Ориентирование по Млечному Пути

Реферат

на тему

«Учебная практика: Практика по получению первичных профессиональных умений и навыков, в том числе первичных умений и навыков научно-исследовательской деятельности»

 

Выполнил: студент 5 курса 92б группы

Факультета лесного хозяйства

Сипатов Алексей Владимирович

 

 

Нижний Новгород

2020г

1. Ориентация по звѐздам.

2. Картография (начало и развитие).

3. Компас.

4. Измерение широты и долготы (инструменты, хронометры).

5. Радионавигация (наземный аналог спутниковых систем).

6. Спутниковые системы позиционирования (наземный, спутниковый и пользовательские сегменты).

7. Инерционные системы позиционирования.

Ориентация по звѐздам.

До того как появилась система GPS и даже прежде чем придумали компас, основным способом определить направление на суше или на море было ориентирование по звездам. Хотя современные технологии облегчили человеку нахождение нужного направления, научиться ориентироваться по звездам все равно интересно. Научившись находить несколько звезд и созвездий, вы сможете определять север, юг, восток и запад, или вы просто можете выбрать звезду и следить за ее движением.

Полярная звезда

Самым главным ориентиром на ночном небе является Полярная звезда. Она единственная не «путешествует» по небосводу, в то время как остальные звезды и созвездия меняют свое местоположение на небе.

Полярная звезда всегда указывает на север, отклоняясь в течение ночи всего на полтора градуса. Это, конечно, существенно для точной навигации, но для заблудившегося туриста не так важно.

Прежде чем найти Полярную звезду, нужно отыскать на небе два самых знаменитых созвездия — Большую и Малую Медведицу. В Большой Медведице нам нужны две самые правые звезды, образующие как бы «стенку» ковша. Проводим от верхней звезды прямую линию, равную четырем расстояниям от двух «крайних» звезд Большой Медведицы и… видим Полярную звезду, пристроившуюся в ручке ковша Малой Медведицы.

Конечно, проще было бы сразу найти Малую Медведицу, но, как показывает практика, Большая Медведица сразу бросается в глаза, а вот Малую порой видно не очень хорошо.

Если же Большая Медведица скрыта облаками или увидеть ее мешает густая растительность, Полярную звезду можно отыскать с помощью созвездия Кассиопеи. Это созвездие, хорошо видимое на фоне Млечного Пути, напоминает букву «М» или «W», кому как нравится. Полярная звезда расположена на прямой линии слева от центральной звезды Кассиопеи.

Итак, когда мы отыскали Полярную звезду, определить стороны света остается делом техники: когда вы смотрите прямо на звезду, с правой стороны будет восток, с левой — запад, а за спиной — юг.

Южное полушарие

В Южном полушарии Полярная звезда не видна, поэтому звездным ориентиром здесь служит Южный Крест, указывающий на юг. Южный Крест — это четыре яркие звезды, расположенные в форме креста. Важно не спутать его с Ложным Крестом, который находится правее, звезды его менее яркие и расположены дальше друг от друга. Кроме того, левее Южного Креста располагаются две звезды-ориентира.

Направление на юг определяют, проводя воображаемую линию через вертикальную ось Южного Креста. Здесь нам понадобятся те самые звезды-ориентиры. Мысленно проводим между ними линию, и из центра этой линии проводим перпендикуляр. Там, где линии исходящие из Южного Креста и звезд-ориентиров пересекутся, и будет расположен Южный Полюс.

Положение созвездий

Если вы хорошо разбираетесь в созвездиях, определить стороны света в ясную ночь для вас не составит большого труда. Созвездия меняют свое положение на небе не только в течение ночи, но и в течение всего года. Нужно запомнить, что в полночь на юге можно увидеть следующие созвездия: в январе — Большого и Малого Пса, в марте — Льва, в мае — Волопаса, в ноябре — Тельца, в декабре — Орион. Кроме того, Млечный Путь простирается примерно с юга на север, но эти направления очень и очень приблизительны, а потому использовать Млечный Путь в качестве ориентира следует лишь для дополнительной подстраховки.

Примитивная обсерватория

Этот способ потребует небольшой подготовки. Нужно закопать в землю две палки разной длины. По движению любой звезды, кроме Полярной, относительно этих палок можно легко определить, в каком направлении вы смотрите.

Если звезда поднимается вверх — вы смотрите на восток. Если опускается вниз — вы смотрите в западном направлении. Если звезда совершает петлеобразные движения вправо — вы смотрите на север, а если влево — на юг.

Следует помнить, что этот способ показывает лишь приблизительные направления и применять его нужно лишь в самых крайних случаях.

Картография нового времени

Дальнейшее развитие капиталистических отношений в Зап. Европе, расширение экономических связей, колонизация новых территорий увеличивало потребность в новых картах различных масштабов и назначения, внедрения более точных методов съемок, составления и использования карт. Картографические работы заняли видное место в деятельности ряда академий наук (Парижской, Берлинской, Петербургской).

