專利名稱：?jiǎn)我缓较蛐Ｕ帕_經(jīng)自差的方法及其所用的磁力保值偏轉(zhuǎn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種校正船舶上磁羅經(jīng)自差的方法以及該方法中所用的磁力保值偏轉(zhuǎn)儀。
《國(guó)際海上人命安全公約》以及我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《海上運(yùn)輸船舶安全開(kāi)航技術(shù)要求》均規(guī)定海船必須安裝磁羅經(jīng)，并且標(biāo)準(zhǔn)羅經(jīng)自差應(yīng)不超過(guò)±3°，操舵羅經(jīng)自差應(yīng)不超過(guò)±5°。因磁羅經(jīng)自差會(huì)受船磁變化的影響而發(fā)生改變，所以國(guó)家規(guī)定航海船舶每年至少應(yīng)進(jìn)行一次磁羅經(jīng)自差校正，以保證磁羅經(jīng)自差符合要求；對(duì)于磁羅經(jīng)自差不合格的船舶，則視為不適航船舶。因此，磁羅經(jīng)的自差校正是保證船舶安全航行的一項(xiàng)重要工作。
以往校正磁羅經(jīng)自差的方法主要有愛(ài)利法和測(cè)力法，較為普遍使用的是愛(ài)利法。這兩種方法的主要缺點(diǎn)是校正自差時(shí)，船舶都必須處于出航狀態(tài)，必須操縱船舶航行在特定的若干航向上才能進(jìn)行測(cè)定和消除磁羅經(jīng)自差；然后還必須再操縱船舶回旋在規(guī)定的若干航向上實(shí)測(cè)剩余自差，編制成自差表供船舶航行使用。所以，以往船舶(尤其是萬(wàn)噸級(jí)以上的大型船舶)校正磁羅經(jīng)自差時(shí)，都必須到遠(yuǎn)離港口的海面才能進(jìn)行，既損失營(yíng)運(yùn)時(shí)間、消耗燃油，又增加船員勞動(dòng)強(qiáng)度，而且船舶需要航行出海，存在一定的不安全因素。
本發(fā)明的目的是提供一種校正磁羅經(jīng)自差的方法，該方法可以在船舶固定于單一航向上，即泊定或停靠碼頭時(shí)進(jìn)行，從而克服現(xiàn)有方法所存在的上述缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一目的是設(shè)計(jì)一種用于上述本發(fā)明方法的磁力保值偏轉(zhuǎn)儀，它能使磁羅經(jīng)羅北偏轉(zhuǎn)而其指向力大小保持不變，從而可方便地實(shí)現(xiàn)所需要的人為模擬航向。
根據(jù)磁羅經(jīng)自差理論，磁羅經(jīng)自差是由船磁自差力(也稱船磁力)引起的，船磁自差力可分解為恒定自差力(A′λH)、縱向半圓自差力(B′λH)、橫向半圓自差力(C′λH)、象限自差力(D′λH)和次象限自差力(E′λH)五個(gè)自差力分量；除A′λH恒定垂直于磁北方向外，其它四個(gè)自差力的指向相對(duì)船座標(biāo)是穩(wěn)定的。船在任何航向上由A′λH產(chǎn)生的自差是恒定的，其大小和方向都不變；其它四個(gè)自差力各自產(chǎn)生的自差的大小和方向是隨航向的改變而改變的，可能為正值或負(fù)值，也可能為零。也就是說(shuō)，對(duì)某一航向而言，有自差力存在，不一定會(huì)產(chǎn)生自差，沒(méi)有自差，也不能肯定沒(méi)有自差力；但是反過(guò)來(lái)，沒(méi)有自差力肯定不會(huì)產(chǎn)生自差，而有自差就肯定有自差力存在。當(dāng)自差力與指向力(羅北指向力)垂直時(shí)，其所產(chǎn)生的自差為該自差力產(chǎn)生的最大自差(該最大自差稱為自差力的自差系數(shù)，以度數(shù)表示。五個(gè)自差力相應(yīng)的自差系數(shù)分別以A、B、C、D、E表示)，只有這時(shí)的自差的大小能直接代表自差力的大?。灰虼?，只要能在這種狀態(tài)下把自差消除，則產(chǎn)生該自差的相應(yīng)自差力也就被消除。
