Принцип уничтожения девиации

Магнитная система чувствительного элемента морского магнитного компаса состоит не из одной стрелки, а из одной или нескольких пар постоянных магнитов, которые называются компасными стрелками. Компасные стрелки располагаются параллельно друг другу одноименными полюсами в одну сторону и жестко скрепляются между собой. Такая магнитная система обеспечивает компенсацию так называемых девиаций высшего порядка и придает чувствительному элементу необходимые динамические качества.

Для уничтожения других видов девиации компенсируют магнитное поле судна в том месте, где установлен компас, искусственно создавая с помощью постоянных магнитов и брусков мягкого железа такие магнитные силы, которые равны по величине и противоположны по направлению силам, вызывающим девиацию. В этом и заключается принцип уничтожения девиации.

В прямом положении судна девиация магнитного компаса является результатом действия на компас пяти магнитных сил: А^/, В^/, С^/, D^/ и Е^/. Эти силы имеют различное происхождение и производят неодинаковую по характеру девиацию: постоянную, полукруговую и четвертную.

Силы А^/ и D^/, Е^/, вызывающие постоянную и четвертную девиацию, происходят от продольного и поперечного мягкого в магнитном отношении судового железа. Следовательно, и компенсация этих сил может быть осуществлена при помощи только мягкого в магнитном отношении железа. Например, если попытаться компенсировать силу D^/ при помощи постоянных магнитов, то компенсация не получится, так как при перемене курса судна направление силы D^/ относительно судна изменится, а направление сил образуемой постоянными магнитами, остается относительно судна неизменным.

Силы В^/ и С^/ вызывающие полукруговую девиацию, происходят главным образом от твердого в магнитном отношении судового железа (составляющие Р и Q) и частично от мягкого в магнитном отношении судового железа (составляющие сZ и fZ), расположенного перпендикулярно палубе. Следовательно, силы Р и Q надо компенсировать постоянными магнитами, а силы сZ и fZ – брусками мягкого железа.

Однако силы сZ и fZ от курса судна не зависят и в данной магнитной широте действуют подобно постоянным силам Р и Q. Поэтому силы В^/ и С^/ компенсируются при помощи постоянных магнитов. Но компенсация сил В^/ и С^/ постоянными магнитами справедлива лишь для какой-нибудь одной магнитной широты.

При перемене судном магнитной широты, составляющие сZ и fZ изменяются, вследствие чего компенсация сил В^/ и С^/ нарушается. Однако при плавании судна в экваториальных и средних широтах силы сZ и fZ при перемене магнитной широты изменяются настолько незначительно, что этими изменениями можно пренебречь. Если в процессе плавания судно значительно изменяет магнитную широту, то изменением сил сZ и fZ пренебрегать нельзя, и в этом случае для обеспечения постоянства компенсации сил В^/ и С^/ принимают специальные меры.

Компенсация сил В^/ и С^/ магнитами-уничтожителями, которые придаются к компасу специально для этой цели.

Работа по уничтожению девиации магнитного компаса выполняется в следующем порядке: вначале уничтожается четверная девиация, затем креновая и наконец, полукруговая. Постоянная девиация вообще не уничтожается вследствие малости силы А^/ .

Такой порядок девиационных работ обусловлен следующими причинами. Для уничтожения четвертной девиации применяются бруски мягкого в магнитном отношении железа, которые устанавливаются в непосредственной близости от компаса. Однако это железо, как и любое железо, не является абсолютно мягким в магнитном отношении и обладает некоторой долей постоянного магнетизма. Следовательно, установкой брусков мягкого железа уничтожается четвертная девиация, но вводится полукруговая и креновая девиации. Поэтому креновую и полукруговую девиацию уничтожают после четвертной.

Креновая девиация уничтожается при помощи так называемого кренового магнита, помещенного вертикально в трубе девиационного прибора. Если ось кренового магнита не строго перпендикулярна плоскости картушки компаса или не проходит через центр картушки, то этот магнит, уничтожая креновую девиацию, вводит полукруговую. Поэтому полукруговую девиацию надо уничтожать после креновой.

Чаще всего на судне приходится уничтожать полукруговую девиацию совместно с креновой, так как обе они часто изменяются.

Ни одним из способов девиацию нельзя уничтожить до нуля. Поэтому после уничтожения девиации необходимо составить таблицу остаточной девиации и пользоваться ею для исправления показаний магнитного компаса.

Способ Эри является одним из наиболее распространенных способов уничтожения полукруговой девиации.

