船鐵對磁羅經(jīng)指向的影響

1、目錄1. 引言2. 船鐵分布介紹3. 船正平時，羅盤平面上作用力及自差4. 船傾斜時，羅盤平面上作用力及自差5. 注意事項(xiàng)6. 結(jié)論 磁羅經(jīng)作為海上航行中重要的指向工具，是船艇上必不可少的重要儀器 它主要是依靠地磁力進(jìn)行指向工作，同時也受其他磁力影響。 影響其指北的準(zhǔn)確性從而產(chǎn)生自差，影響船只的航海安全。 正確的分析和理解船鐵對磁羅經(jīng)的影響對于航海有著十分重要的意義。 本文以船鐵作為研究對象，分析不同類型船鐵自身產(chǎn)生的磁力對船艇上磁羅經(jīng)的影響。1. 引言2. 船鐵分布介紹 海警船舶上大型鐵器一般有： 船舶上硬鐵材料：鋼板、機(jī)電等硬鐵設(shè)備 軟鐵材料：龍骨、縱梁、船殼板、橫梁、煙囪、天線、桅桿、艦

2、載武器 船身艦艇武器船艇桅桿機(jī)艙 船用磁羅經(jīng) (船艇上硬鐵磁性對磁羅經(jīng)產(chǎn)生的作用力) X軸P縱力 Y軸Q橫力 Z軸R垂直力產(chǎn)生原因：船艇長時間受地磁場定向磁化特點(diǎn)：對于磁羅經(jīng)而言，在其位置不變、船艇的鋼鐵結(jié)構(gòu)不變時，硬鐵力的大小及方向是不硬鐵力的大小及方向是不變的變的。船舶上硬鐵材料：鋼板、機(jī)電等硬鐵設(shè)備2.1 硬鐵力F2.2 軟鐵力產(chǎn)生原因：軟鐵受地磁場磁化(船艇上軟鐵磁性對磁羅經(jīng)產(chǎn)生的作用力)特 點(diǎn)：磁力的大小及方向隨外磁場變磁力的大小及方向隨外磁場變 化而變化化而變化，與船艇所處的緯與船艇所處的緯 度、航向等因素有關(guān)度、航向等因素有關(guān)。軟鐵設(shè)備：龍骨、縱梁、船殼板、橫梁、煙囪、天線、桅桿

3、2.2.1軟鐵對羅經(jīng)的影響1. 船上的軟鐵可以分成縱、橫、垂直三個方 向的；2. 縱向軟鐵只能被X磁化，總力為lX；3. 橫向軟鐵只能被Y磁化，總力為mY；4. 垂直軟鐵只能被Z磁化，總力為nZ； 1.縱軟鐵力lX縱軟鐵受X力磁化獲得磁性對磁羅經(jīng)產(chǎn)生的作用力aXa0a0a0d0g0OdXygXzlXaXx 2.橫軟鐵力mY橫軟鐵受Y力磁化獲得磁性對磁羅經(jīng)產(chǎn)生的作用力bYb0eYe0e0h0c0f0k0k0a0a0b0c0c0d0e0e0f0g0h0k0k0軟鐵系數(shù)分析結(jié)論a、e、k很大，a、e0，k0。b、d、f、h很小，正負(fù)號不定，有的船舶幾乎為零。（非對稱性結(jié)構(gòu)的船舶很少的） c、g可能大

4、也可能小，g取決于磁羅經(jīng)安裝的位置。X=X+aX+bY+cZ+PY=Y+dX+eY+fZ+QZ=Z+gX+hY+kZ+RX、Y、Z分別為縱、橫、垂直方向上的合力。X、Y、Z力為地磁分力，是可測定的量。P、Q、R為硬鐵力，是固定的量。ak為軟鐵力系數(shù)（九種）。其中ak稱為軟系數(shù)或泊松系數(shù)，僅說明軟鐵桿的磁感應(yīng)能力，其大小僅與軟鐵的數(shù)量及其與羅經(jīng)的位置有關(guān)，與航向和磁緯無關(guān)；2.2.2 磁羅經(jīng)受力方程式泊松方程羅經(jīng)北H與磁北H之間的夾角nNmNCHFH 規(guī)定：H偏東為正，偏西為負(fù)3. 船正平時，羅盤平面上作用力及自差自差（自差（）的定義）的定義船體正平時磁羅經(jīng)所受磁力分解X= X+aX+bY+cZ

