Компасы. Компасный меридиан. Девиация

В настоящее время на судах применяются главным образом два типа компасов: гироскопические и магнитные.

Гирокомпас – навигационный прибор, предназначенный для измерения курса, пеленга и курсового угла, действие которого основано на использовании вращения Земли и свойств гироскопа. Гирокомпас обладает большой стабильностью показаний и практически постоянной поправкой.

Линия, проходящая через главную ось компаса, называется компасным меридианом N_к S_к. От него отсчитываются компасный курс КК (или ГКК) и компасный пеленг КП (или ГКП) (рис. 1.9.).

Магнитный компас – навигационный прибор, предназначенный для измерения курса, пеленга и курсового угла, действие которого основано на использовании горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Трудно назвать другой навигационный прибор, составивший эпоху в развитии мореплавания и не потерявший своего значения для навигации на протяжении нескольких веков. Установка магнитного компаса на любом судне обязательно. Как правило, на верхнем мостике в диаметральной плоскости при условии кругового обзора устанавливают главный магнитный компас.

Рис. 1.9.

Основной частью магнитного компаса является картушка –диск с градусными делениями от 0 до 360° по ходу часовой стрелки, к нижней части которого прикреплена система из нескольких магнитных стрелок.

Современные суда в большинстве случаев строят из железа и стали, которые намагничиваются в поле Земли и создают собственное судовое магнитное поле, изменяющееся при перемене района плавания и изменении курса судна, при изменении характера его груза и механических воздействиях на судно (например, при качке). Дополнительно магнитные поля возникают при работе электрооборудования судна. Под влиянием собственного магнитного поля судна главная ось магнитного компаса отклоняется от магнитного меридиана N_М – S_М и располагается в плоскости компасного меридиана N_к – S_к.

Угол между северными направлениями магнитного и компасного меридиана называется девиацией магнитного компаса d. Девиация (от лат. deviatio – отклонение) измеряется к востоку от N_М (положительная) или к западу (отрицательная) (рис. 1.10). Работы по компенсации влияния собственного магнитного поля судна на показания компаса называются уничтожением девиации. По окончании уничтожения девиации определяют ее остаточную величину и составляют таблицу или график девиации, которыми пользуются в плавании.

а) б)

Рис. 1.10.

На каждом компасном курсе девиация различна и для получения истинных направлений для каждого курса необходимо рассчитывать поправку компаса. Поправкой компаса DК называется угол между северными направлениями истинного и компасного меридианов, измеряемый от истинного N к востоку (положительная поправка) или к западу (отрицательная поправка). Для магнитного компаса поправка находится как алгебраическая сумма магнитного склонения и девиации (рис. 1.11.):

Для перехода от компасных направлений к истинным служат формулы:

ИК=КК+ΔМК; ИП=КП+ ΔМК.

Рис. 1.11.

При использовании магнитных компасов не допускается смещение компенсационных магнитов и брусков мягкого железа. Следует также исключить возможность размещения вблизи компасов железных деталей, в том числе стальных предметов в карманах рулевых. Азимутальный круг и пеленгатор компаса необходимо периодически протирать и смазывать вазелином.

При появлении воздушного пузырька в верхней камере котелка компаса его вынимают из пружинного подвеса, переворачивают вверх дном и плавно покачивают, добиваясь перехода пузырька в дополнительную камеру. Если при этом воздушный пузырек удалить не удается, то в котелок доливают компасную жидкость.

Все части судна и находящихся на нем предметов, которые могут намагничиваться, называют судовым железом, подразделяя его по магнитным свойствам на твердое (жесткое) и мягкое. Твердое железо (сталь, сплавы железа с кобальтом и др.), будучи намагниченным, надолго сохраняет свой магнетизм почти неизменным и проявляет себя как постоянный магнит. Мягкое железо (технически чистое железо и некоторые его сплавы) обладает индуктивным (наводимым) магнетизмом, полярность и величина которого зависят от внешней магнитной силы.

Добиться полного уничтожения девиации от всего судового железа трудно, да к этому и не стремятся, так как она не остается постоянной. Если девиация не превышает 3-4°, то ее не уничтожают, а определяют и сводят в таблицу девиации, которой затем пользуются при решении навигационных задач. Большую девиацию необходимо уничтожить, что означает на практике лишь уменьшение ее значения до 3-4°.

Для нахождения девиации по наблюдениям может применяться любой способ определения поправки компаса DК. Величину и знак (наименование) девиации находят по формуле

,

где d – магнитное склонение с карты, приведенное к году плавания. Напомним, что формула алгебраическая, должен быть указан компасный курс, которому она соответствует.

Для упрощения расчетов и повышения точности результатов девиацию определяют из наблюдений на восьми равноотстоящих (т.е. через 45°) главных и четвертных компасных курсах. Независимо от последовательности курсов, на которых определялась девиация, этим курсам присваивают номера i, как показано в табл. 1, где для примера приведены значения девиации d_i из наблюдений.

