Меню

Навигационное оборудование судна это

Судовое навигационное оборудование

Навигационное оборудование судов — это многокомпонентная электронная система водного транспортного средства, установленная с целью вычисления оптимального маршрута движения.

За точность вычисления и выполнения навигационных расчетов ответственен судовой навигационный комплекс, состоящий из:

  • судовых технических средств навигации,
  • судового оборудования для задач управления маневрами судна.

Навигационное оборудование судов — это, как уже было сказано, многокомпонентная система, поэтому выделяют следующие ее подсистемы:

Судовые навигационные системы:

  • инерциальная судовая навигационная система,
  • астрономическая судовая навигационная система,
  • судовая система курсоуказания,
  • судовая навигационная система радиолокационной прокладки,
  • информационно-вычислительная судовая навигационная система и др.

Гироскопические судовые навигационные устройства:

  • судовой гирокомпас,
  • судовой гироазимут,
  • судовой гирогоризонт,
  • судовой гиростабилизатор и др.

Судовые навигационные устройства для определения координа судна:

  • судовой секстан,
  • судовые приемоиндикаторы радионавигационной системы,
  • судовой пеленгатор,
  • судовая аппаратура навигационной подводной гидроакустической системы и др.

Судовые навигационные устройства отображения, обработки и регистрации:

  • судовой пульт штурмана,
  • судовой автопрокладчик,
  • судовой навигационный преобразователь координат,
  • судовой курсограф и др.
  • одномерный, двумерный и трехмерный лаги,
  • гидродинамический лаг,
  • геомагнитный лаг,
  • радиолаг и др.

Магнитные судовые компасы:

  • магнитный судовой компас,
  • стрелочный магнитный судовой компас,
  • индукционный магнитный судовой компас и др.

Судовые навигационные инструменты:

  • ручной судовой секстан,
  • судовой наклономер и др.

Источник

Мореходные приборы и инструменты

Мореходные приборы и инструменты

Содержание

  1. Компасы
  2. Эхолот
  3. Лаг
  4. Радионавигационные приборы
  5. Навигационные инструменты

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).

Главный 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.

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.

Современные гирокомпасы

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

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).

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.

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.

Ручной лот

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.

  • 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.

Читайте также:  Руководство по чистке гриля последовательность и выбор моющих средств

DS-85 Доплеровский лаг

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.

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.

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

Экран РЛС и Экран САРП

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:

  • 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.

Индикатор GPS

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.

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).

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.

Секстан и Хронометр

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).

Прокладочный инструмент и Документация

Литература

Матрос морского судна — Шарлай Г. Н. [2014]

Источник



Тема 9 НАВИГАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И СРЕДСТВА СВЯЗИ

9.1. Основные навигационные приборы; их назначение и размещение.

Навигационное оборудование судна состоит из комплекса навигационных приборов, обеспечивающих: — прокладку курса судна, уточнение и определение географических координат его местонахождения; а также обеспечивать безопасность плавания при подходе к берегу в условиях малых глубин, при встрече с другими судами.

Основные навигационные приборы и инструменты: компасы, пеленгаторы, радиопеленгаторы, секстан, хронометры – для ориентации в пути и определения местонахождения судна; лаги – для определения скорости и учета пройденного расстояния; радио- и гидролокаторы, гидрофоны, эхолоты – для проверки пути и места судна в условиях плохой проходимости и при подходе к берегу; термометры; барометры, термографы, анемометры, психрометры – для определения метеоусловий по пути следования. Используются системы CPS и ГЛОНАСС, а также инерциальные (для ПЛ) – см. приложение №.

Почти все навигационные приборы размещают на гражданских судах в рулевой и штурманской рубках; на гражданских судах их объединяют в ходовую рубку, а навигационные приборы – в пульт судовождения. На крупных танкерах с целью улучшения обзора по курсу на фок-мачте устанавливают телекамеру, а в рулевой рубке – видеоконтрольный монитор (телеэкран). При помощи других телекамер получают видеоинформацию с бортов судна для швартовки и из важных постов (МКО, румпельного отделения и пр.) и с кормы.

