艦艇導航設備
正文
為艦艇導航、定位的儀器和設備的統稱。用於為艦艇提供艦位、航向、航速、水平和方位基準等數據，以保證正確執行航海計畫、進行戰術機動和有效使用武器裝備。艦艇導航設備按其工作原理和性能，可分為自主式和非自主式，有源式和無源式。主要有：普通導航設備、天文導航儀器、無線電導航系統、海軍衛星導航系統和慣性導航系統等。
普通導航設備 包括磁羅經、陀螺羅經、計程儀、回聲測深儀等。主要用於測定艦艇的航向、航速和水深等數據。磁羅經（指南針）是利用磁針受地磁作用而指向地磁南北極的原理製成的。11世紀前，中國已把指南針用於航海,使艦船能自主地測定航向和方位,得以實現由沿海岸線曲折航行改為直線航行，縮短了航程和航行時間。磁羅經具有簡單、可靠、無需電源等優點，但誤差較大，在磁極附近無法使用。陀螺羅經是在自由陀螺儀上施加適當的指北力矩和阻尼力矩，使其主軸自動指向和跟蹤子午線方向。1852年，法國科學家L.富科製成第一台實驗陀螺羅經。1908年,德國人H.安許茨-肯普夫製成第一台具有實用價值的陀螺羅經。以後，又出現了陀螺方位儀、陀螺垂直器、陀螺方位水平儀等。1949年製成的陀螺平台羅經,能提供方位和水平基準信號,精度較高，可同時用於艦艇導航和武器控制。陀螺羅經基本上克服了磁羅經的缺點,但結構複雜,啟動時間較長。計程儀用於測定艦艇航速和記錄航程。從1846年發明拖曳式計程儀開始，相繼發明了轉輪式計程儀、水壓式計程儀和電磁計程儀。1967年出現的實用的都卜勒計程儀，能自動測繪艦艇相對於海底或水層的速度。回聲測深儀是利用超音波在水中等速傳播的原理，由裝在船底的發射換能器發射超音波，超音波被海底反射回來時由接收換能器接收，根據從發射到接收的間隔時間和超音波在水中的傳播速度，求得所測的水深。1922年，美國海軍首先使用回聲測深儀。
天文導航儀器 用於觀測天體高度,根據天體的赤道、地平坐標，解算天文三角形求得艦位。1431年中國航海家鄭和出使西洋時，曾使用“牽星板”定位導航。1570年前後，在歐洲曾使用直角器和象限儀定位導航。到18世紀，出現了六分儀和天文鐘。1837年，美商船長T.薩姆納發現了天文船位線和解算經緯度的方法;1875年,法國海軍軍官M.聖伊勒爾完善了高度差法，一直沿用至今。這些儀器，只能用於晝間晴天或能看清水天線時觀測天體。出現陀螺穩定平台後，才製成晝夜天體跟蹤器。此後，又出現了能在陰晦天氣導航的射電六分儀，但誤差較大。
無線電導航系統 利用無線電波探測目標或發射台的方位、距離、距離差，實現艦艇定位。無線電導航系統，除測向儀、雷達外，主要有“勞蘭A”、“勞蘭C”、“台卡”、“奧米加”等。無線電導航不受天候限制，設備簡單，可靠性強，但隱蔽性差，易被干擾、破壞和反利用，不能提供基準姿態信息。
海軍衛星導航系統 ( NNSS-navy navigation sa-tellite system) 由4～6顆高度約1100公里的衛星組成的近似圓形極向軌道的衛星網和地面跟蹤站、計算中心、注入站、海軍對時台、艦艇接收機、計算機等組成。當導航衛星進入無線電地平後，艦艇接收機自動測量都卜勒頻移，並譯出衛星傳送的軌道參數和時間信號，經計算機算出艦位。海軍衛星導航系統具有全球覆蓋、全天候、高精度等優點，但組成複雜，目前尚不能連續定位。即將使用的導航星全球定位系統 (NAVSTAR／GPS)，能連續定位，且提高了精度。
慣性導航系統 根據牛頓運動定律，利用加速度計測量艦艇運動的加速度，累積這些加速度，以確定艦艇速度和位置的精密導航系統。整個系統是由三個陀螺儀組成的穩定平台，始終保持在和地球表面相切的平面上，提供精確水平基準信息。平台上裝有南北向和東西向兩個加速度計，測定加速度並對時間進行積分，得出南北向和東西向速度分量。這兩個速度分量相加，即為艦艇運動的實際航跡和速度，並由計算機連續推算，求得並顯示艦艇即時地理坐標位置。慣性導航系統是完全自主式、無源式的導航系統，是核動力潛艇、海洋調查船等大型艦船必不可少的導航設備。但其製造工藝水平要求高，造價昂貴，定位誤差隨時間的累計而增加，每隔一定時間必須校正。
發展趨勢 現代艦艇導航設備正向著綜合導航系統的方向發展，以提高可靠性和精度，實現自動化、全球覆蓋和全天候連續導航定位。要求體積小、重量輕、耗電少、操作維護簡便、性能可靠、顯示直觀、堅固耐用、造價便宜、能抗干擾。
