Пеленгатор

Пеленгатор, в морском деле, прибор для определения направлений с корабля на различные земные предметы или небесные светила. Посредством II. фиксируется положение вертикальной плоскости, проходящей через пеленгуемый предмет, угол же, составленный этой плоскостью с компасным меридианом, определяется по компасу. Таким образом П. составляет неотъемлемую часть всякого главного судового компаса (смотрите). По роду своего устройства П. разделяются на: 1) обыкновенные, 2) оптические и 3) радиопеленгаторы.

Обыкновенные П. состоят из медной линейки с двумя мишенями—г лазнойАи предметнойВ (фигура 1),укрепленными на

Предметная мишень представляет собой медную рамку с натянутой по середине ее ме-таллич. нитью, а глазная мишень—медная планка с прорезью по середине и круглым или овальным отверстием внизу. Вертикальная плоскость, проходящая через нить предметной мишени и середину прорези глазной мишени определяет собой визирную плоек о с т ь П. Вдоль глазной мишени скользит в медной оправе маленькая прямоугольная трехгранная стеклянная призма п с полным внутренним отражением и с увеличением в 4—5 раз. С глазной же мишенью связаны темные светофильтры о (при визировании на солнце), а с предметной—зеркало g (для визирования на светила). Чтобы взять посредством обыкновенногоП. пеленг какого-нибудь предмета, наводят П. на этот предмет и, смотря в прорезь глазной мишени, совмещают середину предмета с нитью предметной мишени и серединой прорези глазной мишени, то есть приводят предмет в визирную плоскость П. Опустив затем взор сквозь отверстие внизу глазной мишени замечают, против какого деления картушки, отраженной в призме, приходится нить предметной мишени и делают, как говорят, «отсчет компасного пеленга» предмета. Неудобство обыкновенного П. в том, что пеленгование производится простым глазом, и в пасмурную погоду, когда далекие предметы слабо освещены, пользоваться таким П. довольно затруднительно. Ночью необходимо иметь приспособление для освещения слабым светом нити предметной мишени, которая не видна, и делений картушки для производства отсчета.

Оптический П. состоит из горизонтальной зрительной трубы, скрепленной с цилиндрич. подставкой, посредством которой П.устанавливается на чашку обыкновенного П.=компаса (фигура 2). Труба оптич. П. имеет увеличение ок. 3. В оптич. П. имеются две

№

Яр)

Фпг. 2.

оптич. системы. Одна—система зрительной трубы служит для рассматривания пеленгуемого предмета. Она состоит из объектива а и окуляра Ь, то есть соответствует оптической системе астрономической трубы. Для получения прямого изображения пеленгуемого предмета перед объективом помещаются две призмы Порро. Другая оптич. система имеет назначением дать действительное и прямое изображение части картушки с делениями в фокальной плоскости объектива трубы. Т. о., смотря в трубу, мы увидим в верхней половине поля зрения пеленгуемый предмет и тонкую черту, играющую роль нити предметной мишени обыкновенного П., а в нижней половине—деления картушки, по которым и делаются отсчеты. Употребляющийся в нашем флоте оптич. П. сист. завода «Большевик» дает прямо пеленг предмета, а не отсчет пеленга, как обыкновенный П. н. саколлари.

П. в радиотехнике, радиопеленгатор, приемная радиостанция, в которой направленные свойства приемной антенны используются для определения азимута (смотрите) направления распространения электромагнитных волн принимаемого сигнала. Процесс пеленгации Заключается в том, что вращают антенную систему или часть ее, пока характерное изменение в силе принимаемого сигнала не определит нек-рого направления,

находящегося в известном соотношении с направлением распространения принимаемой электромагнитной волны. Положение вращающейся части определяется с помощью лимба с нанесенными на нем делениями в направлении вращения часовой стрелки. П. применяется гл. обр. как вспомогательный прибор, для целей навигации и аэронавигации, для военных нужд, для горных разведок полезных ископаемых, для целей метеорологии—определение движения атмосферных помех (смотрите) и т. д. С помощью одного П. определяют направление на передающую радиостанцию или в случае двух передающих радиостанций, месторасположение которых известно, определяют свое местонахождение методом засечек (смотрите). В случае наличия 2 И., расположенных на нек-ром расстоянии друг от друга, определяют местоположение искомой передающей радиостанции или вообще источника электромагнитных колебаний.

