Михайлов В.С, Кудрявцев В.Г, Давыдов В.С. Навигация и лоция
Подождите немного. Документ загружается.
Как правило 2 раза в год, после ремонта, докования, отстоя и т.д. по специальной методике
«уничтожаются» все виды девиации (магнитная, электромагнитная, креновая) после чего
определяется остаточная девиация тем или иным способом.
Величина остаточной девиации оформляется в виде таблицы или графика. Определение остаточной
девиации производится при определенных положениях грузовых, поворотных и выдвижных устройств
судна и дважды → для судов, оборудованных специальным размагничивающим устройством:
1. – при включенном размагничивающем устройстве («РУ включено»);
2. – при выключенном размагничивающем устройстве («РУ выключено»).
δ = МП − КП
МК
(3.5)
δ = МК − КК
МК
(3.6)
Значение девиации мы можем получить, если сравним магнитные направления (МП или МК)
с соответствующими им компасными направлениями по магнитному компасу (КП
МК
или КК
МК
).
Рассмотрим способы определения δ:
I. Определение девиации по створу, магнитное направление которого известно.
В момент пересечения створа (рис. 3.11) на выбранном курсе берется отсчет компасного пеленга
(КП). Наблюденная девиация вычисляется по формуле:
δ = МП − КП
(3.7)
где
МП = ИП − d
где
d – значение магнитного склонения для этого района;
ИП – значение истинного пеленга приведено на карте.
Рис. 3.11. Определение девиации магнитного компаса по створу
II. Определение девиации по створу, магнитное направление которого неизвестно.
При этом способе в качестве объекта для пеленгования используется створ любых неподвижных
ориентиров.
При пересечении линии створа на каждом из 8 равноотстоящих компасных курсах (0°, 45°, 90°,
135°, 180°, 225°, 270°, 315°) снимают значения компасных пеленгов створа (КП).
Рассчитывается значение магнитного пеленга (МП) по формуле:
(3.8)
где А – коэффициент девиации из прежних наблюдений.
δ = МП − КП
III. Определение девиации по пеленгам отдаленного предмета (рис. 3.12).
Рис. 3.12. Определение поправки магнитного компаса
по пеленгам отдаленного ориентира
Условия:
1. Координаты места предмета (ориентира) и судна известны.
2. Расстояния между предметом (ориентиром) и судном не < 2 миль.
Если акватория стеснена для маневрирования, то для покладки судна на каждый из 8 компасных
курсов используется обеспечивающий буксир.
(3.9)
где ИП и d – с карты.
IV. Определение девиации по пеленгам небесного светила.
На каждом из 8 компасных курсов производится замер компасного пеленга светила, имеющего
высоту над горизонтом не > 15°.
По специальной методике с использованием МАЕ, ВАС (ТВА) рассчитываются счислимые
азимуты светила (А
с
) для каждого замера пеленга.
(3.10)
V. Определение девиации способом «взаимных пеленгов».
На берегу, где известно магнитное склонение d, устанавливается магнитный компас. По сигналу
одновременно берут пеленг на береговой компас с судна, и наоборот.
(3.11)
Стрелка компаса на берегу находится в плоскости магнитного меридиана. При необходимости в
хорошую погоду этот способ можно использовать и в открытом море, где роль «берегового» компаса
может выполнить компас, установленный на деревянной шлюпке.
VI. Определение девиации по сличению показаний двух компасов
Способ используется для определения девиации путевых компасов. На каждом из 8 компасных
курсов по сигналу «Ноль» снимаются показания курса и на главном (1-й наблюдатель) и на путевом (2-
й наблюдатель) компасах.
Девиация путевого компаса вычисляется по формуле:
δ
ПК
= МК − КК
ПК
(3.12)
где
МК = КК
ГЛ.К.
+ δ
ГЛ.К.
КК
ПК
– компасный курс по путевому компасу;
КК
ГЛ.К.
– компасный курс по главному компасу;
δ
ГЛ.К.
– девиация (известная) главного компаса.
Вместо главного магнитного компаса (если его нет) можно использовать гирокомпас, тогда:
(3.13)
где
КК
ГК
– компасный курс по гирокомпасу;
ΔГК – известная поправка гирокомпаса.