對(duì)營(yíng)運(yùn)船舶來(lái)說(shuō)(新船第一次校正時(shí)，原來(lái)羅經(jīng)柜中沒(méi)有任何校正器)，校正磁羅經(jīng)自差，實(shí)際上就是調(diào)整校正器使其校正力剛好能抵消相應(yīng)的船磁自差力，從而達(dá)到消除自差的目的。對(duì)商船來(lái)說(shuō)，通常在五個(gè)船磁自差力中，A′λH和E′λH兩自差力很小，相應(yīng)自差系數(shù)A和E也很小，校正自差時(shí)不必對(duì)其進(jìn)行校正，直接保留下來(lái)；而其它三個(gè)自差力中若自差系數(shù)小于0.5°的，也不必進(jìn)行校正，直接保留下來(lái)。所以，具體對(duì)某一船舶進(jìn)行磁羅經(jīng)自差校正時(shí)，可能需要分別校正由B′λH、C′λH、和D′λH三個(gè)自差力產(chǎn)生的自差，也可能只需要校正其中的一個(gè)或兩個(gè)。
在《磁羅經(jīng)自差校正》(鄢天金編著，人民交通出版社，1985年6月)一書(shū)中，已對(duì)磁羅經(jīng)自差理論作了系統(tǒng)的論述，本發(fā)明的方法中涉及的有關(guān)計(jì)算的依據(jù)和公式，均可從該書(shū)中得出。
本發(fā)明的方法是根據(jù)上述原理，由實(shí)測(cè)得到的八個(gè)航向(N、NE、E、SE、S、SW、W、NW)的自差值，求出五個(gè)自差力的大小和方向。然后通過(guò)操作，實(shí)現(xiàn)在單一航向上的人為模擬航向，分別使各自差力與指向力垂直，再求出各自差力所產(chǎn)生的最大自差，然后再通過(guò)操作調(diào)整校正器消除相應(yīng)的自差力所產(chǎn)生的最大自差，從而實(shí)現(xiàn)在單一航向上對(duì)磁羅經(jīng)自差的校正。
本發(fā)明的單一航向校正磁羅經(jīng)自差的方法包括1、預(yù)先在出航狀態(tài)分別實(shí)測(cè)出磁羅經(jīng)在N、NE、E、SE、S、SW、W、NW八個(gè)航向上由船磁自差力生成的自差(分別相應(yīng)以δM、δNB、δE、δSE、δS、δSW、δW、δNW表示)。
2、由上述八個(gè)航向的自差分別按相應(yīng)的自差系數(shù)公式求出A、B、C、D、E五個(gè)自差系數(shù)，再求出相應(yīng)五個(gè)自差力A′λH、B′λH、C′λH、D′λH、E′λH的大小和方向。
3、消除半圓自差力(1)消除縱向半圓自差力B′λH①根據(jù)自差公式求出船所停定航向(單一航向)上的自差δ，再根據(jù)指向力公式求出在該航向上由地磁力和船磁力共同作用下的磁羅經(jīng)指向力H′，從而根據(jù)公式tgδB＝B′λH÷H′，求出H′與B′λH互相垂直時(shí)產(chǎn)生的最大自差δB。
②用磁力保值偏轉(zhuǎn)儀把磁羅經(jīng)羅北在保持指向力H′大小不變的情況下轉(zhuǎn)移至船的正橫方向上，即人為將航向模擬在90°或270°上。
③調(diào)整校正器中的縱向校正磁棒的規(guī)格、數(shù)量或/和位置，使改變部分的校正力方向與B′λH方向相反，并使由該校正力產(chǎn)生的羅北偏轉(zhuǎn)角δB校的大小等于或最接近于δB。這時(shí)，B′λH即被消除至零或最小，所以其剩余自差系數(shù)B剩也為零或最小，B剩＝δB+δB校。
(2)消除橫向半圓自差力C′λH①根據(jù)B′剩λH＝λHSinB剩求出B′剩λH代替B′λH代入指向力公式，求出經(jīng)上述步驟(1)校正后的指向力H″，再根據(jù)公式tgδC＝C′λH÷H″求出H″與C′λH互相垂直時(shí)產(chǎn)生的最大自差δc。
②用磁力保值偏轉(zhuǎn)儀把磁羅經(jīng)羅北在保持指向力H″大小不變的情況下轉(zhuǎn)移至船的縱向方向上，即人為將航向模擬在0°或180°上。
