Подводные лодки. Submarine.itishistory.ru
ПОДЛОДКИ МОДЕЛИ ТАНКИ ИСТОРИЯ

Навигационное вооружение Подводных Лодок

Навигационное вооружение дизель-электрических подводных лодок мало чем отличалось от аналогичного надводного корабля. Ведь лодка все равно периодически должна была всплывать для зарядки аккумуляторов, а значит, могла определять свое место по небесным светилам или береговым ориентирам, позже — по радионавигационным системам. Однако с появлением первых атомных подлодок ситуация изменилась, так как теоретически они должны были месяцами находиться в подводном положении, совершая при этом чуть ли не кругосветные переходы. К тому же началось освоение Арктики, а затем возникла необходимость обеспечения боевого применения баллистических ракет. А для этого нужно постоянно знать свое место с высокой точностью.

Все это привело к появлению инерциальных навигационных систем. Первая такая корабельная система под обозначением типа Мk-1 была разработана в США на базе инерциальной системы наведения крылатой ракеты. При этом пришлось решить ряд проблем, поскольку применительно к морским объектам значительно повышаются требования к чувствительным элементам, которые должны обеспечивать точность того же порядка, но значитель-но более длительное время и в условиях динамических возмущений подводной лодки. В Мk-1 высокие точности удалось получить благодаря применению новых двухстепенных поплавковых гироскопов вместо гироскопов на шарикоподшипниках. Было разработано также новое математическое обеспечение для ЭВМ, входящей в систему, и конструктивными мерами значительно увеличено время непрерывной работы.

 

Простейший измеритель скорости и пройденного пути

Простейший измеритель скорости и пройденного пути:

 1 и 2 — гироскопы; 3 и 8 — акселерометры; 4—7 — интеграторы; 9 и 10 — датчики моментов; а — ускорение; v — скорость; S — пройденное расстояние; 1/R — управляющий сигнал обратной связи на гироскопы для удержания платформы в горизонтальном положении

 

В 1958г. систему Мk-1 установили на подводной лодке «Наутилус» для обеспечения трансарктического перехода из Тихого океана в Атлантический через Северный полюс. Ошибки в определении координат места в этом походе не превосходили десяти миль после 97-часового похода протяженностью 1830миль. Положительные результаты позволили принять решение об оборудовании инерциальными системами и другие подводные лодки ВМС США.

Первый поход отечественной атомной подводной лодки К-3 к Северному полюсу был совершен в 1962г. Его обеспечивал корабельный навигационный комплекс «Сила-Н». Особенность его работы заключалась в следующем. Для навигации вблизи полюса, где уравнения навигации работают с большими ошибками, была подготовлена специальная система координат, названная «квазигеографической». В этой системе «квазиполюс» перемещается по меридиану 180° на экватор, район Северного полюса оказывается в области «квазиэкватора», то есть в наиболее «плоской» части Земли, где уравнения навигации имеют наименьшие ошибки.

 

В 1959—1960 гг. для атомных подводных лодок-ракетоносцев, вооруженных баллистическими ракетами «Полярис А-1», разрабатывается новая инерциальная система SYNS Mk-2 mod.0. Она вырабатывала уже восемь навигационных параметров — широту, долготу, углы бортовой и килевой качки, вектор скорости подлодки и три ее составляющих (северную, южную и вертикальную) — и была одной из первых электронных систем, в которых широкое применение нашли полупроводники и цифровая вычислительная техника, тогда только начинавшие развиваться.

В последующие годы для удовлетворения все возрастающих требований Mk-2 многократно модернизировалась. В ней применялись все более совершенные гироскопы и акселерометры, более производительные ЭВМ, улучшалась термостабилизация, вибро и удароустойчивость.