Таблица девиации составляется для значений компасных курсов через каждые 10°. Было бы
логично и определять ее тем или иным способом тоже через 10°, а это значит, что судно, при
определении остаточной девиации для каждого режима («РУ включено» и «РУ выключено») должно
ложиться на нужный курс 36 · 2 раз. А если еще учесть и то, что картушка магнитного компаса
приходит в меридиан только через 3÷5 мин. после поворота, то время работ по определению остаточной
девиации магнитного компаса составит большую величину.
Метод расчета остаточной девиации через каждые 10° по значениям коэффициентов
девиации, рассчитанных по данным 8 компасных курсов, значительно сокращает время, экономит
ресурсы судна.
Коэффициенты девиации А, В, С, D и Е вычисляются по девиациям, наблюденным только на 8
курсах (0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315°) по способу наименьших квадратов, по формулам:
(3.14)
δ = A + B · sin KK + C · cos KK + D · sin 2KK + E · cos 2KK
(3.15)
Расчет по формулам (3.14, 3.15) выполняется по специальным схемам (см. «Книжку девиатора»), а
результаты заносятся в специальную таблицу «Рабочих таблиц штурмана» (см. таблицу 3.1.).
Девиация магнитного компаса (учебная)
Таблица 3.1.
КК°
δ°
КК°
δ°
КК°
δ°
КК°
δ°
0
–0,8
90
+2,1
180
–0,8
270
–3,0
10
–0,2
100
+2,0
190
–1,3
280
–3,0
20
+0,4
110
+1,9
200
–1,6
290
–2,9
30
+0,8
120
+1,8
210
–2,0
300
–2,8
40
+1,2
130
+1,6
220
–2,2
310
–2,6
50
+1,5
140
+1,3
230
–2,5
320
–2,3
60
+1,8
150
+0,9
240
–2,7
330
–2,0
70
+2,0
160
+0,4
250
–2,8
340
–1,6
80
+2,0
170
–0,2
260
–2,9
350
–1,2
3.4. Расчет истинных направлений по магнитному компасу
3.4.1. Перевод и исправление румбов
При расчете истинных направлений по магнитному компасу следует учитывать условия
использования этого курсоуказателя.
1. Если магнитный компас находится вне поля действия судового железа и электромагнитного
поля судна (на берегу, в шлюпке, антимагнитном судне и пр.), то можно считать, что δ = 0 и
ΔМК = d (т.е. магнитный и компасный меридианы совпадают) – тогда, (рис. 3.13):
Рис. 3.13. Расчет истинных направлений по магнитному компасу (при δ = 0)
(3.16)
2. Если магнитный компас находится на судне и подвержен влиянию его полей, то δ ≠ 0 и ΔМК = d
+ δ, тогда (рис. 3.14):
Рис. 3.14. Расчет истинных направлений по магнитному компасу (при δ ≠ 0)
(3.17)
Переход от компасных направлений к истинным (или от компасных к магнитным) получил
название – исправление румбов.
(3.18)
Переход от одних направлений (магнитных или истинных) к другим (компасным) получил название
– перевод румбов.
(3.19)
3.4.2. Задачи на приведение магнитного склонения (d) к году плавания и расчета поправки
магнитного компаса (ΔМК)
(год плавания – 2008 г.; δ − из табл. 3.1)
№ задач
Дано
Ответ
Значение d с карты на ….год
Годовое изменение d
КК
МК
d
δ
ΔМК
1
4,6°W (1976)
уменш. 0,1°
5,0°
1,4°W
– 0,5°
– 1,9°
2
4,4°W (1978)
уменш. 0,05°
15,0°
2,9°W
+ 0,1°
– 2,8°
3
3,6°W (1980)
увелич. 0,01°
25,0°
3,9°W
+ 0,6°
– 3,3°
4
2,4°Е (1982)
уменш. 0,1°
43,0°
0,2°W
+ 1,3°
+ 1,1°
5
3,2°Е (1984)
увелич. 0,05°
65,0°
4,4°Е
+ 1,9°
+ 6,3°
6
2,8°Е (1986)
уменш. 0,02°
125,0°
2,4°Е
+ 1,7°
+ 4,1°
7
4,0°W (1988)
увелич. 0,1°
137,0°
6,0°W
+ 1,4°
– 4,6°
8
3,6°W (1990)
уменш. 0,05°
158,0°
2,7°W
+ 0,5°
– 2,2°
9
3,0°W (1992)
увелич. 0,02°
165,0°
3,3°W
+ 0,1°
– 3,2°
10
4,0°Е (1994)
уменш. 0,02°
215,0°
3,7°Е
– 2,1°
+ 1,6°
3.4.3. Задачи на перевод и исправление румбов
(определить значения: 1. δ − из табл. 3.1; 2. ΔМК; 3. ИК; 4. МК; 5. МП; 6. ИП; 7. КУ)
№ задач
Дано
Ответ
КК
МК
КП
МК
d на год плав.
