Что показывает лаг на судне
Что показывает лаг на судне
Примерно с конца XV в. получил известность простой измеритель скорости – ручной лаг. Он состоял из деревянной дощечки со свинцовым грузом формой в 1/1 круга, к которой прикреплялся легкий трос, имеющий узлы через равные промежутки (чаще всего 7 м).
Для измерения скорости парусных судов, плававших в те времена, лаг, как приблизительно постоянная отметка на поверхности воды, бросали за борт и поворачивали песочные часы, отмеряющие определенную продолжительность времени (14 с). За время, пока сыпался песок, матрос считал количество узлов, которые проходили через его руки.
Число узлов, полученных за это время, давало в пересчете скорость судна в морских милях в час. Этот способ измерения скорости объясняет возникновение выражения «узел».
Лаг – навигационный прибор для измерения скорости судна и пройденного им расстояния. На морских судах применяются механические, геомагнитные, гидроакустические, индукционные и радиодоплеровские лаги. Различают:
– относительные лаги, измеряющие скорость относительно воды; и
– абсолютные лаги, измеряющие скорость относительно дна.
Гидродинамический лаг – относительный лаг, действие которого основано на измерении разности давления, которая зависит от скорости судна. Основу гидродинамического лага составляют две трубки, выведенные под днище судна: выходное отверстие одной трубки направлено к носовой части судна; а выходное отверстие другой трубки находится заподлицо с обшивкой. Динамическое давление
определяется по разности высот воды в трубках и преобразуется механизмами лага в показания скорости судна в узлах. Кроме скорости, гидродинамические лаги показывают пройденное судном расстояние в милях.
Индукционный лаг – относительный лаг, принцип действия которого основан на зависимости между относительной скоростью проводника в магнитном поле и наводимой в этом проводнике электродвижущей силой (ЭДС). Магнитное поле создается электромагнитом лага, а проводником является морская вода. Когда судно движется, магнитное поле пересекает неподвижные участки водной среды, при этом в воде индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости перемещения судна. С электродов ЭДС поступает в специальное устройство, которое вычисляет скорость судна и пройденное расстояние.
Гидроакустический лаг – абсолютный лаг, работающий на принципе эхолота.
Различают доплеровские и корреляционные гидроакустические лаги.
Геомагнитный лаг – абсолютный лаг, основанный на использовании свойств магнитного поля Земли.
Радиолаг – лаг, принцип действия которого основан на использовании законов распространения радиоволн.
На практике отсчеты лага замечают в начале каждого часа и по разности отсчетов получают плавание S в милях и скорость судна V в узлах. Лаги имеют погрешность, которая учитывается поправкой лага.
Судовые лаги, их классификация. Погрешности лагов и учет их в судовождении.
Относительные лаги.
В настоящее время на судах морского транспортного флота применяются индукционные, гидродинамические и радиодоплеровские лаги, измеряющие скорость относительно воды.
Индукционные лаги. Их действие основано на свойстве электромагнитной индукции. Согласно этому свойству при перемещении проводника в магнитном поле в проводнике индуктируется э. д. с., пропорциональная скорости его перемещения.
С помощью специального магнита под днищем судна создается магнитное поле. Объем воды под днищем, на который воздействует магнитное поле лага, можно рассматривать как множество элементарных проводников электрического тока, в которых индуктируется э. д. с.: значение такой э. д. с. позволяет судить о скорости перемещения судна.
Индукционный лаг, независимо от конструктивного решения его узлов, включает:
электромагнит, токосъемные контакты (электроды) для съема наведенного в воде сигнала; измерительное устройство для измерения сигнала на электродах и преобразования его в скорость; корректирующее устройство, исключающее методическую погрешность измеряемой скорости; счетно-решающее устройство для выработки пройденного судном расстояния; трансляционное устройство для передачи данных о скорости и пройденном расстоянии на репитеры и в судовую автоматику.
