Реферат Системи навігації

А.В. Федотов, кандидат військово-морських наук, контр-адмірал

Із початком створення ракетно-ядерного флоту у СРСР (1958-1964гг.) зрозуміли, що з підвищення ефективності дії підводних човнів з атомними енергетичними настановами й використання ракетної зброї і з кораблів, і з підводних човнів потрібно вирішити низку складних завдань: навігаційного забезпечення, курсоуказания у будь-якій широті, включаючи Північний полюс (широта90°), і найскладнішого маневрування зі порівняно великий швидкістю; автоматичного числення поточних координат і відображення на карті пройденого шляху про всяк широті плавання; тривалого високоточної зберігання координат без використання коштів корекції, що порушують скритність дії підводних човнів, і навіть при подледном плаванні, яка виключає можливість спливання підводного човна будь-якої миті, що підвищувало вимоги до надійності і точності технічних засобів навігації.

Аби вирішити нових що виникли проблем навігаційного забезпечення ракетно-ядерного флоту країни були перепрофільовані спеціальні науково-дослідні інституції Москві, Ленінграді, Баку. З іншого боку, було сили багатьох наукових закладів країни, що працюють у області радіоелектроніки, гироскопии, обчислювальної техніки, супутникових навігаційних систем, радіонавігаційних систем, навігаційної гідроакустики, оптики, радіоастрономії та інших галузях. У цьому пріоритетними напрямками досліджень з'явилися створення: навігаційних комплексів для підводних човнів; корабельних інерціальних навігаційних систем; супутникових радіонавігаційних систем. Великий обсяг наукових досліджень про проводився на 60-ті і особливо у 70-80-х роках у інститутах АНСССР і АН союзних республік, в прикладних інститутах в промисловості й військово-морського флоту.

Створений 1950г. принципово новий штурманський прилад - автопрокладчик “Путь-1” вважатимуться прообразом навігаційного комплексу. Подальша інтеграція навігаційних приладів призвела до створення навігаційного комплексу перша атомного підводного човна (головний конструктор Э.И.Эллер, заступник А.И.Вдовин). Однак це комплекс ще міг забезпечити плавання у бізнесовому широтах вище 80°.

У 1953г. до розробки гироскопических приладів для атомних підводних човнів був притягнутий НИИ-303 (нині ЦНДІ “Електроприлад”) - єдина у той час підприємство, обладавшее технології виготовлення гіроскопів на аэродинамическом підвісі. За результатами проведених у 50-і роки проведення науково-дослідницьких і дослідно-конструкторських робіт у НИИ-303 розробили навігаційний комплекс “Сила-Н”, заснований на застосуванні кульових гіроскопів і аналогових електромеханічних счетно-решающих пристроїв і елементів. У 1963г. за розробку навігаційного комплексу “Сила-Н” Ленінської премії СРСР було визнані гідними Г.Д.Блюмин, П.М.Дианов, В.Н.Дукальский, А.Е.Елькин, А.И.Коган, Г.М.Малышев, В.И.Маслевский, М.И.Пахомов, Ю.Д.Рихтерман, В.Д.Теплов і С.Ф.Фармаковский.

Военно-Морским Флотом наприкінці 1950-х років було видано технічне завдання розробці всеширотного навігаційного комплексу. Створити всеширотный навігаційний комплекс найпростіше було б, використовуючи инерциальную навігаційну систему. Але час при цьому не було високоточних гіроскопів і надійних обчислювальних коштів.

Без инерциальной системи виникли складнощі у створенні курсоуказателей і систем автоматичної прокладки, здатних працювати у високих широтах. Використовувати гірокомпаси з наближенням до полюса було неможливо, оскільки вони втрачали котра спрямовує силу, змушує їх чутливі елементи приходити до меридіану. Використання автопрокладчиков, працівників картах в меркаторской проекції у зависоких широтах, неможливо. Труднощі здавалися тоді непереборними. Проте колектив інженерів під керівництвом В.И.Маслевского, який очолив роботу над всеширотным навігаційним комплексом, спільно з фахівцями ВМФ, знайшов вихід на вирішення поставленого завдання. Було розроблено і впроваджена системи курсоуказания, автосчисления і прокладки “квазигеографическая система координат”, у якій “Північний полюс” переносився по меридіану 180° на екватор. У системі квазигеографических координат зона у районі географічного Північного полюси опинялася у зоні “квазиэкватора”. Сходимость меридіанів ставала пренебрежимо малої, і труднощі курсоуказания, числення і автоматичної прокладки у зависоких широтах були подолані.