③調(diào)整校正器的橫向校正磁棒的規(guī)格、數(shù)量或/和位置，使改變部分的校正力方向與C′λH方向相反，并使由該校正力產(chǎn)生的羅北偏轉(zhuǎn)角δC校的大小等于或最接近于δC。這時(shí)，C′λH即被消除為零或最小，所以其剩余自差系數(shù)C剩也為零或最小，C剩＝δc+δc校。
4、消除象限自差力D′λH根據(jù)校正器上原有校正軟鐵的規(guī)格、數(shù)量及位置，從校正軟鐵能量表查得其校正力D′1λH所產(chǎn)生的羅北最大偏轉(zhuǎn)角δD1(即D1)，再由D′λH所產(chǎn)生的最大自差δD(即D)，根據(jù)δD0＝δD-δD1求出船軟鐵自差力D′0λH所產(chǎn)生的量大自差δD0(即D0)；再?gòu)男Ｕ涜F能量表查出要使羅北產(chǎn)生與δD0方向相反、大小相等或最相近的偏轉(zhuǎn)角δD校所需要的校正軟鐵的規(guī)格、數(shù)量及位置，再據(jù)此重新放置相應(yīng)的校正軟鐵。這時(shí)象限自差力D′λH即被消除為零或最小，所以其剩余自差系數(shù)D剩也為零或最小，D剩＝δD0+δD校。
5、預(yù)報(bào)各航向剩余自差將經(jīng)過(guò)上述校正以后的五個(gè)自差力的剩余自差系數(shù)A、B剩、C剩、D剩、E代入自差公式，求得各航向上(一般每隔15°航向)的剩余自差，將其編制成自差表供船舶航行使用。
下面對(duì)本發(fā)明的方法作進(jìn)一步說(shuō)明1、實(shí)測(cè)八個(gè)航向自差的要求與通常測(cè)定自差一樣，應(yīng)在磁羅經(jīng)只受地磁力和船磁力作用的情況下進(jìn)行，也就是在空船或運(yùn)載非磁性貨物的出航狀態(tài)下進(jìn)行。通?？捎纱L(zhǎng)或駕駛員在營(yíng)運(yùn)過(guò)程進(jìn)行，也可利用錨泊時(shí)自然調(diào)頭的過(guò)程進(jìn)行。一般在校正自差前2～3個(gè)月內(nèi)分期或一次測(cè)定即可。通過(guò)觀測(cè)電磁羅經(jīng)航向?qū)Ρ鹊玫降淖圆罴纯蓾M足要求。
2、計(jì)算自差系數(shù)及五個(gè)自差力所用的公式為A＝(δN+δNE+δE+δSE+δS+δSW+δW+δNW)÷8B＝(δE-δW)÷2+(δNE-δSW)·S45÷2+(δSE-δNW)·S45÷2÷2C＝(δN-δS)÷2+(δNE-δSW)·S45÷2+(δSE-δNW)·(-S45)÷2÷2D＝(δNE+δSW)-(δSE+δNW)÷4E＝(δN+δS)-(δE+δW)÷4上述式中的S45代表Sin45°或COS45°。
A′λH＝λHtgA， B′λH＝λHSinB，C′λH＝λHSinC，D′λH＝λHSinD，E′λH＝λHSiNE。
3、校正半圓自差時(shí)所用的計(jì)算自差δ和指向力H′的公式為δ＝A+BSinψ′+CCOSψ′+DSin2ψ′+ECOS2ψ′H′＝λHCOSδ+A′λHSin δ+B′λHCOSψ′-C′λHSinψ′+D′λHCOS(2ψ′+δ)-E′λHSin(2ψ′+δ)式中ψ′為羅航向，δ為在ψ′航向上的自差。當(dāng)航向↓′處于八個(gè)特定航向之一(如SE)時(shí)，可直接將已知的該航向?qū)崪y(cè)自差(如δSE)作為δ，不需要再進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)自差較小(不超過(guò)5°)時(shí)，可看作H′≈λH，不需再作準(zhǔn)確計(jì)算。
