SYSTEM CONSOL I CONSOLAS

Wstęp

Consol i Consolas - to prawie identyczne systemy radionawigacyjne,
posługując się radiolatarniami o wielolistkowej i wolno obracającej
się charakterystyce promieniowania anten. Charakterystyka
promieniowania, jej powolne wirowowanie w płaszczyźnie poziomej
i sposób kluczowania emisji wyznaczającą szeroką wiązkę
promieniowania linii pozycyjnych o ortodromicznym przebiegu po
powierzchni Ziemi. Linie te są naniesione na mapy morskie, zwane
wówczas mapami Consolowymi. Dla określeni linii, na której właśnie
znajduje się statek, niepotrzebne są żadne specjalne przyrządy, i
wystarczy do tego zwykły odbiornik radiowy zdolny do odbioru
emisji A1 i częstotliwości w zakresie od 190-363 kHz. System
Consol i Consolan są systemami dużego zasięgu, i stosunkowo
małej dokładności; ponadto każda radiolatarnia może być
wykorzystywana tylko w granicach dwóch sektorów o szerokości po
ok. 120° każdy.

1.Siatka linii pozycyjnych

Radiolatarnia ma 3 anteny nadawcze, ustawione na jednej linii, zwanej

bazą, w odstępie ok. 3 długości fali antena od anteny. Kierunek bazy,
czyli linia rozstawu anten, jest ustalony stosownie do położenia obszaru,
na którym radiolatarnia ma być wykorzystywana nawigacyjnie.

Całkowita wielolistkowa charakterystyka promieniowania wszystkich trzech

anten razem wyznacza dwa rozległe sektory po 120° każdy (Consolan
po 140° każdy), w granicach których radiolatarnia wyznacza własną
siatkę linii pozycyjnych. Na rys. 2 są pokazane sektory radiolatarni.
Kierunek bazy anten wynosi tu 336°59’20’’. Linia xx jest normalnym do
bazy anten i głównym kierunkiem ich promieniowania na obie strony
bazy.

Radiolatarnie Consolowe działają nieprzerwanie. Ich działanie składa się z

ciągu powtarzających się jeden po drugim okresów pracy. Całkowity
pojedynczy okres pracy wynosi u jednych radiolatarń 60s u innych 40s.
Okres pracy dzieli się na dwa okresy składowe - na okres
przygotowawczy i okres kluczowania. Okres kluczowania u wszystkich
radiolatarń trwa 30s. Pozostały czas, jako okres przygotowawczy, jest
wykorzystywany do nadania sygnału rozpoznawczego latarni, z
wyjątkiem radiolatarń amerykańskich, kilkusekundowego sygnału
ciągłego dla umożliwienia wzięcia radionamiaru za pomocą anteny
ramowej.

Praca anten w okresie kluczowania przedstawia się

następująco: Antena środkowa jest zasilana bezpośrednio z
nadajnika, anteny boczne zaś przez urządzenie złożone z
klucza, różnicowego przesuwnika fazy i skokowego
przesuwnika fazy. Okres kluczowania, który jest również
okresem nadawania kierunkowego charakteryzuje się
promieniowaniem wszystkich 3 anten, a przedstawia się tak
jak na rys.3a. Ten stan rzeczy jednak trwa tylko 5/12 sek. po
upływie którego to czasu klucz odwraca fazę prądów w
antenach bocznych i w następnej chwili charakterystyka
promieniowania zajmuje nagle położenie jak na rys. 3b i
trwa w tym położeniu przez 1/12 sek. Jeżeli obie
charakterystyki nałożyć na siebie jak to uczyniono na rys. 4,
to okaże się, że poszczególne listki jednej charakterystyki
występują w lukach miedzy listkami drugiej charakterystyki
oraz że listki jednej i drugiej charakterystyki pokrywają się
wzajemnie wzdłuż swych krawędzi co na rys. 4 zaznaczono
wąskimi paskami zaciemnienia.

Kluczowanie przebiega w ten sposób, że w ciągu 30s.

Charakterystyka promieniowania, narysowana na rys. 4 linią

ciągłą, występuje 60 razy, po 5/12 za każdym razem,

natomiast charakterystyka narysowaną linią przerywaną

występuje również 60s. Ale za każdym razem trwając tylko po

1/12s. W ciągu 30sek. okresu kluczowania, odbywającego się

skokami odwracania fazy prądów w antenach bocznych,

odbywa się również powolne, powodowane przez różnicowy

przesuwnik fazy, przesuwanie fazy prądów zasilających

anteny boczne, w skutek czego obie charakterystyki ulegają

stopniowemu przesuwaniu się ruchem obrotowym wokół

anten, jak to na rys.4 pokazują strzałki. Ruch ten jest tak

dobrany, żeby w ciągu 30s. Okresu kluczowania listki jednej

charakterystyki przesunęły się do tego położenia w

przestrzeni, jakie na samym początku okresu kluczowania

zajmowały listki jednej charakterystyki. Nawigacyjnie

użyteczne strefy są ograniczone, a na rys. 4 ich granice są

zaznaczone liniami yy i zz. Ze względu na zwężanie się

listków z odległością system może być do celów

nawigacyjnych wykorzystywany tylko do odległości, w której

listki jeszcze się swymi krawędziami dotykają, co na rys.4 jest

zaznaczone kręgiem, oznaczającym teoretyczny nawigacyjny

zasięg radiolatarni.

