ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный технический

рыбохозяйственный университет»

(ФГБОУ ВПО «ДАЛЬРЫБВТУЗ»)

Кафедра «Судовождение»

Технические средства судовождения. Магнитные компасы

Учебное пособие для курсантов (студентов) специальности 180402.65,180403.65 «Судовождение» всех форм обучения

Владивосток

2011

УДК 629.12.053.11 (075.8)

ББК 31.235 я 734

В 613

Авторы: , ст. преподаватель кафедры Судовождение Дальневосточного государственного технического рыбохозяйственного университета

Печатается в авторской редакции.

© , 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 4

1 Магнитное поле Земли 6

1.1 Общие характеристики магнитного поля 6

1.2. Элементы земного магнетизма 8

1.3. Принцип действия магнитного компаса 11

2 Магнитное поле судна 14

2.1. Виды судового железа 14

2.2 Анализ уравнений Пуассона 16

3 Преобразование уравнений Пуассона 20

4 Основные принципы определения и уничтожения девиации. 30

4.1 Точная и основная формула девиации. 30

4.2 Вычисление коэффициентов и составление таблицы девиации 32

4.3 Общие принципы уничтожения девиации. 36

5 Уничтожение полукруговой девиации. 39

5.1 Уничтожение полукруговой девиации на 4-х главных магнитных курсах (способ Эри) 39

5.2 Уничтожение полукруговой девиации на 4-х главных компасных курсах (способ Колонга) 42

6 Уничтожение четвертной и креновой девиации. 45

6.1 Уничтожение четвертной девиации. 45

6.2 Теория креновой девиации. 47

6.3 Уничтожение креновой девиации. 50

7 Уничтожение электромагнитной девиации. 52

8 Устройство и выверки магнитного компаса УКПМ-М.. 55

8.1 Устройство магнитного компаса. 55

8.2 Выверки магнитного компаса. 57

9 Морской магнитный компас КМО-Т. 58

10 Магнитный компас КМ-145. 64

10.1 Комплект приборов и основные технические данные. 64

10.2 Технические характеристики КМ-145-8. 65

10.3 Функциональная схема КМ-145-8. 65

11 Нормативные требования к магнитным компасам.. 69

Библиографический список. 70

Введение

Без этого простого прибора были бы невозможны все великие открытия этого тысячелетия. Компас появился в Китае в 4 столетии до н. э. и вначале использовался только в фэн-шуе - даосской науке экологического дизайна. Через некоторое время каменные указатели направления были заменены на тонкие железные пластины, а затем, с 6 века нашей эры, - на металлические иглы. Первое упоминание об использовании компаса на море появилось в 1117г., в "Застольных беседах" Жу Ю, который писал: "В плохую погоду, когда моряки не знают, куда плыть, они полагаются на показания стрелок компаса". Компас достиг Европы примерно в 1190 году и, скорее всего, он пришел туда из Китая.

Первые магнитные компасы представляли собой намагниченную железную пластинку, которая укреплялась на поплавке, помещенном в сосуде с водой. В начале XIV века конструкция компаса была существенно изменена. На стрелке стали укреплять диск с нанесенными на нем делениями (румбами), а саму стрелку насаживали на вертикальную иглу. Такой компас явился прототипом современного магнитного компаса.

В XV веке мореплаватели обнаружили, что стрелка магнитного компаса указывает не точное направление север-юг, а составляет с этим направлением некоторый угол, который получил название магнитного склонения.

В конце XVIII века с развитием железного судовождения было замечено, что под влиянием магнитизма судового железа стрелка компаса отклоняется от магнитного меридиана на угол, величина которого изменяется при перемене судном курса. Это отклонение стрелки компаса называется магнитной девиацией.

Если установить магнитный компас на судне, построенном целиком из немагнитных материалов, то картушка компаса установится линией NS в плоскости магнитного меридиана. В этом случае для определения по компасу истинных направлений достаточно исправить его показания магнитным склонением, выбранным с навигационной карты.

Однако корпус и механизмы современного морского судна изготовляются из ферромагнитных материалов, которые обладают свойствами твердого и мягкого в магнитном отношении железа.

Намагнитившись в магнитном поле Земли, судовое железо образует магнитное поле судна, которое искажает поле Земли. Поэтому картушка компаса, установленного на судне, показывает не магнитный меридиан, а компасный меридиан.

Использование магнитных компасов на судне усложняется тем, что девиация не является величиной постоянной, а изменяется в процессе плавания от ряда причин в частности, от перемены судном курса и магнитной широты.

Твердое в магнитном отношении судовое железо, намагнитившись при постройке судна, приобретает постоянный магнетизм и действует на картушку магнитного компаса некоторой постоянной по величине силой. При изменении судном курса эта сила вместе с судном изменяет свое направление относительно магнитного меридиана и поэтому на разных курсах вызывает неодинаковую по величине и знаку девиацию.

