Использование зарубежных магнитных компасов на морском флоте (МК компании "С.Plath", "Sperry Marine" и "Tokyo Keiki")

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Севастопольский национальный технический университет

Курсовая работа

По дисциплине: «Электронавигационные приборы»

Тема: Использование зарубежных магнитных компасов на морском флоте (МК компании «С.Plath», «Sperry Marine» и «Tokyo Keiki»)

Выполнил: студент гр. ЭС-32д

Соколовский С. Н.

Принял: к. т. н. Подпорин С.А.

Севастополь

2011

Содержание

магнитный компас пеленг девиация

Введение

1. Назначение магнитных компасов

2. Состав и особенности конструкции

3. Физические основы, принцип работы магнитного компаса

3.1 Системы деления горизонта

3.2 Истинные курсы и пеленги. Курсовой угол

3.3 Земной магнетизм, магнитное склонение, магнитные курсы и пеленги

3.4 Девиация магнитного компаса. Компасные курсы и пеленги

3.5 Определение остаточной девиации магнитного компаса. Таблица девиации

3.6 Поправка магнитного компаса

3.7 Исправление и перевод курсов и пеленгов

4. Принцип работы магнитного компаса

5. Особенности эксплуатации магнитного компаса

6. Основные характеристики магнитных компасов компаний “С.Plath”, “Sperry Marine” и “Tokyo Keiki”

6.1 Магнитный компас Reflecta-1 компании “С.Plath”

6.2 Магнитный компас JUPITER компании “Sperry Marine”

6.3 Магнитный компас SM-150b компании “Tokyo Keiki”

Заключение

Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

Изобретение морского компаса дало мореплавателям надежное средство для ориентировки в море в любой момент дня и ночи и независимо от погоды и было необходимым шагом к эпохе великих географических открытий. Одним из первых приборов - подобием будущего компаса - являлся сосуд с водой, в который помещали кусочек пробки или дерева с прикрепленной к нему намагниченной иглой, показывающей север. Без компаса были бы невозможны путешествия даже по ближайшим к Европе морям, не говоря уже о кругосветных плаваниях.

Древние греки, а от них и римляне знали, что на территории Малой Азии находят бурые камни, обладающие свойством притягивать железные предметы и сообщать им это же свойство притяжения. Древние греки называли этот камень магнитным.

Непонятные для них свойства магнита давали полный простор фантазии, приводили к поискам таинственных сил, что, в свою очередь, способствовало возникновению разных поверий, суеверий, примет... Существовало поверье, что есть скалы и горы, приближение к которым опасно для судов с железными креплениями, - судно или притягивалось такой скалой, или из него выдергивались гвозди и оно рассыпалось. Поэтому в районах мореплавания, где по повериям находились такие скалы, строили корабли только с деревянными креплениями.

Древние мореплаватели ничего не знали ни о полярности магнита, ни о его способности, будучи свободно подвешенным, занимать определенное положение в пространстве. Существует мнение, что китайцы первые использовали это свойство магнита в практических целях за тысячу лет до нашей эры. Так, китайские путешественники издавна употребляли для определения сторон света фигурку, связанную с подвижным магнитом.

Первые упоминания о компасе у арабов встречаются на полстолетия позже, чём у европейцев. В Западной Европе компас был в употреблении уже в 1187 г.

В России прибор, подобный компасу, изготовляли поморы. Он представлял собой круглую коробочку из кости, дерева или меди диаметром около 5 см. Хранили ее в кожаном мешке у пояса. В центре коробочки на шпильке крепились намагниченные иглы - стрелки, представляющие собой своеобразную картушку.

В Уставе Петра I о компасе сказано: "Должны компасы добрым мастерством делать и смотреть, чтобы иглы, на чем компас вертится, были остры и крепки, и не скоро б смалывались. Такие чтобы проволока на компасе к норду и зюйду крепко была натерта магнитом, дабы компас мог быть верным, в чем надлежит крепкое смотрение иметь, ибо в том зависит ход и скорость корабля".

1. НАЗНАЧЕНИЕ МАГНИТНЫХ КОМПАСОВ

Морские магнитные компасы - основные навигационные приборы, которые служат для определения курса судна и направлений на береговые предметы и небесные светила. По компасу можно также определить приближенное направление ветра и дрейфа судна.

Магнитные компасы просты по устройству и безотказны в работе. Они не связаны ни с источниками энергии, ни с какими-либо другими приборами, и к тому же их стоимость относительно небольшая. Все морские суда снабжаются магнитными компасами, независимо от наличия на них гирокомпасов.

По назначению морские магнитные компасы делятся на главные и путевые.

Главный магнитный компас, как об этом говорит само название, является наиболее важным навигационным прибором, который обычно устанавливают на верхнем мостике в диаметральной плоскости судна в возможной удаленности от судового железа, что обеспечивает оптимальные условия работы компаса. По главному компасу судоводитель назначает заданный курс, проверяет показания путевого компаса и гирокомпаса, пеленгует береговые объекты для определения места.

Путевой магнитный компас служит указателем курса и, как правило, устанавливается в рулевой рубке перед рулевым.