Для гироприборов выделяется выгородка — гиропост. При использовании магнитного компаса для определения курса судна относительно географического меридиана необходимо учитывать магнитное склонение, которое образуется от несовпадения магнитного и географического полюсов. Это склонение указывается на морских картах. Для гирокомпаса склонение не требуется, т.к. он сохраняет заданное направление вне зависимости от магнитных полей и маневрирования судна.. Гирокомпас показывает направление истинного географического меридиана.

На судне имеется один главный компас и путевые (репитеры) на всех запасных постах управления, в каюте капитана, на крыльях мостика, в рулевой и штурманской рубке. Показания гирокомпаса передаются по специальным кабелям к приборам автоматизации судовождения: курсографу, авторулевому, автопрокладчику. Местоположение судна по направлению на береговые (и др.) ориентиры определяют с помощью пеленгаторов, установленных на круглой оправе главного компаса и репитеров на крыльях мостика. Пеленг – угол между нордовой ветвью истинного меридиана и направлением на ориентир. Кроме обычных, на судах устанавливают радиопелегаторы — радиоприемные устройства с вращающейся или крестовой антенной, позволяющих определить направление на радиомаяк. Для уточнения истинного местоположения судна периодически проводится обсервация с помощью секстана или радиосекстана – прибора с параболической антенной, улавливающей радиоизлучения небесного светила. CPS и ГЛОНАСС .

Лаг – прибор, измеряющий скорость движения судна относительно воды (относительный лаг) или дна (абсолютный). Способы определения: гидродинамический, механический. Указатели скорости и пройденного расстояния размещают в выгородке 2-го дна в районе МКО, а репитеры – в рулевой и штурманской рубках, каюте капитана.

Для измерения глубин применяют лоты и эхолоты звуковые и магнитострикционные, в которых роль звука выполняет ультразвук, создаваемый вибратором-излучателем, глубина самописцем записывается на ленту.

Радиолокационные станции определяют объекты, находящиеся на поверхности воды, земли и в воздухе. Принцип – отражение радиоволн от поверхности предметов. Судовая РЛС состоит из антенны направленного действия, установленной на грот-мачте и вращающейся вертикальной оси, индикаторов с экраном в рулевой и штурманской рубке, шкафа, в котором размещен передатчик, приемник, вспомогательное оборудование.

Читайте также:  Машины дорожной разметки пластиком

Гидролокационные станции (ГЛС) используют для обнаружения препятствий под водой, для связи. Они состоят из излучателя звуковых колебаний и гидрофонов-приемников отраженных.

Для метеонаблюдений на судах используют: термометры, барометры, барографы, анемометры, психрометры.

9.2. Средства внутренней и внешней связи и сигнализации

9.2.1. Средства внешней связи.

Это: средства радиосвязи, сигнально-отличительные и сигнально-проблесковые огни, сигнальные знаки (фигуры) и флаги, звуковые и пиротехнические, сигнальные средства.

Средства связи разделяются на: главные (навигационные), эксплуатационные, резервные, общие. Средства радиосвязи размещаются в рубках, вблизи от штурманской. Сигнально-отличительные огни (зажигаются на всех судах на ходу): 1,2й топовые, бортовые и кормовой, буксировочный (при буксировке). Состав и расположение этих огней регламентируется международными правилами предупреждения столкновения судов на море (МППСС) и правилами Регистра. По топовым огням, устанавливаемым на фок- и грот-мачте на разной высоте, можно определить, в какую сторону идет судно. Бортовые огни устанавливаются по бортам в районе ходового мостика, на ПБ-зеленый; на ЛБ-красный. Кормовой огонь (белый) устанавливается в ДП на рубке юта или на планшире леера. Буксировочный (желтый) устанавливают под кормовым огнем. Суда на воздушной подушке в неводоизмещающем режиме дополнительно выставляют круговой желтый проблесковый огонь. Якорные огни (белые) устанавливают только на время якорной стоянки в носовой и кормовой частях судна соответственно по 6 м и 4,5 м. «Не могу управляться» (два красных один над другим) зажигают в аварийном случае. Буксирные огни (белые) зажигают над или под передним топовым , если судно буксирует 1 или несколько судов. Особые огни зажигают на судах: ведущих траление, кабельные, водолазные, гидрографические работы.

