Автопрокладчик
Содержание
Введение
Ответственность за обеспечение безопасности кораблевождения лежит не только на штурмане корабля. Она возлагается в полной мере и на вахтенного офицера и, естественно, на командира корабля.
Вам, как будущим вахтенным офицерам, а в перспективе, помощникам, старшим помощникам и командирам с вопросами, касающимися кораблевождения, придется столкнуться с первых дней своей профессиональной деятельности и в период всей своей службы в качестве корабельного офицера.
Статьи корабельного устава инструкций вахтенному офицеру и командиру корабля, других руководящих документов, четко определяют обязанности должностных лиц по обеспечению безопасности кораблевождения.
Более того, Директивой ГШ ВМФ № 703/20 предусматривается обязательная сдача экзаменов всеми офицерами корабля (за исключением БЧ-5) на допуск к несению штурманской вахты по БГ № 2 в открытом море.
Но особенно актуально это на кораблях, где штатным расписанием предусмотрен один Здесь, фактически, вам придется столкнуться с исполнением обязанностей вахтенного штурмана на ходу корабля.
Поэтому, от того, насколько грамотно вы будете исполнять эти обязанности наряду со своими непосредственными обязанностями по занимаемой должности, будет зависеть ваше продвижение по службе и, главное, навигационная безопасность плавания корабля.
Автопрокладчик занимает одну из важнейших мест в ряду технических средств навигации. Это, фактически, главное рабочее место штурмана в период плавания корабля.
Все вы уже познакомились на кафедре кораблевождения с ведением ручной прокладки пути корабля. И вам уже должно быть понятно, что эта работа сопряжена с большими затратами времени и высокой напряженностью работы штурмана. Это, в свою очередь, создает дефицит времени для решения других важных задач:
коррекция счислимого места различными способами;
навигационные расчеты для обеспечения применения оружия;
управление боевой частью;
использование технических средств навигации;
другие задачи, решаемые штурманской боевой частью.
Поэтому возникла необходимость в создании прибора, способного автоматически решать задачи аналитического и графического счисления пути корабля.
Этот прибор получил название автопрокладчика.
Первый АП был создан в 1873 году талантливым русским изобретателем, офицеров флота Дворжецким. Его испытания дали хорошие результаты.
Однако, как часто это бывает, в серийное производство АП АП были запущены не у нас, а в США и успешно использовались до конца 2-й мировой войны (АП «ОДОГРАФ»).
После окончания 2-й Мировой войны АП АП получили широкое распространение и у нас на ВМФ. В настоящее время различные типы АП АП установлены практически на всех боевых кораблях флота, вспомогательных судах и судах гражданского флота.
На лекции мы познакомимся с общими понятиями об автопрокладчиках, принципами автоматического счисления и прокладки пути корабля.
Источник
Автопрокладчик
Содержание
Введение
Ответственность за обеспечение безопасности кораблевождения лежит не только на штурмане корабля. Она возлагается в полной мере и на вахтенного офицера и, естественно, на командира корабля.
Вам, как будущим вахтенным офицерам, а в перспективе, помощникам, старшим помощникам и командирам с вопросами, касающимися кораблевождения, придется столкнуться с первых дней своей профессиональной деятельности и в период всей своей службы в качестве корабельного офицера.
Статьи корабельного устава инструкций вахтенному офицеру и командиру корабля, других руководящих документов, четко определяют обязанности должностных лиц по обеспечению безопасности кораблевождения.
Более того, Директивой ГШ ВМФ № 703/20 предусматривается обязательная сдача экзаменов всеми офицерами корабля (за исключением БЧ-5) на допуск к несению штурманской вахты по БГ № 2 в открытом море.
Но особенно актуально это на кораблях, где штатным расписанием предусмотрен один Здесь, фактически, вам придется столкнуться с исполнением обязанностей вахтенного штурмана на ходу корабля.
Поэтому, от того, насколько грамотно вы будете исполнять эти обязанности наряду со своими непосредственными обязанностями по занимаемой должности, будет зависеть ваше продвижение по службе и, главное, навигационная безопасность плавания корабля.
Автопрокладчик занимает одну из важнейших мест в ряду технических средств навигации. Это, фактически, главное рабочее место штурмана в период плавания корабля.
Все вы уже познакомились на кафедре кораблевождения с ведением ручной прокладки пути корабля. И вам уже должно быть понятно, что эта работа сопряжена с большими затратами времени и высокой напряженностью работы штурмана. Это, в свою очередь, создает дефицит времени для решения других важных задач:
коррекция счислимого места различными способами;
навигационные расчеты для обеспечения применения оружия;
управление боевой частью;
использование технических средств навигации;
другие задачи, решаемые штурманской боевой частью.
Поэтому возникла необходимость в создании прибора, способного автоматически решать задачи аналитического и графического счисления пути корабля.
