δN +δNE + δЕ +δSE +δS +δSW +δW +δNW = 8A. Отсюда можно получить формулу для расчета коэф фициента А:

А = δN +δNE + δЕ +δSE +δS +δSW +δW +δNW / 8. (4.6)

Для получения расчетных формул остальных коэффициентов учтем равенства:

sinl35° = +sin45°; cos45° = +sin45°; sin225° =-sin45°; cosl35° = - sin45°; sin 315° = -sin 45°; cos225° =-sin 45°; cos315° = +sin45°.

Уравнения принимают вид:

1) δN =А + С+Е;

2) δNE = А+Вsin45° + Csin45° + D;

3) δЕ =А+В-Е;

4) δSE = А+Вsin45° - Csin45°-D;

5) δS= A-C +E;

6) δSW = А – Вsin45° - Csin45° + D;

7) δW= A-B-E;

8) δNW = А - Вsin45° + Csin45°-D.

Суммируя левые и правые части, можно получить нормальное уравнение, используя которое отыскиваем коэффициенты девиации. Для примера получим коэффициент В.

; (4.7)

; (4.8)

; (4.9)

. (4.10)

Коэффициенты девиации, вычисленные по формулам (4.6) – (4.10), получаются с минимальным влиянием случайных погрешностей.

Используя ту же самую основную формулу, подставляя в нее полученные коэффициенты A, B,C, D,E задавая через равные промежутки значения компасного курса можно рассчитать девиации на этих курсах и составить рабочую таблицу. Обычно она составляется для компасных курсов через 10 – 15º. Для удобства вычислений применяют бланковые формы, в основу которых положены выражения (4.6) – (4.10). Кроме того, существуют специальные программы для выполнения всех расчетов на компьютере.

4.3 Общие принципы уничтожения девиации

На морских судах необходимо принимать меры для уменьшения влияния судового железа на магнитный компас, т. е. уничтожать девиацию, применяя различные компенсаторы для нейтрализации "вредных" магнитных сил (А'λН, В'λН, С'λН, D'λH, Е'λН).

Если силы, создающие девиацию, соизмеримы с направляющим вектором индукции λН, девиация имеет большую величину (десятки градусов). Пользоваться компасом при этом затруднительно или даже совсем невозможно: на одних курсах картушка будет поворачиваться вместе с судном из-за одинакового приращения углов курса и девиации, на других направлениях чувствительный элемент будет увлекаться трением в опоре вследствие чрезмерного уменьшения направляющей силы. Этими причинами вызвана необходимость уменьшения девиации, т. е. компенсации сил, которые ее вызывают.

Из всех сил самая малая — А'λН. Она создает девиацию, не превышающую, как правило, 1°. Вследствие незначительности силу А'λН не компенсируют. Девиация от силы А'λН входит составной частью в общую поправку компаса и, следовательно, учитывается при решении навигационных задач.

Силы D'λH и Е'λН возникают под влиянием только мягкого горизонтального судового железа и создают четвертную девиацию. Силы D'λH и Е'λН доводят до минимальных значений с помощью компенсаторов четвертной девиации — брусков, пластин или шаров из мягкого ферромагнитного материала, устанавливаемых снаружи нактоуза, в его верхней части.

Силы В'λН и С'λН создаются под влиянием всего твердого и вертикального мягкого судового железа и вызывают полукруговую девиацию. Эти силы компенсируются при помощи продольных и поперечных магнитов - уничтожителей, устанавливаемых внутри нактоуза.

Для того чтобы скомпенсировать ту или иную магнитную силу, необходимо приложить к картушке компаса противоположно направленное воздействие. Это достигается применением соответствующих компенсаторов. При уничтожении девиации руководствуются следующим правилом: силы, происходящие от твердого судового железа, нужно компенсировать с помощью постоянных магнитов, а силы от индуктивного магнетизма мягкого судового железа — с помощью элементов из мягкого ферро магнитного материала.

Правильная установка компенсаторов — это и есть задача, которую требуется решать для уничтожения девиации.

Следует отметить, что четвертная девиация более стабильна, чем полукруговая. Поэтому уничтожение четвертной девиации выполняют, как правило, один раз — сразу после постройки судна.

В дальнейшем остаточная четвертная девиация практически не претерпевает заметных изменений, и коэффициенты D и Е, доведенные до минимальных значений, сохраняют свои величины, близкие к нулю, в течение многих лет.

Совершенно иначе обстоит дело с полукруговой девиацией. Каждая из сил, вызывающих полукруговую девиацию, представляет собой сумму двух составляющих: BλH = cZ + P; CλH=fZ + Q, где силы Р и Q происходят от твердого судового железа и имеют постоянную величину, а силы cZ и fZ возникают вследствие влияния мягкого судового железа, и их величи на изменяется с переменой магнитной широты. Но силы cZ и fZ от курса судна не зависят и действуют подобно постоянным силам Р и Q. Поэтому силы В'λН и С'λН можно компенсировать при помощи постоянных магнитов-уничтожителей.

