На ходу корабля скоростной напор воды через приемное отверстие трубки полного давления давит на мембрану, которая начинает перемещаться вместе со штоком вверх. Перемещаясь, шток воздействует на механическую часть центрального прибора, которая состоит из узла измерения скорости и узла измерения пройденного расстояния. Посредством механической и электрической передачи данные о величине давления на мембрану поступают на ось стрелки указателя скорости и прибор, регистрирующий пройденное кораблем расстояние.
Гидравлические лаги достаточно точны, но следует иметь в виду, что пройденное расстояние дается ими с некоторой ошибкой. Ее величина зависит от скорости корабля, определяется на специально оборудованном участке моря, называемом мерной линией, и в виде поправки лага учитывается судоводителями при ведении прокладки. Созданы и успешно применяются на флотах индукционные лаги, также измеряющие скорость корабля (судна) относительно воды.
Еще более совершенными и точными лагами являются гидроакустические и геомагнитные, которые учитывают перемещение плавающих объектов относительно Земли.
Для измерения глубин на море применяются специальные приборы, называемые лотами. Они бывают ручные, механические и гидроакустические (эхолоты).
Ручным лотом измеряют глубины до 50 м при скорости хода до 5 узлов. Ручной лот — это свинцовая или чугунная гиря с привязанным к ней лотлинем. Гиря в нижней части имеет углубление для вмазывания в него смеси толченого мела с салом или размятого мыла при определении характера грунта. На расстоянии 2–3 м от ушка гири в лотлинь вделывают клевант — колышек из дерева, за который лотовый держит лот перед бросанием. При разметке лотлиня за нуль принимают ушко гири и через 10 м вплеснивают флагдуки — куски материи с такой последовательностью цветов: 10 м — красный, 20 м — синий, 30 м — белый, 40 м — желтый, 50 м — бело-красный. Десятиметровые участки делят пополам и вплеснивают кожаные марки с «топориками». На расстоянии 5 м — марку с одним топориком, 15 м — с двумя, 25 м — с тремя и т. д. Каждый пятиметровый участок разбивают на метры и вплеснивают марки с зубчиками: с одним зубчиком — на местах, соответствующих 1,6,11,16 м и т. д. через 5 м; марку с двумя зубчиками — на местах, соответствующих 2, 7, 12 м и т. д. через 5 м; марку с тремя зубчиками — на местах, соответствующих 3, 8, 13 м и т. д. через 5 м. При надобности метровые участки разбивают на более мелкие участки с вплесниванием кожаных марок поменьше.
Лот бросают со специальных лотовых площадок и обязательно с наветренного борта, поэтому необходимо постоянно тренироваться, чтобы уметь бросать лот как правой, так и левой рукой. Перед замером глубин лотовый обязательно надевает специальный пояс — брест-роп, конец от которого крепится на корабле.
Кроме замера глубин, ручной лот используют для определения характера грунта, для обнаружения дрейфа корабля при стоянке на якоре, для замера осадки носом и кормой.
При подходе корабля к месту якорной стоянки перед прохождением отмели, узкости и других опасных в навигационном отношении мест подается команда: «Лотовым на лот, приготовиться брать глубину!». Лотовый, заняв место, готовит лот: в руку, обращенную внутрь корабля, набирает 10–15 шлагов лотлиня, укладывая его так, чтобы лотлинь при работе мог свободно вытравливаться, гиря лота вываливается за борт и удерживается в подвешенном состоянии за клевант.
По команде «Как глубина!» лотовый раскачивает гирю вдоль борта, с силой бросает ее по ходу корабля и начинает потравливать лотлинь. При касании гирей грунта лотлинь прекращает травиться. Лотовый быстро подбирает слабину лотлиня и в момент прохождения кораблем места слегка приподнимает гирю за лотлинь и ударяет ею о грунт, замечая при этом марку лотлиня у поверхности воды. Результаты замера лотовый сразу же докладывает на ходовой мостик: «Глубина 15 метров». Если гиря не дошла до грунта, а корабль проходит место падения гири — лотовый замечает марку у поверхности воды и докладывает: «Двадцать метров пронесло». Произведя один замер, лотовый быстро выбирает лот, набирая шлаги лотлиня, и повторяет все действия по замеру глубины. О характере грунта судят по частицам, прилипшим к салу (мылу), вмазанному в выемку основания гири.
