Астрономические навигационные устройства и системы

Астрономические навигационные устройства и системы

Астрономические навигационные устройства и системы предназначены для автоматического или полуавтоматического измерения курса и координат места ЛА. К ним относятся: дистанционные автоматические астрокомпасы типа ДАК-Б, ДАК-ДБ (ДАК-ДБ-5В), ДАК-И и звездно-солнечные ориентаторы типа БЦ-63, а также визуальные астрокомпасы АК-53П, АК-59П. Астрономические компасы. Астрономические компасы измеряют истинный или ортодромический курсы ЛА путем пеленгации небесных светил с учетом вращения Земли и координат места.

Рис. 1 Структурная электрическая схема астрокомпаса ДАК-ДБ:

СД-1 — сельсин-датчик; Д-2 — двигатель отработки; Г — генератор; М — кренокорректор; Д-4 — двигатель пеленгаторной головки; R2 — потенциометр; ДС — дифференциальный сельсин; У — широта;? — долгота;? — склонение светила; tГргринвичский угрл светила; ЧМ — часовой механизм; ПК — путевой корректор; СП-1 — сельсин-приемник; ДМ — дифференциал механический; Д-1 — двигатель отработки; ПД — потенциометрический датчик; Д-3 — двигатель отработки; СД-2 — сельсин-датчик; ПДК-45 — датчик курса По принципу измерения курса астрономические компасы разделяются на горизонтальные ДАК-ДБ (Рис. 1), ДАК-И и экваториальные АК-53П, АК-59П, ДАК-Б (рис. 2).

астрокомпас ориентатор ортодромический летательный.

Рис. 2 Принципиальная электрическая схема астрокомпаса ДАК-Б:

ЭДЧУ — электродвигатель часового угла; ЭДГУК — электродвигатель горизонтальной установки кардана; ПК — потенциометр курса; ЭП — электропереключатель; ЭДК — электродвигатель курса; ПШ — потенциометр широты; ЭДШ — электродвигатель широты; РЧ и Кн — регулятор чувствительности и кнопка В горизонтальных компасах решается уравнение.

где fиистинный курс самолета; А — азимут светила; КУс — курсовой угол светила.

Азимут светила вычисляется с помощью специального кинематического вычислителя — сферанта (рис. 3), воспроизводящего в пространстве параллактический треугольник: полюс мира Pм, зенит Z, место светила С.

Рис. 3 Упрощенная кинематическая схема сферанта горизонтального астрокомпаса:

1 — часовой механизм; 2, 5, 7 — скобы; 3 — кольцо; 4 — крест; 6 — потенциометр; - угловая скорость вращения Земли Для определения курса с помощью экваториального астрокомпаса необходимо знать широту f и долготу l места ЛА, а также гринвичский часовой угол tГр светила.

При вводе в астрокомпас этих величин визирная система компаса поворачивается на местный часовой угол светила, шкала tм-tГр-l, часовых углов наклоняется на угол 90¦-f к горизонтальной плоскости. При визировании светила, что выполняется автоматически датчиком курса, имеющим фотоголовку, стрелка указателя покажет истинный курс ЛА.

Визуальные астрокомпасы (АК-59П, АК-53П) построены по экваториальной схеме и предназначены для определения истинного курса самолета по любому, светилу днем, ночью и в сумерки. Астрокомпас содержит три вида визирных устройств: визирное устройство для пеленгации Солнца, визирные системы для пеленгации звезд, Луны и планет и поляризационное визирное устройство для пеленгации Солнца в поляризованном свете.

Прибор имеет механизмы и шкалы для установки широты f и долготы l места ЛА, склонения d и гринвичского часового угла светила tГр.

Точность определения курса по солнечному и звездному визирным устройствам составляет ¦2¦, а по поляризационному устройству ¦3¦. Дистанционный автоматический астрокомпас ДАК-Б построен по экваториальной схеме и предназначен для автоматического определения истинного курса по Солнцу и выдерживания его в полете. Курс ЛА определяется как угол между смоделированной (приборной) полуденной линией и продольной осью ЛА.

Астрокомпас имеет шкалы и электромеханизмы для установки широты, долготы места ЛА и гринвичского часового угла Солнца.

Компенсация вращения Земли осуществляется часовым механизмом посредством вращения плоскости пеленгации вокруг оси мира в направлении, видимого суточного движения светил. Компенсация продольного крена ЛА в пределах ¦8¦ производится с помощью специального жидкостного уровня с электрическим переключателем. Поиск и визирование Солнца осуществляются автоматически с помощью электропривода, управляемого фотоэлементом. Максимальная погрешность определения истинного курса не превышает 2 — 4¦ при высоте Солнца от +1 до +68,5¦. Во время полета производится регулировка чувствительности фотоэлектрической следящей системы в зависимости от высоты Солнца и условий погоды. Недостаточная чувствительность вызывает большие углы застоя у пеленгаторной головки и замедленную отработку фотоследящей системы. Высокая чувствительность приводит к перерегулированию в фотоследящей системе и появлению автоколебаний.

Дистанционный автоматический астрокомпаа ДАК-ДБ построен по горизонтальной схеме и предназначен для автоматического определения истинного курса ЛА по Солнцу и выдерживания его при полетах по заданной локсодромии или ортодромии, а также для определения истинного курса ЛА ночью по любому светилу совместно с перископическим секстантом СП-1. Астрокомпас ДАК-ДБ (ДАК-ДБ-5В) может служить датчиком истинного курса для навигационного индикатора.

