К основным преимуществам КВП зарубежные военно-морские специалисты относят высокую скорость хода (до 100 узлов), хорошие мореходные качества и манёвренность, малую осадку и низкий силуэт, что уменьшает их уязвимость от ракетного, артиллерийского, торпедного и минного оружия. Эти преимущества, как считают иностранные специалисты, позволят применять КВП для борьбы с подводными лодками, траления мин, ведения ближней и дальней разведки, проведения морских десантных и противодесантных операций, охраны побережья, ведения поисково-спасательных операций и перевозки военных грузов.
В зарубежной печати отмечается, что КВП обладают рядом конструктивных и эксплуатационных особенностей, которые затрудняют использование на них существующих средств навигации и управления. Так, большие ускорения и динамические нагрузки вызывают необходимость повысить ударостойкость и вибростойкость этих средств, а нестабильность маневренных характеристик, в частности скольжение на циркуляции, затрудняет определение истинного движения корабля обычными навигационными средствами. На КВП в режиме движения на воздушной подушке нельзя применять абсолютные и относительные лаги, устанавливаемые на кораблях и подводных лодках. Большая скорость движения ограничивает использование существующих РЛС, обладающих недостаточной дальностью обнаружения, малой разрешающей способностью, а также нечёткостью радиолокационного изображения при отсутствии стабилизации индикаторов. Кроме того, большие скорости и различные условия движения (над морем и сушей) требуют применения специальных карт (микрофильмов). Их изготовление и корректирование производятся новыми техническими средствами и способами картографирования.
Поэтому, как сообщает зарубежная печать, невозможность или ограниченность использования традиционных средств и методов кораблевождения и специфические условия работы командира и штурмана потребовали создания для КВП автоматизированных комплексов навигации и управления (АКНУ) с цифровыми вычислительными машинами (ЦВМ), которые должны обеспечить безопасность плавания в любых районах Мирового океана, эффективное применение оружия и совместные боевые действия с другими кораблями, самолётами и вертолётами.
АКНУ КВП должны решать следующие задачи:
- непрерывно вырабатывать и представлять в реальном масштабе времени и наглядной форме навигационную и другую информацию;
- обеспечивать высокую точность и надёжность в работе;
- вырабатывать и индицировать место, путь, скорость, отклонение судна от заданного пути, угол дрейфа, пройденное расстояние, время плавания и расстояние до назначенной точки, а также углы рыскания, крена и дифферента КВП;
- вести счисление и прокладку пути по данным автономных и неавтономных средств навигации;
- производить документирование требуемых данных;
- управлять КВП;
- вести боевую прокладку курса и осуществлять маневрирование.
Эта система должна также:
- обнаруживать, опознавать и автоматически следить за несколькими целями одновременно;
- рассчитывать и индицировать в определённой форме курсы, скорости целей, опасные зоны сближения, кратчайшие расстояния и время сближения;
- моделировать маневры для предупреждения столкновений и вырабатывать рекомендации по безопасности маневрирования КВП при расхождении со встречными судами;
- подавать сигналы тревоги (звуковые и световые) для предупреждения командира о возможности столкновения;
- производить диагностику технического состояния систем и приборов для определения их функционирования или выявления неисправности.
АКНУ для КВП создаются на модульном принципе, позволяющем без особых затруднений и материальных затрат расширять или сокращать функциональные возможности, обеспечивать взаимозаменяемость блоков, упрощать их обслуживание и ремонт. Применение унифицированных и стандартных моделей даст возможность устанавливать эти комплексы на КВП различных видов, комплектуя модули в зависимости от типа, района плавания, выполняемых задач и используемого оружия.
На существующих КВП в эксплуатации находятся несколько типов АКНУ, из которых наиболее совершенным по составу, развитию функциональной связи и степени автоматизации считается комплекс «Силан» (рис. 1), предназначенный для английского КВП типа ВН7. Этот комплекс был разработан английской фирмой «Эллиот» в 1968 году и принят на вооружение в 1971 году. Он определяет место, автоматически счисляет и прокладывает курс, отображает внешнюю обстановку, управляет кораблём и оружием.
