать координаты судна. Он определяет направление на два ориентира, положение которых известно по карте. От этих ориентиров на карте проводят линии, а точкой их пересечения и будет местонахождение судна в море.

Вдали от берега штурман пользуется навигационными приборами. Скорость судна и пройденное расстояние измеряются с помощью лага. Лаги бывают гидродинамическими и гидростатическими. Обычно лаг соединяют со счетчиком оборотов, установленным на днище судна. Чем быстрее идет судно, тем быстрее вращается лаг, и счетчик показывает большее число оборотов, а на его циферблате указывается значение скорости судна.

Гидростатический лаг воспринимает силу давления воды. В воду опущена трубка, согнутая на конце. Отверстие трубки обращено вперед. Поток набегающей на судно воды создает Давление. Чем больше скорость, тем больше давление. По значению давления и определяется скорость судна.

Измерение скорости судна в узлах связано с применением первого простейшего лага, похожего на поплавок. Однако лаг не дает очень точного представления о скорости судна, потому что с его помощью нельзя учесть скорости и направления течений, ветра, а также факторов, влияющих на снос судна. Морякам нужен не счислимый, а истинный курс судна, поэтому счислимый курс корректируется астрономическими наблюдениями с использованием секстанта (или секстана) — угломерного зеркально-отражательного инструмента для измерения высот небесных светил над горизонтом или углов между видимыми на берегу предметами. На секторе нанесены деления — градусы и минуты — для угловых измерений.

При определении местонахождения корабля или самолета по солнцу или звездам с помощью секстанта обычно измеряют высоты нескольких небесных светил над линией видимого горизонта. Затем вносят в полученный результат ряд поправок, учитывающих, например, понижение видимого горизонта и др. Чаще всего определяют поправки графически к счислимым координатам, пользуясь формулами мореходной и авиационной астрономии.

В связи с развитием радиотехники радиосвязь пришла на помощь судовой навигации. Радиомаяки, местоположение которых точно известно, непрерывно посылают радиосигналы. Их принимает судовой радиопеленгатор — специальный радиоприемник, при помощи которого определяют пеленг — угол между меридианом, на котором находится судно, и направлением на источник радиоволн. Когда, определяют местоположения судна, учитывают пеленги двух радиостанций. В интересах навигации используют и радиолокатор, позволяющий «видеть» в темноте и тумане, определять расстояние и пеленг до берега или до судна, с которым нужно разойтись в море.

Место судна так же можно уточнить и по рельефу дна, которое изображено на карте. Для этого применяют ультразвуковой прибор — эхолот. Измеряя время прохождения ультразвукового импульса до морского дна и обратно, прибор определяет глубину. Штурман сравнивает изображение на карте с показаниями эхолотов.

Очень важную роль играет навигационная техника в авиации, тем самым помогая водить самолеты. Перед пилотом на приборной доске среди множества различных приборов. Это высотомер, устройство которого основано на тех же принципах, что и барометра, реагирующего на изменение давления. Давление с высотой уменьшается, и штурман сравнивает давление на земле с показаниями высотомера. Так можно узнать примерную высоту полета. Истинная высота полета определяется радиовысотомером — малым радиолокатором. Измерителем скорости на высоте служит манометр, измеряющий давление встречного потока воздуха. С высотой оно уменьшается, и прибор показывает меньшую скорость. Но указатель скорости автоматически учитывает это изменение, и в результате его стрелка указывает на истинную скорость полета. О направлении полета можно судить по показаниям гирокомпаса.

Как судно морскими течениями, самолет сносит воздушными течениями. Здесь на помощь штурману приходит авиасекстант, измеряющий высоту светила над горизонтом. Зная угловую высоту светила и точное время ее определения, рассчитывают линию положения самолета. По двум светилам находят две линии положения, а точка их пересечения определяет местоположение самолета. Лететь точно по курсу помогают радиомаяки и радиолокаторы.

С началом космической эры появилась и космическая навигация. Искусственные спутники Земли служат ориентирами судам. Создается глобальная система навигационных ИСЗ. Чтобы взять пеленг и определить точное место судна, спутников должно быть не менее двух. Результаты измерений в сочетании с известными географическими координатами спутников помогают определить место судна.