5、+PY= Y+dX+eY+fZ+QY磁北xX=HcosMC Y=HsinMCF0= Xcos+YsinF90=Xsin+ YcosF0= Xcos MCYsin MCF90=Xsin MC + Ycos MCHeaH)21 (+=lQf ZFC+=PcZFB+=HbdFA-=2HbdFE2+ += =HeaFD2- -= =其中：F0 =H+FBcosMCFCsinMC+FDcos2MCFEsin2MCF90= FA + FBsinMC + FCcosMC+ FDsin2MC+ FEcos2MC：垂直軟鐵縱力和硬鐵縱力組成3.1.1 FB 力力FB 方向： MC方向， FB+，指向船首； FB

6、 ，指向船尾。 FB很大。PcZFB+=3.1 船硬鐵力對磁羅經(jīng)的影響FB 力產(chǎn)生的自差力產(chǎn)生的自差CCBBsind+=HPcZHFCCBBsinsinlld=B+HPcZl4590135180225270315360dBBCCB半圓自差系數(shù)，有正負(fù)NmNcBH,lHFBCCCCO：垂直軟鐵橫力和硬鐵橫力組成3.1.2 FC 力力FC 方向： 垂直MC方向， FC+，指向右舷； FC ，指向左舷。f 0，但仍 FC很大。Qf ZFC+= FC 力產(chǎn)生的自差力產(chǎn)生的自差CCCCcosdHQfZC+=l()HFCCCC90sinsin=+HQfZ+lld45901351802 252 703153

7、60dCCCC半圓自差系數(shù)，有正負(fù)NmNcCH,lHFCCC+90CC+90OH：eaH)21 (+=l指北力3.2.1 l H l H 力力l為磁羅經(jīng)系數(shù)（指北力系數(shù)），01 主磁羅經(jīng)=0.70.9 駕駛羅經(jīng)=0.60.8 注意：0.3磁羅經(jīng)不能用3.2 軟鐵船磁力對磁羅經(jīng)的影響非對稱的縱軟鐵橫力和橫軟鐵縱力組成。3.2.2 FA 力力FA ：磁東西方向； FA+，向東；，向西。d、b 很小，F(xiàn)A 0H：bdFA-=2 FA 力產(chǎn)生的自差力產(chǎn)生的自差lHtgFAdAl2bd -=dAl2bd -=A4590135180225270315360dACCA很小，有正負(fù)NmNcAH,lHFAO：對

8、稱縱軟鐵縱力和橫軟鐵橫力組成3.2.3 FD 力力FD 方向： 2MC方向， FD+，指向2MC 正向正向； FD ，指向2MC 反向反向。 FD較大。HeaFD2-=船鐵本身形成的船鐵本身形成的FD （+）指向2MC方向。FD 力產(chǎn)生的自差力產(chǎn)生的自差2CCDDsind()HF2CCDDsinsin=+ea -2llddDD=ea -2lNcH,DCCFD2CC+ dDD象限自差系數(shù)，船鐵D恒為正45901351802 252 70315360dDCCNmlHMCMCO3.2.4 FE 力力FE 方向： 垂直2MC方向， FE+，指向2MC+90正向； FE ，指向2MC+90反向。 FE很

9、小。HbdFE2+=非對稱的縱軟鐵橫力和橫軟鐵縱力組成。FE 力產(chǎn)生的自差力產(chǎn)生的自差2CCEE cosdE=bd +2l()HF2CCEEsinsin=+bd +2llddE+9045901351802 252 70315dECCE象限自差系數(shù)，有正負(fù)NcEH,lHFE2CC+ dE+90MCNmMCCCOMC自差公式公式適用的誤差范圍：ccEccDccCccBA2cos2sincossin+dddsind1cosddtg若要求d誤差精度在0.1 以內(nèi)， 則d應(yīng)在3以內(nèi)若要求d誤差精度在0.2 以內(nèi)， 則d應(yīng)在5以內(nèi)若d 較大， 則應(yīng)用d的高階函數(shù)解算。FA力產(chǎn)生的自差大小相同符號不變，稱為