校正半圓自差時(shí)應(yīng)注意①應(yīng)在羅北指向穩(wěn)定、船首向穩(wěn)定的情況下進(jìn)行。②要避開(kāi)特大的外磁力影響，以免影響校正效果；若外磁力相對(duì)較小，則可照常進(jìn)行。例如拖輪靠在萬(wàn)噸輪旁時(shí)，不能給拖輪校正自差，但可給萬(wàn)噸輪校正自差；當(dāng)碼頭已知當(dāng)存在校正軟鐵時(shí)，D′λH是由船軟鐵磁力D′0λH與校正軟鐵校正力D′1λH兩者的合力。所以由D′λH所產(chǎn)生的最大自差δD(即D)也是由D′0λH和D′1λH兩力各自所產(chǎn)生的最大自差δD0(即D0)和δD1(即D1)所合成的，也就是δD＝δD0+δD1(即D＝D0+D1)。
本發(fā)明方法中校正象限自差是通過(guò)查表與計(jì)算結(jié)合的方法來(lái)求得各有關(guān)的量的，故其操作過(guò)程及校正效果與半圓自差力及其他外磁力無(wú)關(guān)，也與航向的穩(wěn)定與否無(wú)關(guān)；其校正效果不能馬上從磁羅經(jīng)上看出來(lái)，而只有在海上航行時(shí)才能體現(xiàn)出來(lái)。所以本發(fā)明方法中消除象限自差力可以在消除半圓自差力之后進(jìn)行，也可以在消除半圓自差力之前進(jìn)行，而不象以往的校正方法那樣，必須在消除半圓自差力之后進(jìn)行。
5、剩余自差系數(shù)(A、B剩、C剩、D剩、E)是原五個(gè)自差系數(shù)(A、B、C、D、E)經(jīng)校正后的剩余值。其中A和E兩系數(shù)因不經(jīng)校正，故原值保留下來(lái)；而B(niǎo)剩、C剩和D剩則是校正后相應(yīng)剩余自差力(即自差力與校正力的合力)與指向力垂直時(shí)所產(chǎn)生的最大自差，它們與校正自差后的相應(yīng)剩余自差δB剩、δC剩和δD剩(即校正前的自差與校正時(shí)改變部分的校正力所產(chǎn)生的羅北偏轉(zhuǎn)角兩矢量所合成的值，例如δB剩＝δB+δB校)不完全相等。但是，由于校正后的剩余自差很小(通常不超過(guò)0.5°)，與剩余自差系數(shù)很接近，兩者的差值可以忽略不計(jì)，所以有B剩＝δB剩＝δB+δB校，C剩＝δC剩＝δC+δC校，D剩＝δD剩＝δD0+δD校。
以下是本發(fā)明方法的實(shí)施例。
實(shí)施例一、在黃埔西基碼頭對(duì)云峰輪校正自差1、由船長(zhǎng)提供的預(yù)先實(shí)測(cè)的八個(gè)航向自差為δN＝-5.1°δNE＝-3.6°δE＝-1.1°δSE＝+1.3°δS＝+2.7°δSW＝+2.5°δW＝+0.4°δNW＝-3.1°2、由上述八個(gè)自差求得五個(gè)自差系數(shù)A＝-0.8°、B＝-0.7°、C＝-3.8°、D＝+0.2°、E＝-0.4°。
A、E兩系數(shù)的值與本船以往正常值相比偏高，按自差理論，該兩系數(shù)應(yīng)是很小并且是穩(wěn)定的，所以，根據(jù)以往的正常值將其修正為A＝-0.1°、E＝-0.2°。而D＝+0.2°、＜0.5°，不需校正。
因?yàn)樽畲笞圆钕禂?shù)不超過(guò)5°，所以直接用H′＝λH、δB＝B＝-0.7°、δC＝C＝-3.8°，不需進(jìn)行具體計(jì)算。
3、消除縱向半圓自差力B′λH上有龍門(mén)吊機(jī)、皮帶機(jī)等裝卸設(shè)備時(shí)，也可正常給?？看a頭的萬(wàn)噸輪校正自差。③必須在保持指向力大小不變的情況下將其指向(即羅北指向)轉(zhuǎn)移至船的橫向或縱向上，從而使指向力與縱向或橫向校正磁棒的校正力互相垂直。使用磁力保值偏轉(zhuǎn)儀能簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)這一要求。(有關(guān)磁力保值偏轉(zhuǎn)儀的結(jié)構(gòu)及使用方法將在后面作具體說(shuō)明)。④磁力保值偏轉(zhuǎn)儀的磁性會(huì)使校正軟鐵產(chǎn)生感應(yīng)磁性，從而可能會(huì)影響校正結(jié)果的準(zhǔn)確性。但從多次實(shí)際校正的效果來(lái)看，其影響不大，可以不予考慮。如果需確保避免校正軟鐵因磁力保值偏轉(zhuǎn)儀而產(chǎn)生的感應(yīng)磁性對(duì)校正效果的影響，可按如下方法進(jìn)行在校正半圓自差之前，先把校正軟鐵的規(guī)格、數(shù)量及位置等做好記錄(記號(hào))后全部取出，待校正完半圓自差后，再將其恢復(fù)原來(lái)位置，或者等校正象限自差時(shí)按最后查表所確定的能消涂D′0λH的新的校正軟鐵規(guī)格、數(shù)量及位置進(jìn)行放置。按上述方法，在計(jì)算指向力時(shí)應(yīng)以D′0λH代替D′λH代入公式。
