Сделай Сам Свою Работу на 5

Методы регистрации траектории движения судна при маневренных испытаниях





Методы регистрации траектории движения судна при маневренных испытаниях весьма разнообразны. Используемые при этом средства регистрации можно разделить на следующие группы: фазовые радиоизмерительные системы, оптические приборы, радиолокационные системы, судовые навигационные приборы, различные вспомогательные средства.
Наибольшее распространение получили радиотехнические средства (см. § 7), позволяющие построить траекторию движения судна с большой точностью и не накладывающие существенных ограничений на район проведения испытаний. Однако использование этих средств при проведении маневренных испытаний имеет некоторые особенности. При скоростных испытаниях судно двигается по прямым галсам, поэтому путь, пройденный судном, характеризуется двумя точками в начале и в конце галса. При маневренных испытаниях криволинейная траектория движения (например, установившаяся циркуляция) должна быть задана серией точек с интервалом времени 5—15 с. Если прибор снабжен самописцем, то большое число измерений не вносит существенных осложнений, так как необходимое количество точек -может быть построено при камеральной обработке ленты самописца. На ленте необходимо лишь нанести нулевой отсчет — точку, соответствующую началу изучаемого маневра. Если прибор не имеет самописца, то необходимо в заданные моменты времени записывать показания счетчиков каждого из каналов прибора. При этом минимальный интервал будет определяться возможностями оператора регистрировать показания счетчиков. Последующее построение траектории движения производят на специально размеченном планшете района проведения испытаний, по координатам точек, в которых определялось положение судна. Образец построения траектории движения судна приведен на рис. 56.



Рис. 56. Схема построения траектории движения судна по точкам.

Наиболее распространенным методом построения траектории с помощью оптических приборов является метод, основанный на использовании теодолитов, установленных на берегу.
При регистрации траектории движения судна с помощью теодолитов координаты точки, в которой судно находится в данный момент времени, определяют из треугольника, построенного на планшете по основанию и двум прилежащим углам. Основание треугольника, или база, представляет собой расстояние между теодолитными постами, а углы измеряются между базой и направлением на судно (со стороны каждого поста) в данный момент времени. Точность определения координат зависит от погрешностей измерения углов базы. Таким образом, измерение элементов циркуляции с помощью теодолитов требует предварительной подготовки района испытаний, а именно разбивки теодолитных постов, производимой обычными геодезическими методами. Расстояние между теодолитными постами выбирают с таким расчетом, чтобы величина его была одного порядка с максимальным удалением судна от базы. При недостаточной длине базы лучи, определяющие положение судна, пересекаются под малыми углами, что приводит к резкому уменьшению точности построения траектории движения судна.
Для определения координат точки достаточно двух теодолитных постов, но обычно разбивают три поста, и измерения производят с трех постов, причем принимают, что точка находится в центре треугольника, образованного пересечением трех прямых. Введение третьего луча существенно повышает надежность измерений, так как в случае возникновения погрешностей в отсчетах одного поста они будут немедленно обнаружены. При этом имеется возможность исключить результаты отсчетов с этого поста и построить траекторию движения судна по данным двух других постов.
Во время испытаний руководитель, находящийся на судне, подает по радио команды постам о начале измерений. Команды подаются через заданные промежутки времени, обычно через 10—15 с. На каждом посту должно быть не менее двух операторов, один из которых визирует судно, другой снимает показания с лимба теодолита.
Измерение траектории движения судна требует от операторов определенного навыка: необходимо по возможности точно визировать определенную точку двигающегося судна и производить отсчеты углов строго в заданный момент времени. Недостаточно тщательное слежение за судном и ошибки в отсчетах углов являются основными источниками погрешностей данного метода.
В этом отношении существенно лучшим является метод, основанный на применении фототеодолитов, представляющих собой комбинацию фотоаппарата и теодолита. На кадре фототеодолита, помимо изображения судна, фиксируется показание лимба теодолита и сетка, позволяющая вычислить угол между базой и прямой, проходящей через любую точку судна и точку, в которой расположен теодолит. Образец кадра фототеодолита представлен на рис. 57.





Рис. 57. Образец кадра фототеодолита.