Таблица 1

Наблюдение девиации магнитного компаса

Составление таблицы девиации по ее значениям из наблюдений на восьми курсах выполняют в два этапа. Вначале вычисляют коэффициенты девиации, входящие в формулу (d), а затем, подставив в нее значения коэффициентов, рассчитывают девиацию для 36 компасных курсов через 10°.

Для вычисления коэффициентов девиации А, В, С, D и Е по значениям d_i из наблюдений служат формулы:

;

;

;

;

.

Вычисления по формуле состоят в нахождении сумм d_i в той или иной комбинации, что легко выполняется вручную или на любом микрокалькуляторе. С использованием данных табл. 1 и формул можно получить следующие значения коэффициентов девиации:

; ; ; ;

Подставляя вычисленные значения коэффициентов девиации в формулу

, по ней рассчитывают таблицу девиации.

Таблица 2

Расчетные значения девиации

В некоторых случаях требуется предвычислять компасный курс КК; в таких случаях (т.е. при отсутствии КК) в таблицу девиации входят с магнитным курсом МК.

Существует несколько навигационных способов определения девиации, которые отличаются друг от друга только приемом определения магнитного направления пеленгуемого створа или предмета: по створам, по отдаленному предмету и по взаимным пеленгам:

; ; .

Створной линией называется прямая линия на местности, из любой точки которой створные знаки днем (а ночью их огни) усматриваются на одной вертикали.

Створную линию, проведенную на морской карте, обычно называют створом.

Створы различают: ведущие (ближние и дальние), секущие – в местах поворотов, ограждающие – ограждают опасности, и специальные, к которым можно отнести девиационные створы, створы, по которым ведут дноуглубительные работы, и т.д. При пользовании створом важно знать его качество.

Качество створа характеризуется его чувствительностью, т.е. величиной расстояния, перпендикулярного к линии створа, при уклонении на которое (от линии створа) расхождение створных знаков становится заметным наблюдателю.

На рис. 1.12 точки А и В представляют собою створные знаки. Из них А – дальний знак, а В – ближний. Точка К – место судна.

Величину линии АВ, т.е. расстояние между створными знаками, для краткости обозначим буквою d. Расстояние места судна до ближайшего створного знака, т.е. линию ВК, обозначим буквою D.

Длину линии КС, перпендикулярную к линии створа, т.е. чувствительность створа, обозначим буквою Е. Раствор створных знаков, т.е. угол АСВ, когда судно находится в точке С, обозначим буквою w.

Принимая одну угловую минуту за предельную величину чувствительности створа, различаемую глазом, можно написать:

,

Чем меньше будет Е, тем створ будет более чувствителен, и наоборот, чем больше будет Е, тем чувствительность створа будет меньше.

Пример. Расстояние между створными знаками 15 кабельтов. Определить чувствительность створа для судна, находящегося от ближнего створного знака на расстоянии 6 миль.

м.

Рис. 1.12.

При пользовании створом выгоднее быть ближе к переднему знаку створа. При плавании по створам рулевой должен соблюдать правило: «Правь на передний знак». Для уменьшения рыскания обычно держат знаки чуть растворенными.

Рассмотрим теперь способ определения девиации по створу.

Прежде чем приступить к определению девиации, приводят судно в походное состояние: близко расположенные к компасу шлюпбалки устанавливают так, как они бывают в походе; стальные грузовые стрелы опускают и ставят на свои места; все железные предметы, случайно находящиеся вблизи компаса, убираются. Компас, девиацию которого желают определить, должен быть выверен.

Заранее заготовляют таблицу 2.

Истинный пеленг створа, по которому предполагают определять девиацию, переводят в ОМП (если на компасе шкала обратных пеленгов) вписывают в заготовленную таблицу в колонку, озаглавленную "ОМП". Он для всех курсов будет один и тот же.

Пример. Истинный пеленг створа 65°, d = +5°E. Найти магнитный пеленг створа и ОМП

; ; ;

Когда все перечисленные приготовления сделаны, идут к створу.

Наблюдения производят следующим образом: устанавливают судно на любой компасный курс, имеющий последнюю цифру 0°, и дают судну "устояться в магнитном отношении" в течение 3-5 мин.

Подходя к створу, уменьшают ход судна до малого или даже до самого малого, однако с тем, чтобы судно слушалось руля, и наблюдают, чтобы рулевой точно держал на заданном курсе.

Приблизившись к створу, пеленгатор наводят на дальний знак створа и все время поворачивают его так, чтобы нить предметной мишени пеленгатора «резала» дальний знак створа пополам.

Рис. 1.13.

Как только знаки состворятся, замечают ОКП створа и записывают его в приготовленную табличку.

Допустим, мы установили судно на компасном курсе 20° (рис. 1.13).

Когда знаки состворились, взяли ОКП створа, он оказался 238,2 (положение 1).

Записываем его в таблицу, в колонку, озаглавленную "ОКП", против компасного курса 20°.

Затем, отойдя на некоторое расстояние от створа, поворачиваем судно и устанавливаем его, например, на компасном курсе 100° (положение II). И вообще каждый раз устанавливаем судно на тот курс, на который удобнее лечь, не делая лишних маневров.