2. СОСТАВ И ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ

Магнитный компас работает, используя свойство намагниченной стрелки располагаться своей осью вдоль магнитных силовых линии магнитного поля Земли; следовательно, стрелка компаса должна показывать направление магнитного меридиана в данной точке на поверхности Земли. В связи с тем что на магнитную стрелку компаса, установленного на судне, действуют магнитные поля Земли и судового железа, ось магнитной стрелки или линия NS картушки магнитного компаса располагается в плоскости компасного меридиана.

В настоящее время все отечественные суда снабжаются 127-миллиметровым морским магнитным компасом. Он обладает достаточной точностью и надежностью показаний, прост в использовании, обслуживании и ремонте.

Морской магнитный 127-миллиметровый магнитный компас (рис. 2.1) состоит из следующих основных частей: защитного колпака 1, котелка 2 с картушкой, пеленгатора 3, нактоуза 4 и девиационного прибора 5.

Картушка (рис. 2.2) является главной частью компаса и состоит из системы магнитных стрелок 5, поплавка с латунным ободком 2, агатовой топки 3, винта 4 для крепления топки, диска 1 со шкалой, разбитой на румбы и градусы.

Рис. 2.1 - 127-миллиметровый магнитный компас Рис. 2.2 - Картушка 127-миллиметрового магнитного компаса

Магнитная система картушки собрана из шести стрелок круглого сечения диаметром, равным 2,5 мм. Стрелки делают попарно одинаковыми по длине, чтобы концы всех стрелок находились на одной окружности. Для предохранения от ржавчины магнитные стрелки помещают в герметически запаянные медные пенальчики. Поплавок в виде полусферы изготавливают из тонкой листовой латуни. Обладая запасом плавучести, он значительно уменьшает вес картушки в компасной жидкости, а следовательно, и давление картушки на поддерживающую ее шпильку. Топку цилиндрической формы изготавливают из агата. Снизу в топке делают углубление для того, чтобы надеть ее на острие компасной шпильки. Топка крепится винтом в сквозном отверстии поплавка. В нижней части отверстие имеет расширение для того, чтобы картушка могла наклоняться при качке судна. Диск изготовляют из тонкой листовой слюды и наклеивают на него бумажную градуированную шкалу. Котелок (рис. 2.3) представляет собой латунный цилиндрический резервуар, разделенный внутри горизонтальной переборкой на две камеры и заполненный компасной жидкостью. В верхней основной камере 1 установлена конусовидная латунная колонка 2 с компасной шпилькой 3, на которую надевается топкой картушка. На верхний конец шпильки напаивают кусочек очень прочного металла - ирридия или стеллита. Внутри верхней камеры установлены носовая и кормовая курсовая нити 4 из вычерненной латунной проволоки. При установке котелка на судне они должны располагаться в диаметральной плоскости судна. Носовая курсовая нить является индексом для отсчета курса судна. Нижняя, или дополнительная, камера 5 служит для компенсации объема компасной жидкости при изменении температуры.

Верхняя камера соединена с нижней отверстием, через которое перетекает компасная жидкость при ее сжатии или расширении.



Рис. 2.3 - Котелок 127-миллиметрового магнитного компаса

Дном нижней камеры является гибкая диафрагма 6 из гофрированной латуни. Изменение объема в основной камере компенсируется изменением объема с помощью диафрагмы в дополнительной камере. В среднюю часть диафрагмы вставлено стекло 6 толщиной 5 мм. Находящаяся в донной части котелка электрическая лампочка 8 освещает в темное время суток через это стекло картушку компаса. Котелок закрыт толстым зеркальным стеклом 9 диаметром 177 мм и толщиной 5,5 мм, установленным на резиновой прокладке. Стекло крепится латунным азимутальным кольцом 10, на котором нанесена шкала (от 0 до 360°) для определения при помощи пеленгатора курсовых углов.

Нулевое деление шкалы азимутального круга обращено к корме и сдвинуто относительно диаметральной плоскости судна на угол 30° по часовой стрелке. Это связано с тем, что индекс пеленгатора также сдвинут на 30° из-за предметной и глазной мишеней, закрывающих деления азимутальной шкалы.

Котелок помещен в кардановое кольцо для сохранения горизонтального положения во время качки. Снизу к корпусу котелка крепится латунная чашка со свинцовым грузом - поддоном . Груз служит для понижения центра тяжести котелка и уменьшения его колебаний во время качки судна. Компасную жидкость доливают в котелок через специальное отверстие в его боковой стенке. Для хранения и транспортировки котелка в комплекте компаса имеется специальный ящик. Нактоуз (см. рис. 2.1) предназначен для установки котелка компаса и девиационного прибора. Изготовляется из сплава кремния с алюминием (силумина). Состоит нактоуз из корпуса, нижнего и верхнего оснований, амортизирующего подвеса, девиационного прибора и защитного колпака. Корпусом является полый цилиндр, опирающийся на фланцевидное основание с отверстиями для крепления нактоуза к палубе судна.

У верхнего основания, которое может поворачиваться (для этого надо отдать гайки болтов, которыми оно крепится к корпусу), имеется цилиндрическая шейка, внутри которой находится амортизирующий подвес (для уменьшения действия вибрации на котелок компаса), состоящий из массивного металлического кольца и двух гнезд для осей карданова кольца котелка. Верхнее основание может поворачиваться на 12° в ту и другую сторону, для чего надо отдать четыре болта, крепящие основание к корпусу, и повернуть его. Девиационный прибор (см. рис. 2.1) помещается внутри корпуса нактоуза.