Мягкое в магнитном отношении судовое железо при перемене судном курса перемагничивается, так как оно при этом изменяет свое положение относительно вектора напряженности магнитного поля Земли. Следовательно, на различных курсах судна мягкое судовое железо действует на картушку компаса не постоянной, а переменной по величине и направлению силой и также вызывает неодинаковую девиацию.

При перемене судном магнитной широты изменяется напряженность магнитного поля Земли и намагниченность мягкого судового железа, что также является одной из причин изменения девиации.

Твёрдые в магнитном отношении материалы обладают сильно выраженной способностью удерживать в себе остаточную намагниченность (углеродистые и хромистые стали, стали с большим содержанием кобальта).

Мягкие в магнитном отношении материалы почти не обладают способностью удерживать в себе остаточную намагниченность (судостроительная сталь, железо «Армса», сплав «Пермоллой»).

Магнитный компас занимает особое место среди современных технических средств судовождения. Этот древний прибор, переживший не одно тысячелетие, обладает достоинствами, свойственными очень немногим навигационным приборам. Он прост в обращении, недорог, действует автономно и, что самое главное надежен.

Безотказность действия любого прибора является очень ценным его качеством, но особенно это важно для курсоуказателя.

Пока судно в море, курсоуказатель не должен выходить из строя ни на одну минуту, иначе судно теряет ориентировку и лишается возможности продолжать путь. По существующим правилам ни одно самоходное судно, какими бы новейшими техническими средствами оно ни было оборудовано, не может быть выпущено в море, если на судне отсутствует магнитный компас.

1 Магнитное поле Земли

1.1 Общие характеристики магнитного поля

Магнитное поле — особая форма материи — создается упорядоченным движением электронов. Магнитное поле обнаруживается по его действию на проводники с током и намагниченные тела. Основной характеристикой магнитного поля является векторная величина В, которая называется магнитной индукцией. Направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением силы, действующей на северный конец магнитной стрелки, помещенной в данную точку магнитного поля. Для определения магнитной индукции по модулю обычно используют закон Ампера:

(1.1)

Механическая сила Р, действующая на отрезок проводника с током, пропорциональна силе i тока, длине L отрезка и индукции В магнитного поля. Сила F также зависит от угла α между вектором В и направлением тока i. Для определения магнитной индукции В нужно измерить силу F, действующую на отрезок проводника с током, расположенный перпендикулярно магнитному полю. Магнитная индукция в этом случае

(1.2)

Исходя из этого выражения, можно установить единицу магнитной индукции:

[В]=== = тесла (Тл).

Тесла является весьма крупной единицей. Для измерения слабых магнитных полей применяют более мелкую дольную единицу — микротеслу (мкТл): 1 мкТл=10-6 Тл. Для примера отметим, что индукция магнитного поля Земли (полный вектор) составляет примерно 50 мкТл.

Для графического представления магнитного поля применяют линии магнитной индукции (магнитные силовые линии). Касательные в каждой точке этих линий совпадают с направлением вектора индукции. Линии индукции всегда замкнуты. Свободная магнитная стрелка ориентируется вдоль силовой линии.

Наряду с магнитной индукцией В используется другая векторная величина — напряженность магнитного поля Н, которая пропорциональна магнитной индукции В:

Н = В/(μμo), (1.3)

где μ — магнитная проницаемость среды (вещества);

μo — магнитная проницаемость вакуума, μo =4π 10-7.

Магнитная проницаемость среды – безразмерная величина, показывающая, во сколько раз магнитная индукция в данной среде больше (или меньше), чем магнитная индукция В0 в вакууме (В0=μoН). Для ферромагнитных веществ значение μ доходит до сотен и тысяч единиц, для воздуха равно единице.

Единицей напряженности магнитного поля является ампер на метр (А/м), который равен напряженности магнитного поля в центре длинного соленоида, по обмотке которого, имеющей n витков на участке длиной 1 м, проходит ток силой 1 А.

Следует отметить, что и напряженность Н, и индукция В являются силовыми характеристиками, так как они определяют реальную механическую силу, которая действовала бы на отдельный полюс магнита или элемент тока в рассматриваемой точке поля. Поэтому иногда напряженность магнитного поля или магнитную индукцию называют «магнитной силой», но это термин ненаучный, его следует расценивать как профессиональный.

Для характеристики намагниченных тел, контуров с током и других источников магнитного поля применяется векторная величина, называемая магнитным моментом М. Единицей магнитного момента является ампер-квадратный метр (А·м2), который равен магнитному моменту электрического тока силой 1 А, проходящего по контуру площадью 1 м2.

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