Штурманское вооружение

Больщая подводная автономность атомных лодок, необходимость точного определения места при запуске ракет и, наконец, плавание в высоких щиротах обусловили новые требованияк штурманскому вооружению подводных кораблей. На первой атомной подводной лодке «Наутилус» было установлено значительно больше разнообразной навигационной аппаратуры, чем на дизель-электрических лодках. Для определения географических координат при длительном подводном плавании на «Наутилусе» используют три независимые и взаимно контролируемые системы счисления. Две из них представляют собой стандартные автопрокладчики, работающие на основе показаний гирокомпасов и лагов, третья — инерциальную навигационную систему сине (Ships Inertial Navigation System). При всплытии подводной лодки в надводное или перископное положение показания систем счисления могут быть уточнены с помощью астронавигационной или радионавигационной аппаратуры. Подобный состав штурманского вооружения принят для всех торїіедньїх атомных подводных лодок.

Несколько отличается состав средств навигации на подводных ракетоносцаїх (ірис. 80), к точности определения местоположения которых предъявляют особо высокие требования, в навигационную систему подводных лодок типа «Джордж Вашингтон», , например, входят: три установки инерциальной навигационной

Штурманское вооружение

системы; автопрокладчик; радио- и астронавигационная аппаратура; радиоастрономический секстан; гидроакустическая навигационная аппаратура; две электронные вычислительные машины «Навдак», обрабатывающие поступающую от различных навигационных приборов информацию (при этом ЭВМ отбрасывает случайные и ложные результаты и вычисляет текущие координаты подводной лодки).

Первоначально инерциальную навигационную систему фирма Норт Америкен Авиэйшн разрабатывала для межконтинентального управляемого самолета-снаряда «Навахо». На подводных лодках «Наутилус» и «Скейт» были установлены корабельные, варианты этой системы, получившие шифр Мк-1 (М-6А). С учетом результатоїв эксплутации СИНС во время полярных плаваний та же фирма разработала новую инерциальную систему Мк-2 (М-7А), установленную впервые на подводной лодке «Тритон». Различными моделями этой системы были оборудованы атомные подводные ракетоносцы типа «Джордж Вашингтон» ■(Мк-2, мод. 0) и «Лафайет» (Мк-2, мод. 2 и 3). На многоцелевых атомных подводных лодках типа «Трешер» и на подводных ракетоносцах типа «Итэн Аллен» установлены системы СИНС Мк-3 мод. 3 другой американской фирмы — Сперри Гироскоп Компани.

Основа любой инерциальной навигационной системы — стабилизированная платформа. Установленные на ней акселерометры измеряют ускорения, возникающие при движeнии.пoдвoд-^ ной лодки. Показания акселерометров обрабатывает электронная вычислительная машина (в СИНС Мк-2 применена вычислительная машина «Веірдан»), которая определяет расстояния, пройденные лодкой в направлении каждой из координатных осей, и текущие географические координаты корабля.

Недостаток СИНС—точность показаний зависит от продолжительности работы системы. С течением времени вследствие «ухода» гироскопов (в применяемых инерциальных системах' «уход» составляет 0,001—0,01 град/час), накапливается ошибка в определении координат, в результате чего необходимо периодически контролировать показания системы обычными.радивна-вигационными или астрономическими обсервациями. Во время транісполярного перехода подводной лодки «Наутилус» (1958 г,) невязка между вычисленными и обсервованными координатами достигала 10 миль после прохождения подо льдами расстояния, равного 1830 милям. Для повышения точности инерциальных систем в США разработаны гироскопы с электростатически подвешенными или «плавающими» роторами и т. п.; скорость прецессии ^ таких гироскопов весьма мала.

Совершенствование характеристик «нерциальных систем в США шло по пути поэышения их эксплуатационной надежности. Это позволило сократить количество ігомплектов системы сине на борту атомных подводных ракетоносцев с трех до двух, а в дальнейшем и до одного комплекта.'