校正半圓自差時(shí)，可先校正縱向半圓自差，也可先校正橫向半圓自差。而在計(jì)算指向力時(shí)，對(duì)于已經(jīng)校正過(guò)的自差，均應(yīng)以其剩余自差力代替原自差力代入公式。
校正半圓自差時(shí)，校正器中縱向或橫向校正磁棒調(diào)整改變部分的校正力的方向與自差力B′λH或C′λH方向相反，所以由該校正力產(chǎn)生的羅北偏轉(zhuǎn)角δB?；颚腃校的方向(符號(hào))也與δB或δC相反，即當(dāng)δB或δC為正時(shí)，δB?；颚腃校為負(fù)，反之也然。在這里，δB或δC及δB?；颚腃校的正或負(fù)表示其由正力或負(fù)力所生成，它們與在不同航向上的東自差為正值、西自差為負(fù)值在概念上是不同的。
4、校正象限自差時(shí)所用的“校正軟鐵能量表”也稱為“校正軟鐵系數(shù)(D1)表”。將磁羅經(jīng)放在只有地磁力作用的地方(例如無(wú)磁性的木船上或岸上無(wú)其它外磁力作用的地方)，取去全部校正器，這時(shí)將磁羅經(jīng)回旋一周，羅北均穩(wěn)定地指在磁北方向上，不存在自差；把已知規(guī)格的校正軟鐵放在指定位置上(通常以校正軟鐵距羅經(jīng)中心的距離來(lái)表示位置)，在四個(gè)象限航向上可觀測(cè)得自差δ′N(xiāo)E、δ′SE、δ′SW、δ′N(xiāo)W，按自差系數(shù)公式可求得該校正軟鐵在該位置上的系數(shù)D1；D1是一定規(guī)格的校正軟鐵在一定位置上使磁羅經(jīng)羅北產(chǎn)生的最大偏轉(zhuǎn)角，也代表該校正軟鐵在該位置上的校正力；分別將不同規(guī)格的校正軟鐵放在各不同指定位置上，將所求得的不同D1值與相應(yīng)校正軟鐵的規(guī)格及位置一起列成表冊(cè)，即成為校正軟鐵能量表，可供校正象限自差時(shí)使用。制作校正軟鐵能量表是一般羅經(jīng)師都可以做到的。
用磁力保值偏轉(zhuǎn)儀在保持指向力大小不變情況下將羅北轉(zhuǎn)移至指在船的右正橫方向，即模擬270°航向。因δB＝-0.7°由負(fù)力產(chǎn)生，而校正器原有縱磁棒為左#2、右#1，均為紅后(即左邊2號(hào)格、右邊1號(hào)格各有一根縱磁棒，均為紅端向后)，產(chǎn)生正力，所以說(shuō)明校正力不夠。將校正器中原縱磁棒右#1↑#3(即將右邊1號(hào)格的縱磁棒調(diào)高至3號(hào)格)，這時(shí)航向變?yōu)?70.7°，即羅北偏轉(zhuǎn)角δB校＝+0.7°，從而B(niǎo)′λH產(chǎn)生的最大自差δB被消除，B剩＝δB+δB校＝-0.7°+0.7°＝0。
4、消除橫向半圓自差力C′λH用磁力保值偏轉(zhuǎn)儀在保持指向力大小不變情況下將羅北轉(zhuǎn)至指在船首方向，即模擬000°航向。因δC＝-3.8°由負(fù)力產(chǎn)生，校正器原橫磁棒為紅左、#1(即橫磁棒為一根，位于1號(hào)格，紅端向左)，產(chǎn)生正力，所以說(shuō)明校正力不夠。在校正器中增加橫磁棒紅左、#3(即在3號(hào)格增加一根橫磁棒，紅端向左)，這時(shí)航向變?yōu)?56.2°，即羅北偏轉(zhuǎn)角δC校＝+3.8°，由C′λH產(chǎn)生的最大自差δC被消除，C剩＝δC+δC校＝-3.8°+3.8°＝0。
