Девіація магнітного компасу. Виправлення та переклад румбів, навігаційні прилади, основи гідрометеорології керувати катером, керування човном, керування маломірним судном. Судновий магнетизм. Девіація магнітного компаса Вплив рідкого вантажу на стійкий

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

Поряд із зазначеним, розглядають проекції Ні Zвектора Тна площину горизонту та на місцеву вертикаль, відповідно. Ці складові визначаються такими рівностями:

. (1.1)
На картах навігації можуть наноситися лінії рівних значень зазначених параметрів. Ізогонаминазивають лінії рівних значень магнітного відмінювання. Лінії рівних значень магнітного способу отримали назву ізоклін. Лінії рівних значень Ні Zназиваються ізодинамами.

Земне магнітне поле зазнає повільної річної зміни, а також досить швидкі варіації, зумовлені, наприклад, активізацією процесів на Сонці. З іншого боку, на рівномірність магнітного поля Землі істотно впливають місцеві магнітні аномалії.

магнітом'які матеріали намагнічуються компонентами магнітного поля Землі. Будемо представляти суднове та земне магнітні поля у вигляді відповідних складових X¢,Y¢,Z¢і X,Y,Z(рис. 4.1) векторів напруженості (або індукції) цих полів по осях системи координат охуz, що жорстко пов'язана з судном. Особливості намагнічування магнітом'яких матеріалів земним магнітним полем полягає в тому, що вони будучи намагніченими од

Враховуючи сказане, результуючу напруженість суднового магнітного поля вздовж осей, пов'язаних з судном, можна подати у вигляді наступних рівностей (рис. 1.33):

X¢ = X + aX + bY + cZ + P,

Y¢ = Y + dX + eY + fZ + Q,(4.1)

Z¢ = Z + gX + hY + kZ + R,

де H, Qі R- Компоненти магнітного поля, що породжуються постійним судновим магнетизмом. Рівняння (4.1) отримали назву рівнянь Пуассона, а коефіцієнти а ... до – коефіцієнтів Пуассона. Отримані рівняння характеризують структуру суднового магнітного поля і є вихідними щодо різних оцінок практично. Проте процесу судноводіння основний інтерес представляє зв'язок параметрів суднового поля з помилками МК, тобто. з тією девіацією, що виникає у компаса, встановленого у заданому місці судні. Ця девіація визначається відхиленням від площини магнітного меридіана горизонтальної складової Н¢(рис. 4.1) суднового магнітного поля, що утворюється геометричною сумою векторів X¢і Y¢, у напрямку якої встановлюються осі магнітів карту компаса. Знайдемо співвідношення, що визначають цей зв'язок.

Рівняння девіації

Розглянемо рис. 4.2, що відображає взаємну орієнтацію векторів суднового та земного магнітних полів. Як випливає з малюнка, девіація магнітного компаса, що дорівнює різниці магнітного МКта компасного ККкурсів судна

=МК - КК, (4.2)

може бути визначена наступною рівністю:

. (4.3)

У свою чергу, з малюнка випливає, що

H¢sin =X¢sin MK + Y¢cos MK,а H¢cos =X¢cos MK – Y¢sin MK.(4.4)

Підставляючи в отримані рівності значення X¢ та Y¢з рівнянь Пуассона (4.1), знайдемо:

H¢sin =[(1+a)X + bY + cZ + P] sin MK + [(1+e)Y + dX + fZ +Q] cos MK,

H¢cos = [(1+a)X + bY + cZ + P] cos MK – [(1 + e)Y + dX + fZ = Q] sin MK.