Радионавигационная аппаратура подводных лодок 'ВМС США состоит из приемника-индикатора фазовой разностяо-даль-номерной системы («Лоран-С», «Лораи-А», «Омега» и пр.) и стандартной радиопелангаторной стайщии, использующей рамочную антенну. Кроме того, оборудована радиолокационная станция, с помощью которой можно производить пеленгование различных береговых ориентиров.

Фазовая разностно-дальномерная {гиперболическая) система «Лоран-С» работает на основной частоте 100 кгц и определяет местоположение с точностью до 0,5 км при дальности действия 2—3 тыс. км. Находящиеся в эксплуатации передающие станции системы «Лоран-С» обеспечивают практически вісе районы патрулирования- американских атомных подводных ракетоносцев.

Аналогичная радионавигационная система «Омега», сданная в эксплуатацию в конце 1965 г., имеет увеличенную дальность (8000—10 000 км) и обеспечивает точность определения места ±1,6 км. Рабочая частота системы равна 10,2 кгц, что позволяет производить прием сигналов этих радионавигационных станций на глубинах 15—30 м. Для приема сигналов систем «Лоран-С» и'«Омега» на.американских атомных подводных лодках иопольэуют приемники-индикаггоры типа АМ/иРМ-12.

Астронавигационная аппаратура подводных лодок состоит из навигационных перископов, позволяющих произіводить астрономические обсервации при нахождении подводной лодки на перископной глубине. На лодках ВМС США установлены пери-окопы типа 8, позволяющие подобно обычному секстану периодически измерять ВЫ1С0ГГЫ небесных светил, и типа «11», обеспе-чіивающие непрерывное сопровождение выбранного светила. Для этой цели перископы типа «И» снабжены электронным вычислительным устройством «Стардак», вырабатывающим по данным о курсе, амплитуде бортовой и килевой качки и предварительным сведениям о высоте и азимуте выбранного светила команды разворота оптической головки перископа. На базе астронавигационного перископа типа «М» в США разработан усовершенствованный вариант прибора «1ІА», обеспечивающий повышенную точность определения азимута и высоты светила; длина его равна 13,4 м, вес— 1,1 т.

Существенный недостаток оптических навигационных перископов—изгиб трубы перископа при движении подводной лодии, что требует ввода соответствующих поправок. Пытаясьустранить этот недостаток, фирма Коллсмэн Инструмент Корпорейшн разработала автоматический фотоэлектрический секстан К5-100, который устанавливают на топе обычного перископа. ' В состав следящего устройства секстана входит телескоп с высокочувствительным фотоэлементом, позволяющий сопровождать звезды первой и второй величин.

с преимуществам новой астронавигационной системы по срав-нанию с оптическими перископами относятся: простота Эксплуатации; возможность ремонта в условиях похода; возможность наблюдения в перископ при производстве астрономических обсерваций; небольшой вес и малые габариты системы.

Радиосекстан для атомных подводных лодок-ракетоносцев типа АМ/5НМ-4 представляет собой радионавигационный прибор, 1служащий для определения места подводной лодки путем направленного приема радиоизлучения солнца или луны. Радиосекстан спроектирован для работы в диапазоне ультракоротких воля (2,75—5,77 см); прибор работает независимо от условий погоды, обладает устойчивостью к радиопо1Йехам. Антенна выполнена выдвижной, что позволяет цроизшдить обсервации во время нахождения подводной лодш на перископной глубине. Длина выдвижной трубы—10,6 м. Для предотвращения вредного воздействия морской воды антенна закрыта радиопрозрачным обтекателем, изготовленным из стеклопластика. Обтекатель антенны радиосекстана .может выдерживать небольшое гидростатическое давление. При погружении антенну вместе с обтекателем убирают в прочную шахту, расположенною в ограждении выдвижных устройств. 2

В качестве главного гирокомпаса на большинстве атомных подводных лодок приме11яют однороторяые гирокомпасы Мк-19 или АМ/50М-4 фирмы Оперри Гироскоп Компани. Точность кур-соуказания гирокомпасов достигает 0,1° при работе в средних широтах. На лодках установлены резервный гирокомпас Мк-23 (точность курсоуказания 0,5°), гиромагнитный компас «Гиро-син» С-11 (сочетание гироскопа и магнитного компаса, в котором использован метод компенсации возмущений магнитного поля земли), а также гировертикаль Мк-21 и магнитный компас «Мапнеоин» — аварийное средство курсоуказания.

|Во время полярных плаваний американских атомных подводных лодок гирокомпасы работали удовлетворительно до 88—89° северной широты. Непосредственно в районе полюса заданное направление движения выдерживалось с помощью комбинированного гироокопичеокого курсоуказателя, состоящего из гирокомпаса Мк-23, который работает в режиме гироскопа направления, и гиромагнитного компаса С-11.