Эксплуатируемые на судах морского флота индукционные лаги ИЭЛ-2 и ИЭЛ-2М построены по одинаковой схеме:
они измеряют только продольную составляющую относительной скорости; выступающих за корпус судна частей нет. Вся измерительная и счетно-решающая часть лагов ИЭЛ-2 и ИЭЛ-2М выполнена на полупроводниковых элементах с максимальным использованием интегральных микросхем. Блочно-функциональный принцип построения обеспечивает быстрое отыскание неисправностей и их устранение путем замены отдельных узлов (плат) без последующей регулировки лага. Лаг ИЭЛ-2М является модернизацией лага ИЭЛ-2. Серийно изготовляется в настоящее время только лаг ИЭЛ-2М. Лаг ИЭЛ-2 снят с производства в 1980 г. Лаг ИЭЛ-2М может устанавливаться на всех морских судах, включая ледоколы и суда на подводных крыльях.
Рекомендации по эксплуатации заключаются в следующем. С обрастанием корпуса судна лаги ИЭЛ-2 и ИЭЛ-2М начинают давать заниженные показания. При этом проверка «рабочего нуля», нуля измерительной схемы и масштаба никаких изменений не показывает. Для исключения погрешности за счет обрастания корпуса необходимо установить новый масштаб. Значение нового масштаба:
,
где М — первоначально установленный масштаб;
Vл — наблюдаемая скорость по лагу;
Vи — действительная скорость судна относительно поды в момент наблюдения.
После вычисления нового масштаба необходимо перевести лаг в режим масштабирования (переключатель рода работы в приборе 6 перевести в положение «Масштаб») и с помощью потенциометров «Масштаб грубо» и «Масштаб точно» установить новое значение масштаба. После этого вернуть лаг в рабочий режим. Новое значение масштаба записать в формуляр лага и на карту в приборе 6. Установку нового масштаба можно производить как на ходу, так и при стоянке судна у причала и на якоре.
Гидродинамические лаги. Принцип действия основан на измерении гидродинамического давления, создаваемого скоростным напором набегающего потока воды при движении судна.
Поправка гидродинамического лага, как правило, нестабильна. Основными причинами, обусловливающими ее изменения во время плавания, являются дрейф судна, дифферент, обрастание корпуса, качка и изменение плотности морской воды с изменением района плавания.
Рассчитать изменение поправки лага от влияния первых трех причин не представляется возможным.
Практика показывает, что наибольшую погрешность в измерении скорости вызывает дрейф судна. При больших углах дрейфа погрешность может достигать 3-4%. От изменения дифферента и обрастания корпуса погрешность не превышает 1-2%. При использовании штевневого приёмного устройства погрешность от обрастания корпуса судна вообще не возникает.
Погрешности от дрейфа, дифферента и обрастания корпуса носят систематический характер. Поэтому, будучи определены из наблюдений, они могут учитываться в дальнейшем при счислении.
Погрешность лага за счет качки носит периодический характер. При выработке пройденного расстояния эта погрешность интегрируется и в случае симметричной качки обращается в ноль.
Погрешность (в %) лага от изменения плотности морской воды с изменением района плавания может быть рассчитана по формуле
,
2. Абсолютные лаги.
Под абсолютными понимаются лаги, измеряющие скорость судна относительно грунта. Разработанные в настоящее время абсолютные лаги являются гидроакустическими и делятся на доплеровские и корреляционные.
Гидроакустические доплеровские лаги (ГДЛ). Принцип работы ГДЛ заключается в измерении доплеровского сдвига частоты высокочастотного гидроакустического сигнала, посылаемого с судна и отраженного от поверхности дна.
Результирующей информацией являются продольная и поперечная составляющие путевой скорости. ГДЛ позволяет измерять их с погрешностью до 0,1%, Разрешающая способность высокоточных ГДЛ составляет 0,01— 0,02 уз.
Для измерения только продольной составляющей путевой скорости ГДЛ должен иметь двухлучевую антенну А1 (на рис. 4.1 лучи 1 и 3). Для измерения продольной и поперечной составляющих антенна должна быть четырехлучевой, Лучи 2 и 4 используются в этом случае для измерения поперечной составляющей путевой скорости. На основании измеряемых продольной и поперечной составляющих путевой скорости гидроакустический доплеровский лаг позволяет определять вектор путевой скорости судна в каждый момент времени и снос судна под влиянием ветра и течения.
При установке дополнительной двухлучевой антенны A2 (см. рис. 4.1) ГДЛ позволяет контролировать перемещение относительно грунта носа и кормы, что облегчает управление крупнотоннажным судном при плавании по каналам, в узкостях и при выполнении швартовных операций.
