59. Устройство навигационной аппаратуры и принцип работы координатора
Навигационная аппаратура с координатором (танковая навигационная аппаратура ТНА) имеет несколько модификаций. В качестве основных приборов в ее комплект обычно входят курсовая система (гирокурсоуказатель, преобразователь тока и пульт управления), датчик пути, координатор, курсоуказатель. При необходимости в комплект включают планшет индикаторный и координатор цели. К вспомогательным приборам и инструментам комплекта аппаратуры относятся перископическая артиллерийская буссоль ПАБ–2А (гирокомпас), визир ориентирования, хордоугломер, на обратной стороне которого на пластине выгравированы поперечные масштабы 1:25 000 и 1:50 000, циркуль-измеритель. Состав всего комплекта аппаратуры зависит от предназначения боевой (специальной) машины.
Курсовая система. Гирокурсоуказатель предназначен для измерения углов поворота машины. Основу его составляют трехстепенный вакуумный гироскоп, устройства азимутальной и горизонтальной коррекции и двухканальный сельсин-датчик следящей системы передачи значения дирекционного угла в координатор.
Преобразователь тока преобразует постоянный ток бортовой электрической сети в переменный – напряжением 35 В и частотой 400 Гц, который необходим для питания приборов системы.
Пульт управления предназначен для настройки курсовой системы. В нем имеется потенциометр со шкалой ШИРОТА, проградуированной в градусах географических широт (рис. 56), и поправочный потенциометр электробалансировки ЭЛ. Б. со шкалой, имеющей по 200 делений в обе стороны от нуля. Этот потенциометр служит для уточнения широтной балансировки гироскопа.
Рис. 96. Передняя панель пульта управления
(отсчет по шкале ШИРОТА равен 59°, по шкале ЭЛ. Б. – +0–70)
Цена деления шкалы ШИРОТА составляет 2°, а деления шкалы ЭЛ. Б. – 0-04 (изменение отсчета на шкале ЭЛ. Б. на одно деление вызывает уход главной оси гироскопа на 0-04 за один час работы гироскопа).
Датчик пути. В состав комплекта навигационной аппаратуры могут включаться механические и электронные датчики пути. Механический датчик пути соединен гибким валиком с ходовой частью машины. Энергия механического вращения валика при движении машины превращается в электрические сигналы, которые поступают в координатор. Электронный датчик пути представляет собой радиотехническое устройство, принцип работы которого основан на измерении разности частот излучаемого и отраженного от земной поверхности сигналов (эффект Доплера). Если излучатель и приемник установлены на неподвижной машине, то частоты излучаемого и отраженного сигналов равны. При движении между этими сигналами создается разность по частоте, пропорциональная скорости движения и являющаяся после соответствующей обработки информацией о пройденном пути.
Координатор – это счетно-решающий прибор, непрерывно вырабатывающий прямоугольные координаты местоположения, курс машины, дирекционный угол направления на конечный пункт маршрута и расстояние до него по осям координат.
Координатор имеет ряд устройств и шкал, с помощью которых вводятся и считываются прямоугольные координаты, приращения координат, дирекционные углы и значение корректуры пути. Все эти устройства и шкалы размещены на лицевой панели прибора (рис. 97).
Рис. 97. Лицевая панель координатора:
1, 2, 3 – рычажки установки координат; 4 – рычажок установки приращений (разностей) координат; 5 – ручка установки координат и приращений координат; 6 – шкалы и барабаны приращений координат; 7– счетчики координат; 8 – индекс указателя курса на конечный пункт; 9 – курсовая шкала грубого отсчета; 10 – курсовая шкала точного отсчета; 11 – шкала КОРРЕКТУРА ПУТИ; 12 – ручка установки корректуры пути; 13 – переключатель масштабов; 14 – кнопка запуска для контроля работы аппаратуры; 15 – выключатель СИСТЕМА; 16 – переключатель РАБОТА – КОНТРОЛЬ; 17 – ручка установки курсового угла
Шкальные механизмы координатора представляют собой счетчики координат 7 барабанного типа. Они позволяют вводить и считывать координаты, выраженные пятизначными числами. Цена одного деления правого барабана в режиме «Работа» составляет 10 м, При контроле работы аппаратуры переключатель масштаба устанавливается в положение «1 м», в этом случае цена одного деления правого барабана составляет 1 м.