В конце XVIII в. большая работа проведена астрономом Ц.Кассини по созданию геодезической основы топографических карт для территории Франции с использованием триангуляции, что существенно повысило точность карт. Данный опыт использования триангуляции при составлении карт позже получил широкое распространение во многих странах Европы. На этой основе в XIX в. начались большие работы по созданию карт для военных целей. Во многих странах были организованы специальные военнотопографические подразделения, которые затем приобрели статус государственных картографических служб. В результате их работы уже к середине XIX в. многие европейские страны издали топокарты своих территорий с изображением рельефа способом штрихов.

Повышение требований к топокартам, в частности, в определении высот точек местности, углов наклона привело во второй половине XIX в. к пименению способа горизонталей для изображения рельефа. В итоге, к концу XIX в. многие страны Европы, в том числе и Россия, составили обновленные, более точные и крупные по масштабу топографические карты с подробным изображением рельефа.

Кроме обеспечения армии, топографические карты стали широко использоваться и для гражданских целей при проведении различных научных исследований и составлении тематических карт. Тематические карты (климатические, геологические и др.) появились еще в XVII в, но они были немногочисленны. В XIX в. во всех крупных морских странах (в том числе и России) большое значение приобрело составление навигационных карт для целей мореплавания, были созданы специальные гидрографические службы. Многие науки накопили большой фактический материал, который при отображении на картах давал возможность выявления связей исследуемых явлений между собой и с окружающей средой и устанавливать определенные закономерности в природе и обществе. Так, А.Гумбольт в 1817 г. на основе карт с изотермами установил закономерности распределения температур на земном шаре. Во второй половине XIX в. многие науки (геология, метеорология, почвоведение, океанография, экономическая география и др.) стали широко использовать тематические карты в своих исследованиях. Карты позволяли выявлять закономерности размещения и взаимосвязей исследуемых явлений, а также их развития и прогнозирования. Таким образом, начиная с XIX в. для картографии характерно широкое развитие тематического картографирования.

При составлении различных карт и атласов в XIX в. и в последующем широко использовались картографические и описательные материалы экспедиций, организованных географическими обществами, в том числе и Русским географическим обществом, организованным в 1845 г.

В XIX в. во многих странах для коммерческого издания карт и атласов были созданы наряду с небольшими картоиздательствами крупные специализированные картоиздательские фирмы, в том числе картографическое издательство А.Ильина в Петербурге (1859).

Развитие русской картографии в XVIIIXIX вв. Русская картография при Петре I становится на путь научного развития. Главными достижениями картографии при ПетреI явились: подготовка кадров для картографических съемок и составления карт; проведение планомерной государственной съемки для создания генеральной карты России, организация экспедиций для картографирования морей; издание карт.

Большой вклад в развитие картографии в России в начале XVIII в. внес выдающийся картограф того времени, оберсекретарь сената И.К.Кирилов – руководитель всей работы по картографированию страны в то время. Он ратовал за развитие русской картографии независимой от иностранной, за отображение своей страны на картах во всей ее полноте, планировал создать большой «Атлас Всероссийской Империи» в трех томах по 120 листов каждый, но изза ранней смерти успел напечатать и подготовить к печати лишь 37 карт.

Департамент опубликовал более 250 географических карт, отразивших результаты государственных съемок и различных исследований. Большое влияние на развитие картографии в XVIII в. оказал великий русский ученый М.В.Ломоносов, возглавлявший Географический департамент с 1757 г. Он много сделал для подготовки картографогеодезических кадров, для повышения точности съемок и картографических работ, обновления и совершенствования составления карт. Выдающимся картографическим произведением середины XIX в. явилась трехверстная карта Европейской России (1:126 000), на которой рельеф изображен методом штрихов крутизны. Со второй половины XIX в. на крупномасштабных топокартах России для отображения рельефа вместо штрихов начали применять горизонтали.

В XIX в. в России, как и в странах Зарубежной Европы, все шире стало развиваться тематическое картографирование. Были созданы тематические карты по различным отраслям знаний. Особенно большое значение имели работы В.В.Докучаева по почвенному картографированию, А.А.Тилло по составлению гипсометрических карт Европейской России, П.П.СеменоваТянШанского по картографированию экономики и населения.

Магнитный компас

Дорожный компас и солнечные часы, XVIII век

Ком­пас был изоб­ре­тён в Китае при ди­на­стии Сун и ис­поль­зо­вал­ся для ука­за­ния на­прав­ле­ния дви­же­ния по пу­сты­ням (по­дроб­нее см. че­ты­ре ве­ли­ких изоб­ре­те­ния).