Rys. 5 przedstawia w prosty sposób jeden sektor nadawania

radiolatarni, podzielony na listki. Zakładając, że
usytuowanie jakiś dwóch sąsiadujących ze sobą listków,
przedstawione na ryc. 6, występuje w początkowym
momencie 30-sekundowegookresu kluczowania. Załóżmy,
że w tym momencie statek, korzystając z systemu, znajduje
się w miejscu P, objętym listkiem promieniowania
trwającego 1/12 sek.

Gdyby listek nie wykonywał ruchu obrotowego w kierunku

wskazanym przez strzałkę, w ciągu 30 sek. na  statek
odebrano by 60 krótkich sygnałów, każdy o długości 1/12 sek.
Inny statek, znajdujący się w miejscu S, odebrał by w ty
samym czasie 60 długich. Ponieważ jednak listki, które w
ujęciu nawigacyjnym noszą nazwę stref słyszalności sygnałów
krótkich i długich albo-bardziej potocznie-stref słyszalności
kropek i stref słyszalności kresek, przesuwają się wobec miejsc
statków, jak to wskazuje strzałka,  więc w wyniku ruchu
postępowego strefy kropek wobec miejsca P na statku
początkowo odbierane są tylko kropki, później przez krótką
chwilę kropki i kreski razem, które łączą się w jeden sygnał
ciągły, a następnie już tylko kreski. Odbiór znaków  urywa się
po 30 sek. suma zaś słyszanych kropek i kresek, łącznie z tymi,
które połączyły się w krótkotrwały sygnał ciągły, wynosi 60.
Liczba kropek, jakie statek w P policzy do chwili najścia na
niego sygnału ciągłego dzielącego strefę kropek od strefy
kresek, zależy od odległości miejsca P do strefy sygnału
ciągłego w początkowym momencie okresu kluczowania,
odległości liczonej oczywiście po łuku ruchu wirowego
charakterystyki  promieniowania wokół anten.

Statek w S usłyszy w tym przykładzie najpierw kreski, po przejściu zaś strefy

ciągłej-kropki.

Stały i dokładnie określony kierunek bazy anten pozwala na obliczenie

kierunków zajmowanych przez wszystkie strefy sygnałów ciągłych w
początkowym momencie okresu kluczowania, natomiast znajomości
szerokości kątowej każdego listka w charakterystyce pozwala na
obliczenie każdego z 60 stałych kierunków, odległych w tym
początkowym momencie od zbliżającej się ku niemu strefy o odpowiednią
ilość odbieranych w danej strefie znaków. Obliczone kierunki wszystkich
stref ciągłych i 60 kierunków w każdej strefie kropek i w każdej strefie
kresek w początkowym momencie okresu kluczowania, wykreślone na
mapie, dają siatkę linii pozycyjnych, która ma postać szerokiej na 120°
wiązki linii o ortodromicznym przebiegu po powierzchni Ziemi. Określona
policzeniem znaków linia pozycyjna jest dla statku namiarem
ortodromicznym na radiolatarnię. Na morskich mapach odwzorowanych
w rzucie Merkatora consolowe linie pozycyjne są przedstawione w postaci
łuków, a wiec z gotową poprawką loksodromiczną.

Długość fali, na jakiej pracuje każda radiolatarnia consolowa i rozstaw jaj

anten powodują, ze ortodromiczny bieg linii pozycyjnych zaczyna się
dopiero w odległości około 25Mm od radiolatarni (Consolan 50Mm) i
dlatego poniżej tych odległości siatki linii pozycyjnych nie są naniesione
na mapy ani ni należy usiłować określać namiar na radiolatarnię drogą
liczenia znaków i korzystania z tabel w „Radio Signals”

