Технические средства судовождения. Магнитные компасы (стр. 6 )

Анализ коэффициентов полукруговой девиации. 1) Сила В'λН действует всегда продольно, составляя с направлением магнитного меридиана угол, равный магнитному курсу k или (k ± 180°).

Рассматривая действие этой силы совместно с силой λН для различных курсов судна, убедимся, что на магнитных и компасных курсах N и S эта сила при отсутствии других сил не производит девиации, т. е. при изменении курса судна на 360° девиация проходит два раза через нуль, поэтому она называется полукруговой девиацией. Полукруговая девиация на обратных курсах имеет всегда разные знаки.

Поскольку , то очевидно, что девиация от этой силы зависит от магнитной широты. Сила Р обычно бывает очень большой величины, а сила сZ значительно меньше силы Р. При этом сила сZ может увеличивать или уменьшать силу Р в зависимости от знака параметра с. На современных судах коэффициент В' бывает очень большой величины и если его выразить в градусной мере, то он может достигать 180°.

Так как сила В'λН действует в продольной плоскости компаса по оси X, то ее компенсируют продольными магнитами уничтожителями, которые перемещаются в нактоузе компаса.

2) Сила С'λН действует всегда в поперечной плоскости судна по оси Y, т. е. под углом 90° к силе В'λН или под углом (k + 90°) к магнитному меридиану.

Величина коэффициента С' = зависит в данной магнитной широт величины параметра f и величины силы Q, происходящей от твердого судового железа. Для компасов, установленных в ДП, параметр f как указывалось выше близок к нулю; сила же Q обычно бывает большой величины, почему коэффициент С бывает велик, но обычно все же меньше коэффициента В' .

Так как сила С'λН действует в поперечной плоскости компаса и судна, т. е. по оси Y, ее компенсируют поперечными магнитами-уничтожителями, которые помещаются в нактоузе компаса.

Коэффициент С' называется коэффициентом полукруговой девиации, происходящей от поперечной силы.

4.2 Вычисление коэффициентов и составление таблицы девиации

Девиация определяется как разность между известным магнитным пеленгом МП и наблюдаемым по компасу компасным пеленгом КП

δ = МП – КП. (4.4)

Величина девиации также может быть рассчитана как разность между известным магнитным курсом к и отсчетом курса по компасу к':

δ =к -к'. (5.5)

На практике применяют следующие способы определения девиации:

1) по пеленгу створа, истинное направление которого (ИП) указано на навигационной карте;

2) по сличению магнитного компаса с гирокомпасом;

3) по пеленгу небесного светила (астрономический способ);

4) по пеленгу естественного створа, не обозначенного на карте.

При любом способе девиация определяется для конкретного (заданного) компасного курса. Каждый из способов имеет свои особенности. В первом случае следует за ранее вычислить магнитный пеленг створа по формуле

МП = ИП - d,

где ИП — истинный пеленг створа, d — магнитное склонение.

Значение ИП и d берут с карты. Судно направляют на заданный компасный курс и в момент пересечения створной линии пеленгуют створ. Компасный пеленг, как правило, отмечают с точностью до 0,1°. С такой же точностью получается и результат вычисления девиации.

Для определения девиации для другого курса необходимо сделать поворот судна, лечь на новый заданный курс, снова пересечь линию створа, взять отсчет нового компасного пеленга и рассчитать разность между магнитным пеленгом, оставшимся неизменным, и новым компасным пеленгом.

При определении девиации магнитного компаса во втором случае, по сличению с гирокомпасом, существует одна особенность, которую необходимо учитывать — это требование синхронности взятия отсчетов курса судна по магнитному компасу и репитеру гирокомпаса. Судно поочередно направляют на один из заданных курсов по магнитному компасу. Обычно это восемь румбов: N, NE, Е, SE, S, SW, W, NW. На каждом курсе два наблюдателя, по команде, в один и тот же момент замечают отсчет курса по магнитному компасу (КК) и по гирокомпасу (ГК). Отсчет ГК следует исправить известной постоянной поправкой гирокомпаса ΔГК. После этого рассчитывают величину девиации по стандартной формуле:

δ = МК - КК = (ИК - d) – КК.

Точность определения девиации этим способом зависит от стабильности поправки гирокомпаса. Как известно, при маневрировании судна, особенно в высоких широтах на большой скорости, у гирокомпаса появляется инерционная погрешность, переменная по величине, медленно уменьшающаяся до нуля (в течение нескольких часов после окончания маневрирования). Чтобы свести эти изменения поправки гирокомпаса к минимуму, необходимо при девиационных работах маневрировать на малых ходах и избегать поворотов судна на большое число градусов.