В Ев­ро­пе изоб­ре­те­ние ком­па­са от­но­сят к XII—XIII векам, од­на­ко устрой­ство его оста­ва­лось очень про­стым — маг­нит­ная стрел­ка, укреп­лён­ная на проб­ке и опу­щен­ная в сосуд с водой. В воде проб­ка со стрел­кой ори­ен­ти­ро­ва­лась нуж­ным об­ра­зом. В на­ча­ле XIV века ита­лья­нец Фла­вио Джойя зна­чи­тель­но усо­вер­шен­ство­вал ком­пас. Маг­нит­ную стрел­ку он надел на вер­ти­каль­ную шпиль­ку, а к стрел­ке при­кре­пил лёг­кий круг — кар­туш­ку, раз­би­тую по окруж­но­сти на 16 рум­бов. В XVI веке ввели де­ле­ние кар­туш­ки на 32 румба, и ко­роб­ку со стрел­кой стали по­ме­щать в кар­да­но­вом под­ве­се, чтобы устра­нить вли­я­ние качки ко­раб­ля на ком­пас. В XVII веке ком­пас снаб­ди­ли пе­лен­га­то­ром — вра­ща­ю­щей­ся диа­мет­раль­ной ли­ней­кой с ви­зи­ра­ми на кон­цах, укреп­лён­ной своим цен­тром на крыш­ке ко­роб­ки над стрел­кой.

История создания

По име­ю­щим­ся дан­ным, изоб­ре­тен в Китае при­мер­но в 200 году до н.э., Алек­сандр Нек­кам рас­ска­зы­ва­ет о маг­нит­ном ком­па­се и его упо­треб­ле­нии в на­ви­га­ции в трак­та­те «О при­ро­де вещей» (De naturis rerum)[3]

Древ­не­гре­че­ский учё­ный Ге­род­от пишет: «Итак, о ги­пер­бо­ре­ях ска­за­но до­ста­точ­но. Я не хочу ведь упо­ми­нать ска­за­ние об Аба­ри­се, ко­то­рый, как го­во­рят, также был ги­пер­бо­ре­ем: он стран­ство­вал по всей земле со стрел­кой в руке…». И хотя офи­ци­аль­но счи­та­ет­ся, что ис­поль­зо­ва­ние маг­нит­но­го ком­па­са в Ев­ро­пе для на­ви­га­ции на­ча­лось при­бли­зи­тель­но в XII веке нашей эры, тем не менее, судя по кос­вен­ным ука­за­ни­ям ан­тич­ных ис­то­ри­ков сре­ди­зем­но­мо­рья, маг­нит­ный ком­пас ис­поль­зо­вал­ся для ори­ен­та­ции в про­стран­стве раз­лич­ны­ми на­ро­да­ми Сре­ди­зем­но­мо­рья и Ев­ро­пы ещё во вто­ром ты­ся­че­ле­тии до нашей эры. То, что для этого при­бо­ра не было опре­де­лен­но­го об­ще­при­ня­то­го на­зва­ния в те годы, и ав­то­ры вы­нуж­де­ны были опи­сы­вать этот при­бор по-раз­но­му, го­во­рит о том, что дей­стви­тель­но сек­рет на­ви­га­ции по ком­па­су хра­нил­ся в стро­гой тайне и пе­ре­да­вал­ся толь­ко из­бран­ным. Ши­ро­ко­му рас­про­стра­не­нию ис­поль­зо­ва­ния ком­па­са, на­вер­ное, ме­ша­ло и то, что на­маг­ни­чен­ный ма­те­ри­ал был боль­шой ред­ко­стью в то время. Сле­ду­ет до­ба­вить, что древ­ние ин­дий­цы знали о на­маг­ни­чен­ном же­ле­зе, а Ayas-kanta озна­ча­ет на сан­скри­те маг­нит.

Рас­смот­рим для при­ме­ра ком­пас Ад­ри­а­но­ва. Ком­пас Ад­ри­а­но­ва со­сто­ит из кор­пу­са, в цен­тре ко­то­ро­го на острие иглы по­ме­ще­на маг­нит­ная стрел­ка. В ра­зар­ре­ти­ро­ван­ном со­сто­я­нии стрел­ки её се­вер­ный конец (обыч­но крас­но­го цвета) уста­нав­ли­ва­ет­ся при­бли­зи­тель­но в на­прав­ле­нии на Се­вер­ный маг­нит­ный полюс, а южный — на Южный маг­нит­ный полюс. В нера­бо­чем со­сто­я­нии стрел­ка за­креп­ля­ет­ся тор­мо­зом (ар­ре­ти­ром) Внут­ри кор­пу­са ком­па­са по­ме­ще­на кру­го­вая шкала (лимб) 2, раз­де­лён­ная на 120 де­ле­ний. Цена од­но­го де­ле­ния со­став­ля­ет 3°, или 50 малых де­ле­ний уг­ло­ме­ра (0—50). Шкала имеет двой­ную оциф­ров­ку. Внут­рен­няя оциф­ров­ка на­не­се­на по ходу ча­со­вой стрел­ки от 0 до 360° через 15° (5 де­ле­ний шкалы). Внеш­няя оциф­ров­ка шкалы на­не­се­на про­тив хода ча­со­вой стрел­ки через 5 боль­ших де­ле­ний уг­ло­ме­ра (10 де­ле­ний шкалы). Для ви­зи­ро­ва­ния на мест­ные пред­ме­ты (ори­ен­ти­ры) и сня­тия от­сче­тов по шкале ком­па­са на вра­ща­ю­щем­ся коль­це ком­па­са за­креп­ле­но ви­зир­ное при­спо­соб­ле­ние (мушка и целик) 4 и ука­за­тель от­сче­тов 5.

