20600 (Ориентирование на местности с помощью наземной навигационной аппаратуры)

Ориентирование на местности с помощью наземной навигационной аппаратуры

Наземная навигационная аппаратура, которой оснащены многие виды боевых и специальных машин, предназначена для непрерывной автоматической регистрации местоположения движущейся машины и направления ее движения. Она используется при вождении колонн и одиночных машин по заданному маршруту главным образом в условиях, трудных для ориентирования: на местности, бедной ориентирами, и при плохой видимости. Эта аппаратура может быть также использована для нанесения на карту не обозначенных на ней дорог, колонных путей, зон затопления и для определения местоположения боевых порядков подразделений.

Наземную навигационную аппаратуру подразделяют на два типа. Первый тип – координаторы, выдающие информацию о текущих координатах и дирекционном угле курса движущейся машины в числовом виде. Второй тип – курсопрокладчики, выдающие эту информацию как в числовом, так и в графическом виде, прочерчивая на карте путь, проходимый машиной. Название типа аппаратуры происходит от названия одного из важнейших узлов – счетно-решающего устройства. В аппаратуре первого типа он называется координатором, второго типа – курсопрокладчиком.

В дальнейшем будем рассматривать устройство и эксплуатацию, главным образом, этого типа аппаратуры.

Принцип определения текущих координат движущейся машины

Работа навигационной аппаратуры сводится к непрерывному измерению проходимого машиной пути и днрекционного угла направления движения и вычислению на основе этих данных координат местоположения движущейся машины.

Допустим, движение машины начинается из точки О, координаты которой х₀ и у₀ известны, например определены по карте. Двигаясь прямолинейно, машина переместилась в точку. Ее координаты Х и у.

Из рисунка видно, что прямоугольные координаты машины в точке / будут:

Приращения координат А* и Аг/ зависят от длины пути, пройденного машиной, и направления ее движения. Они вычисляются по формулам:

Таким образом, текущие координаты движущейся машины равны алгебраической сумме координат начальной точки и приращений Ах и Ау, вычисленных аппаратурой в процессе движения машины от начальной точки до данной.

Основные приборы навигационной аппаратуры

Для решения указанных выше уравнений ННА типа «координатор» имеет следующие основные приборы:

• датчик пути, который непрерывно определяет величину приращения пройденного пути AS;

• датчик курса, обеспечивающий определение дирекционного угла а направления движения машины в каждый момент времени;

– счетно-решающее устройство, которое непрерывно вычисляет прямоугольные координаты местоположения машины по данным, поступающим в него от датчиков пути и курса.

Принципиальная схема такой аппаратуры показана ниже.

Курсопрокладчик кроме этих приборов имеет еще построительный механизм и планшет, на котором закрепляется карта. Карандаш построительного механизма, перемещаясь по планшету, указывает местоположение машины и вычерчивает путь ее следования.

Датчик пути представляет собой электромеханический прибор, учитывающий путь, проходимый машиной, и вырабатывающий соответствующий ему электрический сигнал. С ходовой частью машины датчик связан гибким валиком, число оборотов которого пропорционально проходимому машиной пути. Энергия механического вращения валика преобразуется в электрический сигнал с помощью так называемого сельсина-датчика. Этот сигнал и поступает в счетно-решающее устройство.

На величину пути, показываемую датчиком, влияют рельеф местности и дорожные условия. Движение машины по крутым склонам, пробуксовка или скольжение колес по грунту, отклонение давления в шинах колес от нормального и некоторые другие причины приводят к тому, что путь, показываемый датчиком, не соответствует действительному расстоянию, проходимому машиной. Поэтому для того чтобы получить действительное значение пути, пройденного машиной, в показания датчика пути необходимо ввести поправку – корректур у пути

Датчиком курса служит гироскопический курсоуказатель, принцип устройства которого такой же, как и гирополукомпаса.

До начала движения машины на шкале «Курс» устанавливают отсчет, равный дирекционному углу а продольной оси машины. При изменении направления оси машины в процессе движения датчик курса подает в счетно-решающее устройство электрический сигнал, пропорциональный изменению курса.

Счетно-решающее устройство постоянно определяет значения sin и cos он, перемножает S, на sin at и cos х_г и передает полученные значения приращений координат, на шкалы координат х и у.

В аппаратуре типа «курсопрокладчик» вычисленные счетно-решающим устройством приращения координат поступают в построительный механизм, карандаш которого перемещается на отрезки, равные приращениям координат в масштабе карты, укрепленной на планшете.

Счетно-решающее устройство типа «координатор» состоит из синусно-косинусного, множительного и шкального механизмов.

Синусно-косинусный механизм автоматически определяет численные значения синуса и косинуса дирекционного угла направления движения машины. Он представляет собой поворачивающийся диск, на котором укреплен палец, связанный с двумя каретками К_х и Ку. В целях ввода корректуры пути расстояние между центром диска и пальцем может меняться.

Если по сигналу от гирокурсоуказателя диск повернется на угол а, то каретка К_х под действием пальца переместится на величину, равную косинусу дирекционного угла машины, а каретка K_v – синусу этого угла. Каретки механически связаны с множительным механизмом.