Снова, приблизившись к створу, пеленгатор направляют на дальний створный знак и все время поворачивают его так, чтобы нить предметной мишени пеленгатора "резала" этот знак пополам.

Как только знаки состворятся, берут ОКП створа и записывают его в таблицу, в данном случае против компасного курса 100° в колонке "ОКП" записывают 244°,6.

После этого, опять-таки пройдя некоторое расстояние от створа, поворачивают судно и устанавливают его на компасном курсе, допустим 300° (положение III). На этом курсе производим наблюдения в том же порядке.

ОКП створа на этом курсе оказался 236°,5. Записывают его в таблицу, в колонке ОКП, против обратного компасного курса 300°.

Так поступают до тех пор, пока не заполнят обе колонки таблицы, озаглавленные ОКП.

Таблица 2 с внесенными в нее взятыми компасными пеленгами створа

После этого переходят к вычислению девиации по формуле:

.

Естественно можно измерить на 8 равноотстоящих курсах и рассчитать табл. 2.

Другим довольно распространенным способом определения девиации магнитный компасов является определение девиации по отдаленному предмету.

Прежде чем приступить к определению девиации этим способом, необходимо выяснить, можно ли выбранный на берегу предмет принять за отдаленный.

Рис. 1.14.

На рис. 1.14 точка М будет место выбранного нами берегового предмета. Береговым предметом может служить маяк, труба завода, мельница, церковь, вершина горы и прочие предметы, нанесенные на карту. Точка К – место судна, стоящего на якоре.

Длина линии КМ – фактическое расстояние от места судна до отдаленного предмета.

Направление линии КМ – истинный пеленг отдаленного предмета. При определении девиации этим способом подбирают якорную цепь до панера для того, чтобы радиус окружности, описываемой компасом, при вращении судна для определения девиации был бы возможно меньше.

На рис. 1.14 корабельный компас обозначен маленькими кружочками, нанесенными на окружность, которую он опишет при вращении.

В первом и третьем положениях судна компас находится на линии пеленга отдаленного предмета М, а во всех других положениях компас судна на этой линии не находится, в результате чего получается ошибка в определяемой девиации.

Наибольшей величины эта ошибка достигает на курсах, когда судно будет находиться во втором и четвертом положениях.

В этих случаях ошибка будет равна углу w, составленному линией пеленга отдаленного предмета КМ и касательными АМ и ВМ к окружности, которую опишет компас.

Чем дальше от судна будет находиться предмет, тем эта ошибка будет меньше.

Допустим наибольшую ошибку в определяемой девиации четверть градуса.

Тогда из решения следует

,

Когда выбранный предмет можно будет принять за отдаленный, то место судна, определенное точным способом, наносят на карту и соединяют прямой линией с выбранным береговым предметом. Эта линия и будет линией истинного пеленга отдаленного предмета.

Полученный истинный пеленг снимают с карты и склонением компаса, взятым с карты в том ее месте, в котором будут производиться девиационные работы, переводят его в магнитный. Для сравнения с ОКП полученный магнитный пеленг переводят в ОМП.

С кормы судна подают на катер буксир. Катер устанавливает судно на каждый желательный курс и удерживает его на нем до тех пор, пока в этом есть необходимость.

Установив судно на курс, берут ОКП отдаленного предмета и вписывают его в таблицу.

Способ определения девиации по взаимным пеленгам требует двух наблюдателей с двумя компасами.

Один из наблюдателей вместе с компасом съезжает на берег.

Предварительно наблюдатели сличают свои часы, сверяют на берегу показания компасов, а также уславливаются о сигналах одновременного пеленгования и о сигнале начала и окончания работ.

Наблюдатель, съехавший на берег, устанавливает компас на видимом с судна месте.

Распоряжается работами по определению девиации судовой наблюдатель. По условному сигналу судовой наблюдатель пеленгует берегового, а береговой наблюдатель в тот же момент пеленгует судового, затем разворачивают судно и все повторяют.

Судовой наблюдатель записывает у себя в тетради время, компасный курс и ОКП, а береговой – время и ОМП.

После возвращения на судно, береговой наблюдатель отдает свои наблюдения судовому наблюдателю, который вписывает ОМП, взятые береговым наблюдателем, так, чтобы каждый из них находился против соответствующего одновременно взятого ОКП, и определяет затем путем сличения девиацию на тот компасный курс, на котором эти пеленги были взяты, а затем составляют и рабочую таблицу девиации. Так как наблюдатели пеленговали друг друга, то ОМП берегового наблюдателя переводят в МП.

Пример:

На КК 300° судовой наблюдатель видит берегового на ОКП 236,5°, а береговой видит судового на ОМП 60°; для судна: МП = 60°; КП = 56,5°;

d = 60 – 56,5 = 3,5°Е.

Девиация меняется от погрузки и выгрузки стальных и железных материалов и изделий, с переменой широты места, т.к. меняется намагниченность корпуса, а также и от многих других причин.