Ориентировка по звездам

Постоянное число 55,3 зависит от определенного положения созвездия Б. Медведицы среди звезд.

Стрелками небесных часов могут служить звезды и других созвездий, но тогда постоянное число уже будет иным. Например, для стрелки от Полярной звезды к самой яркой после нее звезде М. Медведицы (в нижнем наружном углу ковша) постоянное число будет 59,1, а для стрелки от Полярной звезды к средней, самой яркой звезде Кассиопеи — число 67,2.

Определение координат и азимута земного предмета. Выше было уже сказано, что широту места определяют измерением высоты или зенитного расстояния звезды или Солнца.

Широта места на Земле равна высоте полюса мира. Нов точке полюса мира нет ни одного светила. Поэтому, измерив высоту какого-либо светила, приходится производить некоторые несложные расчеты для вычисления широты. Проще всего широту определять по высоте Полярной звезды, находящейся от полюса на расстоянии около 1°, в момент верхней или нижней кульминации. В этом случае нужно соответственно отнять или прибавить к измеренной высоте 1° чтобы получить широту места.

Рис. 31. Определение времени по созвездию Большой Медведицы

Для определения долготы места следует запомнить несколько соотношений. Промежуток между моментами кульминации Солнца в двух пунктах, отстоящих один от другого по долготе на 15°, т. е. на 1/24 часть полного оборота, равняется 1/24 части суток, или одному часу, а в двух пунктах, отстоящих на один градус, — 4 мин. Так же очевидно, что разность местного времени для двух пунктов равна разности географических долгот этих пунктов, выраженной в единицах времени. Следовательно, нетрудно определить долготу места, определив местное время наблюдением за звездами или Солнцем и зная время на меридиане, принятом за начальный.

Пусть, например, местное время, полученное астрономическим наблюдением, Tм = 15 ч 20 мин. Часы, установленные на время третьего часового пояса, показывают 16 ч 40 мин. Время третьего часового пояса соответствует местному времени на долготе 45° и, следовательно, отличается на 3 ч от времени нулевого меридиана, на котором в данный момент Т₀ = 16 ч 40 мин—3 ч = 13 ч 40 мин. Значит, долгота λ = Тм — Т₀ = 15 ч 20 мин— 13 ч 40 мин = = 1 ч 40 мин, или 25° в.

Одной из основных задач в геодезии является определение направления (азимута). Оно может понадобиться для ориентирования антенн радиотехнических станций, строительства зданий и сооружений, стрельбы из орудий, пуска ракет и многих других целей. При помощи небесных светил эта задача решается определением азимута светила и угла между направлениями на светило и на предмет. Из небесных светил для этого, как правило, пользуются Полярной звездой и Солнцем.

Рис. 32. Определение азимута предмета

Наиболее просто определение азимута предмета (Ап) по часовому углу Полярной звезды (рис. 32). Установленным на местности теодолитом с закрепленным горизонтальным кругом замеряется направление на какой-либо удаленный предмет. После этого определяется направление на Полярную звезду и записывается момент отсчета. Рассчитав угол между направлениями на Полярную звезду и предмет, по астрономическим таблицам для отсчитанного момента времени находят часовой угол Полярной звезды и ее азимут А, после чего рассчитывают азимут земного предмета

Aп = A + Q.

Зная азимут предмета, нетрудно определить любое заданное направление.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КУРСА САМОЛЕТА

 Современные астрономические средства позволяют с высокой точностью решать две основные штурманские задачи в полете:

— измерять и выдерживать направление полета;

— определять место самолета.

По сравнению со всеми навигационными средствами самолетовождения астрономические средства имеют ряд преимуществ. Они отличаются простотой конструкции и удобством эксплуатации приборов в полете, независимостью их работы от магнитного поля Земли и наземных устройств, независимостью ошибок навигационных определений от направления, высоты, дальности и продолжительности полета, возможностью применения в любой точке земного шара.

Знание курса самолета является одним из важнейших условий выполнения полета. Курс определяется при помощи различных курсовых приборов — компасов. Есть компасы магнитные, гиромагнитные, астрономические и др. Наиболее распространены магнитные и гиромагнитные компасы, стрелки которых указывают направление на магнитный полюс Земли и, следовательно, дают магнитный курс самолета. Для нанесения линии пути на полетную карту магнитный курс переводится в истинный (учитывается магнитное склонение). Точность показаний магнитного компаса (без учета инструментальных ошибок прибора) зависит от состояния магнитного поля Земли и электромагнитного поля самолета.

Магнитные аномалии (например Курская) и небольшая по величине в высоких широтах горизонтальная составляющая силы земного магнетизма (сила, удерживающая стрелку компаса в направлении на магнитный полюс) значительно снижают точность показаний магнитных компасов, а иногда и совершенно исключают возможность использования их в полете.

Астрономические компасы в отличие от других компасов позволяют непосредственно определять истинный курс самолета.

Принцип определения курса с помощью астрономического компаса основан на определении направления на какое-либо небесное светило: Солнце, Луну, планету или звезду. Измерить направление на светило и определить его курсовой угол, т. е. угол между продольной осью самолета и направлением на светило, можно любым визиром. Курсовой угол Солнца можно измерить, используя тень от какого-нибудь вертикального стержня. Если, например, на самолете поместить круг, разделенный на 360°, и в центре круга поставить вертикальный стержень, то тень от стержня покажет величину курсового угла Солнца, измененного на 180°.

Рис. 33. Соотношение между истинным курсом самолета, азимутом и курсовым углом светила

В основу измерения истинного курса самолета по астрономическому компасу положено равенство истинного курса (ИК) разности между азимутом (А) светила и его курсовым углом (КУ). Как видно из рис. 33, ИК = А — КУ. Современные астрономические компасы имеют различные устройства для визирования светил. Среди них простейшие устройства, состоящие из прорези и мушки, и различные оптические визирные системы. Существует визирная система, позволяющая определять направление на Солнце, когда оно не видно. Это поляризационная визирная система, основанная на использовании эффекта поляризации рассеянного солнечного света, проходящего через поляризатор. Она позволяет определить направление на Солнце, когда оно за облаками или ниже горизонта до 7° и когда некоторые участки неба открыты от облаков. Особенно необходимо применение этой системы в полярных районах, где сумерки продолжаются несколько суток подряд, причем часто бывает так, что в это время никаких небесных светил на небе не видно.

Широко применяемая фотоэлектрическая визирная (следящая) система позволяет автоматически удерживать направление на небесное светило.

На рис. 34 показан один из простейших астрокомпасов АК-53п. В нем имеются три визирные системы: оптическая, прорезь-мушка и .поляризационная. Простота его устройства и эксплуатации в полете, надежность и высокая точность работы дают возможность применять его на многих типах самолетов и без особого труда переносить с одного самолета на другой.

На рис. 35 приведен один из образцов автоматического астрокомпаса — дистанционный астрокомпас. В астрокомпасах этого типа имеется фотоэлектрическая - следящая система с круговым обзором, автоматически пеленгующая Солнце. Они также достаточно просты в обращении, надежны и точны. После включения индикатор на приборной доске самолета непрерывно показывает истинный курс самолета. Некоторые виды автоматических астрокомпасов дают возможность осуществлять полет по ортодромии, т. е. по дуге большого круга — кратчайшему расстоянию на земном шаре.