2.Określanie linii pozycyjnej

Podstawowa czynnością jest policzenie znaków słyszalnych w pierwszej

części okresu kluczowania, czyli od początku okresu do momentu
wystąpienia strefy ciągłej. W tym celu należy starannie nastroić
odbiornik na częstotliwość danej radiolatarni i policzyć słyszane
znaki. Ponieważ poszczególne sektory słyszalności znaków nie
urywają się nagle, tylko zanikają stopniowo, wiec przy zbliżaniu się
strefy ciągłej znaki dotąd słyszane zaczynają stopniowo słabnąć, a w
przerwach między nimi zaczynają występować znaki następnego
sektora, co poglądowo ilustruje rysunek 7. Gdy siła odbioru obu
rodzajów znaku staje się jednakowa lub gdy ucho przestaje
rozróżniać znaki, następuje krótkotrwały odbiór sygnału ciągłego,
który kryje w sobie 2 do 4 kropek i kresek. Dlatego liczenia znaków
nie należy kończyć w strefie ciągłej, lecz trzeba liczyć do końca
odbioru drugiego rodzaju znaku. Suma znaków policzonych przed i
po sygnale ciągłym musi zawsze wynosić 60. „Utonięcie” paru
znaków w sygnale ciągłym daję zwykle sumę nieco mniejszą od 60.
W takim wypadku połowę różnicy między liczbą 60 a sumą znaków
słuchowo wyodrębnionych dodaje się do znaków policzonych przed
sygnałem ciągłym, co od razu określa linię pozycyjną na mapie.

Przy braku mapy z naniesioną siatką consolową namiar na
radiolatarnie można odnaleźć za pomocą tabel zawartych w
tomie 5 „The Admirality List of Radio Signals”. W tym
wypadku trzeba znaleźć, oddzielone dla każdej radiolatarni,
tabelę znaków tego rodzaju, jaki był policzony, i wejść do niej
z argumentem w postaci liczby znaków. Na wysokości
argumentu znajduje się wartości wszystkich możliwych
namiarów, z których właściwy jest ten, który jest najbliższy
prawdopodobnej pozycji statku.

Określony namiar jest namiarem ortodromicznym i dla
wykreślenia go na mapie trzeba uwzględnić poprawkę
loksodromiczną, która znajduje się w tabeli załączonej do
każdej radiolatarni. Stopnie szerokości i długości geograficznej
w tej tabeli są stopniami pozycji statku.

Ta sama liczba policzonych znaków występuje we wszystkich
listkach charakterystyki promieniowania, co stanowi pozorną
wieloznaczność określonej linii. W rzeczywistości
wieloznaczności nie ma, ponieważ szerokość każdego sektora
słyszalności danych znaków i oddzielenie go od następnego
sektora tych samych znaków sektorem znaków długiego
rodzaju wielokrotnie przewyższają przybliżenie zliczonej
pozycji statku.

3.Dokładność określania linii

pozycyjnej

System Consol jest systemem mało dokładnym, a dokładność określania

linii pozycyjnej zmniejsza się z odległością od radiolatarni. Na ogólny

błąd w określaniu linii składa się błąd dzienny i błąd nocny. Błąd

dzienny składa się z błędu teoretycznego, popełnionego przy obliczaniu

przebiegu linii pozycyjnych, i z błędu instrumentalnego, pochodzącego

z niedokładności działania urządzeń fazujących. Błąd teoretyczny

wynosi ok. 10’ przy głównym kierunku promieniowania dochodzi do 20’

na skrajach sektora 120°. Błąd instrumentalny jest mniejszy od błędu

teoretycznego. Ogólny błąd dzienny może wynosić 1°/6 do 1°/3.

Teoretycznie obliczanie przebiegu linii pozycyjnych jest zrobione przy

założeniu, że odbiór sygnałów odbywa się tylko na fali przyziemnej.

Przy wykorzystanych w systemie Consol częstotliwościach odbiór fali

przyziemnej, bez interferencji fali jonosferycznej występuje do

odległości ok.300 Mm w dzień, a w nocy do odległości ok.

kilkudziesięciu mil. W dalszych odległościach jest odbierana również

fala odbita od jonosfery, która powoduje powstawanie błędu nocnego.

Błąd ten uzyskuje największą wartość w tych odległościach od

radiolatarni, w których natężenie pól fali przyziemnej i jonosferycznej

są mniej więcej współmierne, a wiec w dzień w odległościach ok.100

Mm, a w nocy w odległościach od 300-500 Mm. W jeszcze większych

odległościach błąd nocny powinien maleć, ale miarodajnych danych co

do jego wartości nie ma.

„The Admirality List of Radio Signals” podaje następujące orientacyjne

wartości błędu odchylenia linii określonej od linii teoretycznej w
różnych odległościach od radiolatarni:

Pora

Dzień

Noc

Odległość(Mm)

250

500

1000

100

300-1000

1500

Na głównym

kierunku

promienio

wania

(Mm)

1,5

0,5

Ok. 10

Na skrajach

sektora

(Mm)

Ok. 20

Document Outline