Принцип действия

Прин­цип дей­ствия ос­но­ван на вза­и­мо­дей­ствии поля по­сто­ян­ных маг­ни­тов ком­па­са с го­ри­зон­таль­ной со­став­ля­ю­щей маг­нит­но­го поля Земли. Сво­бод­но вра­ща­ю­ща­я­ся маг­нит­ная стрел­ка по­во­ра­чи­ва­ет­ся во­круг оси, рас­по­ла­га­ясь вдоль си­ло­вых линий маг­нит­но­го поля. Таким об­ра­зом, стрел­ка все­гда па­рал­лель­на на­прав­ле­нию линии маг­нит­но­го поля.

На маг­нит­ном по­лю­се Земли си­ло­вые маг­нит­ные линии пер­пен­ди­ку­ляр­ны по­верх­но­сти. Из-за этого вб­ли­зи от маг­нит­ных по­лю­сов Земли (в пре­де­лах 200 км) маг­нит­ный ком­пас бес­по­ле­зен для опре­де­ле­ния направления[4]. На бо́льших рас­сто­я­ни­ях необ­хо­ди­мо учи­ты­вать по­прав­ку на раз­ни­цу ко­ор­ди­нат гео­гра­фи­че­ско­го и маг­нит­но­го по­лю­сов.

Маг­нит­ный ком­пас на­чи­на­ет да­вать невер­ные по­ка­за­ния вб­ли­зи маг­ни­тов, ме­сто­рож­де­ний же­ле­за и дру­гих фер­ро­маг­нит­ных ми­не­ра­лов, а также пред­ме­тов из фер­ро­маг­нит­ных ма­те­ри­а­лов (же­лез­ных, сталь­ных и пр.).

1/5

Электромагнитный компас

Элек­тро­маг­нит­ный ком­пас яв­ля­ет­ся «раз­вёр­ну­тым» элек­тро­ге­не­ра­то­ром, в ко­то­ром маг­нит­ное поле Земли иг­ра­ет роль ста­то­ра, а одна или несколь­ко рамок с об­мот­ка­ми — ро­то­ра. Со­от­но­ше­ние на­пря­же­ний, на­во­ди­мых в об­мот­ках при дви­же­нии в маг­нит­ном поле, по­ка­зы­ва­ет курс, либо одна об­мот­ка уста­нав­ли­ва­ет­ся под за­ра­нее за­дан­ным углом к про­доль­ной оси са­мо­лё­та или ко­раб­ля, и для под­дер­жа­ния курса пи­ло­ту или ру­ле­во­му сле­ду­ет рулём на­прав­ле­ния удер­жи­вать стрел­ку на нуле.

Пре­иму­ще­ство элек­тро­маг­нит­но­го ком­па­са перед обыч­ным маг­нит­ным — в от­сут­ствии де­ви­а­ции от фер­ро­маг­нит­ных де­та­лей транс­порт­но­го сред­ства, так как они непо­движ­ны от­но­си­тель­но об­мо­ток и не на­во­дят в них токов.

Для ра­бо­ты про­сто­го ва­ри­ан­та элек­тро­маг­нит­но­го ком­па­са с ин­ди­ка­то­ром в виде галь­ва­но­мет­ра тре­бу­ет­ся быст­рое дви­же­ние, по­это­му пер­вое при­ме­не­ние элек­тро­маг­нит­ный ком­пас нашёл в авиа­ции. Был ис­поль­зо­ван Чарль­зом Линдбер­гом при пе­ре­лё­те через Ат­лан­ти­ку в 1927 году. См. Earth inductor compass.