5、由五個(gè)剩余自差系數(shù)A＝-0.1°、B剩＝0、C剩＝0、D＝+0.2°、E＝-0.2°，按自差公式求得各航向(每隔15°)的剩余自差，并編制成自差表供船舶航行使用。
實(shí)施例二、在廣州石化碼頭對(duì)玉池輪校正自差1、由船長(zhǎng)提供的八個(gè)航向自差為δN＝-1.8°、δNE＝+3.9°、δE＝+3.8°、δSE＝+0.8°、δS＝-4.6°、δSW＝-7.6°、δW＝-8.2°、δNW＝-6.0°。
2、由八個(gè)航向自差計(jì)算得五個(gè)自差系數(shù)A＝-2.5°、B＝+6.3°、C＝+1.5°、D＝+0.4°、E＝-0.5°。
A、E兩系數(shù)按以往正常值修正為A＝+0.2°、E＝-0.2°；D＝+0.4°、＜0.5°不需校正。所以確定只校正縱向和橫向半圓自差。
以五個(gè)自差系數(shù)求五個(gè)自差力A′λH＝λHtgA＝λHtg0.2°＝+0.00349λHB′λH＝λHSinB＝λHSin6.3°＝+0.10973λHC′λH＝λHSinC＝λHSin1.5°＝+0.02618λHD′λH＝λHSinD＝λHSin0.4°＝+0.00689λHE′λH＝λHSinE＝λHSin(-0.2°)＝-0.00349λH
3、消除縱向半圓自差力B′λH本船所停定的航向?yàn)?35°(即SE)，該航向上的自差δ＝δSE＝+0.8°，按指向力公式求得H′＝+0.90000λH，根據(jù)tgδB＝B′λH÷H′＝(+0.10973λH)÷0.9λH＝+0.12192，得δB＝+7.0°由正力產(chǎn)生。
用磁力保值偏轉(zhuǎn)儀在保持指向力大小不變情況下將羅北轉(zhuǎn)移至船的左正橫方向，即模擬090°航向，查校正器原縱磁棒為左2支一紅前一紅后，右2支紅后，B輪處于白區(qū)9.0位，產(chǎn)生正力，說(shuō)明校正力過(guò)大或方向不對(duì)。將左右共四支縱磁棒去掉，B輪調(diào)在紅區(qū)0.8位，這時(shí)航向變?yōu)?96.6°，即改變部分的校正力使羅北產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角δB校＝-6.6°，由B′λH產(chǎn)生的最大自差δB被消除為δB剩＝B剩＝δB+δB校＝+7.0°+(-6.6°)＝+0.4°。
4、消除橫向半圓自差力C′λH以B′剩λH＝λHSiaB剩＝+0.00698代替B′λH代入指向力公式，求得消除B′λH后的指向力H″＝0.97281λH，再根據(jù)tgδc＝C′λH÷H″＝(+0.02618λH)÷0.97281λH＝+0.02691，得δc＝+1.5°由正力產(chǎn)生。
用磁力保值偏轉(zhuǎn)儀在保持指向力大小不變的情況下將羅北轉(zhuǎn)移至指向船尾方向，即模擬180°航向。查校正器原有橫磁棒6支，紅右5支紅左1支；C輪處于紅區(qū)以外。將橫磁棒去掉5支，保留1支、紅右，C輪調(diào)至白區(qū)2.0位，這時(shí)航向變?yōu)?78.6°，即改變部分校正力使羅北產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角δC校＝-1.4°，由C′λH產(chǎn)生的最大自差δc被消除為δc剩＝C剩＝δc+δc校＝+1.5°+(-1.4°)＝+0.1°。
5、由A＝+0.2°B剩＝+0.4°C剩＝+0.1°D＝+0.4°E＝-0.2°五個(gè)剩余自差系數(shù)求得各航向剩余自差，編制成自差表供航行使用。
實(shí)施例三 在廣州石化碼頭對(duì)蓮池輪校正自差1、 由船長(zhǎng)提供的八個(gè)航向自差為δN＝0、δNE＝+3.0°、δE＝+0.5°、δSE＝-1.0°、δS＝+0.8°、δSW＝+0.8°、δW＝-1.5°、δNW＝-3.0°。
2、由八個(gè)航向自差求得五個(gè)自差系數(shù)A＝-0.1°、B＝+1.2°、C＝-0.2°、D＝+2.0°、E＝+0.5°。
