Путилин диплом.. Использование радиолокационной станции судна
 Скачать 5.22 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ РЯЗАНСКОЙ ОБЛАСТИ Областное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Касимовский техникум водного транспорта» Специальность «Судовождение» Дипломная работа на тему: Использование радиолокационной станции судна «Бородино» при прохождении участка Муром (220 км)- Дмитриевы горы (284 км) Выполнил: студент гр. 18 ТС Путилин В.Ю. Специальность «Судовождение» Руководитель: Сехин Михаил Иванович СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 3 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ 5 1.1. История создания радиолокационной станции 5 1.2. Принципы работы радиолокационной станции и ее характеристика 6 1.3. Определение места судна с помощью радиолокационной станции 12 1.4. Плавание в условиях ограниченной видимости и использование радиолокационной станции для предотвращения столкновений судов 14 1.5. Средства автоматической радиолокационной прокладки (САРП) 19 1.6. Организация радиолокационного наблюдения на судах 22 2. ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СУДОВОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ НА МАРШРУТЕ МУРОМ – ДМИТРИЕВЫ ГОРЫ НА ТЕПЛОХОДЕ «БОРОДИНО»……………………28 2.1. Описание и характеристика судна «Бородино»…………………………..28 2.2. Навигационное оборудование судна………………………………………..30 2.3. Предварительная проработка маршрута Муром (220 км) – Дмитриевы горы (284 км) ………………………………………………………..35 2.4. Анализ особенностей использования судовой радиолокационной станции при прохождении маршрута Муром – Дмитриевы горы на теплоходе «Бородино»……………………………………………………………..42 ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….........47 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………51 ПРИЛОЖЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ Широкое использование судовых навигационных радиолокационных станций обеспечивает безопасность плавания при пониженной или ограниченной видимости, позволяет определять место судна по известным береговым и плавучим ориентирам или при помощи маяков-ответчиков, а также автоматизировать процессы судовождения. Судовые радиолокационные станции позволяют осуществлять безопасное маневрирование в особых условиях плавания: в узкостях, в условиях плохой видимости. Актуальность проблемы заключается в том, что использование судовых радиолокационных станций помогает судоводителям избежать столкновения судов. Цель дипломной работы: изучить использование радиолокационной станции судна «Бородино» при прохождении участка Муром - Дмитриевы горы. Задачи курсовой работы: Проанализировать специальную литературу по теме курсовой работы Рассмотреть принципы работы радиолокационных станций и ее характеристику. Рассмотреть основные способы обнаружения места судна. Рассмотреть особенности плавания в условиях ограниченной видимости с помощью радиолокационной станции. Рассмотреть организацию радиолокационных наблюдений на судах. Дать описание и характеристику судна «Бородино». Рассмотреть Навигационное оборудование судна. Выполнить предварительную проработка маршрута Муром (220 км) – Дмитриевы горы (284 км). Выполнить анализ особенностей использования судовой радиолокационной станции при прохождении маршрута Муром – Дмитриевы горы на теплоходе «Бородино». ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ 1.1. История создания радиолокационной станции Радиолокация — метод обнаружения в пространстве различных объектов посредством радиоволн. Этот метод реализуется в радиолокационных станциях, действие которых основано на использовании явления отражения радиоволн от различных объектов, расположенных на пути их распространения.1 В нашей стране идеи радиолокации продвигал с 1932 г научный сотрудник Ленинградского электрофизического института П.К. Ощепков, позднее предложивший использовать импульсное излучение. Первые практические исследования по обнаружению гидросамолетов проводились в Ленинграде в декабре 1933 г. 3 января 1934 г. во время очередных испытаний удалось впервые обнаружить гидросамолет на расстоянии 600 — 700 м при высоте 100—150 м. Используемая аппаратура включала радиопередатчик непрерывных колебаний на волне 50—60 см, мощностью 0,2 Вт, приемник суперрегенеративного типа, передающую и приемную антенны в виде параболических зеркал диаметром 2 м. Излучающая аппаратура размещалась на берегу, а приемная — на льду в 20 м от берега. Принимаемые отраженные сигналы позволяли наблюдать эффект Доплера в виде характерной пульсации интенсивности звуковых сигналов в наушниках при вхождении гидросамолета в зону радиовидимости. 