Рис. 1. Упрощённая блок-схема АКНУ «Силан»: 1 — пульт ручного управления приёмо-индикатором Мк19 РНС «Декка»; 2 — автопрокладчик пути Мк6; 3 — навигационный пульт управления; 4 — пульт технического контроля; 5 — устройство контроля за сносом, креном и дифферентом; 6 — блок управления гирокомпасом «Арма Браун» Мк5: 7 — приёмопередающее устройство РЛС «Декка»; 8 — переключатель работы (вручную или автоматически) приёмоиндикатора Мк19 РНС «Декка»; 9 — универсальная ЦВМ «Омнитрак» 70; 10 — командирский ИКО (диаметр 40,6 см) РЛС «Декка» с оптической проекционной приставкой; 11 — штурманский ИКО (диаметр 30,6 см) РЛС «Декка»: 12 — индикатор команд рулевому; 13 — приёмоиндикатор Мк19 РНС «Декка»; 14 — доплеровская РЛС 71Н; 15 — гирокомпас «Арма Браун» Мк5
АКНУ «Силан» может работать в режимах счисления пути, обсервационного и комбинированного плавания, устанавливаемых вручную или включаемых автоматически ЦВМ. Основной режим работы комплекса — комбинированный, при котором ЦВМ «Омнитрак» 70 ведёт автоматическое счисление по данным, поступающим от гирокомпаса «Арма Браун» Мк6 и доплеровской РЛС типа 71Н, а также обсервационное плавание, используя обсервованные места, получаемые с помощью приёмоиндикатора типа Мк19 РНС «Декка». При этом для компенсации ошибок счисления используется экстраполяционное корректирующее устройство. Информация, поступающая в ЦВМ. обрабатывается по способу предварительного вычисления с последующей коррекцией.
При автоматической работе приёмоиндикатора Мк19 ЦВМ «Омнитрак» 70 по координатам места, считанным с карты автопрокладчика, выбирает цепь РНС «Декка», позволяющей определять место с наибольшей точностью.
При работе комплекса «Силан» в любом режиме ЦВМ вычисляет и выдаёт на пульт управ пения и индикаторное устройство координаты места, путевой угол, скорость хода, уклонение корабля в направлении, перпендикулярном назначенному курсу, угол дрейфа, направление и расстояние до пункта назначения. Кроме того, ЦВМ выдаёт информацию на автопрокладчик Мк6 для ведения автоматической прокладки и на индикатор кругового обзора РЛС (диаметр индикатора 40,6 см) для индикации истинного движения.
Предупреждение столкновений и навигационная безопасность плавания в прибрежных водах обеспечиваются навигационной РЛС с ИКО, который может работать в режимах истинного и относительного движения со смещением своего центра, обычно соответствующего местоположению КВП. Индикатор снабжён оптической проекционной приставкой, проецирующей на экран навигационную карту и совмещающей её с радиолокационным изображением, что обеспечивает автоматическую прокладку пути КВП только по данным индикатора. По величине смещения радиолокационного изображения относительно спроецированного на ИКО изображения карты можно определять вектор скорости и накапливание ошибки счисления, а также корректировать информацию доплеровской РЛС, выдаваемую в ЦВМ. Кроме того, методом сравнения поступающих на ИКО данных об истинном курсе и путевом угле, рассчитанном ЦВМ по данным гирокомпаса, приёмоиндикатора Мк19 и доплеровской РЛС 71Н, определяют величину дрейфа КВП.
АКНУ «Силан» автоматически управляет КВП, для чего в запоминающее устройство ЦВМ заранее вводятся данные направления и расстояния или координаты точек для плавания по двум последовательным отрезкам маршрута. Вручную КВП управляется с помощью индикатора команд управления, который показывает заданный курс, путевой угол, уклонение судна в направлении, перпендикулярном курсу, угол, требуемый для поворота на следующий отрезок, и новый курс.
Перспективными планами кораблестроения в США предусматривается проектирование и строительство следующих крупнотоннажных быстроходных КВП: авианосца, эскадренного миноносца, десантного и противолодочного кораблей, а также корабля, предназначенного для действий в Арктике. Для строящихся и проектируемых крупнотоннажных быстроходных КВП разрабатываются новые АКНУ, поскольку существующие комплексы не обеспечивают решения боевых задач, возлагаемых на эти корабли.
Военно-морские специалисты США в рамках программы создания новых АКНУ методом моделирования оценили возможности использования на перспективных КВП инерциальных навигационных систем (ИНС), а также сочетания их с РНС «Омега» или спутниковой навигационной системой (СНС) или одновременно с первой и второй. Последний вариант считается наиболее эффективной гибридной системой. Она обеспечивает повышенную точность выработки навигационных параметров благодаря точному определению места СНС, использующей информацию о скорости хода от ИНС и РНС «Омега». В свою очередь данные СНС могут применяться дня коррекции ошибок РНС «Омега», обусловленных аномалиями распространения радиоволн. Астронавигационные системы рассматриваются как резервные средства навигации КВП.
В настоящее время военно-морские силы США проектируют КВП (вес 1000 т, скорость 120 узлов), предназначенный для ведения боевых действий в Арктических районах, разрабатывают для него АКНУ. Этот комплекс (рис. 2) должен обеспечить безопасность кораблевождения, управление кораблём, применение оружия, выдачу данных о тактической обстановке, решение задач по тактическому маневрированию и предупреждению столкновении судов в море. Он будет состоять из подсистем навигации и управления.