Множительный механизм предназначен для непрерывного умножения приращений пути AS на cos а и sin а. Он обычно выполняется в виде двух одинаковых фрикционов: один для определения Ах, второй – Ау Электрический сигнал, поступающий от датчика пути, с помощью сельсина-датчика счетно-решающего устройства преобразуется в механическое вращение диска / с числом оборотов, пропорциональным пути, проходимому машиной. Это вращение передается на валик 3 посредством промежуточного шарика 2, заключенного в обойму, который изменяет свое положение на диске под воздействием линейного перемещения одной из кареток синусно-косинусного механизма. Скорость вращения валика прямо пропорциональна произведению скорости вращения диска на расстояние шарика от центра диска. А это расстояние для одного фрикционного механизма пропорционально синусу дирекционного угла машины, а для другого – косинусу. Таким образом, угловая скорость вращения валика пропорциональна приращению соответствующей координаты.

При перемещении шарика относительно центра диска с одной его стороны на другую валик фрикционного механизма будет вращаться в обратном направлении. Тем самым учитываются знаки приращений.

Шкальный механизм предназначен для интегрирования приращений координат, поступающих из множительного механизма, а также для установки и считывания координат, дирекционного угла и корректуры пути.

Точность определения местоположения машины с помощью ННА зависит от приборных ошибок и погрешностей в определении исходных данных.

Основной причиной приборных ошибок является уход главной оси гироскопа. Считается допустимым, если он не превышает 35 делений угломера за час. Ошибки в работе счетно-решающего устройства на точность работы аппаратуры практически не влияют.

Величина ошибок, обусловленных уходом главной оси гироскопа и погрешностями определения исходного дирекционного угла и корректуры пути, тем больше, чем длиннее маршрут. Практика показывает, что на коротких маршрутах аппаратура позволяет определять местоположение машины с ошибкой 0,5–0,7% пройденного пути. При движении в течение 3–4 ч ошибка составляет 1,5–2% пройденного пути. Если же во время движения, хотя бы через каждый час, проверять работу аппаратуры по имеющимся на местности и обозначенным на карте ориентирам и вводить соответствующие поправки в установку дирекционного угла, корректуры пути и текущие координаты, то при движении на значительные расстояния ошибка определения координат аппаратурой не превысит 1,5% пройденного пути.

Подготовка к ориентированию

Подготовка к ориентированию на местности с помощью навигационной аппаратуры включает:

• осмотр и запуск аппаратуры; – балансировку гироскопа;

• проверку установки визирного устройства машины;

• изучение маршрута движения и подготовку карты;

• подготовку исходных данных;

• установку исходных данных на координаторе.

1. Осмотр и запуск аппаратуры

При осмотре аппаратуры необходимо установить, нет ли на приборах механических повреждений, проверить четкость работы кнопок установки координат и работу механизма установки исходного дирекционного угла, убедиться в исправности лампочек подсветки шкал координатора.

Включение и выключение аппаратуры производят только в неподвижной машине с помощью выключателей, находящихся на пульте управления. Перед тем как включить аппаратуру, надо убедиться, что напряжение бортовой сети не менее 23 В, и затем перевести выключатель «Преобр.» в положение «Включено», при этом загорятся лампочки подсветки шкал координатора. Спустя 10–12 мин поставить в положение «Включено» выключатель «Система». Выключение аппаратуры производят в обратном порядке, переводя выключатели «Система» и «Преобр.» в положение «Выключено».

2. Балансировка гироскопа курсоуказателя

Балансировка гироскопа курсоуказателя имеет целью так отрегулировать работу азимутального корректирующего устройства, чтобы в процессе движения машины уход главной оси гироскопа был минимальным.

Балансировка гироскопа производится при поступлении машины в часть, при перемене района эксплуатации аппаратуры более, чем на 4° по широте и при обнаружении неточностей в показаниях координат местоположения машины и курса.

Для балансировки гироскопа на пульте управления имеются два потенциометра – широтной балансировки и поправочной балансировки. Шкала широтного потенциометра проградуирована в градусах географической широты от 0 до 90°. Шкала поправочного потенциометра проградуирована на 60 делений с оцифровкой через 10 делений.

Скорость ухода главной оси гироскопа в неподвижной машине и при ее движении неодинакова. Поэтому балансировку гироскопа обычно выполняют сначала грубо в неподвижной машине, а потом более точно – в движущейся.

Номер деления i_p, который необходимо установить на шкале поправочного потенциометра, рассчитывают по формуле

Для балансировки в неподвижной машине на шкале широтного потенциометра устанавливают географическую широту места. Включают аппаратуру, поправочный потенциометр ставят в положение «О», а на шкале «Курс» устанавливают угол 0–00. Спустя 5 мин по шкале «Курс» фиксируют уход гироскопа. После этого поправочный потенциометр ставят в положение «60», стрелку на шкале «Курс» возвращают в нулевое положение и вновь определяют уход гироскопа за 5 мин.

Определить уход гироскопа в движущейся машине было бы просто, если бы удалось поставить продольную ось машины после движения по какому-либо выбранному маршруту точно в такое же положение, какое она занимала до движения. Тогда разность отсчетов по шкале «Курс» до и после движения и была бы уходом гироскопа за время движения. Однако поставить машину точно в прежнее положение затруднительно. Поэтому уход гироскопа в движении определяют следующим образом.

Выбирают на местности такую точку А, чтобы с нее хорошо был виден какой-либо удаленный ориентир В. Направление АВ принимают за начальное. Устанавливают машину на точке А, включают гирокурсоуказатель л определяют направление продольной оси машины относительно начального направления. Для этого с помощью визирного устройства машины измеряют угол авиз – На шкале «Курс» устанавливают отсчет, равный оси: