Automatický radiový kompas

Automatický radiový kompas (ARK) je námořní nebo letadlový radionavigační přístroj, který automaticky a nepřetržitě zobrazuje relativní směr z lodi nebo letadla k vhodné rádiové stanici.^[3][4] Přijímače ARK jsou běžně naladěny na letecké nebo námořní NDB (nesměrové majáky) pracující v pásmu DV mezi 190 – 535 kHz. Podobně jako radiový zaměřovač může většina přijímačů ARK také přijímat vysílací stanice středních vln (AM), i když, jsou pro navigační účely méně spolehlivé.

Operátor naladí přijímač ARK na správnou frekvenci a ověří identitu majáku poslechem signálu Morseovy abecedy naladěného NDB. U námořních přijímačů ARK se samohybná feritová anténa na střeše plavidla (nebo namontovaná na stožáru) otočí a zajistí v nastavené orientaci, když dosáhne minimálního signálu naladěného vysílače. Stejně jako ukazatel pohybující se na růžici kompasu, kde indikuje směr stanice ve stupních. U leteckých ARK jednotka automaticky pohybuje ukazatelem radiomagnetického indikátoru (RMI), aby ukazoval směr k majáku. Pilot může použít tento ukazatel k návratu přímo k majáku, nebo může také použít magnetický kompas a vypočítat směr od majáku (radiálu), na které se letadlo nachází.

Na rozdíl od radiového zaměřovače pracuje ARK bez nutnosti obsluhy a nepřetržitě zobrazuje směr naladěného majáku. Zpočátku všechny přijímače ARK, námořní i letecké verze, obsahovaly otočnou smyčku nebo feritovou smyčkovou anténu poháněnou motorem, který byl řízen přijímačem. Podobně jako u radiového zaměřovače, přijímací anténa pak verifikovala zaměřený směr svým symetrickým 180stupňovým otočením.

Modernější ARK pro letectví obsahují malé ortogonální pevné rámové antény a elektromechanický senzor (goniometr) k odvození směru pomocí amplitudy a fáze signálů z každé antény. Elektromagnetický goniometr sleduje přenos, ke kterému dochází, když je anténa v pravém úhlu k signálu, a poskytuje informaci o směru ke stanici pomocí směrového indikátoru. Během letu bude RMI nebo ukazatel směru ARK vždy ukazovat na vysílací stanici bez ohledu na kurz letadla.

Přesněji se pro určení směrníku NDB majáku využívá všesměrové referenční antény, která umožňuje porovnání fáze i amplitudy vůči směrové rámové anténě. Použitím referenční antény je tak umožněno jednodušší a přesnější zpracování signálu analogovými obvody podle blokového schéma znázorněného na obrázku. Další obrázek pak znázorňuje signál v jednotlivých částech blokového schéma.

Když je ale letadlo v nakloněné poloze, objeví se sklonová chyba určení směru, protože ručička indikátoru se nedotáčí do směru zatáčky. Příčinou je, že rámové antény se naklání společně s letadlem, a proto jsou během zatáčky v jiném úhlu vzhledem k majáku. Pro snazší pochopení si můžeme představit zatáčku s náklonem o 90° to znamená vertikálními křídly. Orientace majáku při pohledu z antény ARK nyní nebude souviset se směrem letu letadla vůči majáku.

Chyba sklonu je někdy nesprávně zaměňována s kvadrantovou chybou, která je výsledkem odrazu a opětovného vyzařování rádiových vln drakem letadla. Kvadrantní chyba neovlivňuje signály z přímého směru nebo zezadu, ani ze směrů křídel. Čím dále od těchto významných směrů a čím blíže ke kvadrantálním bodům (tj. 45°, 135°, 225° a 315° od nosu), tím větší je její účinek, ale kvadrantní chyba je obvykle mnohem menší než chyba sklonu, která je vždy přítomna když je letadlo nakloněno.

Rádiové vlny se nad vodou zrychlují díky změně indexu lomu (Fermatův princip). To způsobí, že signál mírně změní směr. S původním signálem tak svírá nenulový úhel. Tuto chybu nelze odstranit, je způsobena nehomogenitou rozhraní moře/pevnina.

