《大连海事大学电航仪器教案：第八章船用磁罗经.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大连海事大学电航仪器教案：第八章船用磁罗经.（125页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、磁罗经定义：在罗盘磁针与地磁场相 互作用下，罗盘能指向磁北极的航海 指向仪器。 特点：结构简单，性能可靠，不依赖 任何外界条件可独立工作。但受船磁 场的影响，罗盘偏离磁北会产生自差 。 1997年，IMO通过安装磁罗经的决议， 凡大于150总吨以上船舶均应安装： 船用磁罗经船用磁罗经( (Magnetic Compass)Magnetic Compass) 一台标准磁罗经 2) 一台操舵磁罗经；若标准磁罗经为 投影或反射式的，可免装操舵罗经 3) 标准罗经与操舵位置间有可靠联络 手段 4) 备用一台标准罗经 5) 正确校正磁罗经自差，并有剩余自 差表和自差曲线 磁罗经作用：指向及定位，与陀螺罗
2、 经一起相辅相成保证船舶安全航行 第一节、磁基础知识 第二节、船用磁罗经 第三节、磁罗经自差原理 第四节、磁罗经自差的测定与校正 船用磁罗经船用磁罗经 一 、磁基本概念 二、磁铁 三、磁铁的磁场 四、磁铁体磁化 五、地磁 第一节、磁基础知识第一节、磁基础知识 FF m1m2 r 一一 、磁基本概念、磁基本概念 l磁量为m 1和m 2两磁极所产生的相互作 用力为： F K （ m1 m2） / r2 （ m1m2） / r2 (在真空，K1) 两磁极间的作用力 F（库仑定律） 单位磁量： 若在真空中，m1= m2, r = 1cm, F =1dyn，则该磁量称为单位磁量 磁场强度H： 在磁场中某
3、点处，单位正磁量所受 到的作用力，称为该点的磁场强度 H = m/r2 (奥） 磁感应强度B： 磁感应强度等于磁化场的场强H和铁 磁体被磁化后产生的附加磁场H之和， 即 B = H + H （高） B = H 磁导率 l均匀磁场 若在一定范围内各点的场强大小相等，方 向平行则称此范围内的磁场为均匀磁场。 磁性，物体吸引铁镍等物质的性质。 磁极：磁铁磁性最强处，磁极距端点 处为L/12，磁量|-m|=|+m|。 L S N ll -m+m L/12L/12 二、磁铁（二、磁铁（magnetsmagnets） 磁距(moment)：表示磁铁磁性的强弱 。 M2lm 磁铁磁距为同名磁量与两磁间距的乘
4、 积。 如何保持磁铁磁性： l 避免高温振动和恒定磁场干扰； l 异名极相靠。 单位正磁量位于磁轴延长线上A 点， N极在A点作用力为 FN m /(r- l)2 S极在A点作用力为 FS m / (r+l) 2 则在A点的场强为： H1 = FN + FS = m/(r-l)2m/(r+l)2 = 4rlm/(r2-l2)2 当r 1； l 非磁性物质：铜，铝，木，纸，橡胶, 等，磁导率1； l 磁性物质可被磁化：磁力线进端，呈 现S极；磁力线出端，呈现N极。 l 非磁性物质不能被磁化。 SN H 四、磁铁体磁化四、磁铁体磁化 2磁性物质依据其保留磁性程度可分 为： 软铁：可在弱磁场中被磁化
5、，但其磁 性不固定，随外界磁化场的变化而变化 ， 可达上万； 硬铁：须在较强磁场中磁化，被磁化 后可较长期保留磁性，可达数百至上 千。 HC HC HC HC O H B Br Br -HAHA O H B 硬铁 软铁 -HAHA 3磁滞回线 矫顽力Hc：使B（磁感应强度）减小 至零的反向磁场Hc称为矫顽力。 剩磁Br：当H变为零时，铁磁体所具 有的磁感应强度Br称为剩磁。 硬铁：Br大，Hc大，磁滞回线面积大 ，Hc通常大于50奥，如碳钢等。 软铁：Br很小，Hc很小，磁滞回线面 积狭小，Hc通常小于几奥，如矽钢等。 1地磁极 N,S地磁极位于 地球深处，与地 理N，S极不重合 。 地磁极位