При установке переключателя масштабов в положение «1 м» на шкалах х и у устанавливают сокращенные прямоугольные координаты – десятки и единицы километров, а также сотни, десятки и единицы метров, например, х =36250 и у = 71850. Особенность ввода координат х и у при установке переключателя масштабов в положение «10 м» заключается в дополнении сокращенных координат слева цифрой, соответствующей сотням километров, и округлении единиц метров до десятков. Если, например, полные прямоугольные координаты исходной точки х = 4 036 250 и у = 5 071850, то на шкалах координатора соответственно устанавливаются значения х =03625 и у =07185.
Шкальные механизмы приращений координат представляют собой неподвижные шкалы 6 с ценой деления 10 км и боковые барабаны с ценой деления 200 м. По правым барабанам считываются положительные значения приращений, а по левым – отрицательные. Отсчеты приращений на рис. 97: Δх = = +48,5 км и Δу = – 34,5 км.
Дирекционный угол продольной оси машины (курсовой угол) устанавливают и считывают с курсовых шкал грубого 9 и точного 10 отсчетов. Цена деления шкалы грубого отсчета (ГО) равна 0-50, а шкалы точного отсчета (ТО) – 0-01. По шкале грубого отсчета считывают также с помощью указателя 5 дирекционный угол направления на конечный пункт маршрута.
Шкала 11 КОРРЕКТУРА ПУТИ имеет 46 делений с оцифровкой от –13 до +10%. Цена одного деления составляет 0,5%.
Курсоуказатель предназначен для дублирования показаний шкалы грубого отсчета курса. Он устанавливается на приборном щитке перед механиком-водителем. Шкала 1 (рис. 98) указателя курса имеет 120 делений, цена одного деления 0-50. Для выдерживания механиком-водителем заданного курса индекс подвижного кольца 2 устанавливают против соответствующего деления шкалы. При движении по курсу стрелка 3 будет находиться против индекса.
Рис. 98. Курсоуказатель:
1 – шкала; 2 – индекс подвижного кольца; 3 – стрелка
Планшет индикаторный предназначен для индикации (показа) на топографической карте перекрестием визирных нитей местоположения машины. Он рассчитан на работу с топографическими картами масштабов 1:50 000 и 1:100 000. В планшет можно вкладывать сложенную по его размерам склейку из трех листов карты.
Включать и отключать планшет можно на стоянке и в движении выключателем X, У. Карту устанавливают в планшет, чтобы линии ее координатной сетки были параллельны натянутым визирным нитям планшета и совпадали со штрихами измерительных линеек.
Ручку переключения масштаба переводят в положение, соответствующее масштабу карты (50 или 100). Начальную установку нитей планшета осуществляют после установки исходных координат на шкалах координатора вначале ручкой ввода х, а затем ручкой ввода у, чтобы перекрестие нитей совпало с условным знаком ориентира (исходного пункта) маршрута на карте.
В планшете имеется устройство ввода поправок в координаты, вырабатываемые координатором. Оно используется при уточнении местоположения машины на контрольных точках маршрута. Это устройство имеет две кнопки: ПОПРАВКА X, ПОПРАВКА У – и переключатель ЗНАК ПОПРАВКИ. Поправки в координаты могут вводиться с помощью кнопок на остановках и в движении или вручную. Находясь на надежно опознанной контрольной точке или приближаясь к ней, устанавливают переключатель ЗНАК ПОПРАВКИ в соответствующее положение: для смещения нитей вверх и вправо – в положение «+», для смещения вниз и влево – в положение «–». Последовательным нажатием на кнопки ПОПРАВКА X и ПОПРАВКА У, перемещают нити планшета. Одновременно с перемещением нитей изменяются и значения координат на шкалах координатора. В момент нахождения машины на контрольной точке, а перекрестия нитей планшета над этой же точкой на карте координаты на шкалах координатора должны соответствовать координатам этой точки, определенным по карте.
Поправки в координаты можно вводить последовательно: на одной контурной точке – в абсциссу X, а на другой контурной точке – в ординату У.
Вручную поправки в координаты вводятся при отключенном выключателем Х, У планшете плавным вращением ручек установок х и у в нужную сторону.
Возможность корректировать текущие координаты на шкалах координатора по карте, помещенной на планшете, обеспечивает точность определения своего местоположения на всем протяжении марша.
Принцип работы координатора аппаратуры. Современная навигационная аппаратура с координатором позволяет решать две навигационные задачи и несколько тактических задач (определение прямоугольных координат целей, привязка элементов боевых порядков подразделений, нанесение на карту элементов боевых порядков своих войск, целеуказание и другие задачи).
