Навигационные приборы это в истории кратко

Обновлено: 06.07.2024

устройства, предназначенные для измерения отдельных элементов движения корабля, летательных аппарата и других подвижных объектов, получения навигационных параметров для определения их местоположения и исходных данных для применения оружия. К навигационным приборам относятся компасы (гирокомпасы) гироазимуты, автопрокладчики, высотомеры, лаги, лоты, эхолоты, секстаны и др.

EdwART. Толковый Военно-морской Словарь , 2010

Смотреть что такое "Навигационные приборы" в других словарях:

Навигационные приборы — устройства, предназначенные для измерения элементов движения корабля, ЛА и других подвижных объектов, получения навигационных параметров для определения их местоположения и исходных данных для применения оружия. К Н. п. относятся компасы… … Словарь военных терминов

Пилотажно - навигационные приборы — устройства, выдающие информацию о параметрах движения ЛА в полёте н действующих на него перегрузках. Для измерения параметров движения применяются П. н. п.: аэрометрические (высотомеры, измерители скорости и др.), гироскопические, выдающие… … Словарь военных терминов

Приборы оптические — устройства, позволяющие получать изображение объектов с помощью оптических систем (линз, призм, зеркал и т.п.). Основными частями П.о. являются объектив и окуляр. Характеристики П.о.: увеличение, поле зрения, входной и выходной зрачки, удаление… … Словарь черезвычайных ситуаций

ПРИБОРЫ ЭЛЕКТРОНАВИГАЦИОННЫЕ — навигационные приборы, построенные с широким применением электротехники. Среди всех П. Э. наиболее интересным является гирокомпас, как по сложности своей теории и практического конструктивного осуществления, так и вследствие его значения в… … Морской словарь

Навигационные средства — устройства для обеспечения аэронавигации, навигации и эффективного использования оружия. Включают навигационные комплексы, навигационные системы, приборы и устройства, а также навигационное оборудование морского (океанского) театра военных… … Морской словарь

АВИАЦИОННЫЕ БОРТОВЫЕ ПРИБОРЫ — приборное оборудование, помогающее летчику вести самолет. В зависимости от назначения авиационные бортовые приборы делятся на пилотажно навигационные, приборы контроля работы авиадвигателей и сигнализационные устройства. Навигационные системы и… … Энциклопедия Кольера

Оптические приборы — технические устройства, действия которых основано на волновых свойствах света, позволяющих получать изображения объектов с помощью оптических систем (линз, призм, зеркал и т.п.). О.п. подразделяются: на приборы наблюдения; приборы измерения… … Пограничный словарь

Оптические приборы — технические устройства, действие которых основано на волновых свойствах света, позволяющих получать изображения объектов с помощью оптических систем из линз, призм, зеркал и т. п. Осион ные части О. п. объектив и окуляр. По назначению О. п.… … Словарь военных терминов

ЛОТЫ НАВИГАЦИОННЫЕ — приборы, посредством которых измеряют глубину моря под килем судна. Л. Н. по роду своего устройства разделяются на: 1. Ручной лот и диплот. 2. Механические лоты и 3. Эхо лоты. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское… … Морской словарь

Спутниковые навигационные системы и геодезические приборы — 6.9 Спутниковые навигационные системы и геодезические приборы допускается применять при обследовании протяженных участков дорог, как правило, более 50 км с целью корректировки суммарной протяженности дорог по реперным точкам, расположенным через… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Мы уже писали о способах ориентирования на местности с помощью специальных изобретений или вооружившись лишь знаниями о расположении природных и архитектурных объектов. Естественно, намного проще выбраться из леса или найти выход из запутанных улочек с помощью особых приспособлений, созданных специально для ориентирования, чем полагаться на повёрнутую в нужную сторону голову подсолнуха или северную сторону камня. В нашей статье мы проследим потрясающий путь человеческих изобретений от астролябии до современных приборов навигации.

По расположению звёзд

Наиболее популярна астролябия стала в эпоху Возрождения, когда способность верно использовать прибор была одним из важнейших умений в астрономическом образовании. Знание астрономии тогда стояло во главе угла всего образования, а умение делать вычисления на астролябии свидетельствовало о высоком положении и интеллектуальном развитии человека.

По высоте Солнца

Секстант — навигационный прибор, позволяющий измерять высоту Солнца и прочих космических объектов над горизонтом для того, чтобы определить географические координаты. Освоить азы ориентации на местности, изучив знания, накопленные человечеством, поможет учебник по географии для 5 класса под редакцией А. А. Летягина.

По указанию иглы

На сегодняшний день компас может выглядеть по-разному: очень просто — практически, как при первом своём появлении, и достаточно сложно — если к нему были добавлены новые электронные детали. Однако несмотря на широкий выбор средств навигации про компас вряд ли забудут — уж слишком это простой, удобный и верный способ определить стороны света.