6、置不固 定，绕地理N，S 极缓慢移动。 磁北极具有负磁 量磁南极具有正 磁量。 磁力线由南指向 北 五、地磁五、地磁 （terrestrial magnetism) terrestrial magnetism) PN Ps +m -m N S T H Z 2地磁要素 地磁总力T：沿磁力线切线方向。 磁倾角：地磁总力T与水平面之间的 夹角，在北纬：，在南纬： 地磁水平和垂直水平分力： HTcos ZTsin 磁差Var：磁子午面与地理子午面间水 平夹角。有东西磁差之分 磁赤道：磁倾角为零点的连线 地磁三要素：H，Var 地磁要素地磁极处 磁赤道处 H（指北力 ） 0 Hmax0.4奥 Z Zma
7、x0.7奥 0 90 0 Var 变化范围0180 有东西磁差之分 一、船用磁罗经分类 二、磁罗经结构 三、磁罗经的安装 四、磁罗经的检查 第二节、船用磁罗经第二节、船用磁罗经 l按用途分类： l标准罗经：安装在驾驶台顶的露天甲 板上，因安装位置较高，受船磁影响小 ，故称为标准罗经。 l操舵罗经：安装在驾驶室内，用于读 取船舶航向。 l应急罗经：安装在船尾应急舵前面， 用于应急时操舵用。 l救生艇罗经：供操纵救生艇时使用。 一、船用罗经分类一、船用罗经分类 2.按罗盘直径分类： 有190mm ， 165mm 和 130mm三 种。 3.按有无液体分类： 液体罗经：罗盆内充满液体，罗经 性能优良
8、，故被广泛使用； 干罗经：罗盘支在轴针上，当船舶 摇摆时罗盘稳定性能差，该种罗经已被 淘汰。 组成：罗经盆，罗经柜，自差校正器 1.罗盆(compass bowl) 二、磁罗经结构二、磁罗经结构 罗经盆由罗盆本体与罗盘组成 罗盆本体 罗盆盆体一般用铜材料制造。 注液孔:用以消除罗盆内气泡。 基线：首基线用于读取船航向。 罗盆液体：多用酒精（45）和蒸馏水 （55）的混合液体， 酒精的作用是降低冰点（26） 还有使用煤油和防冻液作为罗盆液体。 采取防止液体热膨胀冷缩措施 1)罗盆底部为铜皱片 2)罗盆分为上下两室由毛细管连通， 通过罗盆内的压力来调节。 为保持罗盆的稳定性 1) 降低罗盆的重心，
9、在罗盆底部加配 重。 2) 罗盆架在常平环上。 罗盘（compass card） 罗盘是指示方向的灵敏部件. 罗盘组成：刻度盘，浮室，磁钢和轴帽 1) 刻度盘由铜片,环氧玻璃布等非磁性材制作, 上面刻有0360度刻度和方向点。 2) 浮室：为水密空气室以增加罗盘浮力减小轴 针与轴帽之间的摩擦力。 3) 轴帽：轴帽中心处嵌有宝石，轴针尖端由铱 金等硬金属制成，以减小与轴帽间的摩擦力。 4) 磁钢：磁钢轴线与刻度盘0180度对称平行 罗盘磁钢有条形磁棒和环形磁钢两种类型。 2.罗经柜 (binnacle stand) 罗经柜由非磁性材料制作，用于放置罗盆 和自差校正器。 自差校正器 类型放置位置校
10、正自差 硬 铁 垂直磁棒 (Heeling) 罗盆中心正下方垂直 铜管内 倾斜自差 纵向磁棒 (Fore D 0, E H指向2 +90 E 0。 若校正软铁的象限自 差系数 D1 0时， 当使D0 + D1 0，象 限自差为零 。 X Y o aX +eY X X +eY X -aX 软铁球或软铁片对 罗经产生a和e系 数，其象限自差数 为： D1 0 故满足消除象 限自差的要求 。 2.校正象限自差方法 在校正半圆自差后进行 在两相邻的象限航向上 校正 1) 45 当用软铁力F把自差NE 消除为零时， F AH DH 令Ff1f2 则 f1 DH，f2 AH H D H 0 Nm AH E