2 Во время этих испытаний впервые было обнаружено влияние волнения моря на прием отраженных сигналов. Наряду с проведением исследований, обеспечивающих создание одноантенных радиолокационных станций, были приняты меры к увеличению дальности радиолокационного обнаружения. В 1961—1965 гг. была разработана и в 1968 г. стала серийно выпускаться двухдиапазопная радиолокационная станция, получившая название «Океан». Радиолокационная станция «Океан-С» — поколение «Океанов» новой элементной базы. Грамотная техническая эксплуатация и эффективное использование современных радионавигационных и радиолокационных приборов и систем на судах во многом зависит от подготовки штурманского состава и судовых радиоспециалистов в области радионавигации и радиолокации. Принципы работы радиолокационной станции и ее характеристика Судовая радиолокационная станция — это установленная на судне радиолокационная станция, предназначенная для обнаружения и последующего наблюдения за берегом, судами, льдами и другими объектами, представляющими интерес для судоводителя.3 Судовая навигационная радиолокационная станция обеспечивает возможность измерять расстояния, пеленги и курсовые углы на объекты и применяется для определения места судна в географической и относительной системах координат при самых разнообразных условиях плавания. В радиолокационной станции используется явление отражения радиоволн от различных объектов, расположенных на пути их распространения. Таким образом, в радиолокации используется явление эха. Радиолокационная станция содержит передатчик, приемник, антенно-волновое устройство, индикатор с экраном для визуального наблюдения эхо-сигналов. Навигационные радиолокационные станции представляют собой импульсные радиотехнические средства, работа которых основана на использовании зависимости между временем распространения радиосигнала и навигационным параметром. Такая радиолокационная станция периодически излучает кратковременные импульсы колебаний СВЧ, а в промежутке между излучениями принимает отраженные от объектов импульсные сигналы, запаздывающие на время t3=2D/c. Здесь D — расстояние до объекта, а с — скорость распространения радиоволн. По измеренному интервалу времени рассчитывается дальность до объекта D=сt3/2. Направление (азимут) на объект определяется с помощью антенны направленного действия. При повороте антенны в горизонтальной плоскости, когда цель окажется в пределах ее диаграммы направленности, на вход приемника радиолокационной станции поступают отраженные сигналы. При совпадении оси диаграммы направленности антенны с целью напряжение на входе приемника будет максимальным, и указатель поворота антенны покажет направление на объект. При нахождении в радиусе действия радиолокационных станций нескольких целей отраженные сигналы от них будут смещены по времени и азимуту. Отраженные сигналы от объекта отображаются на экране радиолокационной станции, что дает возможность определять его координаты. (См. Рис. 1)  Рисунок 1. Принцип работы радиолокационной станции Изображение различных объектов на экране индикатора может быть ориентировано относительно диаметральной плоскости судна (стабилизация по курсу) или относительно истинного меридиана (стабилизация по норду). Направление на объекты определяются по азимутальному кругу. По светящимся на экране индикатора градуированным неподвижным кольцам дальности определяется расстояние до нужного объекта, который изображается светящимся пятном, если это одиночный предмет (судно, маяк), или волнистой линией (береговая черта). Основной недостаток радиолокационного метода пеленгования — относительно невысокая точность определения направления на объект. Радиолокационные станции применяются автономно или совместно с береговыми устройствами — радиолокационными отражателями и радиолокационными маяками-ответчиками, находящимися в радионавигационных точках. Радиопеленгатор является радиоприемным устройством, предназначенным для определения на передающую радиостанцию. Принцип действия радиопеленгатора основан на свойстве направленности рамочной антенны. Электромагнитная волна, дойдя до рамки пеленгатора встретит провод, в котором появится электродвижущаяся сила. Приемник будет принимать максимальный сигнал в том случае, если плоскость рамки расположена в направлении передающей станции под углом от 0 до 180 градусов. Определение места судна относительно отражающих объектов производится по пеленгу и расстоянию до них. Поэтому навигационные радиолокационные станции являются дальномерно-азимутальными радиотехническими средствами. Возможность определения местоположения судна при плавании в сложных условиях (малая видимость, наличие навигационных опасностей, узкостей и др.), наглядность отображения внешней обстановки в районе плавания делают