С и с т е м ы П. В настоящее время практич. применение имеют следующие системы П.: 1) поворотная рамка, 2) двойная рамка Робинзона и 3) видоизмененная сист. Беллини—Този. Как на П. ближайшего будущего следует указать на П. сист. Эйдко-ка. Из П., вышедших уже из употребления, наибольшее применение в прошлом имел П. со многими, совершенно одинаковыми, направленными антеннами (полуоткрытыми или замкнутыми), причем приемник с помощью коммутатора переключался с одной антенны на другую. Эта система имела то преимущество, что она м. б. применена к любому приемному устройству, не требуя в последнем никаких изменений. Недостатки—большое количество электрически подобных антенн, солидной конструкции мачта, сложный и капризный в эксплуатации коммутатор, сравнительно небольшая точность пеленгации (около половины угла между антеннами).

Осповная часть рамочного П.—небольшая многовитковая рамка (смотрите) диаметром обычно ок. 1—2 м, имеющая форму правильного мн-ка. С осью вращения рамки жестко связан лимб и на оси Hie обычно находятся контактные кольца, которые через щетки обеспечивают электрич. контакт витков рамки с выходным контуром приемника. Характеристика направленного действия рамки, как и всякой замкнутой антенны (смотрите), подчиняется закону косинуса, аргументом которого является угол, образуемый направлением на передатчик с плоскостью рамки. При пеленгации рамкой минимум приема (нуль приема) получается в положении плоскости рамки, перпендикулярном направлению на передатчик. Практически ряд обстоятельств исжазкает теоретическую кривую направленного действия рамки, смещая положение минимума, размывая его в некоторых случаях до полной невозможности пеленгования. К этим обстоятельствам относятся следующие. а) Способ намотки рамки; при соленоидаль-ной намотке получается боковой эффект рамки, который дает смещение минимума на угол δ, но не размывает минимума. Угол δ

вычисляется из выражения tg <5=~, где а—площадь замкнутой фигуры, образуемой проекциями витков рамки на плоскость, перпендикулярную плоскости рамки; п— число витков рамки и S—площадь каждого витка. Обычно ошибка <5 меньше одного градуса и легко устранима. К явлению бокового эффекта относится и эффект Бляберма-на (емкостная связь между отдельными витками рамки с учетом шунтирующего эти емкости провода). Смещение минимума в этом случае при неблагоприятных обстоятельствах вообще не превосходит 4_t°. б) Расположение выводов рамки в плоскости, не совпадающей с плоскостью рамки, при некотором удалении проводов друг от друга, дает эффект, отчасти аналогичный боковому эффекту рамки; обыкновенно эта ошибка незначительна. в) При приключении рамки к приемнику получается электр. асимметрия рамки, обусловленная вносимой в контур рамки емкостью относительно земли, аккумуляторов и телефона, присоединенных при схеме (фигура 3) к одному из зажимов рамки. Получается т. н. эффект открытой антенны, который обычно устраняется или введением специального конденсатора—компенсатора, состоящего из двух групп неподвижных. пластин и одной группы подвиж-ных и подключаемых согласно схеме фигура 4, или в сильной степени ослабляется приключением приемника к рамке по схеме фигура 5.

Электрич. асимметрия рамки крайне вредна для П., т. к. ток эффекта открытой антенны обычно находится не в фазе с током рамки, что ведет не только к смещению минимума, но и к его притуплению вплоть до уничтожения возможности пеленгования, г) К аналогичным явлениям ведет расположение невдалеке от П. какого-либо резонатора, настроенного на волну П. Резонатор прибавляет к принимаемой волне составляющую, обыкновенно не совпадающую ни по фазе ни по направлению с пеленгируемой радиостанцией. К тем же результатам может привести и непосредственный прием отдельными контурами усилителя при несовершенной экранировке последнего.