В открытом море девиацию магнитного компаса определяют по пеленгам Солнца, Луны, звезд, планет. Особенность этого способа заключается в следующем: истинный пеленг светила рассчитывается астрономическим способом, для чего необходимо дополнительно знать точный момент взятия пеленга, а также координаты места. Поскольку азимут светила непрерывно изменяется, необходимо вычислять среднее значение компасного пеленга из нескольких отсчетов. Так же, как и при способе сличения с гирокомпасом, определение девиации по пеленгу светила требует знания магнитного склонения для той точки, в которой находится судно.

При некоторых обстоятельствах, когда нет возможности применить первые три способа, прибегают к методу, основанному на пеленговании естественного створа, не обозначенного на карте. Для этой цели можно использовать, например, приметные возвышенности, отдельные сооружения и т. п. Этот метод выполняют в такой последовательности:

— направляют судно поочередно на компасные курсы N, NE, E, SE, S, SW, W, NW (с точностью до 1°) и в момент пересечения линии естественного створа выполняют пеленгование (с точностью до 0,1°). Таким образом получают восемь значений компасных пеленгов;

— рассчитывают среднее арифметическое, которое равно приближенному значению магнитного пеленга створа:

(КП1 + КП2 + КП3+ ... + КП8)/8 + МП.

В вычисленное значение МП будет входить некоторая постоянная погрешность, зависящая от коэффициента А и инструментальной ошибки пеленгатора. В большинстве случаев эта погрешность невелика и ею можно пренебречь.

Данные наблюдений и расчетов сводят в табл. 4.1, которая содержит значения девиаций на восьми компасных курсах (в градусах).

Примечание: МП = 50,2°.

После уничтожения девиации, т. е. после того, как путем применения компенсаторов она будет доведена до минимальных значений, определяют остаточную девиацию одним из способов, приведенных выше в этом параграфе. Как правило, остаточную девиацию находят из наблюдений на восьми равноотстоящих компасных курсах (см. табл. 4.1). Но таблица, в которой есть только 8 значений девиации, неудобна для практического применения, т. к. в ней большие интервалы (45°) между значениями, а также присутствуют случайные погрешности в отдельных наблюдениях. Для получения более "плотной" таблицы остаточной девиации с интервалами 15° или 10° необходимо в несколько раз увеличить число наблюдений (провести 24 или 36 вместо восьми). Увеличение числа отдельных наблюдений само по себе не снижает влияния случайных ошибок в наблюденных девиациях. Кроме того, определение девиации на 24 или 36 компасных курсах значительно увеличивает затраты времени на выполнение девиационных работ. Поэтому для составления рабочей таблицы девиации применяют специальный метод. Используя этот метод, на основе восьми наблюдений девиаций сначала рассчитывают пять коэффициентов (А, В, С, D, Е), а затем, применяя эти коэффициенты, составляют рабочую таблицу остаточной девиации на любое число промежуточных курсов. Все расчеты выполняют при помощи табличных схем, составленных по основной формуле девиации. Таким образом, составление рабочей таблицы девиации выполняют в три этапа:

1) определение остаточной девиации из наблюдений на восьми равноотстоящих компасных курсах;

2) вычисление пяти коэффициентов девиации с использованием восьми ее наблюденных величин;

3) расчет собственно таблицы, в которой приводят отдельные значения функции с интервалом 15 или 10° компасного курса — на основе вычисленных коэффициентов девиации.

Рассмотрим вывод формул для вычисления коэффициентов девиации. Запишем основную формулу (4.3) для компасного курса N (к' = 0°):

δ0 =А+Вsin0 + Ccos0 + Dsin(2·0) + Еcos(2·0),

1) δ0 =А + С+Е; аналогичным образом можно получить выражения для других главных и четвертных курсов:

2) δNE = А+Вsin45° + Ccos45° + D;

3) δЕ =А+В-Е;

4) δSE = А+Вsinl35° + Ccosl35°-D;

5) δS= A-C +E;

6) δSW = А+Вsin225° + Ccos225° + D;

7) δW= A-B-E;

8) δNW = А + Вsin315° + Ccos315°-D.

В итоге получили восемь уравнений с пятью неизвестными (А, В, С, D, Е). Наличие избыточных уравнений способствует более точному вычислению коэффициентов, т. к. при этом ослабляется влияние случайных ошибок в отдельных наблюдениях.

Расчет неизвестных коэффициентов выполняют, используя метод наименьших квадратов. Для расчета необходимо каждое из восьми уравнений умножить на число, стоящее в этом уравнении при определяемом коэффициенте, а затем все уравнения сложить. В результате получается так называемое нормальное уравнение, из которого определяется искомый коэффициент. При коэффициентах А в каждом уравнении стоит множитель, равный единице. Поэтому для получения нормального уравнения следует сложить отдельно левые части уравнений и приравнять итог к алгебраической сумме всех слагаемых правых частей (эта сумма в данном случае составляет 8А). Нормальное уравнение принимает вид:

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12