По советам карты

Как увлечь школьников географией? Четыре ключа к эффективному использованию электронных образовательных ресурсов

По сигналам из космоса

Подобные исчисления стали настоящим переворотом в области навигации. Сначала данными аппарата стали пользоваться военные. Так, появился первый GPS-спутник, запущенный американскими военными. Подобными разработками занимались и советские учёные.

Основой системы ГЛОНАСС стали двадцать четыре спутника, движущихся в трёх орбитальных плоскостях Земли. Принципиальное отличие отечественных спутников от американских – в отсутствии резонанса с вращением Земли, благодаря чему наши спутники более стабильны.

До 2000 года сигнал GPS для обычного населения планеты передавался с помехами для того, чтобы показания были не совсем точны. Однако затем помехи были устранены, и мир получил возможность использовать в быту точные данные по определению местоположения.

Учитывая историю навигации и наблюдая за современными изобретениями, легко сделать вывод, что приборы по определению местоположения будут снова и снова совершенствоваться. Например, беспилотники стали уже не прерогативой военных сил — их разработкой занимаются все крупные производители автомобилей. Соединение действительной навигации GPS с виртуальным миром — уже не фантастика. Да и многие аппараты, о которых люди раньше только мечтали, уже воплотились в реальность. Именно поэтому мы с таким упоением следим на разработками учёных и наслаждаемся нововведениями мира навигации, ведь подобные открытия делают нашу жизнь не только проще, но и раздвигают рамки наших возможностей.

Астролябия — первый навигационный прибор

Одним из первых навигационных приборов стала астролябия. Ее изобретение приписывают греческому астроному и математику Клавдию Птолемею (87—165). В конце XV в. этот прибор был несколько усовершенствован португальцами и в дальнейшем широко использовался астрономами, путешественниками и моряками.

Секстант — более точный указатель направления

В начале XVIII в. астролябия была вытеснена более совершенным прибором — секстантом. По некоторым данным, принцип работы секстанта описал еще в 1699 г. известный английский ученый Исаак Ньютон (1643—1727), но не воплотил его на практике. Это удалось сделать практически одновременно, но независимо друг от друга: в 1730 г. — американскому изобретателю Томасу Годфри (1704—1749) и в 1731 г. — английскому математику Джону Хадли (1682—1744).

Навигация при помощи спутниковой системы

В конце XX в. на смену астролябиям и секстантам пришла совершенная навигационная система GPS (Глобальная Позиционная Система), которая улавливает сигналы, посылаемые со спутников, и снабжает пользователя информацией о точном местоположении. Кроме того, такая система способна определить скорость движения, пройденный путь, рассчитать расстояние и направление до намеченного пункта, время прибытия и отклонения от заданного курса.

Стрелка смотрит неизменно на север

На ходовом мостике находятся приборы и устройства, необходимые для управления судном. Навигационные приборы – предназначены для определения местоположения судна и измерения отдельных элементов его движения:

компасы
гироазимуты
автопрокладчики
лаги
лоты
эхолоты
секстаны и другие устройства

Компасы

Компас – основной навигационный прибор, служащий для определения курса судна, 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).

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 (рис. 3.3).

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.

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:

1. На основании сигналов со спутников определяются координаты приемника 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.

SC-130 спутниковый компас - Основные особенности:

Не требует технического обслуживания
Точность определения курса 0,25°. Идеально подходит для установки на средних по размеру и крупных судах для навигации в переполненных судами портах
Использование ГНСС Галилео и ГЛОНАСС для получения максимальной точности. За счет приема сигналов от спутников различного типа исключается проблема отсутствия сигнала из-за недостаточного количества спутников
Сверхмалое время инициализации – 90 секунд
Удобное подключение к существующей судовой сети через Ethernet
Высокая скорость слежения 40°/с (в два раза больше, чем требуется ИМО для высокоскоростных судов)
Высокоточные данные о бортовой/килевой качке в аналоговом и цифровом форматах для стабилизаторов качки, гидролокаторов, и др.
Контроль скорости перемещения носа и кормы судна для безопасной швартовки

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.

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).

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 (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.

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

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

относительные лаги, измеряющие скорость относительно воды;
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).

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.

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

Средства автоматической радиолокационной прокладки (САРП) – это радиолокационные информационно-вычислительные комплексы, выполняющие автоматическую обработку радиолокационной информации. САРП выполняет следующие операции (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 радио-локационных 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:

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).

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 трех) – с известными параметрами их орбит на каждый момент времени, и вычислении по измененным 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.

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

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.

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).

Читайте также: