Меню

Навигационный прибор производящий измерение глубины под килем



3.1. Мореходные приборы и инструменты

Искусство вождения судна кратчайшим путем от порта к порту называется навигацией. Другими словами, навигация — это способ прокладки курса судна от места отправления до места назначения, контроля курса, а при необходимости и его корректировка.

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 (рис. 3.1). Изображение шкалы картушки при помощи оптической системы проектируется на зеркальный отражатель, установленный перед рулевым (рис. 3.2).

Рис. 3.1. Главный магнитный компас

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

Рис. 3.2. Зеркальный отражатель магнитного компаса

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 (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Шлюпочный магнитный компас

Гирокомпас — механический указатель направления истинного (географического) меридиана, предназначенный для определения курса объекта, а также азимута (пеленга) ориентируемого направления (рис. 3.4 — 3.5). Принцип действия гирокомпаса основан на использовании свойств гироскопа и суточного вращения Земли.

Рис. 3.4. Современный гирокомпас

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.

Рис. 3.5. Репитер гирокомпаса с пеленгатором, установленный на пелорусе

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 (рис. 3.6). Принцип действия компаса:

  1. на основании сигналов со спутников определяются координаты приёмника системы спутниковой навигации;
  2. засекается момент времени, в который было сделано определение координат;
  3. выжидается некоторый интервал времени;
  4. повторно определяется местоположение объекта;
  5. на основании координат двух точек и размера временного интервала вычисляется вектор скорости движения:
    • направление движения;
    • скорость движения.

Рис. 3.6. Электронные компасы

Эхолот

Навигационный эхолот предназначен для надежного измерения, наглядного представления, регистрации и передачи в другие системы данных о глубине под килем судна (рис. 3.7). 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.

Рис. 3.7. Указатель эхолота

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 (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Принцип работы эхолота

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.

Читайте также:  Коэффициент температурного расширения единица измерения

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 (рис. 3.9) 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. 3.9. 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.

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

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.

Радионавигационные приборы

Судовая радиолокационная станция (РЛС) предназначена для обнаружения надводных объектов и берега, определения места судна, обеспечения плавания в узкостях, предупреждения столкновения судов (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Экран РЛС

В РЛС используется явление отражения радиоволн от различных объектов, расположенных на пути их распространения, таким образом, в радиолокации используется явление эха. РЛС содержит передатчик, приемник, антенно-волноводное устройство, индикатор с экраном для визуального наблюдения эхо-сигналов.

Принцип работы РЛС следующий. Передатчик станции вырабатывает мощные высокочастотные импульсы электромагнитной энергии, которые с помощью антенны посылаются в пространство узким лучом. Отраженные от какого-либо объекта (судна, высокого берега и т. п.) радиоимпульсы возвращаются в виде эхо-сигналов к антенне и поступают в приемник. По направлению узкого радиолокационного луча, который в данный момент отразился от объекта, можно определить пеленг или курсовой угол объекта. Измерив, промежуток времени между посылкой импульса и приемом отраженного сигнала, можно получить расстояние до объекта. Так как при работе РЛС антенна вращается, излучаемые импульсные колебания охватывают весь горизонт. Поэтому на экране индикатора судовой РЛС создается изображение окружающей судно обстановки. Центральная светящаяся точка на экране индикатора РЛС отмечает место судна, а идущая от этой точки светящаяся линия показывает курс судна.

Изображение различных объектов на экране радара может быть ориентировано относительно диаметральной плоскости судна (стабилизация по курсу) или относительно истинного меридиана (стабилизация по норду). Дальность «видимости» РЛС достигает несколько десятков миль и зависит от отражательной способности объектов и гидрометеорологических факторов.

Читайте также:  Где должна находиться стрелка манометра при измерении предела рабочего давления сосудов

Судовые РЛС позволяют за короткий промежуток времени определить курс и скорость встречного судна и избежать, таким образом, столкновения.

Рис. 3.11. Экран САРП

Все суда должны обеспечивать радиолокационную прокладку на экране РЛС, для этого их оборудуют системой автоматической радиолокационной прокладки (САРП). САРП выполняет обработку радиолокационной информации и позволяет производить (рис. 3.11):

  • ручной и автоматический захват целей и их сопровождение;
  • отображение на экране индикатора векторов относительного или истинного перемещения целей;
  • выделение опасно сближающихся целей;
  • индикацию на табло параметров движения и элементов сближения целей;
  • проигрывание маневра курсом и скоростью для безопасного расхождения;
  • автоматизированное решение навигационных задач;
  • отображение элементов содержания навигационных карт;
  • определение координат местоположения судна на основе радиолокационных измерений.