Первая навигационная задача заключается в определении текущих прямоугольных координат х и у местоположения двигающейся машины и дирекционного угла α ее продольной оси (курса движения). Для решения этой задачи используются параметры движения машины: ее скорость (пройденный путь) и дирекционный угол направления движения.
Положим, что движение происходит по горизонтальному участку местности из точки № 1 в точку № 2 и т. д. (рис. 99). В процессе движения датчик путевой скорости определяет скорость движения машины и пропорциональное ей приращение пути ΔS, а датчик дирекционного угла (курсовая система «Маяк») определяет изменение дирекционного угла направления движения машины αм. Дирекционный угол машины регистрируется шкальным устройством и вводится в синусно-косинусный преобразователь (СКП), который вычисляет синус и косинус дирекционного угла машины (sin αм и cos αм). Приращение пути ΔS и тригонометрические функции sin α и cos α вводятся соответственно в вычислители приращений координат ВПКx и ВПКу, которые вычисляют Δх и Δу по формулам:
,
.
Рис. 99. Принцип работы координатора
Приращения координат Δх2 и Δу2 суммируются с исходными координатами точки № 1 и регистрируются соответствующими счетчиками координатора:
При движении к точке № 3 действия повторяются. Следовательно, текущие координаты движущейся машины равны алгебраической сумме координат начальной точки и приращений координат Δх и Δу, вычисленных аппаратурой в процессе движения машины до конечного пункта маршрута (например, точки п):
Вторая навигационная задача решается в тех случаях, когда известны координаты пункта назначения. Принцип решения этой задачи показан на рис. 100. Из прямоугольного треугольника АВС определяются расстояние до пункта назначения Sпн и дирекционный угол направления на этот пункт αпн:
Для движения в пункт назначения по кратчайшему расстоянию водитель должен вести машину, добиваясь наименьшего значения разности углов αА и αпн. При прибытии в пункт назначения Δх и Δу на шкалах координатора будут равны нулю.
Рис. 100. Решение второй навигационной задачи
Разведывательную задачу по определению координат обнаруженных целей часто называют третьей навигационной задачей. Она решается в навигационной аппаратуре с координатором при наличии координатора цели в следующем порядке.
Обнаружив цель, определяют до нее расстояние S дальномером и по угломерному устройству – угол визирования β на цель, вводят эти данные в координатор цели. Счетно-решающее устройство координатора цели вычисляет приращения координат Δхц и Δуц, т. е. решает прямую геодезическую задачу. Эти приращения координат суммируются с координатами местонахождения машины. Таким образом, определяются координаты цели:
При осмотре аппаратуры проверяют состояние стекол и подсветки шкал, напряжение в бортовой сети. Оно должно быть в пределах 27 В±10%.
Включение и выключение координатора производятся только в неподвижной машине и, как правило, при работающем двигателе. Ручку СИСТЕМА переводят в положение ВКЛ. При этом возникает характерный звук работающего преобразователя тока, и загораются лампочки подсветки шкал координатора. Спустя 13 мин на шкалах координатора устанавливают исходные данные: координаты исходного пункта, приращения координат между исходным пунктом и пунктом назначения, значение корректуры пути, дирекционный угол продольной оси машины.
При выключении координатора останавливают машину, после этого ручку СИСТЕМА переводят в положение ОТКЛ. Начинать движение можно лишь спустя 20 мин после того, как перестанет вращаться по инерции ротор гироскопа. Если остановить машину нельзя, координатор не выключают до возможной остановки. Не рекомендуется также отключать электропитание аппаратуры при включенном координаторе.
Подготовка исходных данных и начальное ориентирование машины
Исходными данными для работы с координатором служат геодезическая широта исходного пункта маршрута, полные прямоугольные координаты этого пункта хисх, yисх, полные прямоугольные координаты пункта назначения хпн, yпн, разности координат между пунктом назначения и исходным пунктом Δх, Δy, коэффициент корректуры пути К, дирекционный угол продольной оси машины αисх, дирекционный угол направления с исходного пункта на пункт назначения αпн. Исходные данные определяются с максимально возможной точностью по крупномасштабной топографической карте обычно заранее (при планировании марша). Измерения углов и определение координат по карте выполняют с помощью хордоугломера, циркуля-измерителя и поперечного масштаба. Полученные исходные данные проверяют повторными измерениями.