Для определения .скорости хода на атомных подводных лодках используют электромагнитные лаги фирмы Сперри Гироскоп Коміпани. На новых атомных подводных лодках устанавливают гидроакустические лаги фирмы Дженерал Электрик,' которые могут работать при глубинах моря до 4600 м, потребляя при этом мощность около 50 /сет. Экспериментальный образец этого лага под названием «Друп Шют» нспытывали в 1959 г. на борту опытового судна «Компас Айленд».

Американская фирма Янус Продактс создала малогабаритную модель гидроакустического лага JN-400, работающего на ультразвуковой частоте 1 мгц. Входящая в состав аппаратура лага ЭВМ произіводит интегрирование скорости, вычисляя величину пройденного расстояния. Принцип действия гидроакустического лага основан на эффекте Допплера: скорость подводной лодки измеряется по разности частот гидроакустических сигналов, излучаемых четырьмя преобразователями под углом 30° к вертикали, и их отражений от морского дна. Существенный недостаток подобного лага — большие ошибки при определении малых скоростей (не более 2 узлов).

Другая америкаїнокая фирма по контракту с Управлением кораблестроения ВМС США разрабатывает для подводных лодок ядерный лаг, основанный на принципе нейтровно-активаци-онного анализа'. Установленный в носовой части корабля генератор нейтронов посылает пучок нейтронов через корпус лодки в воду, где вследствие реакции из ядер изотопа образуются радиоактивные изотопы Nie с периодом полураспада 7,4 сек. Количество ядер Ni6 подсчитывает счетчик, расположенный в корме кора&ія. Затем вычисляют время с момента генерации нейтронов до подсчета и таким образом определяют скорость хода подводной лодки. Этот метод дает возможность измерить скорость с высокой точностью.

К гидроакустической навигационной аппаратуре (кроме гидроакустического лага) относятся эхолоты типа AN/UQN-1 (модификации А-Е), позволяющие производить измерения глубин в любой точке Мирового океана. Для плавания в арктических районах атомные подводные лодки оборудованы эхоледомерами типа AN/BQN-4 (по два комплекта на корабль).

В 1964 г. в эксплуатацию вступила американская навигационная система «Транзит», использующая искусственные спутники земли (ИСЗ). Эта система, способная охватить практиче-' ски всю поверхность Мирового океана, по мнению иностранных специалистов, невосприимчива к естественным и искусственным радиопомехам; она может работать в любую погодіу. Принцип действия системы таков: координаты любого пункта на земном шаре можно получить путем замера из этого пункта допплеров ского изменения частоты радиосигнала, подаваемого с борта спутника, который движется по орбите; параметры ее заведомо известны. Комплекс навигационной системы «Транзит» состоит из трех искусственных спутников,' береговых средств вычисления орбит и лодочной бортовой аппаратуры типа АЫ/ВКЫ-З, в состав которой входят: двухкаяальный цриемник для приема и выделения допплеровского сдвига частоты излучения радиопередатчика спутника; смеситель для устранения влияния ионосферной рефракции; кодирующее устройство для преобразования допплеровского сдвига частоты в цифровую форму, удобную для вычисления на электронных вычислительных машинах; приемо-преобразующее устройство для приема передаваемых береговыми центрами данных об орбите опутииков; электронная

Таблица 33

Основные характеристики американских навигационных систем

 

Удаление от

Точность

 

Тип системы

береговых станций,

МИЛН

определения места, км

Примечание

Астронавига-

Не зависит

±5,5

Небольшая стоимость.

