Дальнейшее совершенствование парусных и водно-моторных судов идет по пути не только широкого применения новых строительных материалов, идущих на постройку корпусов судов и улучшения парусной оснастки или характеристик двигателей, но также внедрения средств электроники и автоматики. Что это дает, показано дальше на ряде примеров.
Электронный указатель направления ветра. Известно, что яхта или любое другое парусное судно достигает максимальной скорости хода лишь тогда, когда совпадают направление ветра и движение судна. Для того чтобы на ходу судна точно определить угол между этими направлениями и скорректировать направление хода судна, нужно обладать большой практикой. Но, как показали исследования, проведенные в Департаменте аэронавтики и астронавтики при Саутгемптонском университете в Англии, значение этого угла можно определить непосредственно по показаниям стрелочного электронного индикатора направления ветра.
На рис. 70, а приведена принципиальная схема указателя направления ветра, который может быть установлен практически на любой яхте. В указателе применен несимметричный мультивибратор, собранный на транзисторах Т1 и Т2. В одном плече мультивибратора включен конденсатор постоянной емкости С1 на 2000 пФ, а во втором —обе секции С2С3 сдвоенного прямоемкостного блока конденсаторов переменной емкости (КПЕ) с суммарной максимальной емкостью 1000 пФ. На мачте яхты укреплен небольшой флюгер, площадь оперения которого около 1 дм2, а длина по горизонтали около 25 см. Оси блока конденсаторов переменной емкости C2C3 и флюгера соединены между собой. Так как положение статора блока КПЕ зафиксировано относительно продольной оси судна, а направление горизонтального стержня флюгера совпадает с направлением ветра, то в зависимости от него будет меняться емкость КПЕ. Эта емкость влияет на длительность рабочего (проводяшего) состояния транзисторов Т1 и Т2. В частности, чем меньше суммарная емкость секций КПЕ, тем короче по времени рабочее состояние транзистора Тг. В результате уменьшается среднее значение постоянного тока в цепи коллектора Т2. Подтверждением этого служит характеристика зависимости этого тока от угла поворота ротора блока КПЕ, изображенная на рис. 70,6. Как видно из него, при изменении угла поворота в пределах от 0 до 140° она практически линейна. Таким образом, если установить статор блока КПЕ так, чтобы диаметральная сторона его и продольная ось судна совпадали, а ротор блока вывести из статора на угол 70°, то тогда изменения направления ветра в пределах ±70° относительно продольной оси судна можно будет определить с достаточной точностью по показаниям индикатора тока. В качестве такого индикатора используется сбалансированный мост, состоящий из микроамперметра на 500 мкА с нулем посередине шкалы, трех гальванических батарей Б1, Б2, и Б3, а также усилителя постоянного тока на транзисторе Т3. Батарея Б3 используется только для питания мультивибратора.
Конструктивно указатель смонтирован в двух блоках, один из которых с находящимся в нем флюгером, блоком КПЕ и мультивибратором (рис. 70, в) устанавливают на мачте, а другой —в каюте. Блоки соединяют между собой трехпроводным кабелем. В качестве выключателя питания B1 используют переключатель 2П3Н. Транзисторы T1—Т3 могут быть типов МП41А, ГТ108 (желательно с малым обратным током коллекторного перехода Iко).
Налаживание указателя следует начинать со снятия рабочей характеристики мультивибратора, которая может отличаться от приведенной на рис. 70, о. Затем определяют середину линейного участка рабочей характеристики, которая может соответствовать углу поворота ротора в пределах от 45 до 70°. Затем разворачивают статор блока КПЕ внутри металлического корпуса, который в дальнейшем будет установлен на вершине мачты. Далее, выводя ротор КПЕ в расчетную точку и подбирая сопротивление резистора R7, добиваются, чтобы стрелка индикатора указывала на нуль. Для соответствия делений шкалы микроамперметра целым значениям углов в градусах подстраивают переменный резистор R6 таким образом, чтобы при повороте ротора КПЕ на угол ±50° стрелка индикатора отклонялась на ±500 мкА. Тогда отклонение флюгера на 1° будет соответствовать изменению показаний индикатора на 10 мкА.
По данным первоисточника, описанная выше аппаратура испытывалась на борту английской яхты «Албакор» и показала хорошие результаты при постоянном ветре и малом волнении. При больших волнениях наблюдались скачки в показаниях индикатора. Автор статьи полагает, что применение электронного указателя направления ветра на борту килевых судов даст удовлетворительные результаты даже при неспокойной воде.
Электронная «отмашка». Если два судна идут встречными курсами, то согласно правилам судоходства капитаны обоих судов должны подать световые или зрительные сигналы, обозначающие борт, со стороны которого будет происходить расхождение судов. На крупных судах с этой целью применяются мощные лампы-вспышки, подобные используемым в фотографии. Импульсная мощность световых указателей расхождения судов исчисляется десятками тысяч ватт. Владельцы катеров и малых спортивных судов обычно обходятся с помощью «отмашки», т. е. небольшого белого флага, который водитель судна показывает с того борта, каким будет проходить расхождение. С учетом большой интенсивности встречного движения на основных водных маршрутах туристов работа «отмашкой» утомительна.
На рис 71 дана принципиальная схема простого электронного устройства, которое заменяет «отмашку» и может быть установлено на борту спортивного судна, имеющего аккумулятор напряжением 12 В. Устройство описано в журнале американских радиолюбителей. Оно состоит из преобразователя постоянного напряжения 12 В в переменное напряжение 450 В, выполненного на транзисторе 74 и трансформаторе Тр1; высоковольтного выпрямителя на диодах Д1 и Д2; фильтрующих конденсаторов С2 и С3; лампы-вспышки Л1 и узла для поджига этой лампы на тиристоре Т2 с неоновой лампой Л2. Устройство автоматически включает импульсную лампу с частотой от 10 до 60 раз в минуту. Скорость вспышек можно регулировать переменным резистором R1. Длительность каждой вспышки около 1 мс, а ее яркость эквивалентна яркости света лампы накаливания мощностью 10 кВт.
Описанное выше электронное устройство может быть выполнено с использованием импульсной лампы-вспышки типа ИФК-120 (Л1), неоновой лампы МН-4 или МН-3 (Л2), транзистора типа П701 (Т1), тиристора типа КУ202М или КУ202Н (Т2) и диодов типов Д248 или КД202Р, КД202С, КД203Б, КД203Г (Д1, Д2). Трансформатор Tр1 готовый, от сетевого лампового приемника II—IV классов. Он должен иметь две одинаковые накальные обмотки на 6,3 В. Эти обмотки соединяют последовательно и используют их как первичную (I). В качестве вторичной обмотки (II) используют повышающую на 250—300 В Все конденсаторы должны быть бумажными, например типа МБМ на напряжение 750 В. Повышающий трансформатор Тр2 в узле поджига лампы Л4 самодельный. Он содержит две обмотки, выполненные проводом марки ПЭЛШО 0,1—0,15, по 20 (I) и 600 (II) витков, намотанных на цилиндрическом каркасе, внутрь которого вставляют кусок ферритового стержня от магнитной антенны.