δ
ΔМК
ИК
МК
МП
ИП
КУ
1
75,0°
10,0°
1,4°W
+ 2,0°
+ 0,6°
75,6°
77,0°
12,0°
10,6°
65°л/б
2
323,0°
20,0°
1,8°W
– 2,2°
– 4,0°
319,0°
320,8°
17,8°
16,0°
57°пр/б
3
125,0°
30,0°
1,1°Е
+ 1,7°
+ 2,8°
127,8°
126,7°
31,7°
32,8°
95°л/б
4
305,0°
40,0°
1,3°W
– 2,7°
– 4,0°
301,0°
302,3°
37,3°
36,0°
95°пр/б
5
223,0°
50,0°
1,7°W
– 2,3°
– 4,0°
219,0°
220,7°
47,7°
46,0°
173°л/б
6
205,0°
60,0°
0,8°Е
– 1,8°
– 1,0°
204,0°
203,2°
58,2°
59,0°
145°л/б
7
35,0°
70,0°
0,8°Е
+ 1,0°
+ 1,8°
36,8°
36,0°
71,0°
71,8°
35°пр/б
8
345,0°
80,0°
0,6°W
– 1,4°
– 2,0°
343,0°
343,6°
78,6°
78,0°
95°пр/б
9
175,0°
90,0°
0,9°W
– 0,5°
– 1,4°
173,6°
174,5°
89,5°
88,6°
85°л/б
10
165,0°
100,0°
4,1°W
+ 0,1°
– 4,0°
161,0°
165,1°
100,1°
96,0°
65°л/б
Выводы
1. Работу магнитного компаса определяет магнитное поле Земли. Чем ближе компас к магнитному
полюсу, тем неустойчивее его показания.
2. В условиях берега или антимагнитного судна (деревянная шлюпка) магнитный компас
показывает направление магнитного меридиана отличающееся от направления истинного
меридиана на величину магнитного склонения.
3. Наибольшее значение магнитного склонения 180° (судно находится на линии, соединяющей
географический и магнитный полюсы и между ними), а само значение d определяется по карте.
4. В условиях судна магнитный компас показывает направление компасного меридиана
отличающееся от направления магнитного меридиана на величину девиации магнитного
компаса, а от направления истинного меридиана на величину поправки магнитного компаса.
5. Девиация магнитного компаса периодически уничтожается. Остаточные ее значения
определяются, заносятся в «Таблицу девиации магнитного компаса» и учитываются при расчете
истинных направлений.
6. Переход от компасных направлений к истинным называется исправлением румбов, а переход
от истинных направлений к компасным – переводом румбов.
ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ В МОРЕ С ПОМОЩЬЮ
ГИРОСКОПИЧЕСКИХ КУРСОУКАЗАТЕЛЕЙ
4.1. Принцип определения направлений с помощью гирокомпасов и гироазимутов
Магнитный компас был первым в истории мореплавания прибором для ориентирования в
море по направлению.
Достоинства этого компаса:
• немедленная готовность к работе;
• простота устройства;
• относительная дешевизна производства;
• высокая надежность и долговечность.
Основной его недостаток – невысокая точность показаний.
Источниками погрешностей магнитного компаса являются:
• неточное знание элементов земного магнетизма;
• нестабильность корабельного (судового) магнитного и электромагнитного полей;
• ускорения, сообщаемые магнитной системе компаса на качке и при изменении судном курса и
скорости;
• трение в подвесе магнитной системы.
И хотя в настоящее время его наличие обязательно на каждом судне, магнитный компас
используется в качестве резервного курсоуказателя.
Основными приборами курсоуказания являются сейчас гироскопические курсоуказатели:
гирокомпас, гироазимут, гироазимут-горизонт и др.
Основой всех гироскопических курсоуказателей является гироскоп (быстро вращающееся
твердое тело), а работа этих курсоуказателей основана на свойстве гироскопа сохранять неизменным
направление оси вращения в пространстве без действия моментов внешних сил.