Ручной лот успешно используют для обнаружения дрейфа корабля, при стоянке его на якоре в свежую погоду. С этой целью лот опускают до грунта в носовой части корабля, дают некоторую слабину лотлиню и закрепляют его на палубе. Если через некоторое время лотлинь (при том же курсе корабля) окажется натянутым вперед, следовательно, якорь не держит (ползет).
Замер глубины механическим лотом осуществляется следующим образом. На лотлине с грузом в море опускают стеклянную запаянную с одного конца трубку. Внутренние стенки трубки покрыты легко смывающейся краской. По мере погружения воздух в трубке сжимается под действием давления заполняющей ее воды. Вода, заполняя трубку до соответствующего глубине предела, смывает окраску со стенок трубки. Глубину определяют при помощи специальной шкалы, к которой прикладывают трубку после ее подъема. Недостатком этого лота является трудоемкость при измерении глубин.
В настоящее время на кораблях устанавливаются эхолоты, принцип работы которых основан на измерении времени прохождения ультразвукового сигнала от вибратора-излучателя, установленного в днище корабля, до морского дна и обратно до вибратора-приемника, который расположен рядом с излучателем.
Схема устройства эхолота приведена на рис. 31. Преобразователь электротока через сопротивление заряжает конденсатор, к которому через контакты подключена обмотка вибратора-излучателя. При замыкании этих контактов импульс тока высокого напряжения от конденсатора пойдет на обмотку излучателя, где вызовет появление переменного электромагнитного поля, и поверхность вибратора совершит несколько колебаний. Механические колебания вибратора в виде импульса передадутся воде и распространятся до морского дна. Отраженный сигнал импульса частично достигнет вибратора-приемника, вызовет колебания его намагниченного никелевого пакета, что наведет в нем небольшую электродвижущую силу. Возникшее на концах обмотки вибратора-приемника напряжение поступит на усилитель, где повысится до 500 В. С усилителя ток поступит на неоновую лампочку, которая даст короткую вспышку. Следовательно, измерение пройденного ультразвуковым импульсом расстояния в воде производится за время с момента замыкания контактов до момента вспышки неоновой лампочки. Скорость распространения ультразвука в воде принимается равной 1500 м/с. Для измерения столь малого времени в эхолотах используется специальное устройство, но измеряется не само время, а другая величина, которая зависит от него.
Рис. 31. Схема действия эхолота: 1 — преобразователь электротока; 2 — сопротивление; 3 — конденсатор; 4 — вибратор-излучатель; 5 — контакты; 6 — вибратор-приемник; 7 — усилитель; 8 — неоновая лампочка; 9 — электродвигатель; 10, 11 — дискОт электродвигателя с постоянной скоростью вращаются два диска. Диск 10 с помощью кулачка один раз за полный оборот замыкает контакты. Происходит посылка сигнала вибратором-излучателем, и на диске 11, на месте, которое в этот момент находится против неоновой лампочки, ставится знак 0. До прихода эхо-сигнала диск 11 успевает повернуться на некоторый угол, пропорциональный времени прохождения сигнала. С приходом эхо-сигнала неоновая лампочка даст вспышку и отметит на диске 11 место, соответствующее этому углу. Окружность диска 11 разбита на равномерные деления, обозначающие метры. Таким образом, включив в работу эхолот, показания глубины снимают с градуированной шкалы по вспышке неоновой лампочки. К эхолотам подключают приборы-самописцы, которые на специальной ленте непрерывной линией записывают глубину места, и получается линия рельефа дна по ходу корабля.
6. Угломерные инструменты
Одним из угломерных инструментов является навигационный секстан. Он используется для измерения высот небесных светил при определении координат корабля в море астрономическим методом, измерения горизонтальных углов между земными предметами при определении места корабля по двум углам и измерения вертикального угла предмета, высота которого известна, с целью определения расстояния до него.
Устройство и принцип действия секстана основаны на следующих законах отражения света от плоских зеркал: 1) угол падения луча на плоское зеркало равен углу отражения; 2) луч падающий и луч отраженный находятся в одной плоскости с перпендикуляром к плоскости зеркала, восстановленным в точке падения.