Гирокомпас

Основная статья: Гирокомпас

Ги­ро­ком­пас — при­бор, ука­зы­ва­ю­щий на­прав­ле­ние на зем­ной по­верх­но­сти; в его со­став вхо­дит один или несколь­ко ги­ро­ско­пов. Ис­поль­зу­ет­ся почти по­все­мест­но в си­сте­мах на­ви­га­ции и управ­ле­ния круп­ных мор­ских судов; в от­ли­чие от маг­нит­но­го ком­па­са его по­ка­за­ния свя­за­ны с на­прав­ле­ни­ем на ис­тин­ный гео­гра­фи­че­ский (а не маг­нит­ный) Се­вер­ный полюс. Обыч­но ги­ро­ком­пас при­ме­ня­ет­ся как опор­ное на­ви­га­ци­он­ное устрой­ство в су­до­вых ру­ле­вых си­сте­мах с руч­ным или ав­то­ма­ти­че­ским управ­ле­ни­ем, а также при ре­ше­нии раз­лич­ных задач иного рода, на­при­мер, для опре­де­ле­ния точ­но­го на­прав­ле­ния при на­вод­ке ору­дия бо­е­во­го ко­раб­ля. Мор­ской ги­ро­ком­пас, как пра­ви­ло, очень тяжёл; в неко­то­рых кон­струк­ци­ях вес ги­ро­ско­пи­че­ско­го ро­то­ра пре­вы­ша­ет 25 кг. Для нор­маль­ной ра­бо­ты ги­ро­ком­па­са необ­хо­ди­мо устой­чи­вое ос­но­ва­ние, не ис­пы­ты­ва­ю­щее уско­ре­ний и фик­си­ро­ван­ное от­но­си­тель­но зем­ной по­верх­но­сти, при­чём ско­рость его пе­ре­ме­ще­ния долж­на быть пре­не­бре­жи­мо мала по срав­не­нию со ско­ро­стью су­точ­но­го вра­ще­ния Земли на дан­ной ши­ро­те.

История создания

Про­то­тип со­вре­мен­но­го ги­ро­ком­па­са пер­вым со­здал Гер­ман Ан­шютц-Кэмп­фе (за­па­тен­то­ван в 1908), вско­ре по­доб­ный при­бор по­стро­ил Э. Спер­ри (за­па­тен­то­ван в 1911 году). В по­сле­ду­ю­щие годы раз­ра­ба­ты­ва­лось мно­же­ство ги­ро­ком­па­сов раз­лич­ных мо­ди­фи­ка­ций, но наи­бо­лее удач­ные из них прин­ци­пи­аль­но почти не от­ли­ча­лись от устройств Ан­шют­ца и Сперри^[5]. При­бо­ры со­вре­мен­ной кон­струк­ции зна­чи­тель­но усо­вер­шен­ство­ва­ны по срав­не­нию с пер­вы­ми мо­де­ля­ми; они от­ли­ча­ют­ся вы­со­кой точ­но­стью и на­дёж­но­стью и удоб­нее в экс­плу­а­та­ции.

Устройство

Про­стей­ший ги­ро­ком­пас со­сто­ит из ги­ро­ско­па, под­ве­шен­но­го внут­ри по­ло­го шара, ко­то­рый пла­ва­ет в жид­ко­сти; вес шара с ги­ро­ско­пом таков, что его центр тя­же­сти рас­по­ла­га­ет­ся на оси шара в его ниж­ней части, когда ось вра­ще­ния ги­ро­ско­па го­ри­зон­таль­на.

Принцип действия

Пред­по­ло­жим, что ги­ро­ком­пас на­хо­дит­ся на эк­ва­то­ре, а ось вра­ще­ния его ги­ро­ско­па сов­па­да­ет с на­прав­ле­ни­ем запад — во­сток; она со­хра­ня­ет свою ори­ен­та­цию в про­стран­стве в от­сут­ствие воз­дей­ствия внеш­них сил. Но Земля вра­ща­ет­ся, со­вер­шая один обо­рот в сутки. Так как на­блю­да­тель, на­хо­дя­щий­ся рядом, вра­ща­ет­ся вме­сте с пла­не­той, он видит, как во­сточ­ный конец (E) оси ги­ро­ско­па под­ни­ма­ет­ся, а за­пад­ный (W) опус­ка­ет­ся; при этом центр тя­же­сти шара сме­ща­ет­ся к во­сто­ку и вверх (по­зи­ция б). Од­на­ко сила зем­но­го при­тя­же­ния пре­пят­ству­ет та­ко­му сме­ще­нию цен­тра тя­же­сти, и в ре­зуль­та­те её воз­дей­ствия ось ги­ро­ско­па по­во­ра­чи­ва­ет­ся так, чтобы сов­пасть с осью су­точ­но­го вра­ще­ния Земли, то есть с на­прав­ле­ни­ем север — юг (это вра­ща­тель­ное дви­же­ние оси ги­ро­ско­па под дей­стви­ем внеш­ней силы на­зы­ва­ет­ся пре­цес­си­ей). Когда ось ги­ро­ско­па сов­па­дет с на­прав­ле­ни­ем север — юг (N — S, по­зи­ция в), центр тя­же­сти ока­жет­ся в ниж­нем по­ло­же­нии на вер­ти­ка­ли и при­чи­на пре­цес­сии ис­чез­нет. По­ста­вив метку «Север» (N) на то место шара, в ко­то­рое упи­ра­ет­ся со­от­вет­ству­ю­щий конец оси ги­ро­ско­па, и, со­от­не­ся ей шкалу с нуж­ны­ми де­ле­ни­я­ми, по­лу­ча­ют на­дёж­ный ком­пас. В ре­аль­ном ги­ро­ком­па­се преду­смот­ре­ны ком­пен­са­ция де­ви­а­ции ком­па­са и по­прав­ка на ши­ро­ту места. Дей­ствие ги­ро­ком­па­са за­ви­сит от вра­ще­ния Земли и осо­бен­но­стей вза­и­мо­дей­ствия ро­то­ра ги­ро­ско­па с его под­ве­сом.