При уничтожении полукруговой девиации способом Эри силы В^/ и С^/ компенсируйте на четырех главных магнитных курсах по девиациям, наблюденным на этих курсах.

Основными достоинствами этого способа является простота его применения и высокая точность результатов. Этот способ не требует вспомогательных приборов и поэтому применим для компасов любых систем.

Однако способ Эри имеет некоторые недостатки. При работе способом Эри приходится ложиться на магнитные курсы и на каждом из них определять девиацию, что возможно лишь при наличии на берегу створа или в крайнем случае отдаленного ориентир.

Способ Колонга получил широкое распространение в практике девиационных работ так как он выполняется на компасных курсах и в процессе работы никакие ориентиры не нужны. В этом заключается существенное преимущество способа Колонга перед способом Эри.

Но для выполнения работ этим способом необходимо иметь вспомогательный прибор – дефлектор. И по своей точности способ Колонга уступает способу Эри.

Основной причиной неточности компенсации сил В^/ и С^/ способом Колонга является индукция измерительного магнита дефлектора на мягкое железо, которое находится нактоузе для уничтожения четвертной девиации.

Четвертная девиация..

Для того чтобы уничтожить четвертную девиацию, необходимо компенсировать силу которая эту девиацию вызывает т.е. силу D^/. Этого можно достигнуть с помощью компенсаторов из мягкого железа трех видов: продольных брусков, поперечных брусков и шаров. Компенсаторы устанавливают на верхнем основании нактоуза.

Для выбора какой компенсатор из трех является наиболее приемлемым для практических целей, надо сравнить такие их качества, как компактность, удобство в обращении, простоту изготовления.

Уничтожение полукруговой, четвертной и креновой девиаций и определение остаточной девиации у всех компасов производятся по одинаковой методике. Для упрощения и экономии ходового времени уничтожение полукруговой девиации и определение остаточной следует производить по сличению с гирокомпаcoм. Перед уничтожением девиации и её определением судно должно лежать на курсе в течение 2—3 мин, все подвижное железо вблизи компаса (стрелы, краны, шлюпбалки и т.п.) должно быть закреплено по-походному.

Если уничтожение девиации или её определение производится после длительной стоянки в порту на одном курсе, то до начала девиационных работ следует описать одну-две циркуляции, давая машине переменные хода. Девиационные работы следует выполнять на среднем или малом ходу. Производить пеленгования и сличение на циркуляции недопустимо.

Во время пеленгования необходимо следить за горизонтальностью котелка.

Определение и вычисление коэффициентов и таблицы девиации следует производить с точностью 0,5°.

При правильной установке котелка в нактоузе отсчет 0° по азимутальному кругу должен быть обращен в корму.

Работа по уничтожению девиации магнитного компаса выполняется в следующем порядке: вначале уничтожается четверная девиация, затем креновая и, наконец, полукруговая. Постоянная девиация вообще не уничтожается вследствие малости силы А^/.

Такой порядок девиационных работ обусловлен следующими причинами. Для уничтожения четвертной девиации применяются бруски мягкого в магнитном отношении железа которые устанавливаются в непосредственной близости от компаса. Однако это железо как и любое железо, не является абсолютно мягким в магнитном отношении и обладает некоторой долей постоянного магнетизма. Следовательно, установкой брусков мягкого железа уничтожается четвертная девиация, но вводится полукруговая и креновая девиации. Поэтому креновую и полукруговую девиацию уничтожают после четвертной.

Креновая девиация уничтожается при помощи так называемого кренового магнита, помещенного вертикально в трубе девиационного прибора. Если ось кренового магнита не строго перпендикулярна плоскости картушки компаса или не проходит через центр картушки, то этот магнит, уничтожая креновую девиацию, вводит полукруговую. Поэтому полукруговую девиацию надо уничтожать после креновой.

Чаще всего на судне приходится уничтожать полукруговую девиацию совместно с креновой, так как обе они часто изменяются.

