Вода, являясь средой распространения созданных преобразователем ультразвуковых волн, оказывает существенное влияние на работу эхолота, поэтому знание особенностей прохождения волн в воде полезно владельцу для эффективного использования прибора.
На эффективность работы эхолота оказывают влияние следующие характеристики среды распространения:
-Затухание энергии звуковых волн в воде;
-Наличие отражений звуковых волн в воде.
Затухание энергии
Затухание звуковой энергии в воде состоит из двух составляющих – затухание свободного пространства и затухание в среде распространения.
Затухание свободного пространства – это абстрагированное от среды распространения, зависящее только от дальности, ослабление звуковой энергии.
При активной гидролокации, когда звук проходит одно и то же расстояние дважды, затухание свободного пространства пропорционально четвертой степени глубины.
Затухание энергии звуковых волн в воде объясняется ее поглощением и рассеиванием находящимися в воде минеральными и органическими частицами, микроорганизмами и пузырьками воздуха.
Наименьшее затухание вносит пресная холодная вода – из-за низкой температуры она обладает более высокой плотностью и в ней находится минимум органики. В пресной воде с одинаковым успехом можно пользоваться эхолотами как с низкой, так и с высокой частотами излучения.
Соленая морская вода, напротив, содержит большое количество солей, планктона и минеральных частиц, особенно в хорошо прогретых верхних слоях моря, поглощающих и рассеивающих энергию звуковых волн. Значительное ослабление энергии в соленой воде вносят содержащиеся в ней пузырьки воздуха, возникающие при образовании ветровых волн.
Наличие отражений
Отражения в любой среде – в воде, в воздухе – образуются неоднородностями, отличными по плотности от среды. Ими могут быть какие-либо предметы (камни, грунт, рыба, растительность, воздушные пузыри), либо слои воды с разной температурой (так называемые термоклины, речь о которых пойдет позже). В глубоких водоемах может быть несколько тер-моклинов.
Если в пресной воде затухание звуковой энергии на разных частотах практически одинаковы, то в морской воде затухание и отражение от термо-клинов с ростом частоты увеличивается.
70. Гирокомпасы как датчики направлений. Классификация гирокомпасов, их особенности. Эксплуатационные проверки.
Морские ГК предназначены для определения плоскости истинного меридиана. Гирокомпасы используют для:
-счисления пути;
-удержания судна на заданном курсе;
-выполнения манйвра курсом;
-визуального пеленгования навигационных ориентиров;
-стабилизации относительно истинного меридиана некоторых судовых антенн, изображения на экране РЛС;
-взятия радиопеленгов.
Общие характеристики гирокомпасов.
Принцип действия гирокомпаса основан на свойствах гироскопа сохранять направление в пространстве при отсутствии внешних сил и изменять это направление, или прецессировать, под воздействием внешних сил. В качестве внешней силы, сообщающей гироскопу свойства компаса, т. е. заставляющей его непрерывно процессировать вслед за плоскостью географического меридиана, используется сила тяжести (в маятниковых гирокомпасах) или управляющий момент, вырабатываемый с помощью индикатора горизонта (в гирокомпасах с косвенным управлением).
По конструкции чувствительного элемента (ЧЭ) гирокомпасы бывают одногироскопные и двухгироскопные. На судах транспортного и промыслового флота
СССР наибольшее применение получили двухгироскопные гирокомпасы типов «Курс», «Амур».
За счёт маятниковости ЧЭ под действием суточного вращения Земли возникает направляющий момент, приводящий чувствительный элемент в плоскость истинного меридиана. Масляный успокоитель уменьшает погрешность от качки. Способ подвеса ЧЭ
– жидкостно-электромагнитный. Система принудительного охлаждения – жидкостная.
Со второй половины 70-х годов на суда начали устанавливать двух-режимные одногироскопные гирокомпасы с электромагнитным управлением типа «Вега». По сравнению с ГК «Курс-4» «Вега» имеет небольшие габариты, два режима работы, в нём используется астатический гироскоп, схема коррекции, исключающая скоростную и широтную погрешности ЧЭ, жидкостно-торсионный подвес, дающий возможность налагать на ЧЭ управляющие и корректирующие моменты. Отсутствует система принудительного охлаждения.