Таким образом, оператору, пользующемуся этим прибором, нет необходимости особенно тщательно следить за движением судна — достаточно добиться попадания судна в кадр. Момент отсчета устанавливается автоматически с помощью специального командного прибора, осуществляющего спуск затворов фотоаппаратов на обоих постах одновременно через заданный промежуток времени. Только при первом снимке производят спуск затвора вручную и включают командный прибор. Этот снимок обычно делают в момент начала исследуемого маневра, например в момент начала перекладки руля.
Практическое исключение случайных ошибок при работе с фототеодолитами позволяет ограничиваться двумя постами. По результатам обработки данных фототеодолита могут быть построены не только траектории любой точки судна, но и положение корпуса относительно этой траектории, т. е. угол дрейфа. Образец траектории движения судна, построенной по данным обработки кадров фототеодолитов, приведен на рис. 58.

Рис. 58. Траектория движения судна, построенная по данным фототеодолита. Рис. 59. Построение траектории движения судна с помощью секстанов.

Измерения с помощью фазовых радиоизмерительных систем и теодолитов имеют бесспорные достоинства, но они требуют предварительной подготовки, включающей развертывание береговых постов, размещение специальной аппаратуры на судне (в число штатной навигационной она обычно не входит). Это обстоятельство несколько осложняет применение этих методов.
Некоторое распространение получили методы построения траектории движения судна с помощью секстанов. Один из этих методов, известный как метод построения элементов циркуляции по двум горизонтальным углам, используется для проведения испытаний вблизи берега, причем на берегу должны быть три хорошо видимых знака. Расстояние между этими знаками выбирают таким образом, чтобы угол между линиями, проходящими через знаки и точку, в которой находится наблюдатель, был не менее 30 и не более 150°. Измерение производят два наблюдателя, находящиеся на судне на небольшом расстоянии друг от друга. Каждый наблюдатель измеряет угол между направлениями на два из трех береговых знаков (рис. 59). Измерения выполняют по команде в момент начала маневра (подача команды о перекладке руля), а затем через каждые 15—30 с. Кривую траектории циркуляции строят на планшете, на котором нанесены береговые знаки.
Второй метод, также основанный на применении секстанов, называется методом Ризбека [1, 7]. Сущность его заключается в следующем.
В районе проведения испытаний сбрасывают буй с флажком. Маневрирование осуществляют так, чтобы буй находился приблизительно в центре циркуляции. При движении на циркуляции в заданные моменты времени регистрируется компасный курс судна и угол между диаметральной плоскостью и направлением на буй. Направление на буй регистрируют с помощью секстанов два наблюдателя, один из которых находится на носу, другой — на корме судна. Полученные данные позволяют определить положение судна относительно буя. Схема построения траектории движения судна приведена на рис. 60.

Рис. 60. Построение траектории движения судна по методу Ризбека. Рис. 61. Построение траектории движения судна по данным измерения РЛС.

К оптическим методам измерения траектории движения судна можно отнести аэрофотосъемку, при которой фотографируется след, оставляемый судном, маневрирующим на поверхности моря. Этот способ мало достоверен и дает завышенные значения диаметров циркуляции вследствие размыва следа, оставляемого судном.
Для построения траектории движения судна можно также использовать судовые радиолокационные станции, однако точность построения траектории при этом, как правило, существенно уступает точности, достигаемой при использовании фазовых радиометрических средств и теодолитов.
При наличии на судне одной радиолокационной станции (РЛС) координаты точек траектории движения судна можно построить по расстоянию до некоторого ориентира и курсовому углу относительно него (рис. 61). Однако этот метод дает приемлемую точность лишь тогда, когда диаметр циркуляции соизмерим с расстоянием до ориентира, так как в противном случае диапазон изменения измеряемых углов оказывается чрезмерно малым. Соблюсти это условие практически удается лишь путем применения радиолокационной вехи, которая представляет собой буй, несущий на длинном шесте отражатель. Отражатель выполнен в виде ромбовидной фигуры из оцинкованной железной сетки. Данный метод измерений аналогичен методу с использованием одной станции и берегового ориентира, однако возможность маневрирования на достаточно малом расстоянии от вехи позволяет повысить точность построения траектории движения судна, поскольку диапазон изменения пеленгов оказывается достаточно широким.
Если нет возможности использовать веху, то при наличии на судне одной РЛС, как правило, отказываются от построения траектории движения судна, а ограничиваются измерением диаметра установившейся циркуляции.
Для измерения диаметра установившейся циркуляции непрерывно регистрируют изменение расстояния до ориентира, а разность между максимальным и минимальным расстояниями представляет собой диаметр установившейся циркуляции. Иногда этот метод упрощают и регистрируют расстояние до ориентира, когда он находится по траверзу правого и левого бортов.
Однако этот упрощенный метод дает большие погрешности и не может быть рекомендован.
При наличии на судне двух РЛС и двух береговых ориентиров траекторию движения судна можно построить с удовлетворительной точностью (рис. 62). Для этой цели через определенные промежутки времени синхронно регистрируют расстояние до ориентиров, причем каждая станция измеряет расстояние до одного ориентира. Построение траектории движения судна удобно производить на специально размеченном планшете.