10、恒定自差。FB力產(chǎn)生的自差在航行變化360中，在航行N和S為零，在航向E和W自差最大，故稱為“半圓自差”，它不僅隨航向變化也隨磁緯度變化。FC力產(chǎn)生的自差在航行變化360中，在航向E和W自差為零，在航向N和S中自差最大，故也稱為“半圓自差”，它不僅隨航行變化也隨磁緯度變化。FD力產(chǎn)生的自差與兩倍羅航向成正弦關(guān)系，在航行變化360中四個航行（NE、SE、SW、NW）自差為最大，有四個航行（N、E、S、W）自差為零，故稱為“象限自差”，它僅隨航向變化而不隨磁緯度變化。FE力產(chǎn)生的自差正比于兩倍羅航向的余弦，在航行變化360中四個航行（NE、SE、SW、NW）自差為零，有四個航行（N、E、S、W）自

11、差最大，故也稱為“象限自差”，僅隨航向變化而不隨磁緯度變化。 自差的特征4. 船傾斜時，羅盤平面上作用力及自差4.1 傾斜自差產(chǎn)生原因船傾斜時，羅盤仍保持水平，磁化軟鐵的地磁力投影力發(fā)生變化,船軟硬鐵力相對于羅盤的作用方向也發(fā)生變化羅盤水平面上作用力與正平時相比發(fā)生了變化。35 - 36 ii- -橫傾自差公式： iJicosCC ，其中：縱傾自差公式： i Ji sinCC，其中：()HZekRJl-+=()HZakRJl-+= 4.2 傾斜自差公式Y(jié)oZZiYi4.3 縱橫傾斜自差（i傾斜角傾斜角 右傾為右傾為“” 左傾為左傾為“”）當(dāng)船橫傾時，縱向軟鐵仍被當(dāng)船橫傾時，縱向軟鐵仍被X力磁化

12、，而橫向及力磁化，而橫向及垂直軟鐵則被地磁力垂直軟鐵則被地磁力Y和和Z的投影力的投影力Yi和和Zi磁化。磁化。35 - 38YoZZiYil若船向右舷傾斜，船上的軟硬鐵相對于傾斜后的坐標(biāo)系OXiYiZi的位置時不變的，軟鐵系數(shù)和硬鐵力與正平時相同，但磁化軟鐵的力卻為Yi和Zi;l對于傾斜后的坐標(biāo)系OXiYiZi , 泊松方程為：Xi XaXcZiPYi YieYiQZi ZigXkZiR35 - 39 羅盤平面縱橫軸上作用力的變化情況為：羅盤平面縱橫軸上作用力的變化情況為： 與正平時相比，羅盤平面上產(chǎn)生了橫向附加力 ， 羅經(jīng)將產(chǎn)生橫傾自差iZekR)(-+-=iZiYYXXiiiiisincos 代入Yi 和Zi 得：()-+-+=+=iZekRQeYYYPcZaXXXii OiYicosiYiZZiZisiniY35 - 40橫傾自差公式： iJicosCC ，其中：()HZekRJl-+=同理，縱傾自差公式： i Ji sinCC，其中：()HZakRJl-+= 35 - 41（1）隨航向變化，N，S航向，橫傾自差最大；E，W航向，縱傾自差最大。 （2）隨船所在磁緯度變化，因J和J中H，Z均隨磁緯度變化。 （3）與船的傾斜角度i成正比，通常羅盤均偏向高舷。 因船左右搖擺具有周期性，故傾斜自差不用東或西表示，而用偏向哪一舷來表示。4.3 傾斜自差性質(zhì)5. 注意事項(xiàng) 禁止磁性大的