Этот прибор получил название автопрокладчика.
Первый АП был создан в 1873 году талантливым русским изобретателем, офицеров флота Дворжецким. Его испытания дали хорошие результаты.
Однако, как часто это бывает, в серийное производство АП АП были запущены не у нас, а в США и успешно использовались до конца 2-й мировой войны (АП «ОДОГРАФ»).
После окончания 2-й Мировой войны АП АП получили широкое распространение и у нас на ВМФ. В настоящее время различные типы АП АП установлены практически на всех боевых кораблях флота, вспомогательных судах и судах гражданского флота.
На лекции мы познакомимся с общими понятиями об автопрокладчиках, принципами автоматического счисления и прокладки пути корабля.
1. Общие сведения об АП АП
Место корабля в море определяется двумя географическими координатами:
Очевидно, что в процессе движения корабля эти координаты будут непрерывно изменяться, и местоположение корабля будет определяться текущими или счислимыми координатами: ( j С и l С).
Эти координаты могут быть получены двумя способами:
а) вручную – путем ведения графической прокладки пути корабля ими аналитического счисления (с которым вы познакомились на кафедре кораблевождения и отработали на учебном корабле).
б) автоматически – с помощью специальных устройств, путем реализации в них формул аналитического счисления.
СРУ, в которых реализуются задачи аналитического счисления, получили название автопрокладчиков.
Автопрокладчиками называются устройства, в которых автоматически вырабатываются счислимые координаты места корабля и ведется автоматическая прокладка пути на морских навигационных картах (МНК).
Т.о. в АП решаются две главные задачи:
1. Непрерывное автоматическое вычисление координат места корабля.
2. Автоматическая прокладка пути корабля на МНК.
Помимо этих 2-х главных задач, АП обеспечивает:
1. Трансляцию выработанных координат в корабельные системы автоматики;
2. Ведение боевой прокладки;
3. Определение маневренных элементов корабля;
4. Решение ряда специальных задач.
Для реализации задач аналитического счисления в АП вручную или автоматически вводятся следующие исходные данные:
а) Начальные координаты ( j 0 и l 0)
б) Курс корабля от курсоуказателя (КК)
в) Скорость корабля от лага (VЛ)
г) Угол ветрового дрейфа ( a )
д) Направление и скорость течения (КТ, VТ)
е) Поправка курса и скорости ( D К, D V)
ж) Экваториальный масштаб карты (МЭ).
По этим исходным данным решаются задачи аналитического счисления (как это происходит, рассмотрим с вами во втором вопросе лекции).
Исходя из назначения и задач, решаемых различными кораблями, к АП предъявляются определенные требования, которым они должны отвечать:
а) Обеспечение требуемой точности работы;
б) Достаточный диапазон масштабов работы;
в) Наличие постоянного масштаба для ведения боевой прокладки;
г) Возможность длительной непрерывной работы;
д) Высокие, надежностные характеристики;
е) простота в обслуживании и использовании.
Исходя из этих критериев, разработан и внедрен в эксплуатацию достаточно большой ряд различных типов АП АП. Они различаются между собой по конструкции, элементной базе, характеристикам. Однако, принципы построения и реализация алгоритмов задач аналитического счисления у них практически одинаковы.
Большинство современных АП АП построено исходя из условий, что Земля – шар. Это значительно упрощает алгоритмы решаемых задач, а, следовательно, и конструкцию самих приборов. В свою очередь, этот факт обеспечивает более высокую надежность, упрощает обслуживание, улучшает ремонтопригодность. При этом методические погрешности от такого упрощения не превышают 0,5%, что обеспечивает достаточную точность автоматического счисления в целях обеспечения безопасности кораблевождения и использования оружия.
Однако, в современных высокоточных навигационных комплексах используются автопрокладчики, построенные, исходя из условия, что Земля — эллипсоид вращения. Это в свою очередь, усложняет конструкцию, но в данном случае, главным критерием выступают точностные характеристики.
Т.о., в целях автоматической выработки счислимых координат места корабля и ведения автоматической прокладки пути на МНК созданы навигационные приборы, называемые автопрокладчиками.
Автопрокладчик – устройство, в котором по исходной информации решаются автоматически задачи аналитического счисления.
Каким образом это происходит, каковы основы построения и принципы определения счислимых координат и прокладки, пути корабля, исходя из условия, что Земля – шар, рассмотрим во втором вопросе.
2. Основы построения АП АП
а) Принцип определения счислимых координат.
Из теории навигации известно, что счислимые координаты места корабля при аналитическом счислении определяются зависимостями:
(1)
где: j 0 и l 0 – начальные широта и долгота;
РШ и РД – соответственно разность широт и разность долгот.
РШ определяется приращением: j С — j 0.
РД определяется выражением
РД = ОТШ × sec j CР (2)
где: ОТШ – отшествие,
j СР – средняя широта между начальной ( j 0) и текущей ( j С) широтой места.