Особенность гирокомпасов с косвенным управлением - возможность их использования в режиме гироазимута, т. е. корректируемого гироскопа направления. Это качество особенно ценно при маневрировании в течение не слишком продолжительных промежутков времени.
Для повышения точности при маневрировании в некоторых гирокомпасных системах производится автоматическое регулирование параметров. Такие гирокомпасы часто называются апериодическими.
Гирокомпасы разделяются также по способу гашения (демпфирования) колебаний (ЧЭ). В применяемых на судах морского флота маятниковых гирокомпасах этот эффект достигается с помощью гидравлического маятника, помещённого внутри ЧЭ, а в гирокомпасах с косвенным управлением - с помощью дополнительного управляющего момента, вырабатываемого по сигналам, поступающим от индикатора горизонта.
Эксплуатация маятниковых гирокомпасов.
Эксплуатация гирокомпаса на судне включает навигационное использование и техническое обслуживание гирокомпаса и работающих от него приборов.
Навигационное использование гирокомпаса определяется его назначением. Техническое обслуживание складывается из следующих видов работ:
уход за работающим гирокомпасом и наблюдение за его техническим состоянием;
проверка и регулировка;
обнаружение и устранение неисправностей;
мелкий и профилактический ремонт.
Техническое обслуживание гирокомпаса производится в соответствии с эксплуатационной документацией, придаваемой к его комплекту, и Правилами технической эксплуатации электронавигационных и радионавигационных приборов.
Важнейшей характеристикой исправной работы гирокомпаса является постоянство его поправки, которая в судовых условиях должна определяться как можно чаще любым доступным способом как на ходу, так и на стоянке.
Наименее надежным узлом маятникового гирокомпаса является система охлаждения. При плавании в тропических районах с температурами забортной воды выше 26—28° надлежащий тепловой режим работы гирокомпаса часто не обеспечивается. Поэтому при длительном плавании судов в тропиках необходимо забортную воду, подводимую к прибору 12М, предварительно охлаждать в судовой рефрижераторной установке. Допускается также повышение рабочей температуры поддерживающей жидкости до 4448° при условии увеличения плотности жидкости добавлением 100-140 см3 глицерина.
Эксплуатация гирокомпасов с косвенным управлением.
Принцип действия гироазимуткомпаса «Beга». Гироазимуткомпас (ГАК) «Вега» является двухрежимным гироскопическим курсоуказателем, обеспечивающим в режиме гирокомпаса (ГК) определение курса относительно географического меридиана, а в режиме гироазимута (ГА) - угла отклонения от заданного направления.
Чувствительным элементом «Веги» является одногироскопная гиросфера, которая с помощью горизонтальных и вертикальных торсионов, перпендикулярных главной оси гиросферы, подвешена в корпусе трехстепенного поплавкового гироблока ТПГ-6. Гироблок заполнен поддерживающей жидкостью с плотностью около 2 г/см3, в которой гиросфсра находится в состоянии нейтральной плавучести. Центр масс гиросферы совпадает с ее геометрическим центром, т. е. гиросфера не имеет маятниковости.
Одним из основных элементов схемы управления является индикатор горизонта (ИГ) - небольшой физический маятник с индукционным съемом сигнала, задемпфированный вязкой жидкостью.
При отключении сигнала индикатора горизонта (ИГ) от входа усилителя горизонтной следящей системы «Вега» работает в режиме гироазимута (гироскопа направления). В этом режиме прибор не имеет компасных свойств, гиросфера лишь сохраняет в течение
некоторого времени приданное ей азимутальное направление, постепенно отклоняясь от него под действием нескомпенсированных вредных моментов и из-за ошибок системы коррекции. Этот режим, преимуществом которого является практически полное отсутствие влияния инерционных сил, применяется в основном в высоких широтах и при большой скорости движения судна при маневрировании, а также при периодических проверках и регулировке прибора.