Большинство существующих ГДЛ обеспечивают измерение абсолютной скорости при глубинах под килём до 200-300 м. При больших глубинах лаг перестаёт работать или переходит в режим измерения относительной скорости, т. е. начинает работать от некоторого слоя воды как относительный лаг.
Антенны ГДЛ не выступают за корпус судна. Для обеспечения их заменыбез докования судна они устанавливаются в клинкетах.
В качестве электроакустических преобразователей в антеннах доплеровских лагов используются пьезокерамические элементы.
Источниками погрешности ГДЛ могут быть: погрешность измерения доплеровской частоты; изменение скорости звука в морской воде; изменение углов наклона лучей антенны; наличие вертикальной составляющей скорости судна. Суммарная погрешность по этим причинам у современных лагов не превышает 0,5%.
Корреляционные лаги. Принцип действия гидроакустического корреляционного лага (ГКЛ) заключается в измерении временного сдвига между отраженным от грунта акустическим сигналом, принятым на разнесенные по корпусу судна антенны (рис. 4.2). Сигнал U2(t), принятый задней приемной антенной, повторяет форму сигнала U1(t), принятого передней антенной со сдвигом по времени t, равным:
,
где l — расстояние между антеннами;
Определение временного сдвига производится путем корреляционной обработки принятых сигналов. Для этой цели в тракт сигнала передней антенны вводится переменная временная задержка, производится вычисление взаимнокорреляционной функции огибающих сигналов разнесенных антенн и отслеживаются ее максимальные значения.
На глубинах до 200 м ГКЛ измеряет скорость относительно грунта и одновременно указывает глубину под килем. На больших глубинах он автоматически переходит на работу относительно воды.
Достоинствами ГКЛ по отношению к ГДЛ являются независимость показаний от скорости распространения звука в воде и более надежная работа на качке.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Что показывает лаг на судне
Приборы для измерения глубин и скорости.
1. Ручной лаг.
Рис. 70. Схема разбивки лаглиня
Лагом называется прибор, предназначенный для измерения скорости хода и пройденного судном расстояния.
Лаги бывают ручные, механические, электромеханические и гидродинамические. На маломерных судах может быть использован ручной лаг.
Ручной лаг состоит из троса — лаглиня, разбитого на равные отрезки по 14, 6 м, и буйка. Разбивку лаглиня начинают с расстояния в полторы-две длины корпуса судна от буйка.
В этом месте вплескивают (вплетают) красный флагдух и далее равные отрезки лаглиня отмечают узелками. Схема разбивки лаглиня показана на рисунке (рис. 70).
Лаглинь изготовляется из бельного растительного троса толщиной 25 мм. Трос прикрепляется к буйку-сектору (рис. 71), который удерживается водой судна.
Сектор изготовляется из дубовой доски толщиной 15 мм. К нижней его кромке крепится свинцовая пластинка, придающая сектору в воде вертикальное положение.
Скорость судна определяется по времени и количеству вытравленного (выпущенного за корму) лаглиня.
Если за 0, 5 мин. будет вытравлено лаглиня от красного флагдуха до первого узелка, это значит, что судно идет со скоростью 1 узел, если вытравлено лаглиня до второго узелка — со скоростью 2 узла и т. д.
Секундомер включается в момент прохода красного флагдуха за срез кормы судна.
Ровно через 30 сек. лаглинь задерживается и по количеству узелков, петель и концов определяется скорость судна. Указанным способом можно измерять скорость до четырех-пяти узлов.
Рис. 71. Ручной лаг
1 — сектор; 2 — свинцовая пластина; 3—клеванты; 4 — лаглинь; 5 — путики
Если судно идет с большей скоростью, то время измерений сокращают в два раза (15 сек. вместо 30), а полученный результат умножают на два, чтобы получить скорость судна в узлах.
2. Ручной лот.
Лотом называется прибор, с помощью которого измеряют глубины под днищем судна. Навигационные лоты различных типов предназначены для измерения глубин в 500 м и более.
Лоты бывают ручные, механические и ультразвуковые (эхолоты). На маломерных судах можно пользоваться только ручным лотом.
