2018.01.21 17:05

Автоматичні та напівавтоматичні засоби орієнтування



Автоматичні та напівавтоматичні засоби орієнтування

Автоматичні та напівавтоматичні засоби орієнтування

Автоматичні та напівавтоматичні засоби орієнтування

У своїх спогадах про Велику Вітчизняну війну генерал Попель Н. К. так описав картину орієнтування на місцевості по карті вночі: "Штаб армії передислокується. В непроглядній темряві колону машин веде Шалин, визнаний фахівець цієї тонкої справи Головне не збитися, опинитися до терміну в наміченому пункті, а не за тридев'ять земель від нього. І вже звичайно, не в лапах противника

Михайло Олексійович згорбився біля водія. На колінах у нього карта, компас, запасні окуляри. Все це господарство здригається на вибоїнах. Шалин притримує його руками, не відводячи погляду від вітрового скла

Розвилка. Шалин стосується плеча водія. Той натискає на гальмо. Михайло Олексійович, крекчучи, виходить назовні, дивлячись на небо, нахиляючись до дороги: наша ліва. Якщо Шалин веде, можна не турбуватися ".

Колону веде "спеціаліст тонкого справи", так називали раніше людей, що вміють орієнтуватися на місцевості в будь-яких умовах. І все ж ці фахівці зупиняли колони, виходили і'машин, оглядали уважно навколишню місцевість, пізнавали орієнтири і тільки після цього показували потрібну дорогу.

Звичайно, карта незамінний провідник по незнайомій місцевості, з нею завжди можна знайти вірний шлях і прибути в заданий район. Але, на жаль, при орієнтуванні по карті іноді доводиться сповільнювати рух і навіть зупиняти машину, втрачаючи дорогоцінний вре-# гя, щоб розібратися в навколишньому оточенні.

Впевнено, безупинно вести машину в необхідному напрямку, в різних умовах місцевості і видимості і при будь-якому, навіть різкому невідповідність карти з місцевістю можна, виявляється, за допомогою так званих автоматичних та напівавтоматичних засобів орієнтування. Ці пристрої називають також навігаційними приладами. Вони обладнані системою звітних пристроїв, що дозволяють в будь-який момент руху знати курс (дирекційний кут напрямку руху), пройдену відстань, прямокутні координати машини, то є всі дані, необхідні для визначення свого місцезнаходження на місцевості. Навігаційна апаратура, що отримала широке застосування в сухопутних військах, в значній мірі автоматизує орієнтування і дозволяє в будь-яких умовах точно виходити в необхідний район.

В основі цієї апаратури використовується гіроскоп. Цей прилад був створений французьким фізиком Фуко ще в 1852 році. Саме слово "гіроскоп" грецького походження і складається з двох слів "Гіро" "обертання" і "ско-по" "спостерігаю", що позначає спостереження обертанням. І дійсно, робота гіроскопічних приладів заснована на властивості бистровращающегося дзиги зберігати незмінним напрямок осі обертання в просторі. Ця властивість бистровращающегося тіла давно зацікавило вчених. Але теорію обертання тіла навколо своєї осі вперше в 1765 році розробив член Російської Академії наук Л. Ейлер. Гіроскоп зараз знайшов широке застосування в науці і техніці, і особливо там, де потрібно мати постійне і незмінне напрямок, незалежно від руху предмета, на якому він встановлений. Першим дуже цінним приладом, який отримав широке поширення у військово-морському флоті, став гірокомпас, який забезпечив болев надійне в порівнянні з магнітним компасом показання курсу корабля, особливо у високих географічних широтах.


В даний час гіроскопи є основними елементами приладів автоматичного управління підводних і надводних кораблів, літаків, ракет. За допомогою гіроуспокоітелей стабілізуються (не вагаються) на океанської хвилі авіаносці. Це важливо при зльоті та посадці на них літаків. Після другої світової війни гіроскопи почали застосовуватися і в сухопутних військах в якості стабілізаторів танкових гармат, засобів топогеодезической прив'язки до місцевості ракетних військ і артилерії, а також в якості приладів навігаційної апаратури, що забезпечують надійне орієнтування окремих машин при русі по будь-якій місцевості. Настільки широке застосування гіроскопів в техніці пояснюється наявністю двох чудових властивостей: стабілізація і прецесія.