Основная часть прибора- вертикальная латунная труба с двумя вертикальными пазами, один из которых расположен в продольной, а другой - в поперечной плоскости компаса.

В эти пазы устанавливаются две каретки с магнитами-уничтожителями, В одной каретке размещаются продольные, а в другой поперечные магниты.

Подбирая соответствующие по размеру магниты и перемещая каретки вверх и вниз по трубе, добиваются, чтобы их воздействие на стрелки компаса было равно и противоположно воздействию магнитного поля судового железа. Таким образом производится уничтожение девиации. Внутри девиационной трубы на тросике подвешивают креновой магнит, предназначенный для уничтожения креновой девиации. Защитный колпак 1 (см. рис. 2.1) служит для предохранения от механических повреждений котелка компаса, установленного в нактоузе.

В колпаке имеется два окна, через которые можно производить отсчет курса, не снимая колпака с нактоуза. Пеленгатор служит для определения пеленгов и курсовых углов. Для определения курсовых углов так же, как и при пеленговании, пеленгатор наводят на наблюдаемый предмет, а отсчет курсового угла снимают с азимутального круга против индекса у глазной мишени пеленгатора.

3. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ, ПРИНЦИП РАБОТЫ МАГНИТНОГО КОМПАСА

В основе работы магнитного компаса лежат следующие физические законы и явления:

· Системы деления горизонта

· Истинные курсы и пеленги. Курсовой угол.

· Земной магнетизм. Магнитное склонение. Магнитные курсы и пеленги.

· Девиация магнитного компаса. Компасные курсы и пеленги.

· Определение остаточной девиации магнитного компаса. Таблица девиации.

· Поправка магнитного компаса.

· Исправление и перевод курсов и пеленгов.

3.1 СИСТЕМЫ ДЕЛЕНИЯ ГОРИЗОНТА

Направления на поверхности Земли наиболее удобно определять путем измерения горизонтальных углов между плоскостью истинного меридиана наблюдателя и вертикальной плоскостью, проведенной, например, через тот или иной ориентир или совпадающей с диаметральной плоскостью судна. В эпоху парусного флота направления в море указывались в румбах (направлениях). По этой системе весь горизонт делится на 32 румба, из которых четыре отнесены к главным (N, Е, S и W), четыре - к четвертным (NE, SE, SW и NW), восемь, расположенных между главными и четвертными румбами - к трехбуквенным (NNE, ENE, ESE и т.д.) и еще шестнадцать - к промежуточным румбам (рис. 7). Название трёхбуквенных румбов складывается из названий главных и четвертных, между которыми они находятся. Название промежуточных румбов состоит из названия ближайшего главного или четвертного румба, приставки "тэн" (ten), которая означает предлог "к", и названия главного румба, в сторону которого уклонен данный промежуточный румб. Угол в 11° 1/4 между двумя смежными румбами также называется румбом. В каждой четверти горизонта румбы имеют порядковые номера от 1 до 8, причем нумерация румбов ведется от N или S в обе стороны: к Е и W. С появлением судов с механическими двигателями и повышением точности судовождения истинный горизонт стали делить на 360°, а счет направлений в румбах применять лишь для указания направления ветров, волнения и течения. Первоначально была введена четвертная система деления горизонта на градусы. За начало отсчета в ней принимаются два направления - N и S, от которых счет ведется к Е или W от О до 90°. В настоящее время в навигации принято отсчитывать направления только от N-й части истинного меридиана по часовой стрелке от 0 до 360°. Такая система деления истинного горизонта носит название круговой (см. рис. 3.1).

3.2 ИСТИННЫЕ КУРСЫ И ПЕЛЕНГИ. КУРСОВОЙ УГОЛ

Путевым углом называют двугранный угол между нордовой частью плоскости истинного меридиана и вертикальной плоскостью, совпадающей с линией перемещения судна. Если на судно не влияет ветер, вызывающий дрейф и течение, линия перемещения судна совпадает с направлением его диаметральной плоскости. В этом случае направление движения судна определяется истинным курсом. Истинным курсом (ИК) называется двугранный угол между нордовой частью плоскости истинного меридиана и носовой частью диаметральной плоскости судна. Направление на ориентир определяется двугранным углом между нордовой частью плоскости истинного меридиана и вертикальной плоскостью, проходящей через место наблюдателя и ориентир. Этот угол называется истинным пеленгом (ИП). Оба угла отсчитываются от нордовой части истинного меридиана по часовой стрелке от 0 до 360°. Угол, отличающийся от ИП на 180°, называется обратным истинным пеленгом (ОИП):

ОИП = ИП ± 180° или ИП = ОИП ± 180°

Знак "плюс" (+) при расчетах берется в том случае, если ИП (ОИП) меньше 180°, знак "минус" (-), если ИП (ОИП) больше 180°. ОИП является углом при ориентире, отсчитываемым от нордовой части истинного меридиана ориентира по часовой стрелке до направления с ориентира на судно (см. рис. 3.2).

