// Вие четете...

Чиста вода

Определяне на мястото по МПЗ.

„Ако сам не знаеш, попитай знаещия.“

Сред значителния брой подводни апарати с различно назначение автономните необитаеми подводни апарати (АНПА) заемат особено място. За военни цели, както показват резултатите от анализа, АНПА могат да се използват преди всичко за:

– водене на диверсионни и разузнавателни действия;

– противоминни действия;

– оглед на подводни обекти;

– изучаване на физическите полета на Земята и параметрите на морската среда.

Решаването на тези задачи с помощта на АНПА в значителна степен зависи от използваните на тези апарати средства за навигация. Особено място сред тези средства заемат тези, които осигуряват определянето на координатите на мястото на апарата в подводно положение. Отчитайки определен прогрес в създаването на магнитно метрически системи, работещи в условията на магнитни смущения от феромагнитни обекти, а също и с „перспективите за използване на оптическата локация за определяне на местоположението на АНПА”, се налага да се направи сравнителен анализ на всички известни методи за определяне на координатите на мястото на апаратите, в това число и на магнитно метрическите методи, с използването на бордовите магнитно метрически системи.

Необходимостта от използването на тези средства е свързана с това, че използваната на тези апарати инерционна навигационна система (ИНС) със средна точност, което се определя от изискванията за малки габарити, малка мощност за захранване, притежаваща погрешност от 1500-2000 м за час работа, а погрешността на абсолютния лаг – около 0,02 м/с, което за час работа ще е равна на 72 м. За намаляване (корекцията) на подобна погрешност на координатите на мястото може да се използват редица методи.

Ще разгледаме техните особености.

Използване на информацията от абсолютния хидроакустичен лаг, както беше отбелязано по-горе, води до значителна погрешност и до съществено потребление на електроенергия, което за АНПА е много критично.

Корекцията по информация от спътниковата навигационна система изисква периодично изплуване на АНПА, при което също се изразходва много енергия и може да бъде демаскиран.

Корекцията по предварително поставени по трасето на при дънни хидроакустически маяци – ответчици, изисква използването по трасето на значителен брой действащи маяци, доколкото далечината на действие на такива системи е от 5-20 км, а срока на тяхната служба е ограничен. Необходимо е да се отбележи също така, че точността на определяне на местонахождението на апарата при това зависи от знанието на погрешността на измерване на скоростта на звука във водата.

Сериозни недостатъци имат и предложените нови методи за корекция с помощта на оптическата локация. Този метод изисква използването на мощни лазерни системи, предварително подготвен „оптически полигон на морското дъно” и голямо потребление на енергия, което в АНПА е трудно да се осигури. Далечината на действие на тази система е доста ограничена и е от порядъка на десетки метра. Необходимо е да се отчита също голямата зависимост на далечината на действие на този метод от физическите и химическите свойства на морската среда, сложност на подготовката на карти на морското дъно с оптически и редица други методи.

Възможността за създаване на магнитно метрически системи, способни да работят на борда на феромагнитни обекти (в това число и на АНПА), позволява по нов начин да се оценят перспективите за използване на магнитното поле на Земята (МПЗ) в интересите на корекция на погрешността на координатите на мястото на апарата.

Известни са две групи методи за определяне на координатите на мястото на подвижен морски обект по магнитното поле. В основата на първата група лежи използване на разпределението на нормалната съставляваща на МПЗ. Тези методи не изискват предварителна магнитна снимка на Земята. Но достижимата точност на определяне на мястото по тази съставляваща на МПЗ не е голяма, по различни оценки погрешността може да достигне 10 км и повече.

Много по-информативни за решаване на проблема по определяне на координатите на мястото на подвижен морски обект се явяват методите от втората група, които използват аномалното магнитно поле. Тези методи са основани на съпоставяне на измерените в процеса на обсервация параметрите на магнитното поле с техните предварително определени значения.

Необходимо е да се отбележи, че строго определяне на аномалиите на МПЗ няма. Основен критерии за наличието на магнитна аномалия в даден район се явява забележимото изменение в него на градиентите на земното магнитно поле. Аномалии настъпват в това поле във вид на своеобразни планини, долини, хребети, хълмове и други особености на магнитния релеф. Аномалната съставляваща на МПЗ се характеризират с много годишна стабилност. Техни източници се явяват феромагнитните минерали. За определяне на мястото на обекта по тези особености на магнитния релеф е необходимо определянето на две съставляващи на полето, а за много по-надеждно решаване на задачата – и трета, използва се получавания при това триъгълник на погрешността. Целесъобразно е при това да се използват два елемента от полето:

– модулът на пълния вектор;

– хоризонталната или вертикалната съставляваща на МПЗ.

Градиентите на аномалното поле се колебае в много широки предели, средно около 40 нТл на 1 км. Вертикалната съставляваща на градиента достига хиляди нТл.

Задачата за определяне на мястото на предварително подготвен магнитен полигон може да бъде решена най-малко по три метода:

– търсене – по пътя на сравнение на измервания параметър с аналогичен параметър, определен предварително;

– търсене – с помощта на формулите на Бейс;

– без търсене, или по метода на рекурентна оценка по произволна траектория на движение.

Предложени са два нови метода за такива определения. Същността на единия от тях се състои в едновременно измерване на трикомпонентни магнитометри проекцията на вектора на магнитната индукция или тяхната разлика в три разнесени точки в пространството. Втория метод се представя като по-перспективен. Той предполага използването на четири или пет трикомпонентни магнитометъра, разместени на еднакво разстояние от избрана точка на обекта.

Всеки от тези методи притежава свои особености.