 

Старый корабельный компас.

Ориентирование на местности

Опре­де­ле­ние на­прав­ле­ний на сто­ро­ны го­ри­зон­та по ком­па­су вы­пол­ня­ет­ся сле­ду­ю­щим об­ра­зом. Мушку ви­зир­но­го устрой­ства ста­вят на ну­ле­вое де­ле­ние шкалы, а ком­пас — в го­ри­зон­таль­ное по­ло­же­ние. Затем от­пус­ка­ют тор­моз маг­нит­ной стрел­ки и по­во­ра­чи­ва­ют ком­пас так, чтобы се­вер­ный её конец сов­пал с ну­ле­вым от­сче­том. После этого, не меняя по­ло­же­ния ком­па­са, ви­зи­ро­ва­ни­ем через целик и мушку за­ме­ча­ют уда­лен­ный ори­ен­тир, ко­то­рый и ис­поль­зу­ет­ся для ука­за­ния на­прав­ле­ния на север. На­прав­ле­ния на сто­ро­ны го­ри­зон­та вза­и­мо­свя­за­ны между собой, и, если из­вест­но хотя бы одно из них, можно опре­де­лить осталь­ные. В про­ти­во­по­лож­ном на­прав­ле­нии по от­но­ше­нию к се­ве­ру будет юг, спра­ва — во­сток, а слева — запад.

 

НАЗЕМНЫЙ СЕГМЕНТ

В состав наземного сегмента входят космодром, командно-измерительный комплекс и центр управления. Космодром обеспечивает вывод спутников на требуемые орбиты при первоначальном развертывании навигационной системы, а также периодическое восполнение спутников по мере их выхода из строя или выработки ресурса. Главными объектами космодрома являются техническая позиция и стартовый комплекс. Техническая позиция обеспечивает прием, хранение и сборку ракет-носителей и спутников, их испытания, заправку и состыковку. В число задач стартового комплекса входят: доставка носителя с навигационным спутником на стартовую площадку, установка на пусковую систему, предполетные испытания, заправка носителя, наведение и пуск.

Командно-измерительный комплекс служит для снабжения навигационных спутников служебной информацией, необходимой для проведения навигационных сеансов, а также для контроля и управления ими как космическими аппаратами.

Центр управления, связанный информационными и управляющими радиолиниями с космодромом и командно-измерительным комплексом, координирует функционирование всех элементов спутниковой навигационной системы.

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ СЕГМЕНТ

В пользовательский сегмент входит аппаратура потребителей. Она предназначается для приема сигналов от навигационных спутников, измерения навигационных параметров и обработки измерений. Для решения навигационных задач в аппаратуре потребителя предусматривается специализированный встроенный компьютер. Разнообразие существующей аппаратуры потребителей обеспечивает потребности наземных, морских, авиационных и космических (в пределах ближнего космоса) потребителей.

Общие сведения

Инерциальная навигационная система (система инерциальной навигации, навигационное устройство), в основу работы которой положены классические (ньютоновские) законы механики. В ИНС исходной (главной) системой отсчёта, по отношению к которой производятся инерциальные измерения, служит инерциальная (абсолютная, т. е. неподвижная относительно звёзд) система. Посредством ИНС определяют координаты, скорость, ускорение и др. основные параметры движения объекта (самолёта, ракеты, космического корабля, надводных и подводных судов и др.). ИНС имеют перед другими навигационными системами большие и важные преимущества — универсальность применения, возможность определения основных параметров движения, автономность действия, абсолютную помехозащищенность. Эти качества определили ИНС как наиболее перспективную навигационную систему.