Курсовым углом (КУ) называется угол в плоскости истинного горизонта, заключенный между носовой частью диаметральной плоскости (ДП) судна и направлением на ориентир (см. рис. 8). Счет курсовых углов ведется по круговой системе от 0 до 360° по часовой стрелке или вправо и влево от ДП от 0 до 180°. Во втором случае КУ приписывают наименование правого (пр/б) или левого (л/б) борта. Между ИК, ИП и КУ, заданным по круговой системе счета, существует зависимость:

ИП = ИК + КУ ; ИК = ИП - КУ ; КУ = ИП - ИК.

Если КУ задан по полукруговому счету, то ИП и ИК вычисляют по формулам:

ИП = ИK + Kпр/б или ИП = ИК - Кл/б

ИК = ИП - Кпр/б или ИК = ИП + Кл/б

Когда КУ предмета равен 90° правого или левого борта, то говорят, что предмет находится на траверзе, указывая при этом наименование борта.

3.3 ЗЕМНОЙ МАГНЕТИЗМ. МАГНИТНОЕ СКЛОНЕНИЕ. МАГНИТНЫЕ КУРСЫ И ПЕЛЕНГИ

В магнитном отношении Земля представляет собой огромный по величине магнит, магнитное поле которого окружает земной шар. Магнитные полюсы Земли располагаются сравнительно недалеко от географических, но с ними не совпадают. Кроме того, они постепенно изменяют свое положение. Силовые линии магнитного полюса Земли выходят из южного магнитного полюса Ps и замыкаются в северном Pn (рис. 3.3). Вертикальная плоскость, проходящая через ось свободно подвешенной магнитной стрелки, называется плоскостью магнитного меридиана, а след от пересечения этой плоскости с плоскостью истинного горизонта - магнитным меридианом Nm-Sm (рис. 3.4). Горизонтальный угол, на который в данной точке Земли плоскость магнитного меридиана отклоняется от плоскости истинного меридиана, называется магнитным склонением d. Оно отсчитывается от северной части истинного меридиана Nм к Е или к W от 0 до 180°. Если северная часть магнитного меридиана Nм отклонена от Nи к востоку, то склонение имеет наименование Е (восточное) и ему приписывается знак плюс (+), если к западу, то W (западное) со знаком "минус" (-). В отдельных точках Земли магнитное склонение отличается как по значению, так и по наименованию. В большей части судоходных районов склонение не превышает 25°Е или W. Исключением являются высокие широты, где склонение может достигнуть десятков градусов, а между одноименными магнитными и географическими полюсами даже 180°.

Чтобы правильно использовать магнитный компас, необходимо знать значение магнитного склонения в районе плавания. С этой целью на навигационные карты наносят значение и наименование склонения. Однако наблюдениями установлено, что значение склонения не остается постоянным даже в одном и том же месте. В отдельных районах за год склонение может изменяться до 0,2-0,3°. Поэтому на навигационных картах указывают также год, к которому отнесено склонение, и значение его годового изменения. Эти сведения наносят различными способами. Обычно надписи о значении склонения помещают в центре картушек, размещенных на водной поверхности. Иногда такие же надписи наносят на карту без изображения картушек, например "Магн. скл. 1,2° W". Если значение склонения одинаково для всего района, охватываемого картой, то данные о нем помещают в заголовке карты. Значение годового изменения склонения обычно указывают в заголовке карты, однако, если оно неодинаково в разных районах карты, его показывают рядом со сведениями о значении склонения.

Магнитное склонение, учитываемое при расчете поправки компаса, необходимо приводить к году плавания. Для этого к нанесенному на карте склонению прибавляют или вычитают из него годовое изменение склонения, умноженное на разность лет между годом фактического плавания и годом, к которому относится склонение на карте. Приведенные склонения при подготовке карт к предстоящему плаванию записывают простым карандашом рядом со старыми, которые зачеркивают. Если место судна находится в районе, расположенном между двумя обозначениями склонения, то нужное склонение определяют путем интерполяции.

В наиболее изученных морях магнитное склонение известно с точностью до ±0,5°. В океанах, менее изученных в магнитном отношении, ошибки в выбранных значениях склонения могут достигать ±1-2°. В некоторых пунктах земной поверхности склонение резко отличается от его среднего значения для данного района моря или океана. Такое явление носит название магнитной аномалии. Магнитные аномалии возникают в местах, где под поверхностью Земли имеется скопление магнитных пород, создающих добавочное магнитное поле. Границы аномалий очерчены на морских картах кривыми чёрными линиями с указанием крайних пределов изменения магнитного склонения. При плавании в таких районах показания магнитного компаса ненадежны. Протекающие на Солнце явления могут вызывать внезапные и резкие изменения склонения и других элементов земного магнетизма. Продолжительность таких изменений составляет от нескольких часов до нескольких суток, их называют магнитными бурями. Во время магнитных бурь показания магнитных компасов ненадежны.

Магнитным курсом называется угол в плоскости истинного горизонта, отсчитываемый от нордовой части магнитного меридиана по часовой стрелке до носовой части диаметральной плоскости судна; магнитным пеленгом называется угол в плоскости истинного горизонта, отсчитываемый от нордовой части магнитного меридиана по часовой стрелке до направления на ориентир (рис. 3.5).