В останніх рівностях врахуємо, що

Х = Н cosMK, Y = - H sinMK.(4.6) Тоді отримаємо:

(4.7)

Розкриваючи квадратні дужки рівностей (4.7), знайдемо:

(4.8)

Групуючи члени за гармоніками, матимемо:

(4.9)

(4.9)

Позначимо і поділимо ліві та праві частини рівностей (4.9) на . В результаті отримаємо:

(4.10)

Введемо такі позначення:

і підставимо їх до рівності (4.10). В результаті матимемо:

Поділивши першу рівність (4.12) на другу, отримаємо шуканий вираз для тангенсу девіації магнітного компасу:

Цей вираз отримав назву формули Арчібальда Сміта на ім'я англійського вченого ХІХ століття. Воно визначає залежність девіації МК від параметрів А¢…E¢та магнітних курсів судна. Параметри A¢…E¢отримали назву коефіцієнтів девіації.

Насправді частіше представляють девіацію МК функції компасних курсів судна . Для того, щоб отримати зазначений вираз помножимо рівність (4.13) на його знаменник. В результаті матимемо:

Розкриваючи дужки та переносячи всі члени крім першого в праву частину рівності, знайдемо:

Враховуючи що КК = МК - ,а 2МК-δ = 2КК+,остаточно отримаємо вираз для синусу девіації магнітного компасу як функцію компасних курсів судна:

Напрямки в морі можна визначати не тільки щодо справжнього меридіана, але також і щодо магнітного.
Зобразимо на площині справжнього горизонту спостерігача два меридіани: істинний N та магнітний N M напрямок ДП, ОК і напрямок з судна на береговий орієнтир ОМ. Тоді цьому малюнку N І OK - істинний курс судна, а кут N І OM - справжній пеленг. За аналогією вважають, що кут N M ОК - магнітний курс (МК), а кут N M OM - магнітний пеленг предмета М. Таким чином, магнітним курсом судна називають кут при центрі компаса, що відраховується від північної частини магнітного меридіана до напрямку носової частини ДП судна по годинної стрілки від 0 до 360 0 . Так само магнітним пеленгом предмета називають кут при центрі компаса, що відраховується від північної частини магнітного меридіана до направлення на предмет за годинниковою стрілкою від 0 до 360 0 .

Судновий магнетизм

Сталевий набір корпусу судна, обшивка набувають магнітні властивості з моменту побудови. У магнітному полі Землі всі поздовжні, поперечні та вертикальні зв'язки судна намагнічуються неоднаково. Крім цього, суднове залізо в магнітному відношенні прийнято ділити на «тверде» та «м'яке». Перше має властивості постійних магнітів. Постійний магнетизм, набутий судном під час побудови, зберігається роками. М'яке в магнітному відношенні суднове залізо не затримує магнітний стан надовго; воно має індуктивний магнетизм, що залежить від положення корпусу судна щодо магнітного меридіана. Таким чином, на магнітну стрілку компаса, встановленого на судні, впливають магнітні сили твердого і м'якого в магнітному відношенні заліза, причому їхня дія по-різному. Крім того, в результаті дії магнітних сил, що виникають від магнітного поля, створюваного різними діючими судновими агрегатами, контурами зі струмом, стрілка компаса відхиляється від магнітного меридіана.
Вертикальну площину, що проходить через полюси магнітної стрілки компаса на судні, що має вільне обертання навколо вертикальної осі, називають площиною компасного меридіана в даній точці судна. Таким чином, компасний меридіан - це уявна лінія перетину площини істинного горизонту спостерігача з площиною компасного меридіана, що проходить через цю точку на судні. Кут у площині справжнього горизонту спостерігача між магнітним та компасним меридіанами називають девіацією магнітного компасу. Цей кут відраховують від північної частини магнітного меридіана до W або Е від 0 до 180 0 .