Принцип действия

Блок-схема инерциальной навигационной системы: 1 — блок инерциальных измерителей и построителей направлений в пространстве, посредством которого реализуется заданная ориентация измерительных осей и выдаётся измерительная информация в вычислитель; 2 — вычислительный блок, в котором осуществляются интегрирование основного уравнения, вычисление необходимых параметров движения, формирование сигналов управления ориентацией инерциальных измерителей и сигналов компенсации систематических погрешностей; 3 — блок времени, из которого в блоки 1, 2, 4 поступают сигналы мирового времени; 4 — блок ввода начальной информации в блоки 1 и 2 для ориентации инерциальных измерителей и интегрирования основного уравнения; А — поступление начальной информации; Б — выдача конечной информации о параметрах движения. Стрелками показаны направления поступления информации.

Принцип действия ИНС состоит в моделировании поступательного движения объекта, характеризуемого изменением во времени ускорения, скорости и координат, подобным процессом движения воспринимающего элемента (массы) пространственного (трёхкомпонентного) акселерометра (в общем случае с компенсацией гравитационного ускорения).

Исходной информацией для инерциальной навигационной системы является ускорение судна, на котором она установлена. Двойное интегрирование вектора ускорения дает необходимую информацию для вычисления скорости и координат. ИНС не связана с внешними источниками информации (курс, скорость). Ориентирование измерительных осей акселерометров по заданным направлениям производится свободными или управляемыми (по сигналам от акселерометров) гироскопическими устройствами (гироскопом, гиростабилизатором, гирорамой и др.) или астростабилизаторами, а также сочетанием этих средств.

ИНС весьма сложны и дорогостоящи. Срок службы их меньше, чем у обычных гироскопических приборов. Для правильного функционирования перед стартом объекта требуется ввести начальные данные по координатам пункта старта и скорости, произвести ориентирование инерциальных измерителей. Точность некорректируемых инерциальных навигационных систем зависит от времени. Поэтому возможность получения информации от системы, удовлетворяющей заданным требованиям, ограничена во времени. Так, за час полёта лучшие образцы ИНС имеют погрешность в определении координат примерно 1,5—5 км. Для уменьшения погрешностей и расширения возможностей использования применяют различные способы коррекции от радионавигационных, радиолокационных и астронавигационных средств.

XXI век

В последнее десятилетие наиболее распространенным типом ИНС стали бесплатформенные инерциальные навигационные системы (БИНС). Они широко применяются в аэрокосмической технике и начали применяться в морских и наземных системах. Это стало возможным после преодоления ряда сложных технических проблем. В ИНС надводных кораблей и судов обычно используются динамически настраиваемые или поплавковые гироскопы. Они обеспечивают выработку навигационных данных и гироскопическую стабилизацию вооружения и различных технических средств корабля. Курс вырабатывается с точностью порядка единиц угловых минут, координаты – с точностью порядка нескольких десятков метров, углы качки – с точностью не хуже 1 угл. мин. В литературе можно встретить совмещенные измерители ИНС / ГАГК (гиро-азимут-горзонт компас) в основе работы которого лежит инерциальный принцип. Согласно протоколам обмена, мы получаем объединенный вектор навигационных параметров этих систем.

Классификация

Реферат

на тему

«Учебная практика: Практика по получению первичных профессиональных умений и навыков, в том числе первичных умений и навыков научно-исследовательской деятельности»

 

Выполнил: студент 5 курса 92б группы

Факультета лесного хозяйства

Сипатов Алексей Владимирович

 

 

Нижний Новгород

2020г

1. Ориентация по звѐздам.

2. Картография (начало и развитие).

3. Компас.

4. Измерение широты и долготы (инструменты, хронометры).

5. Радионавигация (наземный аналог спутниковых систем).

6. Спутниковые системы позиционирования (наземный, спутниковый и пользовательские сегменты).

7. Инерционные системы позиционирования.

Ориентация по звѐздам.

До того как появилась система GPS и даже прежде чем придумали компас, основным способом определить направление на суше или на море было ориентирование по звездам. Хотя современные технологии облегчили человеку нахождение нужного направления, научиться ориентироваться по звездам все равно интересно. Научившись находить несколько звезд и созвездий, вы сможете определять север, юг, восток и запад, или вы просто можете выбрать звезду и следить за ее движением.

Полярная звезда

Самым главным ориентиром на ночном небе является Полярная звезда. Она единственная не «путешествует» по небосводу, в то время как остальные звезды и созвездия меняют свое местоположение на небе.

Полярная звезда всегда указывает на север, отклоняясь в течение ночи всего на полтора градуса. Это, конечно, существенно для точной навигации, но для заблудившегося туриста не так важно.

Прежде чем найти Полярную звезду, нужно отыскать на небе два самых знаменитых созвездия — Большую и Малую Медведицу. В Большой Медведице нам нужны две самые правые звезды, образующие как бы «стенку» ковша. Проводим от верхней звезды прямую линию, равную четырем расстояниям от двух «крайних» звезд Большой Медведицы и… видим Полярную звезду, пристроившуюся в ручке ковша Малой Медведицы.