Маршрут движения выбирают по карте с учетом проходимости местности, защитных и маскировочных свойств, поднимают его установленным порядком (рис. 101).
Рис. 101. Подготовка маршрута движения на карте
Намечают по маршруту контрольные ориентиры, определяют и подписывают их координаты и дирекционные углы ориентирных направлений на удаленные местные предметы. Это значительно облегчает контроль работы аппаратуры в ходе марша.
Исходные данные, определенные по карте, обычно записывают в таблицу в определенном порядке.
При заблаговременной подготовке исходных данных по карте вместо дирекционного угла продольной оси машины определяют дирекционный угол ориентирного направления, т. е. направления на удаленный и видимый с исходного пункта маршрута ориентир.
Начальное ориентирование машины включает определение непосредственно на исходном пункте маршрута дирекционного угла продольной оси машины (курсового угла) и установку на соответствующих шкалах аппаратуры исходных данных.
Дирекционный угол продольной оси машины в зависимости от обстановки определяют:
по крупномасштабной топографической карте с помощью хордоугломера и циркуля-измерителя;
с помощью артиллерийской буссоли ПАБ–2А;
по Полярной звезде с помощью азимутальной насадки АНБ–1 буссоли ПАБ–2А;
по данным каталога координат геодезических пунктов.
Дирекционный угол продольной оси машины может быть определен и с помощью гирокомпаса.
Определение дирекционного угла αисх по карте с помощью хордоугломера и циркуля-измерителя выполняют в такой последовательности.
На исходном пункте маршрута машину устанавливают в направлении удаленного на 2-3 км от исходного пункта ориентира, точно опознанного на карте и местности. На рис. 102 таким ориентиром служит башня.
Рис. 102. Определение курсового угла по карте с помощью хордоугломера
По карте измеряют дирекционный угол направления на башню (измерения могут быть выполнены заранее при подготовке исходных данных), он равен 3-68. Так как установить машину точно в направлении удаленного ориентира не всегда возможно, то с помощью башенного угломера измеряют по ходу часовой стрелки угол визирования (3 между продольной осью машины и направлением на ориентир. В нашем примере β = 55-88. Дирекционный угол продольной оси машины αисх = αор –β = (3–68 + 60–00) – 55 – 88 = 7–80.
Определение дирекционного угла αисх с помощью буссоли ПАБ–2А. Перископическая артиллерийская буссоль ПАБ–2А (рис. 103) служит для измерения магнитных азимутов, горизонтальных и вертикальных углов на местности.
Рис. 103. Перископическая артиллерийская буссоль ПАБ–2А
с азимутальной насадкой АНБ–1:
1 – ориентир–буссоль; 2 – угломерное кольцо; 3 – буссольное кольцо; 4– монокуляр; 5 – азимутальная насадка; 6 – уровень; 7 – маховичок поворота головки визира; 8 – визир; 9 – корпус отсчетного червяка; 10 – корпус установочного червяка; 11 – вертикальная ось–шестерня с шаровой пятой; 12 – зажимная чаша;13 – головка треноги
Она состоит из оптического и угломерного устройств, ориентир–буссоли (коробки с магнитной стрелкой), отсчетного устройства (рис. 104), имеющего буссольные и угломерные шкалы и барабаны. Шкалы имеют по 60 делений. Цена одного деления шкалы 1-00. Четные деления оцифрованы. На буссольной шкале оцифровка делений возрастает по ходу часовой стрелки (цифры и штрихи имеют черный цвет), а на угломерной шкале – в обратном направлении (цифры и штрихи имеют красный цвет). Деления на шкалах отсчитываются против указателей. На буссольной шкале указатель отмечен буквой Б, а на угломерной – буквой У. Цвет оцифровок шкал на барабанах согласуется с цветом шкал на кольцах буссоли. Цена одного деления шкал на барабанах 0-01.
В корпусе отсчетного червяка закреплен круглый уровень, с помощью которого буссоль устанавливают в горизонтальном положении.
Рис. 104. Отсчетное устройство буссоли:
(1 – буссольное кольцо; 2 – буссольный барабан (отсчет по буссоли 7–11)
Дирекционный угол продольной оси машины определяют с помощью буссоли (рис.105) в таком порядке.