Рис. 72. Устройство и схема разбивки ручного лота
Ручной лот предназначен для измерения глубин не свыше 40—50 м. Лот состоит из гири и лотлиня (рис. 72). Гиря представляет собой свинцовую пирамиду весом 3—5 кг, в нижнем основании которой сделана выемка.
К верхней части гири крепится небольшая проволочная стропка, обшитая кожей. Кожа предохраняет лотлинь от перетирания и обрыва.
К стропке крепится трос-лотлинь длиной 52 м из пенькового линя или плетеного фала толщиной 20—25 мм. Рекомендуется выбирать такой трос, чтобы вес троса длиной 52 м не превышал веса гири, иначе будет трудно определить момент касания гирей грунта и точно измерить глубину моря.
Перед разбивкой трос сначала вымачивают, вытягивают, затем просушивают. Схема разбивки показана на рис. 72.
Сама гиря и стропка в разбивку лотлиня не входят. В местах разбивки в трос вплесниваются марки из кожи и цветных флагдухов по схеме:
5 м — кожаная марка с одним топориком
15 » » » с двумя топориками
25 » » » с тремя топориками
35 » » » с четырьмя топориками
45 » » » с пятью топориками
10 » » » красный флагдух
20 » » » синий флагдух
30 » » » белый флагдух
40 » » » желтый флагдух
50 » » » бело-красный флагдух.
В каждой пятерке маркировка на метры выполняется по схеме:
1 м — кожаная марка с одним зубом
2 » » » с двумя зубцами
3 » » » с тремя зубцами
4 » » » с четырьмя зубцами.
Так получают шкалу для отсчета глубины.
У лотов, предназначенных для точного промера глубин, первые 15 м лотлиня разбиты по 0,2 м и обозначены марками в виде небольших ремешков.
Лотом можно пользоваться для измерения глубины моря, обнаружения дрейфа судна, стоящего на якоре, контроля постановки судна на якорь и съемки с якоря в темное время суток.
Перед бросанием лота в выемку гири закладывают смесь сала с толченым мелом или мылом. К этой смеси прилипают частицы грунта, ил, песок, ракушки и т. д., по которым определяется характер грунта.
Определение глубины производят с наветренного борта, чтобы судно не навалило на лотлинь. Если судно на ходу, то лот бросают вперед по курсу так, чтобы к моменту падения гири на грунт лотлинь находился вертикально.
По нанесенным маркам в этот момент определяют глубину моря. Измерение глубины на ходу требует от измеряющего большого опыта и сноровки. Неопытный человек может неудачно выбросить лот и заденет им себя или других.
Чтобы обнаружить дрейф судна, стоящего на якоре, с носовой части судна спускают лот до грунта, дают немного «слабины» (ослабляют), закрепляют за какое-либо устройство на палубе и ждут некоторое время.
Затем проверяют положение лотлиня: если он натянут прямо по носу, это значит, что судно под действием ветра или течения дрейфует и якорь не держит.
После работы лотлинь просушивают. Периодически производят проверку длины и разбивки лотлиня по точно измеренным отметкам на палубе судна.
На малых судах более удобным средством измерения глубины является метршток, представляющий собой деревянный гладко выструганный шест, окрашенный черно-белыми полосами шириной 10 см каждая.
При проходе мелководных участков и подходе к берегу в условиях ограниченной видимости измеряют глубину метрштоком непосредственно с носа судна и по характеру изменения глубины определяют возможность безопасного подхода к берегу.
§ 12. Определение пройденного расстояния
Классификация лагов. Пройденное расстояние и скорость судна измеряют при помощи специальных приборов, называемых лагами.
Современные лаги определяют пройденное судном расстояние и скорость относительно воды, которая, в общем случае, сама движется относительно грунта. Поэтому перемещение судна с водными массами, т. е. течение, лагами не учитывается. Дрейф судна (снос от ветра) при углах дрейфа до 10—12° практически полностью учитывается лагами.
В зависимости от принципа действия и устройства все лаги подразделяются на вертушечные (механические и электромеханические) и гидродинамические. На небольших судах, имеющих малую скорость, применяется простой, или ручной, лаг.