Все указанные выше обстоятельства с точки зрения влияния на характеристику направленного действия рамочного П. могут быть обобщены след. обр. 1) Кроме тока рамки имеем ток эффекта открытой антенны не в фазе с током рамки. 2) Кроме тока рамки имеем ток бокового эффекта рамки или, в более общей форме, ток смещения не в фазе с током рамки. В первом случае характеристика направленного действия рамочного П. выражается следующей ф-лой:

1_р, “ /А^г + В² cos² а + АВ cos a cos β

•sin (ωί- -у),

(1)

где

γ=arc tg -

A sin β

В cos a + A cos β ’ здесь A—амплитуда тока эффекта открытой антенны, В—амплитуда тока рамки, а— угол между плоскостью рамки и линией, со

единяющей передатчик с рамкой, β—сдвиг фаз между током рамки и током эффекта открытой антенны. Во втором случае:

1_р.=]/А²sin² а + В²cos²а+АВ sin 2 a cos β

sin (α>ί — -у),

(2)

где

γ=arc tg

A sin a sin β

В cos a + A sin a cos β

здесь A—амплитуда тока смещения. 3) Возможно наконец одновременно наличие тока рамки, тока эффекта открытой антенны и тока смещения. Фигура 6 и 7 изображают диаграммы направленного действия по формуле (1) для частных случаев, когда β=0 (фигура 6) и когда /8=90° (фигура 7). Фигура 8—полярную диаграмму по формуле (2) для частных случаев, когда β=0° и когда β=90°.

П. сист. Ро б и н з о н а—единственный из П. с двойной поворотной рамкой, нашедший себе практич. применение. Основное принципиальное отличие его от рамочного П. заключается в том, что он пеленгует при некоторой силе приема, получаемой от вспомогательной рамки и накладываемой на минимум основной рамки. П. сист. Робинзона представляет преимущества в тех случаях, когда приходится пеленговать при значи

тельном уровне шумов в приемнике. Конструктивно П. сист. Робинзона представляет собою (фигура 9) две взаимноперпендикулярные, жестко связанные между собой рамки 4иБ, вращающиеся вокруг общей оси. Электрически связанные последователь-

но друг с другом они располагаются так, что вспомогательная рамка В (обычно по действующей высоте втрое меньшая основной) направлена своей плоскостью ориентировочно на передающую станцию, основная рамка А непрерывно с помощью переключателя изменяет на 180° направление приключения своих витков к малой рамке. Правильный пеленг определяется тем положением, при котором переключение витков основной рамки не меняет силы приема принимаемой радиоста-н ции. Этасисте.ма .кроме ошибок, свойственных обычному рамочному пеленгатору, подвержена еще ошибке,которая вызывается емкостью или индуктивн. связью между обеими рамками. Последняя вызывает смещение пеленга на угол <5=^л - б, где 0== arctg Здесь Z—кажущееся сопротив ление настроенной двойной рамки, М—ко-эфициент взаимоиндукции между основной и вспомогательной рамками, ^—действующая высота основной рамки, h_e—действующая высота вспомогательной рамки.

Одной из самых распространенных систем является П.сист. Беллини—Този, видоизмененный Маркони. Эта система наиболее распространена в Англии. В этом П. антенная система неподвижна. Она состоит из 2 совершенно одинаковых взаимно перпендикулярных, симметричных относительно общей вертикальной оси, апериодических замкнутых антенн (смотрите). Для пеленгования служит искательная катушка, вращающаяся внутри двух антенных катушек, расположенных взаимно перпендикулярно и имеющих ось симметрии, совпадающую с осью вращения искательной катушки. Эта система катушек называется гониометром (смотрите). Пеленгование производится по минимуму.

антенны непренебрежительно мала по сравнению с длиной волны, то необходимый пеленг будет давать ошибку, изменяющую свою величину и знак в зависимости от истинного направления на пеленгируемую радиостанцию. Величина ошибки дважды повторяется в каждом квадранте, в виду чего характер ее изменений назван о к тантал ь н ы м. Кривые на фигуре 10 дают изменения величин ошибок в каждом квадранте для различных значений ^ь. В практике

средних и длинных волн эти случаи не встречаются. При паразитной связи между замкнутыми антеннами (контурами) сг?ст. Беллини—Този получаемый пеленг определяется углом а, определяемым в свою очередь из следующего выражения:

tga=

EaU-EeLa Е дЬд-М Lb’

где Μ—коэфициент взаимоиндукции между контурами, Е_а и L_a, Е_в и L_B — эдс и самоиндукция соответственно контуров А и В. Эгот угол отличается от истинного азимута а, определяемого_из^выражения

tga =

ЕвЬ_А EaLb ‘

При апериодич. контурах (а—а) не меняется с частотой. Это позволяет парализовать влияние паразитной связи с помощью

К уСИЛИ/ММ

Фигура Н.

дополнительных катушек, включаемых в антенны и связываемых друг с другом так, чтобы их взаимоиндукция М_х=—М. Ос

тальные ошибки, которых следует остерегаться при пользовании системой Беллини—Този, —см. Гониометр.