Конечно, проще было бы сразу найти Малую Медведицу, но, как показывает практика, Большая Медведица сразу бросается в глаза, а вот Малую порой видно не очень хорошо.

Если же Большая Медведица скрыта облаками или увидеть ее мешает густая растительность, Полярную звезду можно отыскать с помощью созвездия Кассиопеи. Это созвездие, хорошо видимое на фоне Млечного Пути, напоминает букву «М» или «W», кому как нравится. Полярная звезда расположена на прямой линии слева от центральной звезды Кассиопеи.

Итак, когда мы отыскали Полярную звезду, определить стороны света остается делом техники: когда вы смотрите прямо на звезду, с правой стороны будет восток, с левой — запад, а за спиной — юг.

Южное полушарие

В Южном полушарии Полярная звезда не видна, поэтому звездным ориентиром здесь служит Южный Крест, указывающий на юг. Южный Крест — это четыре яркие звезды, расположенные в форме креста. Важно не спутать его с Ложным Крестом, который находится правее, звезды его менее яркие и расположены дальше друг от друга. Кроме того, левее Южного Креста располагаются две звезды-ориентира.

Направление на юг определяют, проводя воображаемую линию через вертикальную ось Южного Креста. Здесь нам понадобятся те самые звезды-ориентиры. Мысленно проводим между ними линию, и из центра этой линии проводим перпендикуляр. Там, где линии исходящие из Южного Креста и звезд-ориентиров пересекутся, и будет расположен Южный Полюс.

Положение созвездий

Если вы хорошо разбираетесь в созвездиях, определить стороны света в ясную ночь для вас не составит большого труда. Созвездия меняют свое положение на небе не только в течение ночи, но и в течение всего года. Нужно запомнить, что в полночь на юге можно увидеть следующие созвездия: в январе — Большого и Малого Пса, в марте — Льва, в мае — Волопаса, в ноябре — Тельца, в декабре — Орион. Кроме того, Млечный Путь простирается примерно с юга на север, но эти направления очень и очень приблизительны, а потому использовать Млечный Путь в качестве ориентира следует лишь для дополнительной подстраховки.

Примитивная обсерватория

Этот способ потребует небольшой подготовки. Нужно закопать в землю две палки разной длины. По движению любой звезды, кроме Полярной, относительно этих палок можно легко определить, в каком направлении вы смотрите.

Если звезда поднимается вверх — вы смотрите на восток. Если опускается вниз — вы смотрите в западном направлении. Если звезда совершает петлеобразные движения вправо — вы смотрите на север, а если влево — на юг.

Следует помнить, что этот способ показывает лишь приблизительные направления и применять его нужно лишь в самых крайних случаях.

Ориентирование по Млечному Пути

Поскольку Млечный путь проходит всегда с севера на юг, то определить стороны света по нему в ясную погоду легко (погрешность не более 10%).

Млечный Путь=Milky Way, произносящийся как и в рекламе «Милки Вэй» (официально можно назвать «Гала́ктика Млечный Путь») — это наша родная галактика, в которой находятся наша Солнечная система и все звёзды, видимые невооружённым глазом.
Он образован огромным количеством звезд нашей галактики и представляет собой полосу серебристого цвета. Мы наблюдаем этот Путь вдоль самого диска Галактики, по сему, при отклонении глаз от диска (от Млечного Пути) мы смотрим уже не в центр галактики, а куда-то на перефирию и в бок.

А вот занятные факты о жуках-скарабеях, умеющих ориентироваться по Млечному пути. Биологи установили, что жуки-скарабеи Scarabaeus satyrus при отсутствии Солнца и Луны способны верно двигаться в нужном направлении, ориентируясь на свет Млечного пути.
Открытие удалось совершить случайно во время исследований восприятия насекомыми поляризованного света Луны. Ученые наблюдали за тем, как жуки умеют выдерживать прямое направление движения при катании навозного шарика.

В одну из ночей авторы открытия обнаружили, что скарабеи способны ориентироваться даже без света Луны. При этом, животные свои глаза, видимо, все-таки использовали — когда свет звезд исследователи перекрывали от насекомых надетым на глаза картоном, те начинали плутать кругами.
Свои наблюдения «в поле» ученые потом подтвердили и экспериментами в планетарии. Жуки хорошо ориентировались по ночному небу, проецируемому на купол, однако, когда из него вырезали Млечный путь (оставив яркие звезды), жуки теряли способность двигаться прямо.

Ранее хорошо было известно, что многие из этих животных (пчёлы, кузнечики) используют для ориентации не только Солнце или Луну, но даже и поляризацию света неба. А вот способность насекомых ориентироваться по звездам удалось обнаружить впервые.