Основные положения по обращению с компасом и приборами при уничтожении и определении девиации.
1. 0° азимутального круга котелка компаса, установленного в нактоузе, всегда должен быть обращен к корме судна.
2. Осмотр шпильки производить с помощью лупы; не прикасаться пальцами к острию шпильки.
3. Картушку с наклонными стрелками брать только за алюминиевые радиусы и ни в коем случае не брать её за топку, держать эту картушку только за диаметр N — S.
4. Не ронять измерительного магнита дефлектора; если это произойдет при измерении сил, следует работу производить сначала.
5. Магниты-уничтожители необходимо укладывать в ящиках разноименными полюсами в одну сторону, не соприкасая друг с другом.
6. Картушку с наклонными стрелками держать вдали от магнитов и дефлектора.
7. Дефлектор должен храниться в футляре не ближе 3 м от компаса.
8. При уничтожении девиации необходимо следить, чтобы каретки девиационного прибора в нактоузе не располагались близко друг к другу.
9. Перед началом девиационных работ необходимо проверить положение мягкого железа и кареток с магнитами в нактоузе.
10. При снятии дефлектора с котелка следует немедленно успокаивать магнитом картушку компаса.
11. Во всех случаях установки измерительного магнита дефлектора вертикально необходимо вспомогательный магнит вынимать.
12. Во время работы с компасом необходимо следить за горизонтальностью котелка.
13. До работы с компасом необходимо проверить положение призмы пеленгатора.

А. Измерение горизонтальных сил.
1. Установить пеленгатор так, чтобы под призмой был S картушки, и заметить соответствующий отсчет по азимутальному кругу.
2. Установить дефлектор на чашку пеленгатора шкалой вправо от наблюдателя, N измерительного магнита к предметной мишени, а N вспомогательного магнита – к шкале, проверив отсчет по азимутальному кругу.
3. Движением измерительного магнита подвести W под призму.
4. Проверив, что пеленгатор не сдвинут, делают отсчет по левой шкале дефлектора с точностью до 0,1 деления.

Б. Измерение вертикальных сил.
1. Установить креновый котелок и картушку с наклонными стрелками.
2. Вынув вспомогательный магнит, а измерительный поставив вертикально (в северном полушарии N-ым концом вверх), установить дефлектор на пеленгатор.
3. Движением измерительного магнита привести стрелки в горизонтальное положение.
4. Сделать отсчет по правой шкале с точностью до 1,0 деления (д. е).

А. При помощи азимутального круга котелка.
Зная магнитный пеленг отдаленного предмета или створа, надлежит:
1. Рассчитать курсовой угол а для заданного магнитного курса МК, по формуле: ?=МП—МК.
2. Установить пеленгатор на отсчет ? по азимутальному кругу.
3. Разворачивая судно (в точке намеченного поворота на магнитный курс), привести на нить предметной мишени отдаленный предмет или створ.

Б. Способом последовательного приближения.
1. Лечь на компасный курс, соответствующий намеченному магнитному, и на этом курсе определить ?₁.
2. Изменить компасный курс на величину девиации ?₁, и на этом курсе снова определить ?₂.
3. Изменив компасный курс на величину разности ?₁ – ?₂ и в сторону этой разности, определить ?₃ и, если она окажется равной ?₂, судно лежит на заданном магнитном курсе, а если нет, то сделать еще одно приближение и т. д.

Этим способом удобно пользоваться при наличии веера створов, магнитные направления которых известны.

Рассчитать поправку гирокомпаса относительно магнитного меридиана:

?^/ГК = ?ГК – d

Курс по гирокомпасу, соответствующий заданному магнитному курсу МК, определяется следующим выражением:

ККг = МК =?^/ГК.

Последовательно на компасном курсе, соответствующем заданному магнитному, а также на главных компасных курсах магнитами-уничтожителями отсчет компасного пеленга створа доводится до значения соответствующего магнитного пеленга.

Этот способ приведения судна на главные магнитные курсы протекает на ходу судна, а курсы замечаются по компасу, что делает его одним из наиболее простых и легких. Он применяется наиболее часто тогда, когда требуется одновременно подуничтожить полукруговую девиацию, чем сокращается время работы и повышается точность уничтожения девиации.

Ни один из применяемых на практике способов уничтожения девиации магнитного компаса не обеспечивает абсолютно полного ее устранения. Даже после очень тщательного уничтожения у компаса сохраняется остаточная девиация. Это объясняется несколькими причинами.

Одной из них являются ошибки, допускаемые при уничтожении девиации самим наблюдателем. Сюда относятся ошибки в подведении отсчетов картушки под призму при операциях с магнитами, ошибки в отсчете величин сил, измеряемых дефлектором, ошибки при взятии отсчетов по шкале инклинатора, погрешности вычислений и т. д. Другим источником ошибок в уничтожении девиации являются погрешности приборов: эксцентриситет картушки компаса, неверное расположение главных делений её шкалы, застой картушки, погрешности пеленгатора, неправильное взаимное расположение измерительного и вспомогательного магнитов дефлектора Колонга, плохая подгонка дефлектора к пеленгатору, застой магнитной системы инклинатора, неверное расположение пазов для кареток с магнитами на трубе девиационного прибора и ряд других инструментальных погрешностей. При большой начальной величине девиации компаса значительное влияние на точность ее уничтожения оказывает ошибка в курсе судна. Наконец, следует заметить, что при разработке некоторых способов уничтожения девиации с целью их упрощения принимают определенные допущения: не учитывается полностью или частично ряд факторов, от которых в известной степени зависит точность результатов уничтожения.

