Справочники. Словари. Энциклопедии

 Энциклопедический словарь юного техника

Навигация — наука о вождении судов, самолетов, космических аппаратов. Для судна, направляющегося из одного порта в другой, важно выбрать наиболее выгодный путь и держаться его, постоянно контролируя свое местонахождение.   В  этом  задача  навигации.

Древние мореходы старались плавать вблизи берегов и местонахождение судна определяли по береговым ориентирам. Смелые финикийцы н викинги, плавая вдали от берегов, ориентировались по Солнцу и звездам. В XI в. появился компас, но магнитная стрелка в высоких широтах показывала не на географический север, а на магнитный полюс, не совпадающий с северным полюсом. Значит, чем выше были широты, в которых плавали суда, тем больше была погрешность в показаниях компаса. Компас был далеко не универсальным средством ориентации. В середине XVI в. выдающийся фламандский картограф Г. Меркатор вычислил координаты магнитного полюса, предложил новый принцип составления карт в равноугольной цилиндрической проекции. С тех пор в этой проекции составляются все морские карты.

В настоящее время направление движения судна определяют по магнитному компасу, с учетом магнитного склонения, или гирокомпасу. Гироскопический компас устроен по принципу волчка и вращается двигателем с частотой до 300 000 оборотов в минуту. Гирокомпас, как всякий волчок, обладает свойством сохранять в пространстве заданное положение оси, например направление с севера на юг.

Когда судно находится в открытом море, то его курс и пройденное расстояние постоянно наносят на карту. Такой учет курса судна называется   счислением,   а   курс — счислимы м. Результат работы штурмана называется прокладкой (курса судна по карте).

Только поблизости от берега по маяку или по пеленгатору (прибору для определения угловых направлений на внешние ориентиры: береговые или плавучие объекты, небесные светила и др.) штурман может точно назвать координаты судна. Он определяет направление на 2 ориентира, места которых известны по карте. От этих ориентиров по карте проводят линии, а точкой пересечения и будет положение судна в море.

Вдали от берегов на помощь штурману приходят приборы. Скорость судна и пройденное расстояние измеряют с помощью лага. Лаги бывают гидродинамическими и гидростатическими. Гидродинамический лаг — это вертушка (винт), которую на тросе тянут за кормой судна. Обычно лаг соединяют со счетчиком оборотов, который установлен на днище судна. Чем быстрее идет судно, тем быстрее вращается вертушка, и счетчик показывает большее число оборотов, а на циферблате указывается значение скорости судна, как на автомобильном спидометре.

Гидростатический лаг воспринимает силу давления воды.

В воду опущена трубка, согнутая на конце. Отверстие трубки обращено вперед. Поток набегающей на судно воды создает давление. Чем больше скорость, тем больше давление. По значению давления и определяется скорость судна.

Измерение скорости судна в узлах пришло от первого простейшего лага, похожего на водный парашют-поплавок. Этот поплавок сбрасывали с судна с веревкой (лаглинем), разделенной на части узлами. Число «выбежавших» за полминуты с судна узлов соответствует    числу    проходимых    судном    морских миль  (1,852 км) в час.

Лаг не дает точного представления о скорости судна, потому что не может учитывать скорости и направления течений, влияния ветра, всех тех факторов, которые влияют на снос судна. Морякам нужен не счислимый, а истинный курс судна, поэтому счислимый курс корректируется астрономическими наблюдениями с помощью секстанта (или секстана) — угломерного зеркально-отражательного инструмента для измерения высот небесных светил над горизонтом или углов между видимыми на берегу предметами. Устройство секстанта таково: к бронзовому сектору, составляющему примерно '/е часть круга («секстант» от латинского слова «секс»—«шесть»), прикреплены оптическая трубка и 2 зеркала. На секторе нанесены деления — градусы и минуты. Наблюдатель направляет трубу на линию горизонта и одновременно перемещает зеркало так, чтобы луч света от солнца или звезды, отразившись в зеркалах, попал в глаз. На шкале мы увидим угол, под которым светило находится над горизонтом. Это значение угла с учетом показаний хронометра позволяет почти точно рассчитать местонахождение корабля.

С развитием радиотехники радиосвязь (см. Радио) пришла на помощь судовой навигации. Радиомаяки, месторасположение которых точно известно, непрерывно посылают сигналы. Их принимает судовой радиопеленгатор, специальный радиоприемник, при помощи которого определяют пеленг, т.е. угол между меридианом, на котором находится судно, и направлением на источник радиоволн. Для определения места судна берутся радиопеленги   двух   радиостанций ' (радиомаяков).

В интересах навигации используется и радиолокатор (см. Радиолокация), который позволяет видеть в темноте и тумане, определять расстояние и пеленг до берега или до судна, с которым нужно разойтись.

Место судна можно уточнить и по рельефу дна, указанному на карте. Для этого применяют ультразвуковой прибор — эхолот (см. Акустика, акустическая техника). Измеряя время прохождения ультразвукового импульса до морского дна и обратно, прибор определяет глубину, автосамописец вычерчивает кривую глубин — рельеф дна. Штурман сравнивает изображение на карте с показаниями эхолотов.

Важную роль играет навигационная техника в авиации, помогая водить самолеты. Перед пилотом на приборной доске среди множества различных приборов есть и навигационные. Это высотомер, устройство которого основано на тех же принципах, что и барометра, реагирующего на изменение давления. Давление с высотой уменьшается, и штурман сравнивает давление на земле с показаниями высотомера. Так он узнает примерную высоту полета. Истинная высота полета над возвышенностями и горами определяется радиовысотомером — малым локатором. Он посылает радиоимпульсы к земле и принимает их обратно. Скорость радиоволны известна — 300 000 км/с, и прибор определяет высоту полета по времени с момента посылки и до возвращения импульса. Измерителем скорости на. высоте служит манометр, который измеряет давление встречного потока воздуха. С высотой уменьшается давление встречного потока, и поэтому прибор показывает меньшую скорость. Но указатель скорости автоматически учитывает это изменение, и 'стрелка показывает истинную воздушную скорость полета. Гирокомпас позволяет судить о направлении полета.

Как и морское судно, самолет сносит воздушными течениями. На помощь штурману приходит авиасекстант, который измеряет высоту светила над горизонтом. Зная угловую высоту светила и точное время ее определения, рассчитывают линию положения самолета. По 2 светилам находят 2 линии положения, а точка их пересечения определяет местоположение самолета. Лететь точно по курсу самолету помогают радиомаяки и радиолокаторы.

С началом космической эры появилась и космическая навигация (см. Управление космическим аппаратом в полете).

Искусственные спутники Земли служат ориентирами судам. Создается глобальная система навигационных искусственных спутников Земли. Чтобы взять пеленг и определить точное место судна, спутников должно быть не менее двух. Результаты измерений в сочетании с известными географическими координатами спутников, взятых из информации, хранящейся в их памяти, помогают определить место судна с точностью 50—100 м.