Освен МПЗ, за решаване на разглеждания проблем могат да бъдат използвани и специално положени на морското дъно намагнитени тела, в това число за потънали обекти, координатите на които предварително са определени.

Потвърждение на перспективността на използване на магнитно метричните методи за определяне на местоположението на морски обект по магнитно поле се явяват резултатите от стендовите и обективните натурални изпитания на макетен образец на магнитно метрическа система на хидрографски съд в акваторията на Финския залив. Изпитанията са показали, че погрешността на измерените координати на мястото на съда по МПЗ не надминава 200 м при погрешност на определяне на мястото по пеленги 80-100 м. Анализа на резултатите от изпитанията свидетелствува за това, че един от най-съществените съставляващи се явява погрешността в определяне на качката (люлеене) и курса на обекта.

Магнитно метрическия метод за определяне на координатите на мястото на АНПА се явява в някаква степен алтернатива на спътниковата навигационна система и притежава следващите положителни особености:

– не демаскиращ характер на работите;

– сравнително не голяма маса и габаритни характеристики;

– малко използвана енергия;

– възможност за работа както по МПЗ, така и по изкуствени магнитни ориентири;

– голяма устойчивост от нарушаване на работата в застрашаващия период и в условията на бойни действия.

В сравнение с метода за оптическа локация магнитно метричния метод не изисква използването на излъчватели при подготовка на полигона.

Необходимо е също да се отбележи, че наличието на определена корелация на МПЗ и релефа на морското дъно позволява (за повишаване на ефективността на корекцията) едновременно да се използват и предварително определените аномалии на релефа на грунта.

Не по-малко важно за навигационната система на АНПА се явява и измерителя на скоростта относно грунта. Използваните хидроакустически абсолютни лагове притежават значителни габарити и използват много енергия.

Способите за определяне на абсолютната скорост по МПЗ може условно да се подразделят на четири групи:

– магнитно корелационни (по транспортно закъснение);

– магнитно градиент метрически (по градиенти на полето);

– гео електро магнитни ( по ЕДС, навеждани по проводящ контур, преместващ се в полето;

– магнитно реперни.

Техните особености са приведени по-долу.

1. В състава на апаратурата на магнитно корелационните измерители на скоростта влизат като минимум два датчика за магнитното поле, разнесени по направлението на движение на обекта на известно разстояние, и устройство за сравнение. При движение на обекта сигналите от разнесените датчици за магнитното поле ще се разминават по време на величината на закъснение. Съвместяването на сигналите в устройството за сравнение може да се извърши по съвпадението на показанията на датчиците по пътя на корелационната обработка. При разполагането по обекта на датчици за полето и в ортогонална плоскост се появява възможност за измерване не само на пътевата скорост, но и на ъгловия снос.

Работоспособността на този метод на измерване на абсолютната скорост е проверена на макетен образец в стендови и морски условия. Измерената от макетния образец скорост се е сравнявала с данни за скоростта, която се е изработвала от щатната за този съд спътникова навигационна апаратура „Бриз”.

Изпитанията на такъв лаг са били проведени както по естествените аномалии на МПЗ, така и по изкуствени източници на магнитно поле.

Резултатите от изпитанията на макетния образец на магнитно метрическия лаг, работещ по МПЗ са потвърдили възможността за неговото използване при наличие на градиент на аномалиите на МПЗ в десета част от нТл/м. В абсолютни значения погрешността на измерване на скоростта се намира в пределите на 0,08-0,5 възела, при време за осредняване – не повече от 20 секунди. Погрешността при определяне на скоростта на кораба, изработвана от щатната корабна спътникова апаратура „Бриз”, съставлява около 0,1 възела.

2. В основа на работата на магнитно градиент метрическите лагове лежи използването на пространствения градиент на магнитното поле. При това използването на един датчик за магнитното поле е необходимо предварително да се знае градиента на това поле. При наличие на два разнесени датчика предварителното знание на градиента на полето не е необходимо. Величината на скоростта се намира по разликите на синхронните показания на датчиците за полето. Съществено е да се отбележи, че такъв лаг може да бъде използван само в полета с постоянни (в краен случай, на дължината на измерителната база), различни от нула пространствени градиенти. Освен това, градиента трябва да бъде постоянен във времето (в краен случай, за цикъла на измерване).

3. Работата на магнитно реперния измерител на скоростта може да се представи по следния начин: с помощта на разнесени на известно разстояние датчици за полето периодично, през известен период, промеждутък от време, се определя вектора на магнитната индукция от източниците на полето. Разликата на тези вектори, разделени на промеждутъка от време, съответства на скоростта на обекта.

4. Гео електромагнитните лагове са известни отдавна. Но, те имат редица недостатъци към настоящия момент и не са получили необходимото развитие. Възможния път за повишаване на ефективността на такива лагове са разгледани в литературата.

Основните положителни страни на магнитно метрическите лагове се явяват същите, в случай че се използва магнитно метрическия метод за определяне на местоположението на АНПА.

Изводи.

1. Средствата за навигация заемат важно място в ефективното използване на АНПА.

2. Използваните в настояще време автономни средства за определяне на координатите за тяхното местонахождение имат съществена погрешност, което изисква използването на средства за корекция за нейното периодично снижение.

3. Известните средства за корекция на АНПА имат съществени недостатъци, което диктува необходимостта за търсене на нови пътища за решаване на проблема.

4. Определени достижения в създаването на магнитно метрически системи, способни да работят в условията на магнитни смущения от самия обект, повишават надеждите за по-ефективно решение на проблемите за АНПА, свързани както с определянето на координати на неговото място, така и със скоростта относно грунта.

Коментари

Все още няма коментари

Публикувай коментар