Перш ніж розглянути ці властивості, познайомимося з пристроєм гіроскопа. Маховик ротора гіроскопа (1) вільно обертається у внутрішній рамці (2) навколо так званої головної осі х. Внутрішня рамка (2) в свою чергу може вільно обертатися в зовнішній рамці (3) навколо другої осі у, укріпленої на двох опорах. Наружна ^ рамка (3) разом з внутрішньою рамкою (2) і маховиком ротора (1) може повертатися навколо третього осі г, тобто щодо заснування гіроскопа.

Властивість стабілізації гіроскопа проявляється у здатності бистровращающегося ротора гіроскопа (1) зберігати незмінним своє початкове положення головної осі у світовому просторі. Розкрутившись зі швидкістю не менше 10 тисяч обертів на хвилину, цей ротор зберігає свою головну вісь обертання при будь-якому повороті підстави гіроскопа.

Властивість прецесії проявляється у здатності ротора

гіроскопа не зраджувати свого положення в напрямку прикладеної до нього сили. Так, якщо до внутрішньої рамці гіроскопа (2) прикласти силу f, то його головна вісь не змінить свого положення в напрямку прикладеної сили, а буде поступово повертатися навколо осі г, як це показано на малюнку 64 ~ Це процесійний рух головної осі гіроскопа навколо осі z здійснюється до тих пір, поки діє сила f. Приберемо її, і головна вісь повернеться в своє початкове положення. Ця властивість гіроскопа дуже важливо для збереження незмінного напрямку обертання його навколо головної осі.

Отже, гіроскоп може служити курсоуказателя, тобто покажчиком курсу рухомої машини. Це основний прилад наземної навігаційної апаратури. Його іноді називають також гирополукомпаса, так як головна вісь обертання гіроскопа зберігає незмінне напрямок щодо земних орієнтирів, але автоматично не входить у площину меридіана, як магнітна стрілка компаса, звідси і назва гирополукомпас.

За допомогою гирополукомпаса можна вести машину в необхідному напрямку в будь-яких умовах місцевості. Орієнтування із застосуванням гирополукомпаса дуже схоже на рух по азимутах: гирополукомпас використовують замість компаса, а відстань до об'єкта вимірюють парами кроків, а кілометрами і метрами по спідометрі машини.

Як же влаштований гирополукомпас? Як витримують за допомогою його заданий напрямок руху? На зовнішній рамці гіроскопа закріплюють шкалу і градирень її в поділках кутоміра або в градусах. Гіроскоп поміщають у спеціальний корпус та?:, Щоб шкала була видна у віконці корпусу (закритого склом), на якому закріплюється покажчик (3) для відліку поділок за шкалою. Так як шкала приладу зберігає незмінне положення щодо місцевих предметів, а покажчик жорстко пов'язаний з корпусом приладу і, отже, з машиною, то при повороті машини ділення на шкалі змінюються відповідно з кутом повороту машини. Тому, спостерігаючи положення покажчика щодо шкали, можна витримати будь-який заданий напрямок руху машини.

Зміни положення покажчика щодо шкали говорять про те, що машина відхилилася від заданого напрямку руху. Для відновлення колишнього напрямку руху машину треба повертати доти, поки вказівник не стане знову у колишньої цифри на шкалі. Так витримується заданий напрям руху машини за допомогою гирополукомпаса.

Вржденіе машин з гирополукомпаса найчастіше практикують при подоланні річок під водою, при діях вночі, в туман, в заметіль і в інших випадках, коли обмежена видимість. Гирополукомпас можна також використовувати при витримуванні маршруту на місцевості, вельми бідною орієнтирами або що зазнала значних змін, коли орієнтування по карті шляхом її візуального звірення з місцевістю утруднено.