В процессе эксплуатации составляющие P и Q в некоторой степени меняются по величине. Это происходит под влиянием внешних воздействий: удары корпуса при швартовке, аварийные ситуации (касание грунта, пожар) и т. п. Вследствие этого требуется периодически контролировать величины полукруговых коэффициентов В и С и, при необходимости, повторно уничтожать полукруговую девиацию и составлять новую таблицу остаточной девиации.

Действующими правилами эти девиационные работы предписывается выполнять не реже одного раза в год.

Помимо четвертной и полукруговой девиаций, при наклонах корпуса судна, т. е. при крене, дифференте или во время качки, возникает дополнительная погрешность магнитного компаса — креновая девиация. Для ее уничтожения внутри нактоуза предусмотрен специальный компенсатор — креновый магнит. Он установлен вертикально, под котелком компаса. Разработана методика уничтожения креновой девиации с применением измерительного прибора — судового инклинатора.

При переходе судна из одной магнитной широты в другую, т. е. с переменой составляющих Н и Z поля Земли, наблюдается изменение полукруговых коэффициентов В и С, зависящих от этих параметров cZ + P и fZ + Q.

Чтобы предотвратить нестабильность полукруговой девиации из-за перемены магнитной широты при плавании судна, компас снабжают еще одним устройством — широтным компенсатором. Это вертикальный стержень из мягкого ферромагнитного материала, устанавливаемый снаружи нактоуза. Он ликвидирует переменную (широтную) часть полукруговой девиации.

Установка всех компенсаторов для уничтожения четвертной, полукруговой, креновой и широтной девиации выполняется в соответствии с требованиями ИМО (Международной морской организации) по вопросам судовождения ( 382 (10) от 14 ноября 1977 г.).

5 Уничтожение полукруговой девиации

5.1 Уничтожение полукруговой девиации на 4-х главных магнитных курсах (способ Эри)

Разработано большое количество способов уничтожения полукруговой девиации. Однако, как правило, применяют два основных способа: способ Эри и способ Колонга. Первый назван по имени английского астронома (1801—1892), а второй — по имени русского ученого, члена-корреспондента Петербургской академии наук (1839—1901). При использовании обоих способов задача заключается в том, чтобы действием продольных магнитов-уничтожителей компенсировать действие судовой силы В′λН, а поперечными магнитами — соответственно действие силы С′λН.

Рассмотрим способ Эри. Он основан на наблюдении девиации как разности между магнитным (заданным) и компасным (наблюдаемым по картушке) курсами судна. Пусть судно идет магнитным курсом N (0°). Многоугольник сил для этого случая представлен на рис. 5.1. Девиация δN на этом курсе создается суммой сил (А′λН+Е′λН + С′λН). Силу С′λН надо скомпенсировать поперечными магнитами-уничтожителями, а силы А′λН и Е′λН при этом должны остаться нетронутыми.

Но нам неизвестна доля девиации δN, создаваемая отдельно силой СλН. Поэтому поступают следующим образом: поперечными магнитами-уничтожителями, установленными в нактоузе компаса, создают силу FN, которая полностью компенсирует суммарную силу (А′λН+Е′λН+С′λН). При этом девиация δN доводится до нуля. Компенсационную силу FN можно представить в виде двух частей: FN=f1+f2, причем f1 =C′λH, a f2 =A′λH + E′λH.

Силы А′λН и Е′λН компенсации не подлежат, но оказались скомпенсированными, и поэтому их необходимо восстановить. Для этого судно направляют на магнитный курс S (180°). Многоугольник сил для этого курса представлен на рис. 5.2. Сила С′λН остается скомпенсированной частью f1, так как f1 =-С′λН.

Но другая часть f2 компенсирующей силы на курсе S направлена в ту же сторону, что и силы А′λН и Е′λН. Это значит, что девиация δs образуется суммой сил (А′λН+Е′λН) +f2. Так как f2 = А′λН + Е′λН, можно считать, что девиация δs создается как бы удвоенной силой 2(А′λН+Е′λН). Поэтому уменьшение девиации δs в 2 раза, т. е. доведение наблюдаемой на курсе S девиации до путем перемещения поперечных магнитов-уничтожителей, будет обозначать ликвидацию «лишней» части f2. При этом сила f1 будет компенсировать судовую силу С′λН для любого курса судна. Судовые силы А′λН и Е′λН, образуемые мягким судовым железом, в принципе не могут быть скомпенсированы постоянными магнитами-уничтожителями. Эти силы при выполнении способа Эри остаются некомпенсированными.

Но другая часть f2 компенсирующей силы на курсе S направлена в ту же сторону, что и силы А′λН и Е′λН. Это значит, что девиация δs образуется суммой сил (А′λН+Е′λН) +f2. Так как f2 = А′λН + Е′λН, можно считать, что девиация δs создается как бы удвоенной силой 2(А′λН+Е′λН). Поэтому уменьшение девиации δs в 2 раза, т. е. доведение наблюдаемой на курсе S девиации до путем перемещения поперечных магнитов-уничтожителей, будет обозначать ликвидацию «лишней» части f2. При этом сила f1 будет компенсировать судовую силу С′λН для любого курса судна. Судовые силы А′λН и Е′λН, образуемые мягким судовым железом, в принципе не могут быть скомпенсированы постоянными магнитами-уничтожителями. Эти силы при выполнении способа Эри остаются некомпенсированными.

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