Угол, отличающийся от МП на 180°, называется обратным магнитным пеленгом (ОМП): ОМП = МП ± 180° или МП = ОМП ± 180° Магнитные курсы и пеленги могут лежать в пределах от 0 до 360°. Зная магнитное склонение в данном месте Земли, можно по известным магнитным направлениям получить истинные, а также решить обратную задачу.

Зависимость между магнитными и истинными направлениями выражается формулами:

ИК = МК + d ; ИП = МП + d ; ОИП = ОМП + d

МК = ИК - d ; МП = ИП - d ; ОМП = ОИП - d

Формулы алгебраические. Представляемое в них берется со знаком плюс (+) Е или минус (-) W.

3.4 ДЕВИАЦИЯ МАГНИТНОГО КОМПАСА. КОМПАСНЫЕ КУРСЫ И ПЕЛЕНГИ

Находящиеся в магнитном поле Земли детали набора и другие стальные и железные части судна постепенно намагничиваются и приобретают свойства магнита. В результате этого в окружающем судно пространстве возникает собственное магнитное поле, действие которого складывается с магнитным полем Земли. Магнитная стрелка судового компаса устанавливается по равнодействующей сил обоих полей, вследствие чего отклоняется от направления магнитного меридиана. Горизонтальный угол, на который плоскость компасного меридиана отклоняется от плоскости магнитного меридиана, называется девиацией магнитного компаса "д" (рис. 3.6). Девиация отсчитывается от северной части магнитного меридиана Nк к Е (соответственно, со знаком +) или W (со знаком -) от 0 до 180°.

На каждом курсе девиация у судовых компасов различна. Это объясняется тем, что при изменении курса меняется положение судового железа относительно магнитных стрелок компаса. Кроме того, после поворота судна судовое железо частично перемагничивается, что также приводит к изменению магнитного поля судна.

Девиация судовых компасов изменяется на одном и том же курсе при перемене широты места, что связано с изменением напряженности магнитного поля Земли и, следовательно, изменением намагниченности судового железа, а также при каждой погрузке или выгрузке грузов, обладающих магнитными свойствами, при длительной стоянке судна в ремонте, при проведении электросварочных работ вблизи компасов, при сильном сотрясении металлического корпуса судна.

Девиацию судового компаса периодически определяют для различных курсов и заносят в специальную таблицу, откуда ее выбирают при расчетах курсов и пеленгов. Зная значение девиации, можно по замеченным компасным направлениям рассчитывать направления относительно магнитного меридиана. Компасным курсом (КК) называется угол в плоскости истинного горизонта, отсчитываемый от нордовой части компасного меридиана по часовой стрелке до носовой части диаметральной плоскости судна; компасным пеленгом (КП) называется угол в плоскости истинного горизонта, отсчитываемый от нордовой части компасного меридиана по часовой стрелке до направления на ориентир. Угол, отличающийся от КП на 180°, называется обратным компасным пеленгом ОКП:

ОКП = КП ± 180° или КП = ОКП ± 180°

Компасные курсы и пеленги могут быть в пределах от 0 до 360°. Зависимость между компасными и магнитными направлениями (рис. 3.7):

МК = КК + д ; МП = КП + д ; ОМП = ОКП + д

КК = МК - д; КП = МП - д; ОКП = ОМП - д

Данные формулы алгебраические. Подставляемая в них девиация д берется со знаком плюс (+) Е или минус (-) W. Пользуясь этими формулами, можно рассчитать д со своим знаком:

д = МК - КК;

д = МП - КП;

д = ОМП - ОКП.

Между КК, КП и КУ ориентиров при круговом счете сохраняется следующая зависимость:

КП = КК + КУ;

КК = КП - КУ;

КУ = КП - КК

3.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОЙ ДЕВИАЦИИ МАГНИТНОГО КОМПАСА. ТАБЛИЦА ДЕВИАЦИИ

Чтобы обеспечить надежную работу компасов, производят уничтожение их девиации при помощи магнитов девиационного механизма в нактоузе каждого компаса. Работа по уничтожению девиации проводится специалистами-девиаторами на оборудованных створами девиационных полигонах. Уничтожить девиацию полностью невозможно. Поэтому после проведения работ по уничтожению девиации девиатор приступает к определению остаточной девиации. Наблюдения проводят на створах, магнитное направление которых (МП) известно, на восьми равноотстоящих курсах - главных и четвертных. В момент пересечения створа на каждом из восьми курсов берут по главному компасу КП створных знаков (см. рис. 3.8). Пользуясь соотношением д = МП - КП девиатор вычисляет девиацию для восьми курсов, а затем рассчитывать таблицу остаточной девиации компаса с точностью до 0,1° обычно с интервалом в 10 или 15°. Полученные данные сводят в таблицу девиации. Аргументом для входа в таблицу (табл. 3. 1) служит КК судна.

3.6 ПОПРАВКА МАГНИТНОГО КОМПАСА

Алгебраическая сумма девиации и магнитного склонения, на величину которой компасные направления отличаются от истинных, называется поправкой магнитного компаса:

МК = д + d

Девиацию и склонение берут со своими знаками.