Автоматическая информационная система (АИС) является морской навигационной системой, использующей взаимный обмен между судами, а также между судном и береговой службой для передачи информации о позывном и наименовании судна для его опознавания, координатах, сведений о судне (размеры, груз, осадка и др.) и его рейсе, параметрах движения (курс, скорость и др.) с целью решения задач по предупреждению столкновений судов, контроля за соблюдением режима плавания и мониторинга судов в море.

Электронные картографические навигационные информационные системы (ЭКНИС) являются эффективным средством навигации, существенно сокращающим нагрузку на вахтенного помощника и позволяющим уделять максимум времени наблюдению за окружающей обстановкой и выработке обоснованных решений по управлению судном (рис. 3.12).

Основные возможности и свойства ЭКНИС:

  • проведение предварительной прокладки;
  • проверка маршрута на безопасность;
  • ведение исполнительной прокладки;
  • автоматическое управление судном;
  • отображение «опасной изобаты » и «опасной глубины»;
  • запись информации в электронный журнал с возможностью дальнейшего проигрывания;
  • ручная и автоматическая (через Internet) корректура;
  • подача сигнала тревоги при приближении к заданной изобате или глубине;
  • дневная, ночная, утренняя и сумеречная палитры;
  • электронная линейка и неподвижные метки;
  • базовая, стандартная и полная нагрузка дисплея;
  • обширная и дополняемая база морских объектов;
  • база приливов более чем в 3000 точек Мирового Океана.

Спутниковая система навигации — это система, состоящая из наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат), а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов (рис. 3.13).

Рис. 3.13. Индикатор GPS

GPS — это глобальная навигационная спутниковая система определения местоположения Global Position System. Система включает группировку низкоорбитальных навигационных спутников, наземные средства слежения и управления и самые разнообразные, служащие для определения координат. Принцип определения своего места на земной поверхности в глобальной системе позиционирования заключается в одновременном измерении расстояния до нескольких навигационных спутников (не менее трёх) — с известными параметрами их орбит на каждый момент времени, и вычислении по изменённым расстояниям своих координат.

Навигационные инструменты

Навигационный секстан — угломерный инструмент (рис. 3.14), служащий:

  • в мореходной астрономии — для измерения высот светил над видимым горизонтом;
  • в навигации — для измерения углов между земными предметами.

Рис. 3.14. Секстан

Слово «секстан» происходит от латинского слова «Sextans» — шестая часть круга.

Морской хронометр — высокоточные переносные часы, позволяющие получать в любой момент достаточно точное гринвичское время (рис. 3.15).

Рис. 3.15. Хронометр

Судовое время определяется по меридиану местонахождения судна и чаще всего корректируется ночью вахтенным офицером. Так, например, при изменении долготы на 15° на восток часы переводятся на 1 час вперед, а при изменении долготы на 15° в западном направлении — на 1 час назад.

Для того чтобы в машинном отделении, столовой команды, каютах, салонах, барах, камбузе иметь точное и одинаковое показание времени, устанавливают электрические часы, корректируемые от главных часов, находящихся на мостике.

Рис. 3.16. Прокладочный инструмент

К прокладочным инструментам относятся (рис. 3.16):

  • измерительный циркуль — для измерения и откладывания расстояний на карте;
  • параллельная линейка — для проведения на карте прямых, а также параллельных заданному направлению линий;
  • навигационный транспортир — для построения и измерения углов, курсов и пеленгов на карте.

Кроме этого, на мостике находятся журналы, папки с документацией, навигационные карты, обязательные справочники и пособия и др. (рис. 3.17).

Источник

Навигационные приборы и инструменты

В рулевой рубке каждого торгового судна установлено разнообразное навигационное оборудование, приборы, устройства и инструменты, при помощи которых капитан и штурмана обеспечивают безопасное управление судном.

Навигационное оборудование — это судовые технические средства, которыми укомплектовано судно для решения задач навигации.

Навигация — процесс принятия решения и управления курсом и скоростью судна при движении из одного пункта в другой, с учетом окружающих условий и интенсивности судоходства.

Читайте также:  Как измерить относительную влажность воздуха с помощью двух термометров

Навигационное устройство — это судовое техническое средство, предназначенное для решения одной или нескольких задач навигации.

Навигационный инструмент — это судовой навигационный прибор, предназначенный для выполнения работ вручную при решении задач навигации.

Навигационный прибор — это прибор, предназначенный для выполнения отдельных функций по измерению навигационных параметров, обработке, хранению, передаче, отображению и регистрации данных при решении задач навигации на судне.