Девіацію називають східною, якщо північна частина компасного меридіана відхиляється від північної частини магнітного меридіана на схід; якщо північна частина компасного меридіана відхиляється від північної частини магнітного меридіана на захід, тоді девіацію називають західною. Східній девіації приписують знак плюс, західній – знак мінус.
Значна за величиною девіація магнітного компасу створює великі незручності у практичній роботі. Тому на судах знищують девіацію шляхом штучного створення в центрі компаса сил, однакових за характером, рівних за величиною та протилежних у напрямку силам, що викликають девіацію. Знищення девіації магнітного компасу на судні - трудомістка робота, яку зазвичай виконують фахівці-девіатори. Після знищення девіації суднові компаси визначають залишкову девіацію, яка зазвичай не перевищує 2-3 0 . Її знаходять із спостережень на восьми рівновіддалених головних та четвертних курсах, а далі за спеціальними формулами розраховують її значення для компасних курсів через 10 або 15 0 .
Існує багато способів визначення девіації зі спостережень: за пеленгами небесних світил; за пеленгами віддаленого предмета; за взаємними пеленгами; по створах. Останній спосіб є найбільш простим та точним. Сутність способу полягає в наступному. Наслідуючи один з компасних курсів по магнітному компасу, перетинають лінію створних знаків, магнітний напрямок яких відомий. У момент перетину створ відзначають компасний пеленг таких і таким чином отримують можливість визначити значення девіації для даного компасного курсу. Так само роблять, перетинаючи створ на іншому компасному курсі. Роблячи так необхідну кількість разів, значення девіації в кожному випадку визначають за формулою:
Δ= МП i - КП i
Фізичну сутність того, що девіація має різні значення для кожного компасного курсу, зрозуміти неважко, згадавши той факт, що магнітне поле судна буде різним залежно від розташування його корпусу щодо силових ліній магнітного поля Землі, тобто курсу судна.
Правилами технічної експлуатації передбачено знищення девіації та визначення залишкової девіації магнітного компасу не рідше одного разу на півроку.

Компасні курси та пеленги

Напрями в морі можна визначати не тільки щодо істинного або магнітного меридіана, але також і щодо компасного.
На малюнку вище зображені на площині справжнього горизонту спостерігача три меридіани: істинний N і магнітний N M і компасний N; направлення ДП судна ОК та направлення з судна на береговий орієнтир ОМ. Кут N та OK - істинний курс судна, кут N M OK - магнітний курс судна та кут N K OK - компасний курс судна; кут N і OM - справжній пеленг предмета М, кут N м OM - магнітний пеленг предмета М та кут N K OM - компасний пеленг предмета М. Отже, компасним курсом судна називають кут при центрі компаса, що відраховується від північної частини компасного меридіана до напрямку носової частини ДП судна за годинниковою стрілкою від 0 до 360 0 . Аналогічно компасним пеленгом предмета називають кут при центрі компаса, що відраховується від північної частини компасного меридіана до направлення предмет за годинниковою стрілкою від 0 до 360 0 .
Спільна дія сил земного і суднового магнетизму призводить до того, що магнітна стрілка відхиляється від справжнього меридіана на деякий сумарний кут, званий поправкою магнітного компасу і ΔМК, що позначається. За аналогією зі відмінюванням і девіацією поправку компаса називають східною, приписуючи їй знак плюс, або західний (знак мінус), залежно від того, на схід або на захід відхилена північна частина компасного меридіана від північної істини меридіана.

Сталевий набір корпусу судна, його обшивка набувають магнітних властивостей з моменту будівництва. У магнітному полі Землі всі поздовжні, поперечні та вертикальні зв'язки судна намагнічуються неоднаково. Суднове залізо в магнітному відношенні прийнято ділити на тверде та м'яке.

Тверде суднове залізо має властивість постійних магнітів. Постійний магнетизм, набутий судном під час побудови, зберігається роками. М'яке в магнітному відношенні суднове залізо не «затримує» магнітний стан надовго Воно має індуктивний магнетизм, що залежить від положення корпусу судна щодо магнітного меридіана.

Мал. 20.

Кут у площині справжнього горизонту спостерігача між магнітним та компасним меридіанами називають девіацією магнітного компасу(Б). Цей кут відраховують від північної частини магнітного меридіана до O st або W від 0 до 180°. Девіацію називають остовою (східною), якщо північна частина компасного меридіана відхиляється від північної частини магнітного меридіана на схід, західної (вістової), якщо північна частина компасного меридіана відхиляється від північної частини магнітного меридіана на захід. Остовий девіації приписують знак "плюс", а вестовий - знак "мінус" (рис. 20). Величина і символ девіації залежить від впливу, що робить на магнітну стрілку компаса магнітне полі судна разом із земним магнітним полем.