Во всех моделях этой инерциальной навигационной системы стабилизация платформы с чувствительными элементами относительно географической системы координат осуществляется тремя двухстепенными поплавками-гироскопами, а ускорения измеряются интегрирующими акселерометрами. Сигналы, управляющие гироскопами, вырабатываются в специализированной ЭВМ на основании сигналов акселерометров и непрерывного вычисления угловой скорости изменения направления местной вертикали вследствие вращения Земли и движения корабля.

 

Принципиальная схема инерциальной навигационной системы

Принципиальная схема инерциальной навигационной системы:

 1 — платформа; 2, 10, 17 — акселерометры; 3 — двигатель стабилизации по оси дифферента; 4, 6, 9 — гироскопы; 5, 8, 11 — вращающиеся трансформаторы; 7 — направление движения; 12 — выходные сигналы; 13 — входные сигналы; 14 — двигатель стабилизации в азимуте; 15 — преобразователь координат; 16 — двигатель стабилизации по оси крена; Θ — угол крена; φ — угол дифферента; К — курс

 

Платформа установлена внутри трех рамок карданова подвеса. Каждая рамка имеет свой стабилизирующий двигатель. На платформе установлены три гироскопа, оси чувствительности которых взаимно перпендикулярны и во время работы направлены на север, восток и вдоль местной вертикали, и три акселерометра, измеряющие ускорения платформы вдоль меридиана, параллели и вертикали. Значения ускорений с акселерометров подаются в вычислительное устройство, где путем интегрирования преобразуются в отсчеты скоростей VN и VE, пройденных расстояний SN и SE, а с учетом введения начальных условий — в отсчеты текущих широты (p и долготы λ.

Платформа стибилизируется относительно отвесной линии, линии NS и линии EW с помощью гироскопов. Стабилизирующий относительно отвесной линии привод состоит из гироскопа 6, усилителя и двигателя 14, который разворачивает платформу вокруг вертикальной оси. С вычислительного устройства на датчик момента гироскопа подается сигнал, обеспечивающий разворот платформы вокруг вертикальной оси синхронно с вращением меридиана места судна вокруг отвесной линии. Стабилизирующий привод относительно меридиана включает в себя гироскоп 9, усилитель и двигатель 16. На датчик момента гироскопа подается сигнал, величина которого обеспечивает разворот платформы синхронно с вращением плоскости горизонта вокруг линии NS.

Разворот платформы вокруг оси EW синхронно с вращением плоскости горизонта вокруг этой линии осуществляется с помощью гироскопа 4, на датчик момента которого из вычислительного устройства подается соответствующий сигнал.

Гироскоп 6 стабилизирует платформу при изменениях курса судна, а гироскопы 4 и 9 — при качке. В такой схеме углы поворота двигателей стабилизации соответствуют углам курса, крена и дифферента.

 

В 1965г. в Мk-2 ввели новое инерциальное устройство — гиромонитор, которое снизило влияние дрейфов гироскопов и привело к более точной выработке курса. Гиромонитор представлял собой четвертый гироскоп, периодически и автоматически устанавливающийся в направлениях север, восток, юг и запад, давая таким образом информацию для оценки и компенсации дрейфов других гироскопов инерциальной системы.

 

Принципиальная функциональная схема ESGM

Принципиальная функциональная схема ESGM:

1 — гироскопический прибор; 2; 3 — электростатические гироскопы; 4 — ЭВМ; 5 — северная, восточная и вертикальная составляющие скорости; 6 — координаты места; 7 — курс; 8 — углы качки; 9 — пульт управления; 10 — источник электропитания; 11, 15, 16 — акселерометры; 12 — электроника следящих систем карда нова подвеса: 13 — датчики момента; 14 — аналого-цифровой преобразователь; 17 — электроника импульсной компенсации акселерометров

 