ционная

   

простота устройства; не-

   

обходимы две обсерва-

     

ции в сутки; на работу влияют атмосферные ус-

     
     

ловия

Радионавига-

     

ционные:

   

Небольшая стоимость;

«Лоран-А»

Не более 700

±5,5

   

простота устройства; подверженность ионосферным помехам

«Лоран-С»

Не более 2000

0,3 (на 1000

Простота устройства

 

миль)

 

«Омега»

Не более 5000

±1,6

Для обсервации необходимо знание местоположения с точностью ± 18 км

Корабельная

Не зависит

Уменьшается

Показания должны пе-

инерциальная

 

со временем

риодически корректи-

навигационная

   

роваться другими навигационными системами; высокая сложность экс-

   

±0,18

плуатации

С'использова-

То же

нием искусствен-

     

ных спутников

     

Земли

     

вычислительная машина для обработки поступающей информации и расчета координат корабля.

Вес бортовой апаратуры 135 кг, объем около 0,3 м?, Лодка может принимать радиосигналы искусственных спутников в надводном или перископном положениях. Не исключена возможность 'приема этих сигналов с помощью буйковой антенны без всплытия подводной лодки на поверхность. По оооО-щениям американской печати, ' система «Транзит» позволяетподводным лодкам определять свое местоположение с точностью до 1—2 кабельтовых (1 кабельтов равен 185 м).

Навигационная аппаратура атомных подводных лодок отличается большим весом и значительными габаритами. Вес штурманского вооружения подводных ракетоносцев типа «Джордж Вашингтон», например, составляет 55 т. Все приборы навигационного комплекса находятся в помещении навигационного центра, размещенного в кормовой. части отсека центрального поста. Приборы имеют стоечную конструкцию, что облегчает ремонт и обслуживание аппаратуры.

Таблица 34

Рабочие характеристики гидроакустических маяков MARS и STAR

' На первых атомных подводных лодках для ус^ тановки дополнительного * штурманского вооружения были использованы помещения, первоначально не предназначавшиеся для этой цели. Так, на «Спейте» под комплект инерциальной навигационной системы пришлось занять половину помещения, служившего ранее кубриком личного состава подводной лодки.^

Одновременно с совершенствованием существующего штурманского вооружения в капиталистических странах ведутся большие работы по созданию новых средств подводной навига-

 

Тип гидроаку-

. Характеристики -

стического маяка

   
 

MARS

STAR

Рабочая частота, кгц

10—12

1,4—2,4

Излучаемая акусти-

До 1000

До 200

ческая мощность.

   

вт

   

Рабочий сектор в

+ 50

±90

вертикальной пло-

   

скости (от верти-

   

кали), град.

   

Рабочий сектор в го-

360

360

ризонтальной пло-

   

скости, град.

   

Срок службы

Более

Более

 

года

года

Глубина установки,

Не бо-

Не бо-

м

лее

лее

 

6000

6000

Источник энергии

Аккумуляторная

 

батарея

Радиус действия, км

9—18

27

ции. Каждая из пбреч1исле^1ных выше навигационных систем имеет свои преимущества и'недостатки (табл. 33). Американские специалисты работают над созданием истинно подводных систем навигации, с помощью* которых можно было бы определять местоположание лодки с точностью до 30 м без всплытия в надводное или перископное положение, к числу таких систем относятся: i гидроакустическая навигационная система, исполь* зующая подводные звуковые маяки, установленные в районах дейетвіия подводных лодок; навигационная система, основанная на измерении гравитационного поля Земли; навигационная система, основанная измерении силы склонения и девиации магнитного поля Земли; навигационная система, использующая точные карты рельефа дна морей и океанов.

ВМС США разработали два типа подводных звуковых маяков с условными обозначениями MARS и STAR. Рабочие характеристики этих маяков дайы в табл. 34. С помощью гидроакустических маяков подводные лодки могут определять свое местоположение" с точностью (0,0017?-1-6) м, где R — расстояние J от подводной лодки до маяка. 2

В США иопытывается также подводный гидроакустический маяк, работающий от ядерного изотопного генератора. Срок службы такого маяка достигает двух лет. , .

Предыдущая глава Оглавление Следующая глава