Сигнально-проблесковые огни: клотиковые, лампа маневроуказания, дневной сигнализации. Сигнальные знаки – черные, красные шары, конусы, ромбы – для предупреждения о метеообстановке.

Флаги международного свода сигналов (40 флагов) – передача срочной информации в пределах видимости, также флажной семафор.

Звуковые сигнальные средства: паровой свисток, тифон, колокол, горн туманный, гонг. А также: парашютные, звуковые ракеты, дымовые шашки, фальшфеера.

9.2.2. Средства внутрисудовой связи и сигнализации

Это: громкоговорящая связь, электрический. телеграф (машинный), ревуны, звонки, световые сигналы, переговорная труба, мегафон. Телефонная связь: прямая, командная, АТС. Прямая – между двумя абонентами; командная – с помощью коммуникаторов. АТС – для обиходных целей. Громкоговорящая связь (одно и двухсторонняя) для подачи команд, экстренных сообщений, швартовки. Звонки, ревуны, световые сигналы – авария, пожар, тревога.

Тема 10 Автоматизация управления судовыми процессами

Исторические этапы развития:

1. До 1960 г. — локальные системы управления; попытки дистанционного управления главными двигателями (ДАУ дистанционное автоматическое управление).

2. 1960-1965 г.г. — интенсивное внедрение ДАУ и централизованный контроль с единого поста.

3. 1965-1970 г.г. — опытовое внедрение комплексной системы автоматизации; совершенствование систем контроля.

4. 1970-1985 г.г. — создание автоматизированных систем управления на микропроцессорной базе.

Автоматизированное судно— функции управления судовыми процессами переданы устройствам и приборам.

— автоматизированное управление ССУ (СЭУ);

— автоматизированное управление грузовыми операциями;

— автоматизированное управление судовыми системами;

— автоматизированное управление движением.

Судовая автоматизированная система управления (АСУ)

Комплекс взаимосвязанных средств управления и контроля за работой механизмов и устройств судна, обеспечивающий совместно с человеком-оператором их эффективное использование. Так называемая система «человек — машина» (СЧМ). Состав системы:

— вычислительные средства и периферийные устройства ввода,
вывода, подготовки и хранения данных, преобразования; клавиатура,
индикация и пр.;

— микропроцессоры, ПЭВМ, локальные сети.
Принцип построения — локально-модульный.

Для боевых судов (кораблей) используется БИУС – боевая информационно-управляющая система.

— повышает экономичность, снижает себестоимость перевозок;

— более эффективное использование судна в ходовых, погрузочно-
разгрузочных операциях;

— увеличивает грузовместимость за счет сокращения экипажа;

— облегчает условия труда экипажа;

— оптимальные режимы работ оборудования при длительной
эксплуатации;

Система «Человек-машина» (СЧМ)

1. Преимущества человека в СЧМ:

— гибкость действия в непредвиденных ситуациях

— способность к анализу и синтезу информации.

2. Преимущества машины в СЧМ:

— надежность выполнения формализованных задач;

— превалирующее быстродействие и большая пропускная способность в обработке информации;

— реакция на сигналы за пределами человеческих чувств;

— работоспособность во вредных для человека условиях.

Источник

Мореходные приборы и инструменты

Мореходные приборы и инструменты

Содержание

  1. Компасы
  2. Эхолот
  3. Лаг
  4. Радионавигационные приборы
  5. Навигационные инструменты

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).

Главный 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.

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.

Современные гирокомпасы

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

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).

Читайте также:  Расчет площадей производственных участков

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.

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.

Ручной лот

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.

  • 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.

DS-85 Доплеровский лаг

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.

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.

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

Экран РЛС и Экран САРП

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:

  • 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.

Индикатор GPS

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.

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).

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.

Секстан и Хронометр

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).

Прокладочный инструмент и Документация

Литература

Матрос морского судна — Шарлай Г. Н. [2014]

Источник