Можна повністю автоматизувати орієнтування на місцевості, тобто визначати в кожен даний момент точку свого місцезнаходження (прямокутні координати і дирекційний кут напрямку осі машини) і викреслювати на карті маршрут руху машини. Все це виконує навігаційна апаратура з так званим курсопрокладчіком.

Для того щоб мати уявлення про її устрій розглянемо математичну сутність роботи такої апаратури. Припустимо, що рух машини починається з якоїсь точки А, координати якої (ха уа) відомі. Через певний момент часу машина переміститься в точку В. Координати нового положення машини будуть:

Збільшення координат Axt і Ayt можна визначити через відстань АВ, яке в загальному випадку позначимо AS!, І дирекційний кут at. Математична залежність між ними, виходячи з трикутника, виразиться:

Підставляючи дані вирази у формули 3, ми одержимо координати точки В:

З цих формул видно, що для визначення координат положення машини в будь-який даний момент необхідно знати координати вихідної точки, а потім за допомогою лічильно-вирішального пристрою безупинно вводити поточне значення дирекційного кута і шлях, пройдений машиною. Як датчик кута в навігаційній апаратурі використовується Курсоуказателя, який визначає кути повороту машини відносно заданого напрямку. Шлях, прохідний машиною, можна визначити сумарним числом оборотів провідного колеса машини, радіус якого відомий. Цей прилад, званий датчиком шляху, безперервно подає в лічильно-вирішальне пристрій відстань, пройдену машиною. Сюди ж надходять і дані про Дирекційні вугіллі поздовжньої осі машини. Лічильно-вирішальне пристрій автоматично визначає значення тригонометричних функцій косинуса і синуса цього кута, примножує їх на пройдену відстань і додає відповідно до координат вихідної точки.

Підсумувавши з координатами вихідної точки, лічильно-вирішальне пристрій подає поточні координати на пульт керування у вигляді швидкозмінних цифр, тобто на лічильники координат х і у. Крім лічильно-вирішального пристрою, в автоматичних засобах орієнтування є і построітельних механізм. У його завдання входить автоматично, залежно від зміни поточних координат, пересувати олівець (через редукторне пристрій) по карті, тобто прокреслюють шлях відповідно до обчисленими координатами. Якщо олівець в построітельних механізмі встановити на вихідну точку машини по її початковим координатам на карті, то при русі машини, відповідно до зміни її координат точно в такому ж відповідно буде змінюватися і положення олівця на карті. І так можна рухатися по місцевості доти, поки олівець не дійде до будь-якої сторони рамки карти. У цьому випадку треба зробити зупинку, замінити карту новим листом, встановити початкові координати машини, ввести їх в лічильно-вирішальне пристрій і поставити олівець на карту в точку, відповідну точці нашого місцезнаходження.

Отже, автоматичні засоби орієнтування на місцевості складаються з ряду агрегатів, до яких відносяться: датчик шляху, датчик дирекційного кута (курсоуказа-тель), лічильно-вирішальне пристрій з пультом управління і, нарешті, построітельних механізм, який іноді називають курсопрокладчіком.

Наявність навігаційних приладів на машинах дозволяє ним точно і своєчасно прибувати в задані райони, в будь-яких умовах місцевості і видимості.

При написанні книги "Карта і компас мої друзі" переслідувалася одна-єдина мета дати читачеві основні знання з топографії, показати, що вони необхідні в житті. Можливо, що надалі ви будете більш глибоко вивчати деякі з цих питань, станете "фахівцями в цій тонкій справі" і пропагандистами цих знань. Кожна людина на нашій планеті повинен знати: як вона виглядає на папері, якими властивостями володіє місцевість, на якій він живе, вміти орієнтуватися на незнайомій місцевості.

Є і ще одна дуже важлива і благородна мета кожної молодої людини нашої Батьківщини це її захист. А для того щоб стати корисним своїй Батьківщині, треба не тільки добре володіти зброєю і бойовою технікою, але вміти зі знанням справи використовувати їх у різних умовах і в різноманітній місцевості.

Читайте також: Прийоми самооборони, як основа виживання

 


Цікавий факт

Тіло свиней породи Mangalitza покрито вовною на зразок овечої