Рис. 2. Упрощённая блок-схема АКНУ для проектируемого КВП: 1 — бортовая приёмная аппаратура СНС; 2 — приёмоиндикатор РНС «Омега»; 3 — приёмоиндикатор РНС «Лоран» С; 4 — приёмопередающее устройство РЛС; 5 — лазерный дальномер; 6 — ИНС; 7 — гирокомпас; 8 — измеритель скорости и сноса; 9 — стандарт времени и частоты; 10 — ЦВМ; 11 — ИКО РЛС (частота излучения 10 ГГц); 12 — ИКО РЛС (частота излучения 94 ГГц); 13 — высотомер; 14 — автоматизированная система наблюдения и уклонения от препятствий; 15 — автопрокладчик пути; 16 — пульт управления, индикации и технического контроля; 17 — система документирования; 18 — авторулевой; 19 — индикатор команд рулевому
В подсистему навигации этого комплекса предполагается включить ИНС, приёмоиндикаторы РНС «Омега» и «Лоран» С, бортовую приёмную аппаратуру СНС, а также гирокомпас, измеритель скорости и сноса, автопрокладчик, стандарт времени и частоты.
В составе АКНУ КВП могут использоваться ИНС, созданные на обычных подшипниковых или электростатических гироскопах с демпфированием скорости хода. Предполагалось разработать ИНС для КВП на базе самолётной ИНС Е5 с обычными гироскопами фирмы «Эллиот». В перспективных комплексах не исключается применение бесплатформенных ИНС на основе электростатических и лазерных гироскопов. В этих ИНС построение опорной системы координат на базе показаний гироскопов и приведение показаний акселерометров к осям опорной системы, а также выработка текущих координат места, скорости, курса объекта и управляющих сигналов возлагаются на ЦВМ. По сравнению с существующими ИНС бесплатформенные ИНС имеют меньший вес, повышенную надёжность, стоят дешевле и требуют меньших эксплуатационных расходов, но для их работы необходимо использовать ЦВМ.
Сверхдлинноволновая фазовая гиперболическая РНС «Омега» рассматривается иностранными специалистами как основное средство навигации для КВП, так как она позволяет определить место КВП с достаточной точностью независимо от времени года, времени суток и метеорологических условий. Точность определения места составляет 0,1—0,5 мили, что позволяет решать задачи ближней навигации.
Импульсно-фазовая гиперболическая РНС «Лоран» С может использоваться в качестве внешнего средства коррекции ИНС в ограниченных районах, покрываемых зонами действия цепей системы.
В подсистему управления должны быть включены: автоматизированная система наблюдения и уклонения от препятствий, авторулевой, индикатор команд рулевому и высотомер.
Автоматическая система наблюдения и уклонения от препятствий включает две РЛС (частоты излучения 10 ГГц и 94 ГГц) и лазерный дальномер (длина волны 10,6 мкм), которые взаимосвязаны с ЦВМ. Система способна обнаруживать препятствия высотой более 0,6 м в пределах угла обзора и геометрической дальности наблюдения. При работе системы в режиме управления по курсу ЦВМ по данным, поступающим от РЛС и лазерного дальномера, вырабатывает и выдаёт управляющие сигналы авторулевому; при работе в режиме предупреждения столкновений ЦВМ вырабатывает и выдаёт на ИКО РЛС координаты места и курс своего корабля, место, курс и скорость цели, величину и направление опасной зоны сближения, а также вычисляет время сближения с целью по кратчайшему расстоянию.
При работе в режиме предупреждения столкновений подсистема управления обеспечивает выдачу сигналов тревог (звуковых или световых) при возможном столкновении со встречными кораблями и судами, а также позволяет для выбора оптимального варианта производить моделирование манёвра расхождения путём изменения курса и скорости корабля.
Наличие в составе разрабатываемого АКНУ автоматизированной подсистемы управления с использованием ЦВМ для сбора, обработки данных и анализа внешней обстановки, решения задач тактического маневрирования и предупреждения столкновений существенно отличает его от других комплексов.
В настоящее время на КВП в качестве высотомера вынуждены применять зеркально-перископную систему и систему, представляющую собой комбинацию источника света с мигающим лучом и фотоэлемента, которые не обеспечивают требуемой точности измерения и удержания высоты подъёма КВП. Перспективными высотомерами, по мнению иностранных специалистов, являются высотомеры, работа которых основана на использовании лазера и радиоактивного излучения. Основные преимущества таких высотомеров заключаются в высокой точности измерения высоты, возможности автоматической связи с авторулевым, скрытности действия, помехозащищённости, простоте конструкции, надёжности, малом весе и незначительных габаритах.
Создание более совершенных автоматизированных комплексов навигации и управления и оснащение ими строящихся и проектируемых перспективных КВП позволяет повысить навигационную безопасность плавания, эффективность применения оружия и технических средств при решении различных боевых задач.