Компенсация суточного вращения Земли осуществляется автоматически с помощью часового механизма и сферанта, преобразующего изменение часового угла в изменение азимута светила. Компенсация кренов ЛА осуществляется с помощью специального маятникового корректора, вырабатывающего поправку по курсу. Предусмотренная в астрокомпасе связь с перископическим секстантом позволяет вручную визировать Луну, планеты и звезды, при этом астрокомпас автоматически определяет истинный курс ЛА.

Исходными данными для астрокомпаса, вводимыми в вычислитель вручную, являются: широта f, долгота l, места ЛА, гринвичский часовой угол светила tГр и склонение светила d.

Работа фотоследящей системы может в полете контролироваться с помощью кнопки на панели вычислителя. При нажатии кнопки стрелка указателя компаса начинает вращаться, после отпускания кнопки показания курса на указателе восстанавливаются.

Астрокомпас измеряет курс с инструментальной погрешностью ¦2¦. Измерение истинного курса в полете производится следующим образом. Включается питание компаса и 4 — 5 раз нажимается кнопка «Подзавод» часового механизма. На шкалах вычислителя координат устанавливаются исходные данные. На шкалах путевого корректора устанавливаются нулевые значения пройденного расстояния и путевой скорости. После установки переключателя в положение «ДКУ» производится отсчет истинного курса по шкале указателя.

При подготовке к полету у астрокомпасов проверяется внешнее состояние и работоспособность. При этом показания астрокомпаса (при наличии Солнца) сличаются со значением стояночного курса ЛА.

При периодических видах обслуживания основные агрегаты астрокомпасов снимаются с самолета, и у агрегатов и приборов проверяются технические характеристики на соответствие их требованиям технических условий.

Проверка комплекта и агрегатов астрокомпасов типа ДАК-ДБ и ДАК-Б в лаборатории производится с помощью установок УПАК-ДБ и УПАК-1) соответственно.

Звездно-солнечный ориентир БЦ-63 предназначен для определения истинного и ортодромического курсов ЛА и его географических и ортодромических координат при пеленгации двух светил. В дневном полете при автоматическом или ручном вводе координат ЛА БЦ-63 используется как горизонтальный астрокомпас для измерения курса ЛА.

Исходными данными для применения БЦ-63 при полетах ночью являются: географические координаты ЛА в момент настройки, склонения и прямые восхождения пеленгуемых светил, гринвичское звездное время в момент включения.

В дневном полете для измерения истинного курса ЛА на вычислителе БЦ-63 устанавливаются географические координаты места ЛА, склонение .и прямое восхождение Солнца.

Для определения навигационных элементов полета астроориентатор измеряет высоту и курсовой угол Солнца, а ночью? высоты и курсовые углы двух звезд. Измеренные координаты светил используются для расчета географических координат долготы и широты места и истинного курса ЛА.

Ортодромические координаты ЛА X, Y и истинный путевой угол ортодромии? ПУ определяются в вычислителе астроориентатора пересчетом географических координат на основе решения сферического треугольника.

Истинный и ортодромический курсы определяются по формулам:

где, А? азимут светила.

Астроориентатор решает задачу по определению местоположения и курса ЛА, работает последовательно в режиме наведения на светило и слежения.

На рис. 4 приведена функциональная схема работы астроориентатора в режиме наведения на светило.

Рис. 2.31. Функциональная схема работы астроориентатора в режиме наведения на светило:

АС1, АС2 — астрономические секстанты; ЭЧ-1, ЭЧ-2 — электронные части; n — тангаж; gкрен; КУ1, КУ2 — курсовые углы; h1, h2 — высота светила; А1, А2 — азимуты светил; X, Y — ортодромические координаты; ПУ — пульт управления; ОК (ИК) — ортодромическии (истинный) курс; b — истинный путевой угол ортодромии; a1, a2 -прямые восхождения светил, s1, s2 — склонения светил; Sгр — звездное гринвичское время; Ф, L — географические координаты полюса ортодромии; f — широта места; l — долгота места; КС-6А — курсовая система; ЦГВ-5 -центральная гировертикаль; ИЭ-41 — индикатор электронный; НУ — навигационное устройство Автоматические секстанты астроориентатора устанавливаются на фюзеляже ЛА, где им обеспечен круговой обзор, при изменении высоты светила от 0¦ до +70¦. Плата секстанта в горизонтальном полете должна быть параллельна плоскости истинного горизонта. На плате наносится линия, параллельная продольной оси ЛА. На корпусе секстанта нанесена стрелка, которая при установке его на ЛА должна быть направлена к носу ЛА и быть параллельной линии, нанесенной на плате.

Стеклянные колпаки секстантов обдуваются чистым" сухим воздухом под давлением 0,15?1,0 атм, имеющим температуру 50?70¦С.

В процессе эксплуатации астроориентатора производится чистка защитных колпаков автоматических секстантов снаружи и изнутри гигроскопической ватой, смоченной спиртом-ректификатом. Производятся также продувка воздухом двигателей типа ДП для очистки от щеточной пыли и промывка коллекторов бензином; чистятся контакты часового механизма, барабаны ламельных устройств, смазываются червячные зацепления и редукторы. Для проверки исправности астроориентатора применяется комплект контрольно-измерительных установок типа КПА-БЦ.