Главным элементом навигационной системы являются навигационные инструменты — источники навигационной информации. Обычно фирмы-производители предлагают полный набор системообразующих приборов — цифровые измерители (лаги, эхолоты, измерители направления и скорости ветра, электронные компасы), цифровые и аналоговые репитеры, преобразователи информации.
Простая установка приборов (Plug In And Go — «подключи и работай») и жесткая привязка к единому протоколу обмена позволяет быстро и легко монтировать их и сопрягать с другими элементами системы. Полученные данные могут быть выведены на радар, карт-плоттер или автопилот. Если система работает со своим, «фирменным», протоколом обмена (например, SeaTalk), то при переходе на оборудование, работающее с международным морским протоколом обмена NMEA, используется имеющийся обычно в комплекте интерфейсный преобразователь.
Лаги. Современные цифровые лаги являются многофункциональными устройствами, выдающими судоводителю исчерпывающую информацию о скорости, пройденном пути, а в некоторых моделях и о температуре моря и времени.
Лаг состоит из двух элементов — вертушечного или ультразвукового датчика и дисплея. На малых судах применяются, как правило, вертушечные датчики (рис. 8.2.) из-за их меньшей стоимости и более высокой точности измерений и чувствительности на низких скоростях.
Рис. 8.2. Лаг (дисплей с датчиком)
Современный лаг может измерять и отображать на экране текущее (мгновенное) значение скорости, вычислять среднюю и максимальную скорость на каком-то отрезке времени (например, за время плавания) в диапазоне скоростей 0-60 узлов с точностью до 0,01 узла. В плавании измеряется полный пройденный путь, хранящийся постоянно, и путь, пройденный за плавание, значения которого сбрасываются при выключении лага. При наличии в приборе таймера он позволяет осуществлять прямой и обратный отсчет времени.
Эхолоты. Для измерения глубины в эхолотах используется принцип эхолокации. Прибор содержит дисплей и ультразвуковой излучатель (рис. 8.3.), излучающий короткие ультразвуковые импульсы и принимающий отраженные от дна сигналы.
Рис. 8.3. Эхолот (дисплей с датчиком)
Дисплей преобразует интервалы времени между излученными и отраженными импульсами в значения глубин и отображает результаты на экране. Отсчет глубин (как правило, в пределах 0,5-200 м) может осуществляться как от поверхности воды, так и от излучателя или киля судна. Помимо измерения глубины, эхолоты имеют возможность подачи сигналов тревоги при увеличении или уменьшении заданной глубины на ходу, либо при изменении установленной глубины на якорной стоянке.
Комбинированные инструменты. Некоторые фирмы выпускают приборы, способные одновременно измерять и отображать глубину, скорость и пройденный путь — например, популярные среди владельцев небольших судов ST40 Bidata и ST60 Tridata (Raymarine), «Clipper Duet» (NASA) и некоторые другие. Они содержат два датчика и один дисплей и имеют все функции, присущие обычным лагам и эхолотам. Информация на дисплее отображается на двух или трех строках, причем, более крупными цифрами отображаются приоритетные данные.
Измерители направления и скорости ветра (румбоанемометры). Эти приборы предназначены для использования на парусных яхтах, в первую очередь, на гоночных. Они состоят из датчиков направления и скорости ветра (флюгера и вертушки) (рис. 8.4.) и нескольких цифровых и аналого-цифровых дисплеев.
Рис. 8.4. Измеритель направления и скорости ветра
Особенностью современных измерителей является сочетание наглядности традиционного аналогового отображения и точности современных цифровых измерителей.
Направление вымпельного ветра отображается на аналоговом стрелочном индикаторе, обеспечивающем высокую точность измерений даже в сложных условиях. В приборах некоторых фирм круговая шкала нередко формируется в виде изображения на жидко-кристаллическом индикаторе. Диапазон измеряемых направлений — 20-180 градусов для правого и левого бортов. Скорость вымпельного ветра измеряется в диапазоне 9-60 узлов и отображается на цифровом дисплее с точностью до десятых долей узла.
Электронные компасы. В последние годы все большую популярность получили электронные компасы. По сравнению с традиционными магнитными стрелочными электронные обладают более высокой точностью, надежностью, быстродействием, удобством в работе, простоте в устранении девиации.
Основой компаса является магнитный индукционный датчик, который может быть вынесен от дисплея в место, наименее подверженное изменениям магнитного поля от металлических предметов на судне. Внутри прибора магнитный сенсор обычно размещается в кардановом подвесе или в жидкости, исключающими влияние крена и дифферента на точность прибора. Получаемые на выходе сенсора сигналы затем преобразуются в вид, необходимый для отображения курса и передачи результатов измерений в сеть.
Репитеры. В навигационных системах существенную роль играют репитеры (повторители). Способные одновременно или выборочно отображать навигационные данные, получаемые от всех инструментов, они позволяют значительно снизить количество дисплеев на рабочих местах рулевого и штурмана, оставив лишь самые необходимые.
Репитеры не только дублируют показания основных приборов, но и осуществляют совместную обработку информации от нескольких источников, получая при этом качественно новые результаты. Если в системе применяется свой, «фирменный», язык обмена, то нередко репитеры выполняют функции преобразования протоколов — например, SeaTalk в NMEA и NMEA в SeaTalk.