Вертушечные лаги. Несжимаемость и незначительная вязкость морской воды позволяют определять скорость судна при помощи буксируемой им вертушки. При известном шаге лопасти вертушка делает определенное количество оборотов на одну милю пройденного судном расстояния. Количество оборотов вертушки фиксируется механическим или электромеханическим путем. В зависимости от этого вертушечные лаги подразделяют на механические (забортные) и электромеханические (днищевые).
Все системы механических забортных лагов основаны на одном принципе и отличаются лишь устройством отдельных частей. Отечественная промышленность выпускает две системы забортных лагов: ЛЗМ—дл я измерения малых скоростей (от 5 до 15 узлов) и ЛЗБ — для измерения больших скоростей (от 5 до 25 узлов).
Лаг ЛЗМ (рис. 14) состоит из вертушки 1, соединительной груши 2, лаглиня 3, маховика 4 и механического счетчика 5.
От сопротивления воды вертушка начинает вращаться, закручивая лаглинь; последний, раскручиваясь, приводит в аналогичное по угловой скорости вращение ось хвостовой части механического счетчика лага. Эта ось передает вращение механизму счетчика, который приводит в движение указательные стрелки на его циферблате. Маховик обеспечивает плавное и равномерное раскручивание лаглиня. Соединительная груша позволяет вертушке лага занимать горизонтальное положение и облегчает смену испорченной вертушки запасной.
Показания механического лага могут репетовать электрическим путем приборы, установленные в любом месте на судне. Для этого в счетчике лага имеется контактный прибор, который производит 10 замыканий на 1 милю пройденного расстояния.
Хорошо выверенный забортный механический лаг является надежным прибором. Но он имеет недостатки: требует тщательного ухода, особенно за лаглинем; вертушку можно легко потерять, кроме того, на нее наматываются водоросли и др.
Электромеханические (днищевые) лаги имеют вертушку, выставляемую в подводной части корпуса судна. Однако в последнее время эти лаги выходят из употребления из-за множества конструктивных и других недостатков.
Гидродинамические лаги. Работа гидродинамического лага основана на измерении динамического давления воды, возникающего в приемном устройстве лага при движении судна. Подробное описание принципа работы, конструкции и правил эксплуатации такого лага приведено в разделе четвертом (§96 и 97).
Поправка лага и ее определение. Все лаги показывают скорость только относительно воды. Следует также иметь в виду, что пройденное расстояние определяется с некоторой ошибкой, зависящей от скорости судна. Поэтому показания лага необходимо направлять поправкой. Постоянство поправки лага на данной скорости служит показателем достоинства прибора.
Поправка лага, относящаяся к разности его показаний, выражается формулой
где S — истинное пройденное судном расстояние;
Из формулы (14) можно определить истинное расстояние
Из формулы (16) истинное расстояние
Поправку лага определяют на специально оборудованном участке, называемом мерной линией.
Мерная линия представляет собой свободный от навигационных опасностей, защищенный от ветров и волнений водный полигон с достаточной глубиной, предназначенный дл я скоростных испытаний судов.
На мерной линии основной является линия ведущего створа АА’ (рис. 15), по которому судно следует во время испытаний.
Зная действительно пройденное судном расстояние и разность отсчетов лага, поправку рассчитывают по формуле (14). Поправка соответствует определенной скорости судна. Делая пробеги на мерной линии с различными скоростями хода, определяют различные значения Ал%. Обычно поправку лага находят для трех скоростей судна, соответствующих работе машины на режимах «полный ход», «средний ход», «малый ход». В дальнейшем поправку лага для данной скорости выбирают линейным интерполированием.
При движении судна в море пройденное расстояние определяется с помощью показаний лага и его поправки по формуле (15). Для облегчения работы судоводителя в МТ-63 приведены вспомогательные таблицы для определения пройденного расстояния при положительных и отрицательных поправках лага.
Пример 15. Расстояние, снятое с карты между двумя обсервованными (точно определенными) пунктами равно 42,5 мили. Отсчеты лага в моменты первой и второй обсервации — ол1 = 42,6 и ол2=86,3. Определить поправку лага.
Решение. По формуле (15)
Решение. По формуле (15)
Пример 17. Поправка лага Ал = —6%. Определить величину коэффициента лага, а затем рассчитать рол при плавании судна S=68′, 4 мили.