За характером виникнення розрізняють напівкругову, четвертну та кренову девіації. Півколова створюється твердим у магнітному відношенні залізом, четверта - м'яким, кренова виникає під час качки судна.

Значна девіація створює великі незручності під час користування магнітним компасом. Тому на судах знищують девіацію шляхом штучного створення в центрі компаса сил, однакових за характером, рівних за величиною та протилежних у напрямку силам, що викликають девіацію. Для цього бруски твердого та м'якого заліза розташовують біля компаса у спеціальних пристосуваннях. Компас буде автономним та надійним курсо-покажчиком у тому випадку, якщо сили, що викликають девіацію, компенсуються.

Знищення девіації компаса на судні - трудомістка робота, яку зазвичай виконують фахівці-девіатори, а іноді й судноводії.

Після знищення девіації суднові магнітні компаси визначають залишкову девіацію,яка зазвичай не перевищує 2-3 °. Її знаходять із спостережень на восьми рівновіддалених головних та четвертних курсах.

Для визначення залишкової девіації компасів існує

Декілька способів. Найчастіше її визначають за:

Створам;

Пеленгу віддаленого предмета;

Взаємним пеленгам;

Пеленгам небесних світил.

Найпростіший і найточніший спосіб - це визначення девіації по створах. Для цього, слідуючи одним із курсів, перетинають лінію створних знаків, магнітний напрямок яких відомий. У момент перетину створів, магнітним компасом помічають компасний пеленг створів.

Девіація на даному курсі визначиться із співвідношень:

Б = ЗМУ - ОКП; б = МП-КП,

Де ЗМУ - відлік магнітного пеленгу;

ОКП – відлік компасного пеленгу.

Визначивши залишкову девіацію, спеціальними формулами обчислюють таблицю девіації для компасних курсів через 15 або 10° (табл. 1).

Правилами технічної експлуатації передбачено знищення девіації магнітного компасу не рідше ніж раз на шість місяців. Якщо на судні проводилися ремонтні роботи із застосуванням електрозварювання, а також після завантаження вантажів, що змінюють магнітний стан судна (металеві конструкції, труби, рейки тощо), необхідно додатково знищити девіацію. У таких випадках при видачі капітану плану-завдання на рейс слід враховувати час, необхідний знищення і визначення девіації компаса. Зазвичай на девіаційні роботи потрібно 2-4 години. Судно приводять у похідний стан, трюми закривають, вантажні стріли укладають по-похідному, палубний вантаж принайтують, а потім виходять на рейд, обладнаний спеціальними створами, і девіатор виконує всі роботи зі знищення девіації.

Магнітні компаси (МК) є резервними та контролюючими курсовказівниками. У разі відмови гірокомпасу керування проводиться по магнітному компасу, а при справному гірокомпасі слід щогодини порівнювати показання гірокомпаса з магнітним компасом для контролю правильності роботи гірокомпасу.

Під дією магнітного поля Землі та магнітного поля судна картка магнітного компасу встановлюється в площині компасного меридіана, положення якого відрізняється від положення площини істинного меридіана на величину виправлення магнітного компаса. Ця поправка є сумою девіації МК та магнітного відмінювання.

Магнітне відмінювання d – це кут між площинами істинного та магнітного меридіана, його можна отримати з карти, приводячи до року плавання.
Девіація магнітного компаса – це кут між площинами магнітного та компасного меридіана.

Причиною появи девіації є магнітне поле судна, яке спотворює магнітне поле Землі. Суднові металеві конструкції за своїми магнітними властивостями поділяються на тверде і м'яке в магнітному відношенні заліза.