Если взять идеально изготовленный свободный гироскоп (центр тяжести совпадает с его
геометрическим центром и исключены силы трения в осях его подвеса), то его главная ось будет
сохранять свое направление в пространстве постоянным, но такой гироскоп не будет постоянно
указывать направление меридиана, т.е. учитывать суточное вращение Земли.
В гирокомпасах элементом, указующим направление меридиана, служит чувствительный элемент
(ЧЭ), представляющий собой гиросферу с двумя гироскопами, соединенными между собой так, что
может изменяться угол между их осями. Кроме того, центр тяжести ЧЭ гирокомпаса смещен
относительно центра подвеса на определенную величину.
Смещение центра тяжести ЧЭ гирокомпаса вниз относительно центра подвеса приводит к тому, что
главная ось гироскопа, будучи отклоненной от меридиана, с течением времени будет поворачиваться
относительно центра подвеса в сторону меридиана и через какое-то время «придет в меридиан». Время
прихода в меридиан зависит от начального угла отклонения ЧЭ от истинного меридиана и широты
места.
(от 2,5 до 7 часов) – от т. I до т. VIII (рис. 4.1).
Для сокращения этого времени гирокомпасы имеют устройство для ускоренного приведения в
меридиан. Если с помощью такого устройства установить и удерживать ЧЭ ГК в меридиане с
точностью до 2÷3°, то время прихода в положение р авновесия сокращается до 1÷1,5 часов (min 45
мин.)
Главная ось ЧЭ работающего ГК на движущемся судне вследствие наличия динамических и
статических погрешностей располагается по направлению гироскопического меридиана, не
совпадающего с истинным меридианом.
Рис. 4.1. Кривая прихода гирокомпаса в меридиан
Динамические погрешности:
• скоростная погрешность, которая возникает вследствие угловой скорости вращения плоскости
истинного горизонта из-за движения судна по поверхности Земли. Эта погрешность устраняется
в ГК с помощью специального счетно-решающего механизма-корректора ГК (вводом в него ИК,
V, φ);
• инерционные погрешности I и II рода, которые возникают при изменении курса и скорости
судна. ГК по окончании маневра приходит в новое положение равновесия через 25-30 мин. Эти
погрешности устраняются в ГК регулировкой периода незатухающих колебаний ЧЭ ГК (84,3
мин.) и применением масляного успокоителя в ЧЭ;
• погрешность от качки, которая обусловлена раскачиванием ЧЭ ГК относительно его главной
оси. Исключается стабилизацией ЧЭ в плоскости горизонта.
Статические погрешности:
• наличие трения в подвесах гиромоторов;
• непостоянство скорости вращения роторов гиромоторов;
• неточная установка основного прибора в ДП судна;
• действие магнитных полей.
Эти погрешности, характеризующие устойчивость работы ГК на неподвижном основании,
определяются опытным путем.
Если удастся исключить все указанные погрешности, то главная ось ЧЭ ГК устанавливается в
направлении истинного меридиана (N
И
), а следящая система позволяет непосредственно снимать это
направление и передавать на репитеры ГК.
Направляющий момент ГК во много раз больше, чем у МК, и не зависит от магнитного поля Земли.
Однако с увеличением широты (φ) он уменьшается пропорционально cos φ, и в высоких широтах (>
75°) ГК работает менее надежно.
Другой вид гироскопического указателя – гироазимут – работает устойчиво как в низких, так и
в высоких широтах.
Гироазимутами (ГА) называются гироскопические приборы, предназначенные для сохранения
заданного азимутального направления.
В гироазимутах применяются гироскопы с подвесом на шарикоподшипниках или с
аэродинамическим подвесом. Первый представляет собой гирокамеру, в которой на
шарикоподшипниковых опорах вращается дисковый ротор с утяжеленным ободом. У второго гироскопа
ротор, имеющий форму шара, при работе находится во взвешенном в воздухе состоянии (шаровой
гироскоп).
В отличие от ГК у ЧЭ любого ГА его центр тяжести должен быть совмещен с точкой подвеса.
По этой причине ГА не обладает избирательностью по отношению к плоскости меридиана, но и не
имеет инерционных погрешностей.
С помощью системы горизонтальной коррекции главная ось ЧЭ ГА принудительно
удерживается в плоскости горизонта.