Штурманский прокладочный инструмент находится здесь

Навигационные средства наблюдения находятся здесь

Средства визуальной и звуковой сигнализации и связи находятся здесь

Судовые часы. По судовым часам фиксируется время всех событий. Судовые часы должны ежедневно сверяться по сигналам точного времени и должны иметь точность не боле одной минуты. Все судовые часы должны быть выставлены по одному часовому поясу. Одни судовые часы должны быть выставлены по Гринвичскому времени или Всемирному координированному времени (Coordinated Universal Time – UTC).

Магнитный компас (Magnetic compass). Самый надежный и незаменимый прибор. Если конечно он исправен и регулярно проверяется в береговой мастерской. По крайней мере раз в два года у магнитного компаса должна под уничтожается девиация, определяться остаточная девиация и составляться таблица девиации (Deviation card). На некоторых судах устанавливают главный магнитный компас и путевой. Если на судне установлен только один компас, то как правило должен иметься один запасной компас. Магнитный компас является запасным источником курсоуказания для авторулевого и ECDIS.

Отдельная статья о магнитном компасе находится Здесь.

Путевой магнитный компас Здесь.

В спасательных и дежурных шлюпках обязательно должны быть магнитные компасы для курсоуказания.

Гирокомпас (Gyro compass). Гирокомпас. Основной источник курсоуказания. Курсоуказание от гирокомпаса поступает на радиолокаторы, АРПА, ЭКНИС, авторулевой, цифровой индикатор курса, репитеры гирокомпаса в рулевой рубке, штурманской рубке, крыльях мостика, румпельном отделении.

Репитер гирокомпаса с пеленгатором (Gyro repeater with taking bearing device). Устанавливаются на крыльях мостика и служат для взятия визуальных пеленгов. Пеленга маяков и знаков берутся для определения места судна в море в вблизи берегов. Пеленга небесных светил берутся для определения поправки компасов. Пеленга на приближающиеся суда берутся для определения наличия опасности столкновения с ними. На фото изображен простой пеленгатор. Бывают также оптические пеленгаторы, в которых установлены линзы для приближения пеленгуемых объектов.

Цифровой индикатор курса (Transmitting heading device). Устройство цифрового отображения курса судна. В основном устанавливаются цифровые индикаторы гирокомпасного курса, однако возможна установка и индикаторов показывающих компасный курс от магнитного компаса.

GNSS-компас (GNSS-compass). Спутниковый компас показывает истинный курс судна – курс судна относительно поверхности дна (course over ground – COG). Принцип действия компаса основан на Доплеровском сдвиге принимаемого спутникового сигнала.

GNSS – Global Navigation Satellite System – Всемирная (глобальная) Навигационная Спутниковая Система. В нее спутники систем: GPS – США, GLONASS – Россия, Galileo – Евросоюз и BeiDou – Китай.

В соответствие с Полярным Кодексом, правило 9.3.2 “Работоспособность навигационного оборудования”, пункт 9.3.2.2, все суда, осуществляющие плавание севернее 80° северной широты должны быть оборудованы по крайней мере одним GNSS компасом, который должен работать от основного и аварийного источника электроэнергии.

Радиолокатор (Radar). Радиолокатор служит для предупреждения столкновения с другими судами и для навигационных целей – определения места судна по пеленгам и дистанциям береговых ориентиров, измеренных при помощи радиолокатора. Служит для наблюдения за окружающей обстановкой в соответствии с Правилом 5 МППСС-72.

САРП – Средство Автоматической Радиолокационной Прокладки (ARPA – Automatic Radar Plotting Aid). Устройство предназначено для предупреждения столкновения с другими судами и плавучими объектами. В большинстве современных радиолокаторов реализованы функции САРП и поэтому в виде отдельного прибора САРП практически не встречается.

Электронно-картографическая навигационно-информационная система – ЭКНИС (Electronic Chart Display and Information System ECDIS). Устройства электронной картографии служат для отображения навигационной карты, навигационной информации и местоположение судна по координатам приемника GPS на дисплеях. На многих судах установлены два комплекта оборудования ЭКНИС и бумажные навигационные карты отсутствуют.

Статьи о применении ЭКНИС на грузовых судах:

Резервное курсоуказание в ЭКНИС здесь

Кораблекрушение контейнеровоза «Kea Trader» здесь

Приемник спутниковой навигации (Global Positioning System – GPS). Служат для определения координат судна при помощи глобальной спутниковой системы. Отображает скорость судна относительно грунта. Пройденное расстояние. Служит для введения координат путевых точек маршрута перехода, составления маршрута перехода, передачи маршрута перехода на радиолокатор. Показывает направление и расстояние до путевых точек, отклонение от маршрута, время прихода в путевые точки.

Навигационный э холот (Echo sounder). Устройство для измерения глубины под килем судна.

Источник