Рис. 62. Построение траектории движения судна по данным измерений двух РЛС.

При выборе района испытаний необходимо помнить о том, что расстояние до ориентиров и между ними должно быть одного порядка, так как в противном случае дуги окружностей, имеющих своими центрами местоположение ориентиров, пересекаются под малыми углами, и небольшие ошибки в расстояниях приводят к существенным погрешностям в координатах точек траекторий.
Бесспорное достоинство измерений с помощью радиолокационных станций заключается в том, что не требуется предварительной подготовки как на самом судне, так и на берегу. Следует отметить, что при хорошей квалификации радиометристов с помощью навигационных РЛС погрешность измерения относительного диаметра установившейся циркуляции D/L составляет 0,2 длины судна. Подобная точность, как правило, удовлетворяет требованиям, предъявляемым к измерениям такого рода.
Очень часто для построения траектории движения судна, в частности, циркуляции судна, применяются штатные навигационные приборы.
Большинство судов оборудуется автопрокладчиками или одографами — приборами для автоматической регистрации курса судна на карте. Измерительными преобразователями этого прибора служат гирокомпас и судовой лаг (обычно гидродинамический). Прибор может строить на карте траекторию движения судна, например его циркуляцию, в масштабе, соответствующем масштабу морских карт. Наибольший масштаб обычно составляет 1 : 25 000.
Формально этот прибор не может построить точную траекторию движения судна на циркуляции, поскольку оно движется с углом дрейфа, и следовательно, трубка лага должна давать искаженное значение скорости. Однако сопоставление результатов измерений с данными, полученными более точными способами, показывает, что максимальная погрешность определения диаметра циркуляции не превышает 0,2—0,3 длины судна и может быть признана допустимой.
Чтобы построить траекторию движения судна на циркуляции, автопрокладчик устанавливают на наибольший масштаб. Для облегчения последующей обработки данных автопрокладчик регистрирует не всю картину маневрирования в процессе испытаний, а лишь непосредственно исследуемые маневры. Автопрокладчик выключается по окончании циркуляции и включается за несколько минут до следующей циркуляции. Каждая из записей циркуляции нумеруется, причем обычно указывается также направление и угол перекладки руля.
При отсутствии автопрокладчика для измерения диаметра циркуляции можно использовать счетчик пройденного пути лага. Использование лага основано на измерении длины окружности циркуляции и расчете диаметра по известной длине. Измерение производят после поворота судна на 120—180° от исходного курсового угла, т. е. после выхода судна на установившийся режим. В этот момент регистрируется исходное показание счетчика лага, а после поворота судна на 180—360° фиксируется второе показание. По разности этих двух показаний, характеризующей пройденный путь, рассчитывают диаметр циркуляции по формуле

где S1 и S2 — показания лага; Δφ — угол изменения курса судна за время между двумя отсчетами.
Размерность диаметра циркуляции соответствует размерности показаний лага.
Последний метод обычно обеспечивает достаточную для практики точность измерения диаметра установившейся циркуляции.
Значительное распространение получили методы измерения длины выбега судна и диаметра циркуляции с помощью чурок. Однако эти методы дают настолько недостоверные результаты, что не могут быть рекомендованы при проведении натурных испытаний.
Далеко не все описанные методы измерений могут быть в равной мере использованы при проведении испытаний на управляемость и при реверсивных испытаниях. Последние требуют более высокой точности измерения, поэтому рекомендуется прежде всего применять фазовые радиометрические и радиолокационные методы, а также измерения с помощью теодолитов.

 

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.