С помощью азимутального корректора создается момент внешней силы, который вызывает
прецессию главной оси ЧЭ ГА в плоскости горизонта, что и позволяет ГА сохранять неизменным
свое первоначальное направление (учитываются: 1) ω – угловая скорость вращения Земли; 2) R –
радиус Земли; 3) φ – широта места; 4) V – скорость судна; 5) ИК – истинный курс судна; 6) ω
Д
– угловая
скорость остаточного дрейфа ЧЭ ГА).
Из-за неточного знания φ, V, ИК, ω
Д
– фактическая скорость прецессии главной оси ЧЭ ГА будет
отличаться от ее действительной величины. Это различие приведет к появлению изменяющейся во
времени погрешности курса.
Общая погрешность ГА включает в себя:
• широтную погрешность (текущая широта – φ
Т
отличается от расчетной φ
0
);
• скоростную погрешность (max при плавании в высоких широтах и на больших скоростях);
• погрешность от дрейфа (имеет сложный характер).
Основным критерием качества работы ГА является остаточная скорость ухода.
4.2. Расчет истинных направлений по гирокомпасу и гироазимуту
4.2.1. Расчет истинных направлений по гирокомпасу
Теоретически главная ось чувствительного элемента (ЧЭ) гирокомпаса (ГК) должна располагаться
по направлению линии истинного меридиана.
Однако, под влиянием сил трения, инструментальных погрешностей и других причин, она
отклоняется от плоскости истинного меридиана на некоторый угол и установится в плоскости
гироскопического (гирокомпасного) меридиана, тогда – угол в плоскости истинного горизонта
между северной частью истинного меридиана (N
И
) и северной частью гирокомпасного меридиана
(N
К
ГК
) называется поправкой гирокомпаса. Обозначается как – ΔГК.
Если гирокомпасный меридиан отклонен от истинного к востоку (к Е) – рис. 4.2, то поправка
гирокомпаса считается положительной и при вычислениях ей придается знак «+».
Рис. 4.2. Поправка гирокомпаса
(положительная)
Рисунок 4.3. Поправка гирокомпаса
(отрицательная)
Если гирокомпасный меридиан (N
К
ГК
) отклонен от истинного меридиана (N
И
) к западу (к W) – рис.
4.3, то поправка гирокомпаса считается отрицательной и при вычислениях ей придается знак «–».
Зависимость между гирокомпасными и истинными направлениями (рис. 4.4) выражается
формулами:
ИК = КК
ГК
+ ΔГК, КК
ГК
= ИК − ΔГК
(4.1)
ИП = КП
ГК
+ ΔГК, КП
ГК
= ИП − ΔГК
(4.2)
(формулы алгебраические).
Рис. 4.4. Расчет истинных направлений по гирокомпасу
ГКК (КК
ГК
) – гирокомпасный курс;
Примечание:
ГКП (КП
ГК
) – гирокомпасный пеленг.
4.2.2. Расчет истинных направлений по гироазимуту
Для расчета истинных направлений по гироазимуту должна быть известна его поправка на
заданный момент (ΔГА
З
), зависящая от значения исходной его поправки (ΔГА
0
) и скорости ухода ЧЭ ГА
от начального направления ( ).
Зная время, прошедшее с момента определения исходной поправки ГА (Δ ГА
0
) можем рассчитать
величину изменения поправки ГА к заданному моменту [ · (T
З
− T
0
)] и тогда искомая поправка ГА на
заданный момент времени вычисляется по формуле:
ΔГА
З
= ΔГА
0
+ · (T
З
− T
0
)
(4.3)
Зависимость между гироазимутальными и истинными направлениями выражается следующими
формулами:
(4.4)
(4.5)
Решение этих зависимостей возможно только в том случае, если мы знаем величину постоянной
поправки гироскопического курсоуказателя, а для гироазимута еще и остаточную скорость ухода его
главной оси ЧЭ.
4.3. Способы определения поправок гироскопических курсоуказателей
4.3.1. Общие положения
Практика судовождения показывает, что большинство навигационных ошибок в той или иной мере
связано с неверными показаниями курсоуказателей. Поэтому необходимо использовать любую
возможность и в порту и в рейсе для определения их поправок.
Поправка курсоуказателей обязательно определяется:
• при регламентных проверках курсоуказателей в сроки, установленные технической
документацией;
• при подготовке к рейсу;
• периодически во время перехода.