3.7 ИСПРАВЛЕНИЕ И ПЕРЕВОД КУРСОВ И ПЕЛЕНГОВ

Задачи, связанные с переходом от компасных курсов и пеленгов к истинным, называются исправлением румбов, а задачи, связанные с переходом от снятых с карты истинных кусов и пеленгов к компасным - переводом румбов.

Формулы исправления румбов:

ИК = КК + д + d или ИК = КК + МК

ИП = КП + д + d или ИП = КП + МК

ОИП = ОКП + д + d или ОИП = ОКП + МК

Формулы перевода румбов:

КК = ИК - д - d или КК = ИК - МК

КП = ИП - д - d или КП = ИП - МК

ОКП = ОИП - д - d или ОКП = ОИП - МК

Для контроля правильности решений навигационных задач бывает полезно сделать чертёж, чтобы представить себе все соотношения (рис. 3.10, а и б).

4. ПРИНЦИП РАБОТЫ МАГНИТНОГО КОМПАСА

Принцип действия. В приборе, указывающем направление, должно быть некое опорное направление, от которого отсчитывались бы все другие. В магнитном компасе таким направлением служит линия, соединяющая Северный и Южный полюса Земли. В этом направлении сам собой устанавливается магнитный стержень, если его подвесить так, чтобы он мог свободно поворачиваться в горизонтальной плоскости. Дело в том, что в магнитном поле Земли на магнитный стержень действует вращающая пара сил, устанавливающая его в направлении магнитного поля. В магнитном компасе роль такого стержня играет намагниченная стрелка, которая при измерении сама устанавливается параллельно магнитному полю Земли.

Стрелочный компас. Это самый распространенный вид магнитного компаса. Он часто применяется в карманном варианте. В стрелочном компасе имеется тонкая магнитная стрелка, установленная свободно в своей средней точке на вертикальной оси, что позволяет ей поворачиваться в горизонтальной плоскости. Северный конец стрелки помечен, и соосно с ней закреплена картушка. При измерении компас необходимо держать в руке или установить на штативе так, чтобы плоскость вращения стрелки была строго горизонтальна. Тогда северный конец стрелки будет указывать на северный магнитный полюс Земли. Компас, приспособленный для топографов, представляет собой пеленгаторный прибор, т.е. прибор для измерения азимута. Он обычно снабжен зрительной трубой, которую поворачивают до совмещения с нужным объектом, чтобы затем считать по картушке азимут объекта.

Жидкостный компас. Жидкостный компас, или компас с плавающей картушкой, - это самый точный и стабильный из всех магнитных компасов. Он часто применяется на морских судах и потому называется судовым. Конструкции такого компаса разнообразны; в типичном варианте он представляет собой наполненный жидкостью "котелок" , в котором на вертикальной оси закреплена алюминиевая картушка. По разные стороны от оси к картушке снизу прикреплены пара или две пары магнитов. В центре картушки имеется полый полусферический выступ - поплавок, ослабляющий нажим на опору оси (когда котелок наполнен компасной жидкостью). Ось картушки, пропущенная через центр поплавка, опирается на каменный подпятник, изготовляемый обычно из синтетического сапфира. Подпятник закреплен на неподвижном диске с "курсовой чертой". В нижней части котелка имеются два отверстия, через которые жидкость может переливаться в расширительную камеру, компенсируя изменения давления и температуры.

Картушка плавает на поверхности компасной жидкости. Жидкость, кроме того, успокаивает колебания картушки, вызываемые качкой. Вода не годится для судового компаса, так как она замерзает. Используется смесь 45% этилового спирта с 55% дистиллированной воды, смесь глицерина с дистиллированной водой либо высокочистый нефтяной дистиллят.

Котелок компаса отлит из бронзы и снабжен стеклянным колпаком с уплотнением, исключающим возможность протечки. В верхней части котелка закреплено азимутное, или пеленгаторное, кольцо. Оно позволяет определять направление на различные объекты относительно курса судна. Котелок компаса закреплен в своем подвесе на внутреннем кольце универсального (карданного) шарнира, в котором он может свободно поворачиваться, сохраняя горизонтальное положение, в условиях качки.

Котелок компаса закрепляется так, что его специальная стрелка или метка, называемая курсовой, либо черная линия, называемая курсовой чертой, указывает на нос судна. При изменении курса судна картушка компаса удерживается на месте магнитами, неизменно сохраняющими свое направление север - юг. По смещению курсовой метки или черты относительно картушки можно контролировать изменения курса.

5. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАГНИТНОГО КОМПАСА

Магнитный компас, как и другие навигационные приборы, нуждается в тщательном уходе. Котелок компаса следует оберегать от резких толчков. Его необходимо протирать мягкой чистой ветошью. Азимутальное кольцо и острия осей карданова подвеса смазывают тонким слоем технического вазелина. Все части компаса необходимо содержать в чистоте. Когда главный компас не используется, он должен быть закрыт защитным колпаком. При стоянке в порту на него надевают парусиновый чехол. Совершенно недопустимо какое-либо передвижение специального девиационного железа и магнитов. Внутри нактоуза нельзя хранить посторонние предметы.