У 1963-1964гг. головний зразок всеширотиого навігаційного комплексу “Сигма” пройшов успішно державні випробування на атомному підводному човні, включаючи похід району Північного полюси, й у 1965г. було прийнято на озброєння ВМФ. Головний конструктор навігаційного комплексу був В.И.Маслевский, його заступник - Ю.Д.Рихтерман.

Навигационный комплекс виявився найвдалішим і встановлювався у різних модифікаціях на підводні човни десять проектів. Такий всеширотный навігаційний комплекс без навігаційної инерциальной системи немає аналогів у світі навігаційного озброєння атомних підводних човнів.

У 1972 р. під керівництвом О.В.Кищенкова створили перший вітчизняний навігаційний комплекс з инерциальной навігаційної системою; істотно підвищилися точностные характеристики видавали навігаційних параметрів.

Через війну проведених теоретичних досліджень, у 1983г. було закінчено розробку і прийнято на озброєння принципово новий навігаційний комплекс з точностными характеристиками, близькими до рівня навігаційного забезпечення. Комплекс почав встановлюватися на ракетних підводні човни стратегічного призначення.

Найбільший науковий і організаційний внесок у створення навігаційних комплексів підводних човнів внесли В.И.Маслевский, О.В.Кищенков, Э.И.Эллер, В.Г.Пешехонов, В.Д.Теплов, Ю.Д.Рихтерман, Л.К.Овчинников, А.П.Князев, В.А.Монтелли, И.И.Тузов, більшість їх удостоїлися за виконану роботу Ленінської і двох Державних премій.

Наукові дослідження, проведені у початку 1960-х років в прикладних інститутах ВМФ і промисловості, показали, що з подальшого вдосконалення навігаційних комплексів необхідно створення інерціальних систем. Основні складнощі у створенні корабельних інерціальних систем листувалися тому, що жодного з типів гіроскопів і акселерометров не відповідав які висуваються вимогам, цифрова техніка мала низькою надійністю і був відсутній досвід використання ЭВС в контурах управління гироскопических систем. У зв'язку з цим до проведення теоретичних досліджень, і створенню елементної бази інерціальних систем було залучено інститути АНСССР і закупівельних організацій промисловості.

У 1961г. при відділенні технічних наук АНСССР організували Науковий раду з проблемі “Наукові основи побудови систем навігації і автоматичних пристроїв із застосуванням нових фізичних явищ”, який очолив академік Б.Н.Петров. До складу Наукового ради ввійшли вчені АНСССР, ВМФ і промисловості, зокрема. від НИУВМФ В.Д.Теплов, Е.А.Ананченко і Г.А.Левит. Рада зіграв певну роль координації досліджень зі створення инерциальной навігаційної системи та її елементної бази.

Технічний і психологічний бар'єри з розробки инерциальной навігаційної системи першим зважився подолати колектив, очолюваний головним конструктором О.В.Кищенковым. Роботи почалися 1963г.

Досвідчені зразки инерциальной навігаційної системи “Тавда” (головний конструктор В.С.Зябрев) в 1970г. пройшли випробування на заводе-изготовителе, та був на дослідному судні ОС-19 і одній з підводних човнів.

Паралельно зі розробкою инерциальной навігаційної системи (ИНС) в інститутах ВМФ в 1964-1967гг. проводилися широкі дослідження з розробці теорії побудови морських ИНС, вивченню створення високоточних чутливих елементів.

Із середини 1960-х років в ЦНДІ “Електроприлад” розпочато робота зі створення кульового вакуумированного гироскопа з електростатичним підвісом ротора (головний конструктор А.С.Анфиногенов). І на цій основі створили гирокорректор, який у даний час успішно використовують у навігаційних комплексах.