радиолокационную станцию одним из основных технических средств судовождения. Использование радиолокационных станций позволяет решать следующие задачи: - определение координат места судна по точечным и пространственным ориентирам путем измерения радиолокационных пеленгов и дистанций; - определение места судна по точечным и пространственным ориентирам путем совмещения равномасштабных изображений береговой линии или отражающих горизонталей, наблюдаемых на индикаторе кругового обзора радиолокационной станции на карте; - опознание побережья и глазомерная ориентировка при плавании в стесненных условиях; - обнаружение надводных навигационных опасностей, плавучего льда, ливневых облаков и снежных зарядов; - обнаружение и наблюдение встречных судов, определение элементов их движения для оценки ситуации недопустимого сближения и решения задачи безопасного расхождения с ними; - определение относительного места судна при плавании в караванах; - определение маневренных элементов судна.4 Навигационные радиолокационные станции, входящие в состав автоматизированных навигационных комплексов или в интегрированное оборудование ходового мостика, или сопрягаемые с системами автоматической радиолокационной прокладки, позволяют, кроме того: - автоматизировать процесс прокладки линий относительного движения встречных судов, выполнять расчеты элементов их движения и маневра расхождения с ними; - осуществлять обсервационную прокладку пути судна при плавании в стесненных условиях и в прибрежной зоне; - непосредственно измерять элементы суммарного сноса судна. К недостаткам навигационных радиолокационных станций, влияющим на безопасность судовождения, относятся: - наличие теневых секторов и минимальной дистанции, в пределах которых объекты не обнаруживаются; - специфическое искажение объектов на экране радиолокационной станции относительно их изображения на морской навигационной карте и затруднение их опознавания; - ограниченность дистанций обнаружения объектов географическим фактором радиолокационной видимости, зависимость от отражающих способностей и размеров объектов, а также зависимость возможности обнаружения от маскирующего влияния осадков ливневого характера; - относительно низкая точность радиолокационного пеленгования. При использовании радиолокационных станций необходимо учитывать, что сильные осадки (ливни, град, снежные заряды) уменьшают дистанцию обнаружения объектов на 30-50%, а наличие качки снижает точность измерений. В этих условиях наблюдение необходимо вести при длине волны 10 см. На условия наблюдения влияет волнение, вызывающее засветку центральной части экрана радиолокационной станции отражениями от волн. На точность определения места судна с помощью радиолокационной станции непосредственно влияют искажения за счет размеров ориентиров и углов их облучения. При определении места по радиолокационным пеленгам и дистанциям необходимо использовать точечные ориентиры, соизмеримые с разрешающей площадью радиолокационной станции. При облучении таких ориентиров (объектов) под острым углом их изображение на экране радиолокационных станций смазывается, что вызывает появление трудно учитываемых систематических погрешностей как по направлению, так и по дистанции. При определении места судна по естественным радиолокационным ориентирам необходимо учитывать, что их отражающие поверхности (скалы, обрывистый берег, сопки и т. п.) не совпадают на местности с береговой линией, а лежат на уровнях (горизонталях), обычно превышающих уровень моря, а на больших дальностях — и высоту антенны радиолокационной станции. Полученные наблюдения (величины расстояний, курсовых углов или пеленгов) используют для определения места судна. При этом с помощью РЛС могут быть более точно измерены расстояния, чем пеленги. Поэтому точность полученного обсервованного места будет больше при определении его по трем или двум расстояниям, чем по трем или двум пеленгам. Кроме того, точность обсервованного места будет выше, если оно получено по точечным ориентирам. К точечным относятся специальные ориентиры — знаки с активными и пассивными радиолокационными отражателями, а также надводные скалы, небольшие, с отвесными берегами, островки.5 Точность определения места и обеспечение безопасности плавания зависят также от натренированности судоводителя и его умения опознавать местность по ее радиолокационному изображению. Каждый облучаемый на местности объект виден на экране радиолокационной станции в виде светлого пятна или полосы эхо-сигнала, отличающихся по величине, форме и яркости. На экране просматриваются только склоны возвышенных берегов, а более низкие их части, расположенные за ними, попадают в зону радиолокационной тени. Обрывистые