Во время эксплуатации магнитного компаса некоторые его части деформируются, что может привести к рассогласованию и ошибкам при определении курсов и пеленгов. Поэтому компас следует периодически проверять. Однако в судовых условиях обычно проводятся такие работы, как проверка картушки на застой, смена шпильки, удаление пузырьков воздуха и ряд других. Проверка же и ремонт других ответственных деталей компаса производятся в навигационных камерах пароходств. Проверка картушки на застой. Застой картушки происходит от затупления острия шпильки, а также от трещины в топке или срабатывания ее нижней, соприкасающейся со шпилькой поверхности. При этом в точке соприкосновения топки со шпилькой возникает добавочное трение и картушка компаса устанавливается не в плоскости компасного меридиана, а в каком-то другом положении. Для того чтобы обнаружить застой картушки, следует подвести под призму пеленгатора отсчет 180°, а затем магнитом отклонить картушку вправо и влево на небольшой "2° угол. Когда картушка успокоится, замечают отсчеты под призмой. Если новые отсчеты отличаются от первоначальных более чем на 0,2°, то у картушки наблюдается застой. Обнаружив застой картушки, в первую очередь следует осмотреть компасную шпильку, а затем, смотря по тому, что покажет осмотр, заточить или заменить ее. Если после замены шпильки застой остается, котелок следует сдать в ремонт. Замена шпильки. Котелок снимают с амортизирующего подвеса и кладут на стол стеклом вниз. Предварительно, чтобы не повредить шкалу азимутального круга, стол застилают ветошью или толстой бумагой. Вывертывают пробку диафрагмы. Затем вводят в отверстие специальную отвертку и, вращая против часовой стрелки, вначале навинчивают ее на хвостовую часть шпильки, а потом, продолжая вращать отвертку в ту же сторону, вывинчивают шпильку из колонки. В комплекте дефлектора имеется лупа, через которую и осматривают компасную шпильку. Затупившуюся шпильку лучше заменить новой. При установке новой шпильки вначале на ее хвостовую часть навинчивают отвертку, затем вводят отвертку со шпилькой в отверстие донной части котелка и поворачивают по направлению часовой стрелки, пока шпилька не встанет на место; продолжая вращать отвертку, свинчивают ее с хвостовой части шпильки.

После этого картушку вновь проверяют на застой. Удаление пузырьков воздуха из котелка. Световые лучи, проходящие через пузырьки воздуха, находящиеся в компасной жидкости, преломляются под другим углом, чем в самой жидкости, а это может привести к ошибкам в отсчете курсов и пеленгов. Для удаления пузырьков котелок снимают с амортизирующего подвеса, переворачивают вверх дном и слегка покачивают из стороны в сторону. При этом воздух через отверстие в дне верхней камеры проходит в нижнюю камеру котелка. Однако таким способом можно удалить только небольшие по объему воздушные пузырьки. Для удаления больших по объему пузырьков воздуха в котелок небольшими порциями доливают компасную жидкость. При этом котелок периодически покачивают из стороны в сторону для скорейшего удаления воздуха.

6. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАГНИТНЫХ КОМПАСОВ КОМПАНИЙ “С.Plath”, “ Sperry Marine” и “Tokyo Keiki”

6.1 Магнитный компас Reflecta-1 компании “С.Plath”

Магнитный компас Cassens & Plath Reflecta-1 применяется во всем мире. Он отвечает всем важнейшим национальным и международным требованиям. В комплект поставки входят все необходимые компоненты, такие как зеркальный магнитный компас, азимутальное устройство, отражающая трубка, корректоры (составная стойка - опционально), подсветка, аварийная подсветка и крепежные детали.

Состав:

Нактоуз компаса:

Нактоуз рефлекторного компаса с крепежными деталями, крышка без смотрового отверстия (опционально смотровой окно с/без лампы подсветки), магнитный компас типа 11, азимутальное устройство в деревянной коробке с одной теневой иглой.

Корректоры:

B+C-корректоры, состоящих из 6 магнитных пластин длиной 100 мм и диаметром 10 мм (при поставке установлены в магнитный держатель сзади B+C-корректора).

Корректор крена, состоящий из магнита длиной 50 или 125 мм и диаметром 25 мм, в пределах магнитной трубки в определенном количестве (при поставке устанавливается в направляющую трубку магнита крена внутри нактоуза).

Две небольших железных сферы диаметром 180 мм (при поставке упаковываются отдельно). Монтажные скобы левого и правого борта для крепления D-образных сфер. Составная стойка (опционально), состоящая из штанги, верхней и нижней монтажных скоб (закреплены на нактоузе), крышки, одного комплекта деревянных прокладок (установлен в стойке), комплекта чугунных цилиндров (длиной 305, 152, 76 и 38 мм), упакованных отдельно.

Отражающая трубка:

Отражающая трубка с зеркальной головкой (перемещаемая зеркальная головка при отсутствии горизонтального волноводного канала), монтажный фланец, резиновая прокладка и наружная шайба.

Таблица 6.1 Технические характеристики МК Cassens & Plath Reflecta-1

6.2 Магнитный компас JUPITER компании “Sperry Marine”

Система магнитного курсоуказания, куда входит магнитный компас Jupiter, нактоуз из алюминиевого сплава, транслятор курса с sin/cos интерфейсом, оптическая система трансляции курса, пеленгатор.