Т.о. чтобы иметь счислимые координаты необходимо знать начальные координаты (а они известны и вводятся вручную в начале автоматического счисления) и непрерывно вычислять РШ и РД (решение этой задачи происходит в СРУ).
Рассмотрим принцип выработки РШ и РД, для чего обратимся к рис. 1.
Рис. 1
На рис. 1 дополнительно обозначено:
ПУ = КК + D К + a + b — путевой угол;
V – скорость корабля по лагу с учетом вводимых поправок;
t – время движения.
Из рисунка 1 очевидны следующие соотношения:
(3)
В период плавания корабля непрерывно меняются значения РШ и РД. В СРУ непрерывно вычисляются бесконечно малые промежутки времени (dt) и происходит непрерывное их суммирование.
Процедура суммирования бесконечно малых величин определяется таким математическим действием как интегрирование.
Представив РШ и РД в виде суммы элементарных приращений, получим:
(4)
По выражениям (4) в СРУ непрерывно вырабатываются текущие значения РШ и РД, которые прибавляются к начальным координатам ( j 0; l 0).
Подставляя выражения (4) в (1) получим выражение (5) по которым в СРУ решается задача автоматического вычисления счислимых координат:
(5)
Алгоритм выработки счислимых координат представлен на рис. 2.
Структурная схема алгоритма выработки счислимых координат
Таким образом, в автопрокладчике решается задача вычисления счислимых координат.
Рассмотрим принцип ведения автоматической графической прокладки пути корабля.
б) Принцип ведения автоматической прокладки
Автоматическая графическая прокладка пути корабля ведется на МНК с помощью специального электромеханического планшета и заключается в построении вектора пройденного расстояния (S) по составляющим РШ и ОТШ, которые вырабатываются СРУ.
Векторное сложение двух этих величин можно пояснить простейшим рисунком:
, (6)
где S – вектор пути корабля;
РШ и ОТШ – составляющие пройденного расстояния по меридиану и параллели соответственно.
В качестве МНК в кораблевождении используются карты в нормальной проекции Меркатора.
Одной из характерных особенностей этой проекции является то, что масштаб переменный в различных точках карты (т. е. текущий масштаб). Поэтому для ведения автоматической прокладки на картах в меркаторской проекции необходимо иметь составляющие пройденного расстояния по меридиану (РШ) и параллели (ОТШ) в текущем масштабе карты.
Текущий масштаб карты является функцией экваториального масштаба и широты плавания корабля:
МТ = МЭsec j C, (7)
где МТ – текущий масштаб карты;
МЭ – экваториальный масштаб карты (величина постоянная для данной карты).
Составляющие пройденного расстояния по меридиану и параллели в текущем масштабе карты определяются выражением:
(8)
Подставляя в (8) значения РШ и ОТШ (из выражения 4) и принимая 
, где СЭ – знаменатель экваториального масштаба, получим:
(9)
Значения 
поступают на специальное устройство, где происходит их механическое сложение, и суммарный вектор 
с помощью отмечающего устройства прокладывается на карте.
Таким образом, в АП решается задача автоматической прокладки пути корабля.
3. Погрешности АП
АП свойственны методические и инструментальные погрешности. По характеру они подразделяются на систематические и случайные.
Систематические погрешности обусловлены: приближенными аналитическими зависимостями счисления и прокладки пути корабля, полученными в результате учета формы Земли в виде шара; износом деталей АП; температурными деформациями; погрешностями входных данных: курса, скорости, поправок на дрейф, течение, инструментальных поправок; погрешностями дистанционных следящих систем.
Случайные погрешности обусловлены: люфтами, зазорами, изменениями размеров деталей в процессе эксплуатации и изменениями параметров электрических элементов; случайными колебаниями напряжения, частоты тока и колебаниями температуры окружающей среды; случайными погрешностями выходных данных АП.
Систематические и случайные погрешности составляют результирующую инструментальную погрешность АП, которая оценивается в процентах пройденного расстояния. Для выявления результирующей инструментальной погрешности проводятся проверки АП. С решением контрольных задач.
Выводы:
На основании реализации алгоритмов аналитического счисления в автопрокладчике автоматически решаются задачи непрерывного вычисления счислимых координат места корабля и прокладки пути на морских навигационных картах.
На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
1. В автопрокладчике автоматически вычисляются счислимые координаты места корабля, и ведется автоматическая прокладка на морских навигационных картах.
2. Счислимые координаты вырабатываются устройстве путем сложения начальных координат, вводимых вручную, с текущими значениями РШ и РД, вырабатываемых устройством.
3. Автоматическая прокладка пути корабля производится на специальном электромеханическом планшете, на котором прокладывается суммарный вектор пути корабля по составляющим пройденного расстояния по параллели и меридиану в текущем масштабе карты.
Источник