Nesměrové majáky jsou klasifikovány podle výstupního výkonu: „nízký“ jmenovitý výkon je menší než 50 wattů; "střední" od 50 W do 2 000 W; a "vysoký" při více než 2 000 W. ^[5] Dosah majáku je definován jako oblast, kde E > 70mV/m.

ARK umožňuje sledovat a zobrazit několik různých veličin podle způsobu užití navigátorem. Přijímače ARK lze použít k určení aktuální polohy, sledování příletové a odchozí dráhy letu a zachycení požadovaného azimutu. Tyto procedury se používají k provádění vyčkávacích vzorů a nepřesných přístrojových přiblížení.

Jak se letadlo přibližuje k majáku NDB, ARK se stává stále citlivější, malé boční odchylky mají za následek velké vychýlení ručičky, která následně vykazuje nevyzpytatelné oscilace vlevo/vpravo.^[6]V ideálním případě, když letadlo přeletí maják, ručička se rychle protočí z přímého směru přímo zpět. Taková situace indikuje přelet stanice a poskytuje navigátorovi informaci o přesné poloze. Méně přesný přelet nad vysílačem, se stranovou odchylkou, se projevuje zpomaleným (ale stále rychlým) protočením ručičky. Časový interval od prvních náznaků blízkosti stanice po průlet nad vysílačem se mění s nadmořskou výškou – od několika sekund v nízkých hladinách až po několik minut ve vysoké nadmořské výšce.

ARK lze použít k přímému navádění (Homing) na vysílač. Homing je let letadlem v kurzu požadovaném k udržení ručičky ukazatele na poloze 0° (přímo vpřed). K přímému letu k vysílači, nalaďte požadovaný vysílač, ověřte signál poslechem morseova kódu a následně nasměrujte letadlo tak, aby ručička azimutu ARK ukazovala polohu 0°. Zatáčejte tak, aby indikátor ARK směřoval přímo dopředu. Jednoduchý homing je považován za špatnou techniku pilotáže, protože letadlo může být bočním větrem výrazně nebo nebezpečně vychýleno z dráhy a bude muset letět déle a delší trasu (označovanou jako Ψ-křivka) než je přímka ve směru k vysílači.

ARK může být také použito ke sledování požadovaného kurzu a umožňuje eliminaci snosu větrem. Tato technika pilotáže umožňuje pilotovi vypočítat korekční úhel, který přesně vyrovnává očekávaný boční vítr. Jak let postupuje, pilot sleduje směr k nebo od NDB pomocí ARK a podle potřeby provádí korekci letu tak, aby udržel letadlo na trati zadané směrníkem majáku. Taková letová trať umožňuje letět nejkratší vzdálenost a čas do umístění vysílače.

Radiomagnetický indikátor ( RMI ) je alternativní displej ADF, který poskytuje více informací než standardní ARK. Zatímco ARK ukazuje relativní úhel vysílače vzhledem k letadlu, displej RMI obsahuje kompasovou kartu, ovládanou kompasovým systémem letadla a umožňuje operátorovi číst magnetický směr k nebo od vysílací stanice, aniž by potřeboval provádět aritmetické výpočty.

Většina RMI obsahuje dvousměrné ručičky. Často je jedna ručička (širší s dvojitým pruhem) propojena s ARK a druhá (obecně tenká nebo jednoduchá ručička) je propojena s indikátorem VOR . Pomocí kombinace indikátorů může navigátor přesně určit polohu svého letadla s využitím triangulace, aniž by musel letadlem přeletět přes vysílač. Některé modely umožňují operátorovi vybrat, která ručička je připojena ke kterému navigačnímu přijímači. Mezi různými modely jsou velké rozdíly a operátor musí dbát na to, aby jejich výběr zobrazoval informace z příslušného ARK a VOR.

Takový typ přístrojového indikátoru může nahradit ukazatel magnetického kompasu na přístrojové desce, ale ne nutně gyroskopický ukazatel směru. Indikátor směru lze podobným způsobem zkombinovat s informacemi z navigačních rádií (především VOR/ILS) a vytvořit tak indikátor horizontální situace (HSI). HSI spolu se systémem VOR do značné míry nahradily použití RMI, nicméně mnohem vyšší cena HSI udržuje starší kombinaci RMI a VOR stále atraktivní pro piloty.

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Automatic direction finder na anglické Wikipedii.

• Směrový radiozaměřovač

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Automatický radiový kompas na Wikimedia Commons