Разобранные системы П. основаны на положении, что плоскости поляризации электромагнита. волны нормальны. Если вектор напряженности электрич. поля лежит не в плоскости распространения электромагнитной волны, то пеленгация происходит с большими ошибками и часто невозможна. Этим и объясняются явления т. н. ночных ошибок, выражающиеся в том, что ночью, в особенности при заходе и восходе солнца, минимумы не остаются на одном месте, показывают неправильное направление, часто исчезают совсем, что объясняется вращением плоскости поляризации при отражении волн от слоя Хивисайда. Причина становится ясной, если рассмотреть отдельно направленное действие антенной системы: 1) с точки зрения приема составляющей напряженности электрич. поля, расположенной в плоскости распространения электромагнитной волны, и 2) с точки зрения приема составляющей той же напряженности поля, расположенной перпендикулярно плоскости распространения волны. Для устранения ночных ошибок Эйдкок предложил систему (фигура 11), в которой устранена возможность приема горизонтальной составляющей вектора напряженности электрич. поля. В этой системе горизонтальные провода и приемник расположены в случае средневолнового пеленгатора на высоте порядка 10 ж над землей. В последние годы в Национальной физической лаборатории в Англии Барфильдом проделан успешный опыт видоизменения системы Эйдкока

Т. Э. m. XVI.

в направлении снижения горизонтальной части к уровню земли путем включения балансных конденсаторов в нижние заземленные концы антенн (фигура 12).

Пеленгация коротких волн весьма затруднительна по тем же причинам, по которым затруднительна ночная пеленгация длинных и средних волн и находит свое разрешение по тому же пути, по к-рому идет устранение ночных ошибок. При этом устранение приема горизонтальными частями антенны находит нек-рое разрешение, кроме схемы фигура 9, в тщательной экранировке горизонтальных проводов (установка Эккерслея). Для близких расстояний не устранена возможность применения рамочного П. для пеленгации коротких волн.

Рамочный П. и П. сист. Беллини—Тоаи с помощью несложных дополнительных приспособлений дают возможность одностороннего пеленгирования, пользуясь кардиоид-ной схемой (смотрите). Обыкновенно в этих случаях точный пеленг получают методом двустороннего пеленгирования, а кардиоиду используют только для исключения одной из сторон. Это объясняется большей остротой минимума в восьмерочной характеристике по сравнению с кардиоидой.

Горы, сильно пересеченная местность, преломление вдоль берега, непосредственная близость к телеграфным и телефонным проводам и к линиям высокого напряжения, некоторые метеорологические явления — все это может дать место отклонениям пеленга, причем в нек-рых случаях эти девиации объясняются тем, что условия местности вызывают искажение плоскости поляризации электромагнитной волны. Желательно пеленгатор располагать на открытой в радиусе 50—100 метров площадке. Большая статистика, накопившаяся по вопросу пеленгации днем средних и длинных волн, дает для основных систем П. примерно одинаковую цифру точности: средняя ошибка ~1°.

Лит.: Баженов В. И., Основы теории радиоприема, вьш. 1, Москва, 1930; К ук с е н к о П.Н., Направленный радиоприем, М., 1930; Keen R., Wireless Direction Finding a. Directional Reception, L., 1927; lesnT R., Usage des cadres, et radiogo-niomdtrie, P., 1925; L e i i) A. u. Nitzsche D., Funkpeilungen, B., 1926; Palmer L. S., Wireless Principles a. Practice, p. 433^492, L., 1928; E c k er-s 1 e у T. L., An Investigation of Short Waves, «Journal of the Institution of the Electrical Engineers», L., 19 29, v. 67; M i c h e 1 s s e n F., Untersuchungen ttber die Peilbarkeit kurzer Wellen bei Tag und Nacht, «Jahrbnch d. drahtl. Telegraphie u. Telephonie», B., 1927, B. 30, H. 6; F i s c h e r F. A., Kurzwellenpeil-versuche mit Rahmen und Hilfsantenne auf grdssere Entfernungen liber See, ibidem; Barfield R. H., Recent Developments in Direction—Finding Apparatus, «Journal of the Institution of the Electrical Engineers», L., 1930, y. 68, 404; Pungsh, Die Funk-peilung, Taschenbuch der drahtl.Telegr. und Telephonie., hrsg. v. F. Banneitz, B., 1927. И. Милвйиовский.