берега, надводные скалы дают более яркие и четкие эхо-сигналы, воспроизводя свою форму и контуры. Растительность, покрывающая берега, дает пятнистый, а ровный берег, покрытый лесом, — яркий эхо-сигнал. Низкие песчаные берега, пляжи обнаруживаются на экране радиолокационной станции только на близком расстоянии. Причальные стенки дают хорошо видимый эхо-сигнал в соответствии с их контурами. Спокойная вода не дает, а волны — дают эхо-сигналы, беспорядочно располагающиеся по экрану в радиусе, зависящем от высоты волны. Определение места судна может производиться по трем и более, а также по двум и одному ориентиру, но эти ориентиры обязательно должны быть нанесены на карте. При этом следует учитывать, что при движении судна величина изменения расстояния будет больше для ориентиров, расположенных под острыми углами к диаметральной плоскости судна, чем близких к 90°. Поэтому первыми должны измеряться расстояния до ориентиров, находящихся ближе к траверзу, а затем расположенных по носу или по корме. Определение места судна с помощью радиолокационной станции Использование радиолокационной станции наиболее эффективно, если радиолокационное наблюдение ведется непрерывно. При таком наблюдении эхо-сигнал цели будет обнаружен сразу же после его появления на экране. Допустимый перерыв между наблюдениями за экраном зависит от района плавания, надежной дальности обнаружения вероятных объектов, скорости хода, взаимного положения и относительной скорости сближения судов. В режиме относительного движения наиболее наглядно и просто оценивается опасность столкновения. Место судна с помощью радиолокационных станций определяют по двум, трем расстояниям, пеленгу и расстоянию, крюйс-расстоянию. (См. Рис.2) При этом расстояния должны быть измерены до точечных ориентиров.  Рисунок 2.Определение по крюйс-расстоянию. Этот способ применяется в случаях, когда имеется только один опознанный ориентир и нет уверенности в достоверности поправки компаса. Вначале измеряют расстояние D1 до ориентира А и замечают время и отсчет лага. Через некоторый промежуток времени измеряют расстояние D2 до того же ориентира и замечают время и отсчет лага. Затем из ориентира А на карте как центра радиусами D1 и D2 проводят дуги и линию, параллельную линии курса, по направлению движения судна. На этой линии откладывают отрезок за время измерения расстояний, и из полученной точки А1 радиусом, равным D1 делают засечку на дуге радиуса D2. Точка пересечения двух дуг даст счислимо-обсервованное место судна. При отсутствии точечных ориентиров можно приближенно определять место судна по объемным ориентирам. Определение по трем и более расстояниям. По трем и более расстояниям до объемных ориентиров можно приближенно определить место судна, применяя прием вмещения ориентирных расстояний. Получив с помощью радиолокационной станции, три курсовых угла и три расстояния до каких-то трех береговых точек, берут кальку, наносят на нее линию пути судна и выбирают на этой линии произвольную точку О. В точке О строят по транспортиру курсовые углы и проводят внешние линии этих углов. По каждой из линий откладывают измеренные расстояния. После этого накладывают кальку на карту и, перемещая ее вдоль нанесенной на карте линии пути судна или параллельно ей около счислимого места, находят такое положение кальки, чтобы концы линий одновременно касались характерных выступов береговой черты. Точка О даст обсервованное место судна, но ей особо доверяться нельзя. Система автоматической подстройки частоты предназначена для автоматического слежения частоты генерации за собственной частотой ускоряющего резонатора. Собственная частота ускоряющего резонатора может изменяться в процессе работы ускорителя вследствие изменения его температуры. Генератором может служить магнетрон или клистрон. Цепь системы выглядит следующим образом: – ускоряющий резонатор; – блок перестройки частоты генерации; - генератор. Для слежения за частотой ускоряющего резонатора используются два сигнала: из волновода на выходе генератора и из ускоряющего резонатора. В блоке автоматического слежения частоты происходит сравнение фаз этих сигналов. В случае изменения температуры и, следовательно, частоты ускоряющего резонатора разность фаз этих сигналов изменяется, что является управляющим сигналом для подстройки частоты генерации. Точность преобразования и качество работы системы автоматической подстройки частоты характеризуют следующие параметры: относительная разрешающая способность, абсолютная разрешающая способность, абсолютная погрешность преобразования, нелинейность преобразования, дифференциальная нелинейность, скорость преобразования (время одного преобразования) и максимальная частота преобразования. |