Науковим пошуком високоточних глобальних коштів корекції з кінця 1950-х років займалося чимало наукові установи країни. У 1956г. науковцями Науково-дослідного гидрографическо-штурманского інституту (НИГШИ) ВМФ В.А.Фуфаевым і Л.И.Гордеевым було озвучено ідею використання штучних супутників Землі, наділених радіопередавачами необхідної потужності для навігації. Ідея здавалася фантастичною, тільки після запуску Радянському Союзі 4октября 1957г. першого штучного супутника Землі з'явилася реальна основа її реалізації.

Наукові основи низкоорбитных супутникових радіонавігаційних систем були істотно розвинені у виконання комплексних наукових досліджень про на тему “Супутник” (1958-1959гг.), яке здійснювало Інститут теоретичної астрономії АН СРСР, Інститут електромеханіки АНСССР, Науково-дослідні інститути ВМФ і Горьковський науково-дослідний радіофізичний інститут. У роботі брали активну М.М.Кобрин, заступник директора НИР-ФИ, який загальне наукове керівництво, В.С.Шебшеевич (заступника керівника), Ю.В.Батраков, Е.Д.Голиков, Л.И.Гордеев, В.П.Заколодяжный, Э.А.Жижемский, А.А.Колосов, Л.И.Кузнецов, В.Ф.Проскурин, А.Н.Радченко, Н.К.Сергеев, А.Ф.Смирновский, Б.А.Смольников, Е.Ф.Суворов, В.А.Фуфаев, Г.И.Черепанов, А.В.Чижов, Е.П.Чуров, В.И.Юницкий.

Отже, завдяки дослідженням, проведених в 1958-1959гг. в інститутах АНСССР, ВМФ і промисловості, нашій країні було закладено фундамент супутникового радіонавігації для практичного створення низкоорбитной супутникового радионавигационной системи (СРНС).

Наприкінці 1960-х років проблему можливостей СРНС для навігаційного забезпечення высокодинамичных об'єктів і підвищення її оперативності і точності. Вченими інститутів АНСССР, ВМФ і промисловості, у 1968-1969гг. були обгрунтовані можливість і доцільність створення єдиної СРНС для повітряних, морських, сухопутних та космічних об'єктів. У 1970г. було сформульовано тактико-технічні вимоги до такої системи.

Розробка глобальної навігаційної супутникового системи (ГЛОНАСС) як єдиної СРНС споживачам різного призначення постала на роки. Наукові дослідження супроводжували в всі етапи, починаючи з обгрунтування основних параметрів і закінчуючи доопрацюванням математичного забезпечення за результатами випробувань. Перша черга системи ГЛОНАСС здала в дію у 1993 р. Дослідження продовжувалися і після передачі системи в експлуатацію, орієнтуючись їхньому розвиток, підвищення точності й діють стійкості функціонування. Хід розробок навігаційних систем неодноразово розглядався керівництвом ВМФ з участю НИУ ВМФ і промисловості.

Розробка ШСЗ і наземних коштів ГЛОНАСС проводилася колективами, керованими академіком М.Ф.Решетневым, Ю.К.Гужвой, Л.И.Гусевым, А.Г.Геворкяном, Н.Е.Ивановым, В.Ф.Черемисиным, В.И.Ермоленко, В.Н.Казанцевым. Апаратура споживачів різного призначення розроблялася колективами під керівництвом Р.И.Полонникова, Ю.М.Устинова, В.А.Салищева.

Створення сучасних американських і перспективних коштів навігації стала можлива лише з урахуванням фундаментальних досліджень у сфері гироскопии, електроніки, лазерної та обчислювальної техніки, системних досліджень, які у академічних і прикладних інститутах країни, дозволили у 70-80-х роках зробити ряд революційних зрушень у галузі навігації і забезпечили створення корабельних інерціальних систем й модульна побудова з їхньої основі навігаційних комплексів з високими точностями з допомогою прориву у сфері технології елементної бази інерціальних навігаційних систем і математичного забезпечення; створення супутникових радіонавігаційних систем, дали можливість на єдиної високоточної координационно-временной основі істотно збільшити ефективність навігаційного забезпечення новітніх систем зброї.

Список літератури

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із сайту http://www.navy.ru/

Схожі реферати:

Навігація