Під жорстким судновим залізом маються на увазі металеві конструкції судна, які 1 раз намагнітившись в магнітному полі Землі, більше не перемагнічуються, тобто. їх можна як постійні магніти.

Тверде суднове залізо створює постійне магнітне поле судна. М'яке суднове залізо має індуктивний магнетизм, тобто. при зміні положення щодо магнітного поля Землі відбувається перемагнічування м'якого суднового заліза і це залізо створює змінне магнітне поле судна, яке змінюється при зміні курсу судна.

Таким чином, тверде та м'яке суднове залізо створюють девіацію магнітного компасу, яка виражається основною формулою девіації:

Аналіз цієї формули показує, що девіація має постійну складову (девіацію), напівкругову девіацію, що залежить від курсу судна та четверту девіацію, яка залежить від подвоєного курсу 2K.

Постійна і четверта девіації відповідно з коефіцієнтами A, D, E виникають через м'якого суднового заліза. А півкругова девіація з коефіцієнтами B і C викликається жорстким судновим залізом.
Знищення постійної та четвертої девіації здійснюється м'яким залізом, з якого виготовляються магнітні компенсатори у вигляді куль або циліндрів. Ці компенсатори встановлюються поблизу картки магнітного компасу та створюють змінне магнітне поле, яке компенсує змінне магнітне поле судна.

Постійну четверту девіацію знищують за спеціальною методикою девіатори під час встановлення МК на судні. Оскільки четвертна і постійна девіація мало змінюються, їх повторне знищення не проводиться. Напівкругова девіація виникає через твердий судновий залізо, що створює постійне магнітне поле судна, тому її знищення проводиться за допомогою магнітів-знищувачів, які розташовані в девіаційному приладі магнітного компаса.
Так як напівкругова девіація викликається поздовжньою магнітною силою та поперечною силою, то є 2 пари магнітів-знищувачів для компенсації цих сил.
Одна пара розташована в діаметральній площині судна (поздовжні магніти-знищувачі (для знищення сили)), а друга пара - перпендикулярно до діаметральної площини.

Поперечні магніти – знищувачі для знищення сили.

Положення магнітів-знищувачів підбирається те щоб вони компенсували постійне магнітне полі судна, тобто. сили та.

Напівкругова девіація є мінливою і необхідне регулярне її знищення у разі, якщо вона змінюється більше ніж на 3 градуси. Рекомендується перевіряти та знищувати півколову девіацію щорічно.

Для знищення напівкругової девіації застосовують спосіб Ері. Він виконується на 4 основних курсах.
Для знищення поперечної магнітної сили необхідно:
1) Лягти на магнітний курс 0 градусів.

2) Відзначити по магнітному компасу девіацію на цьому курсі та за допомогою поперечних магнітів-знищувачів довести цю девіацію до нуля.

3) Лягти на магнітний курс 180. Дивіться по МК за допомогою магнітів-знищувачів девіацію зменшити на половину. І тут магнітна сила знищена повністю.

4) Для знищення поздовжньої сили необхідно лягти на магнітний курс 90 і за допомогою поздовжніх магнітів-знищувачів довести спостережувану девіацію до 0.

5) Необхідно лягти на магнітний курс 270 і за допомогою поздовжніх магнітних магнітів-знищувачів девіацію, що спостерігається, зменшити на половину. І тут сила знищена повністю.

На головні магнітні курси можна лягати за допомогою гірокомпасу, знаючи його виправлення та магнітне відмінювання d.

Розмір ГКК для заданого магнітного курсу МК вибирається за такою формулою:

Після знищення напівкругової девіації необхідно лягти на 8 головних і четвертих компасних курсів магнітним компасом і визначити величину залишкової девіації кожному з курсів. На кожному компасному курсі помічають значення ГКК та значення девіації розраховується за формулою:

За отриманими значеннями девіації на 8 курсах розраховують коефіцієнти девіації A, B, C, D, E.

Потім за цими коефіцієнтами за допомогою основної девіації розраховується таблиця залишкової девіації з інтервалом через 10 градусів курсу.