Такую девиацию нельзя считать пренебрежимо малой, ее необходимо учитывать при переводе и исправлении румбов.

Допустимая величина остаточной девиации главного компаса указывается в «Наставлении по организации штурманской службы на судах».

Рабочим документом, пользуясь которым судоводитель производит перевод магнитных курсов и пеленгов в компасные и наоборот, является таблица остаточной девиации, вычисляемая девиатором или штурманом. В ней приводятся значения девиации компаса для 24 или же 36 компасных курсов. Вычисление таблицы — такая же важная часть девиационных работ, как и уничтожение девиации. Более того, если ошибка в уничтожении девиации скажется лишь в том, что остаточная девиация будет иметь несколько большую величину, чем обычно, например вместо 1° она достигнет 3°, то ошибка в составлении таблицы может повлечь за собой очень серьезные последствия вплоть до аварии судна.

Таблицу остаточной девиации вычисляют заново каждый раз после уничтожения девиации, даже если уничтожались не все виды девиации, а только одна какая-либо из них, например полукруговая, четвертная и т. д. Кроме того, таблицу приходится иногда вычислять или исправлять в море, когда поправки компаса, определенные по наблюдениям, показывают, что девиация по каким-либо причинам изменилась, и, следовательно, прежней таблицей пользоваться уже нельзя.

Казалось бы, что для составления таблицы остаточной девиации достаточно записать в соответствующие ее графы результаты наблюдений девиации, выполненных одним из навигационных или астрономических способов на 24 или 36 компасных курсах. Однако такой способ составления таблицы на практике не применяется, так как для определения девиации на столь большом числе курсов потребовалось бы очень много времени, особенно при работе на крупнотоннажных судах. Помимо этого, нужно учесть, что все ошибки, допущенные наблюдателем при пеленговании створов или небесных светил, а также ошибки вычислений целиком войдут в такую таблицу. Поэтому таблица остаточной девиации не составляется, а вычисляется.

Применяемый на практике метод вычисления таблицы состоит из трех этапов:
1) определяют девиацию на восьми главных и четвертных компасных курсах;
2) по полученным девиациям вычисляют коэффициенты девиации А, В, С, D и Е;
3) по известным коэффициентам вычисляют таблицу девиации для 24 или 36 компасных курсов.

Указанный метод обладает существенными достоинствами: во-первых, для работы этим методом нужно сравнительно немного времени (1—1,5 ч требуется для определения девиации на восьми курсах и еще 10—20 мин для вычислений и заполнения таблицы девиации); во-вторых, при вычислении коэффициентов A, В, С, D и Е благодаря применению особого математического приема обработки наблюдений значительно уменьшается влияние на результаты вычислений случайных ошибок, допущенных при пеленговании, т е. ошибок в определении девиации.

Судовым инклинатором (рис. 1) называется прибор, позволяющий определять величину наклонения магнитного поля судна. Этим прибором можно также определить наклонение магнитного поля Земли. Предназначен судовой инклинатор для уничтожения креновой девиации магнитного компаса.

Устройство прибора несложно. Он имеет двухстрелочную маг нитную систему с относительно небольшим магнитным моментом. Небольшая величина магнитного момента выбрана для того, что бы магнитное поле стрел,ок инклинатора не производило индук тивного намагничивания мягкого железа, устанавливаемого в нак тоузе компаса. Намагничивание этого железа могло бы привести к ошибкам в определении величины наклонения магнитного поля судна.

Рис. 1 Судовой инклинатор

1 — корпус, 2 — рамка магнитной системы, 3 — ось магнитной системы,
4 — ось шкалы, 5 — подшипники, 6 — стеклянная крышка, 7 8—арретир
ное устройство, 9—пенал компенсационных магнитов, 10—обойма, 11—
маятниковая шкала, 12 — цапфы, 13 — магниты, 14 — индексы, 15 — груз
корпуса, 16 — балансировочные гайки

Применение двух приборов — судового инклинатора и дефлектора с равномерной шкалой — обеспечивает уничтожение всех
видов девиации как на девиационном полигоне в порту, так и во
время плавания судна в открытом море.