Погрешность дистанционной передачи курса ±0,1°. Время ускоренного приведения в известный меридиан не более 30 мин, время прихода в меридиан без ускоренного приведения не более 6 ч. В прибор необходимо вводить информацию о широте (вручную) и о скорости (автоматически или вручную). «Вега» сопрягается с лагом ИЭЛ-2М, имеющим трансляционный прибор 119А или 119Э с датчиком типа ЛВТ-5 или иным датчиком, запитываемым от ГАК и вырабатывающим сигнал скорости крутизной около
0,2 В/уз.
Рекомендации по эксплуатации. Наиболее достоверную оценку исправности ГАК дает регулярная проверка поправки в режиме ГК, которую определяют по разности между истинными и компасными пеленгами береговых ориентиров (створов) или небесных светил (чаще всего—Солнца). Средняя погрешность определения поправки по створам ±0,5°, по небесным светилам ±0,7°.
Светила рекомендуется пеленговать в моменты, когда их высота не превышает 30°. При пеленговании необходимо особо тщательно горизонтировать пеленгатор по его штатному уровню. Для расчета истинного пеленга (азимута) светил гринвичское время момента пеленгования необходимо фиксировать с погрешностью ±5 с. На стоянке поправку рекомендуется определять перед выходом в море, а во время рейса — ежедневно при движении судна прямым курсом с постоянной скоростью (не ранее чем через 2 ч после маневра). Не разрешается устранять поправку разворотом корпуса прибора ВГ-1А или с помощью рукоятки «ПОПР» во избежание нарушения регулировки прибора.
71. Погрешности гирокомпасов, их источники, методы компенсации и учёт в различных условиях плавания.
По своему характеру погрешности гирокомпаса принято делить на методические и инструментальные. Основными методическими погрешностями являются скоростная и инерционная.
Скоростной погрешностью гирокомпаса называется постоянное в данной широте азимутальное отклонение оси гирокомпаса от истинного меридиана, происходящее вследствие движения судна с постоянной скоростью на постоянном курсе. Скоростная погрешность имеет полукруговой характер: для курсов северной половины горизонта она отрицательна, южной − положительна. В большинстве конструкций гирокомпасов она исключается автоматическими или полуавтоматическими корректорами.
Инерционные погрешности гирокомпаса вызываются возмущающими моментами сил инерции, возникающими при ускоренном движении судна. При появлении моментов этих сил ось гирокомпаса выходит из своего положения равновесия и совершает прецессионное движение со скоростью, зависящей от значения момента силы инерции. Инерционная девиация проявляется в форме затухающих колебаний после окончания маневра судна (курсом и/или скоростью). Различают инерционную погрешность с выключенным на время маневра успокоителем (баллистическая погрешность первого рода) и с включенным успокоителем (баллистическая погрешность второго рода или погрешность ускорения-затухания). Наибольшее значение инерционная погрешность первого рода имеет в момент окончания маневра. Инерционная погрешность второго рода достигает наибольшей величины приблизительно через 20−25 мин после окончания манёвра. На практике в условиях часто повторяющихся манёвров производить какиелибо расчёты по определению инерционных погрешностей нецелесообразно. Однако судоводитель должен критически оценивать их возможную величину и характер изменения. Для этого необходимо учитывать следующее:
♠инерционные погрешности носят гироскопический характер, т.е. возникают
не сразу после появления инерционных возмущений и исчезают не сразу после их прекращения;
♠изменение инерционных погрешностей во времени после прекращения действия возмущающих факторов происходит по законам собственных колебаний гирокомпаса, т.е. с тем же периодом и фактором затуханий;
♠для транспортных судов величина инерционной погрешности в средних широтах после однократных маневров обычно не превышает 2−3°;
♠показания гирокомпаса следует считать ошибочными в течение 40−50 мин после окончания маневра; в особо сложных условиях (плавание в высоких широтах и на больших скоростях) инерционная погрешность может
сохраняться в течение 1.5 ч после маневрирования;
♠существенные инерционные погрешности появляются при полуциркуляции судна с курса 0° или 180°, а также при зигзагообразном маневрировании на четвертных генеральных курсах;
♠при отсутствии выключателя затухания инерционная погрешность гирокомпаса принципиально не может быть устранена;
♠выключение успокоителя колебаний гирокомпасов с нерегулируемым периодом целесообразно в широтах меньше расчётной (для отечественных конструкций 60°);