11、H H NE f1f2 F H D H 0 Nm AH EH H NE f1f2 F 2.校正象限自差方法 在校正半圆自差后进行 在两相邻的象限航向上 校正 1) 45 当用软铁力F把自差NE 消除为零时， F AH DH 令Ff1f2 则 f1 DH，f2 AH H D H 0 Nm AH EH H NE f1f2 F Nm 0 AH EH SE D H 因f2为象限 自差校正力， AH为船磁 固定自差力， 故f2为多余的 力，为去掉 f2力，将船转 至SE航向。 f1 f2 H Nm 0 AH EH SE D H f1 f2 H Nm 0 AH EH SE D Hf1 f2 2) 135
12、lSE是由大 小相等，方 向相同的多 余软铁力f2 和AH力共 同产生的， H 调整校正软铁，去掉一半自差，即 抵消了多余的软铁力f2，而仅由软 铁力f1抵消了D H力 3.校正口诀： 一，三象限，东近西远 二，四象限，东远西近 口诀中的东或西指自差的东 或西；远或近指软铁球远离或靠近 罗经柜。 1.校正前准备工作 在岸上用倾差仪测量地磁力Z的格 数n； 检查罗盘灵敏度，摆动半周期， 校对罗经首基线，若罗盆有气泡应 予以消除； 准备好备用的软硬铁自差校正器 ； 七、自差校正前的准备和校正顺序七、自差校正前的准备和校正顺序 1.校正前准备工作 船舶应保持正平，吊杆，舱盖特别 是驾驶台附近可移动铁
13、器设备应位 于船正常航行状态； 确定校正自差区域，查出该区域 的经纬度和磁差。画出叠标草图， 标上叠标磁方位或计算出校正自差 时间内的太阳磁方位表。 七、自差校正前的准备和校正顺序七、自差校正前的准备和校正顺序 2.新船校正自差的顺序： “先近似后精确” 1） 近似校正象限自差，使D0，目的 是同时校正纵横倾自差。 方法：把软铁校正器放在罗经左右支架 中点。 2） 近似消除船cZ力，因校正BH力时 ，要求cZ0， 方法：参考同类型船佛式铁长度或放置 约一半数量的佛氏铁； 3）消除倾斜自差，以防船舶在风 浪中摇摆，罗盘不稳定而影响自差 校正； 4） 消除半园自差；否则先消除象 限自差，在象限航向
14、上的自差则为 半圆和象限自差之和，无法用软铁 校正器消除； 5） 消除象限自差； 6）自差校正完毕后，测定8个航向 的剩余自差。 校完罗经自差后，列出自差表， 以供船舶航行使用。 1.自差系数的计算： 将在8个航向上测得的剩余自差 N，NE，E，SE，S，SW， W，NW代入 自差公式： ABsin Ccos Dsin2 Ecos2 八、自差表及自差系数的计算八、自差表及自差系数的计算 得到8个方程： NACE NE ABsin45Ccos45D E ABE SE ABsin135Ccos135D S ACE SW ABsin225Ccos225D W ABE NW ABsin315Ccos315D 用最小二乘法求解，得5个自差系 数为： 2. 自差表制作： 制作供船舶航行使用的自差表 ，先将计算的5个自差系数代入自差 公式，求得每隔15航向一个自差， 自差表中还画有自差曲线和记载着各 种校正器的位置以及五个自差系数值 。 从自差表判断自差校正质量 自差曲线应顺滑，无明显的角点 ，否则该航向上的观测或计算自差 有误差； 各自差系数在0.5左右，一般小 于1，否则各航向自差也较大； 8个实际观测的剩余自差与计算的 该航向自差其比差值应小于0.5 返回 返回