Когда были исчерпаны возможности модернизации типа Мk-2, а требования к точности выработки навигационных параметров опять возросли, в США была начата разработка новой системы на гироскопах с электростатическим подвесом ротора, имеющих большую потенциальную точность — ESGM (Electrostatically Suspended Gyro Monitor — монитор с электростатическим подвесом гироскопа). В отличие от Мk-2 в ней реализована система координат, не вращающаяся относительно инерциального пространства. Стабилизация платформы осуществляется с помощью двух гироскопов с электростатическим подвесом, которые имеют по три степени свободы. Сферический ротор вращается в электростатическом поле керамического вакуумного корпуса, то есть вращение ротора осуществляется без трения, что освобождает гироскоп от влияния различных крутящих моментов, создающих нежелательные уходы оси вращения гироскопа от заданного положения. Один из гироскопов устанавливается своей осью чувствительности параллельно оси вращения Земли, а второй — параллельно плоскости земного экватора, то есть гироскопы как бы моделируют две искусственные звезды, неподвижные в инерциальном пространстве. Применение такой ориентации избавляет от необходимости управлять прецессией гироскопов и позволяет избежать связанных с таким управлением погрешностей. Навигационные параметры вырабатываются ЭВМ после соответствующих преобразований углов поворота карданова подвеса.

 

Боевая система управления российской подводной лодки пр. 677

Боевая система управления российской подводной лодки пр. 677

 

На первых этапах система ESGM выполняла роль корректора для Мk-2 mod. 7 на подводной лодке системы «Трайдент-1», то есть использовалась как внутреннее средство обсервации. Однако поскольку по результатам эксплуатации она показала себя очень точной и надежной системой, было принято решение на ее основе строить самостоятельную инерциальную навигационную систему, получившую название ESGN (Electrostatically Suspended Gyro Navigator — навигационная система с электростатическим подвесом гироскопа).

Современные инерциальные навигационные системы обеспечивают знание своего места на переходе морем с точностью до 900м, а при подготовке к пуску баллистической ракеты с точностью не хуже 370м.

На современных подводных лодках, в том числе дизель-электрических, все комплексы: навигационные, гидроакустические, оружия, связи и т. д. объединяются в единые боевые системы управления.

Предыстория Подводной лодки

Первые двигатели для Подводных лодок

Первое оружие Подводных лодок

Почему Подводная Лодка не тонет

Первые работоспособные Подводные лодки

Тактико-технические элементы первых Подводных лодок

Первые двигатели сгорания на Подводных Лодках

Создание первых Торпед для подводных лодок

Жилое помещение на Подводной лодке

Подводные лодки на Войне

Позиционные Подводные лодки

Подводные минные заградители

Паросиловые установки на Подводной лодке

Погружение Подводной лодки

Перископ на Подводной лодке

Гидроакустика на Подводной лодке

Эхопеленгование на Подводной лодке

Радиолокация на Подводной лодке

Торпеда — главное оружие Подводной лодки

Подводные лодки Крейсера

Основные тактико-технические элементы подводных крейсеров

Подводные Авианосцы

Вентиляционные трубы Подводной лодки

Спасательный комплекс Подводной лодки

Анализ Подводных лодок после Второй мировой войны

Двигатели для Подводной лодки

Разработки двигателей для Подводной лодки

Схема электродвижения Подводной лодки

Первые Подводные лодки с ядерной энергетической установкой

Многоцелевые атомные Подводные лодки

Подводные лодки с баллистическими ракетами

Баллистические ракеты Подводных лодок

Подводные лодки с ядерной энергетической установкой

Минно-торпедное оружие Подводных лодок

Крылатые ракеты Подводных лодок

Спасательная камера Подводной лодки

Конструкция корпусов современных Подводных лодок

Центральный пост дизельной подводной лодки

Навигационное вооружение Подводных лодок

Летопись подводного флота

Основы теории корабля

Модель торпедного катера

Модель тральщика

Модель подводной лодки

Модель противолодочного корабля

Модель эскадренного миноносца

Модель крейсера

Двигатели для моделей кораблей

Гребной винт для модели корабля