Буссоль устанавливают на расстоянии не менее 50 м от машины и ориентируют по магнитной стрелке; монокуляр буссоли наводят на центр оптического визира угломерного устройства машины; одновременно с этим перекрестие нитей оптического визира машины наводят на центр буссоли; считывают со шкал буссоли значение магнитного азимута Ам направления на оптический визир машины, а со шкалы угломерного устройства машины – значение угла визирования β между продольной осью машины и направлением на буссоль.
Рис. 105. Определение дирекционного угла продольной оси машины с помощью буссоли
Дирекционный угол продольной оси машины вычисляют по формуле
Угол 30-00 вводят в формулу со знаком плюс, если Ам меньше 30-00, и со знаком минус, если Ам больше 30-00.
Для контроля и повышения точности определения исходного дирекционного угла азимут магнитный Ам и угол визирования β определяют три раза и берут среднее из трех измерений. Расхождения между измерениями не должны превышать 0-02.
Если в ночных условиях виден удаленный ориентир, то определяют дирекционный угол направления на этот ориентир, снимают буссоль и ставят машину на эту точку. Дирекционный угол продольной оси машины определяют так, как показано на рис. 105.
Сближение меридианов у при необходимости выполнения более точных расчетов может быть определено для любой точки/ на листе карты по формуле
γ = (L – L0) sin B,
где L – геодезическая долгота точки;
Lо – геодезическая долгота осевого меридиана зоны, в которой расположена точка;
В – геодезическая широта точки.
Широту и долготу точки определяют по карте с точностью до 1΄, а долготу осевого меридиана по формуле
L0 = 6˚N – 3˚,
где N – номер зоны.
Ввод исходных данных в координатор осуществляют после определения дирекционного угла продольной оси машины в такой последовательности:
включают аппаратуру, переключатель масштабов ставят в положение «10 м»;
переключатель РАБОТА – КОНТРОЛЬ 16 ставят в положение РАБОТА;
поворотом ручки УСТАНОВКА КОРРЕКТУРЫ 12 устанавливают значение корректуры пути. Вращать ручку можно как по ходу, так и против хода часовой стрелки; значение корректуры пути может вводиться как на стоянке, так и в движении;
через 6-10 мин после включения координатора устанавливают координаты исходного пункта хисх и уисх. Установку координат выполняют с помощью рычажков 1, 2, 3 и ручки 5. Значение координаты л: устанавливают путем последовательного перевода рычажков 1, 2 и 3 в верхнее положение и одновременного вращения ручки 5 по ходу или против хода часовой стрелки. Координату у устанавливают так же, как и координату х, только рычажки 1, 2 и 3 переводят в нижнее положение;
устанавливают приращения (разности) координат Δх и αΔу с учетом их знаков с помощью рычажка 4 и ручки 5. При установке Δх рычажок переводится в верхнее положение, а при установке Δу – в нижнее. При этом индекс указателя курса на пункт назначения автоматически устанавливается против соответствующего отсчета на курсовой шкале грубого отсчета 9;
на курсоуказателе перед механиком-водителем поворотом подвижного индекса устанавливают значение дирекционного угла курса с начального на конечный пункт маршрута;
значение дирекционного угла продольной оси машины (курса) на шкалах грубого и точного отсчетов устанавливают вращением ручки УСТАНОВКА КУРСА 17 по ходу или против хода часовой стрелки. Устанавливать курс целесообразно непосредственно перед началом движения, так как во время стоянки машины уход главной оси гироскопа оказывает влияние на точность работы координатора.
Начальное ориентирование машины и ввод исходных данных в координатор могут выполняться раздельно.
В зависимости от условий обстановки и расположения на местности определяют и вводят в координатор дирекционный угол продольной оси машины. Затем выезжают на исходный пункт маршрута и на короткой остановке записывают на шильдике значение дирекционного угла, вводят в координатор значения исходных координат, их приращений, корректуру пути и перед началом движения значение дирекционного угла, записанного на шильдике.
Раздельное начальное ориентирование машины чаще всего выполняют на геодезических пунктах. В случаях, когда подъезд к пункту невозможен, устанавливают машину в створе геодезического и ориентирного пунктов, включают координатор, выписывают из каталога (списка) координат геодезических пунктов значение дирекционного угла направления геодезический пункт – ориентирный пункт и, если машина установлена точно по этому направлению, ставят дирекционный угол этого направления на шкалах КУРС. При невозможности точной установки машины по данному направлению угломерным устройством измеряют угол визирования и рассчитывают дирекционный угол продольной оси машины.