Рис. 6.1 - Магнитный компас JUPITER

Нактоузы:

NAVIPOL I Позволяет благодаря перископической передаче курса использовать один компас и как Главный, и как Путевой компас. Длина перископа х выбирается исходя из толщины палубы(a), и высоты подволока (b - расстояние от подволока до зеркала перископа): x = a+b, из следующих вариантов:

1000 mm

1500 mm

2000 mm

NAVIPOL II Главный и Путевой компас. NAVIPOL III Путевой компас с окошком для считывания курса. NAVIPOL IV Главный и Путевой компас с оптической трансляцией курса и смещенным перископом. Длина выноса перископа Z. a + b + Z = max. 4000 mm; Z minimum = 410 mm

Технические характеристики:

· Стандартное питание: 230 VAC или 115 VAC или 24 VDC

· Аварийное питание: 230 VAC или 115 VAC или 24 VDC

· Вес: 60 кг

· Все нактоузы комплектуются магнитным компасом Jupiter, подсветкой, комплектом корректоров B,C,D девиации и мягким железом.

· Опции: Защитная крышка, дополнительный набор магнитов для B,C девиации, сменно-запасные части, пеленгатор PV24.

· Питание 12 В ±20%

· Номинальный ток 40 мА

· Выходное напряжение ±3,75 В пост.2 канала sin/cos и опорный выходной сигнал

Магнитный компас Jupiter используется для снятия пеленгов и определения направлений в качестве главного компаса, путевого компаса на всех типах судов. Компас имеет диаметр картушки 180 мм. Удовлетворяет требованиям ISO 499 и одобрен в соответствии с EC Council Directive 96/98/EC. Имеется одобрения типов прочих стран. Компас Юпитер может устанавливаться со всеми типами нактоузов NAVIPOL, при этом обеспечивается точность более чем 0.5°. Вес компаса составляет 8,7 кг.

Феррозондовый (Flux Gate) транслятор курса является электронной системой передачи курса со встроенным sin/cos интерфейсом и позволяет использовать Jupiter как резервный для гирокомпаса для передачи данных на автопилот, репитеры, радары и другую периферию при включении в систему также и Монитора Компаса NAVITWIN III.

На малых судах применяя Flux Gate и NAVITWIN III возможно использование магнитного компаса Jupiter как единственного датчика данных для автопилотов и репитеров.

6.3 Магнитный компас SH-165A1 компании “Tokyo Keiki”

Рис. 6.2 - Магнитный компас SH-165A1

Дизайн магнитного компаса SH серии выполнен в полном соответствии с JIS F9101, ISO 449, и IMO требований и стандартов, связанных c навигационным оборудованием. Компас имеет высокую точность и стабильную работу в течение длительного использования в суровых условиях. В комплект поставки входят все необходимые компоненты, такие как зеркальный магнитный компас, азимутальное устройство, отражающая трубка, корректоры, подсветка, аварийная подсветка и крепежные детали.

Технические характеристики

· Диаметр картушки: 165 мм

· Форма компаса: телескоп-рефлектор

· Стандартная длина: 500, 630, 760, 890 мм

· Стандартный цвет: Светло-серый

· Стандартный вес: 74 кг;

· Вес котелка компаса: 11кг

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Установка современных магнитных компасов на суда является верным решением с точки зрения навигации. Большинство современных компасов имеют феррозондовый (Flux Gate) транслятор курса для осуществления передачи курса со встроенным sin/cos интерфейсом и позволяет использовать МК для передачи данных на автопилот, репитеры, радары и другую периферию. Для надежной работы магнитного компаса на судне требуется создание специальных условий, ослабляющих влияние судовых магнитных и электромагнитных полей. В свою очередь, современные МК сконструированы так, чтобы предотвратить возникающие на судне девиации. Например, для устранения девиации от индукции используют компенсаторы в виде пластин. На современных судах МК используются как резервные курсоуказатели.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Смирнов Е.Л. Технические средства судовождения. Теория: Учеб. для вузов / Е.Л. Смирнов, А.В. Яловенко, В.В. Воронов. -СПб.:Элмор, 1996. -544 с.

2. Технические средства судовождения: Учеб. для вузов / В.И. Дмитриев, В.Ф. Евменов, О.Г. Каратаев, В.Д. Ракитин; Под ред. О.Г. Каратаева. - М.: Транспорт, 1990. - 320 с.

3. Воронов В.В. Технические средства судовождения. Конструкция и эксплуатация: Учеб. для вузов / В.В. Воронов, В.К. Перфильев, А.В. Яловенко; Под ред. Е. Л. Смирнова. - М.: Транспорт, 1988.-335 с.

4. Кожухов В.П Девиация магнитного компаса: Учебное пособие / В.П. Кожухов, В.В. Воронов, В.В. Григорьев, «Транспорт», 1971. - 240 с.

5. Нечаев П.А. Магнитно-компасное дело: Учебное пособие / Нечаев П.А., Григорьев В.В. «Транспорт@, 1986. - 238 с.

Размещено на Allbest.ru