A、E不需校正，原值保留；C＝-0.2°、＜0.5°，不需校正；確定只校正縱向半圓自差和象限自差。
因?yàn)樽畲笞圆钕禂?shù)不超過(guò)5°，可直接用H′＝λH、δB＝B＝+1.2°，不需進(jìn)行具體計(jì)算。
3 消除縱向半圓自差力B′λH
用磁力保值偏轉(zhuǎn)儀在不改變指向力大小的情況下把羅北轉(zhuǎn)移至指在船的左正橫方向，即模擬090°航向。查校正器原縱磁棒為1支，左#12、紅后，產(chǎn)生正力，說(shuō)明校正力過(guò)大或方向不對(duì)。將原縱磁棒左#12↓#10(即從12號(hào)格調(diào)低至10號(hào)格)，這時(shí)航向變?yōu)?91.1°即羅北偏轉(zhuǎn)角δB校＝-1.1°，由B′λH產(chǎn)生的最大自差δB被消除為δB剩＝B剩＝δB+δB校＝+1.2°+(-1.1°)＝+0.1°。
4 消除象限自差力D′λH已知δD＝D＝+2.0°，校正器上原有兩個(gè)軟鐵球，直徑均為15CM，最近點(diǎn)距羅經(jīng)中心25CM；查校正軟鐵能量表得該兩軟鐵球的校正力D′1λH所產(chǎn)生的羅北最大偏轉(zhuǎn)角δD1＝D1＝-2.1°。根據(jù)δD和δD1求得船軟鐵自差力D′0λH所產(chǎn)生的最大自差δD0＝D0＝δD-δD1＝+2.0°-(-2.1°)＝+4.1°。再查校正軟鐵能量表得知當(dāng)直徑為15CM的兩軟鐵球的最近點(diǎn)距羅經(jīng)中心18.4CM時(shí)，其校正力使羅北產(chǎn)生的最大偏轉(zhuǎn)角δD校＝-4.1°。把原兩軟鐵球移至其最近點(diǎn)距羅經(jīng)中心18.4CM的位置上固定好，由D′λH產(chǎn)生的最大自差δD被消除為δD剩＝D剩＝δD0+δD校＝+4.1°+(-4.1°)＝0。
5 根據(jù)剩余自差系數(shù)A＝-0.1°、B剩＝+0.1°、C＝-0.2°、D剩＝0、E＝+0.5°求得各航向上的剩余自差，編制成自差表供船舶航行使用。
表1是上述三個(gè)實(shí)施例在八個(gè)航向上校正前后實(shí)測(cè)自差及校正后預(yù)報(bào)自差的對(duì)比。
本發(fā)明的單一航向校正磁羅經(jīng)自差的方法是根據(jù)自差理論，通過(guò)計(jì)算求得各自差力及其它有關(guān)的量的大小和方向，再在模擬航向上進(jìn)行校正操作而完成的，所以本方法對(duì)環(huán)境的要求較低，可在本船吊機(jī)升起，艙口打開(kāi)，船磁性已發(fā)生變化，并有碼頭磁性以及碼頭裝卸設(shè)備磁性存在的環(huán)境中進(jìn)行。本方法除了預(yù)先實(shí)測(cè)八個(gè)航向自差外，其它全部過(guò)程均由羅經(jīng)師一人在船舶處于錨泊或?？看a頭的固定狀態(tài)下完成，不存在航行出海的不安全因素，能減輕船員勞動(dòng)強(qiáng)度。而且本方法既簡(jiǎn)便而容易實(shí)施，又不占用船舶營(yíng)運(yùn)時(shí)間，不消耗燃油，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益；按在廣州地區(qū)為萬(wàn)噸級(jí)船舶校正自差采用以往方法每次校正自差需出航1.5～2天計(jì)算，采用本發(fā)明方法校正自差每艘次多提供運(yùn)力和節(jié)約燃油的經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)5～10萬(wàn)元。
本發(fā)明方法尤其適用于營(yíng)運(yùn)船舶每年例行的磁羅經(jīng)自差校正。經(jīng)過(guò)近幾年來(lái)近500艘次的校正實(shí)踐證明，本發(fā)明方法的校正效果良好，符合有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。表2是采用本發(fā)明方法校正自差的部分實(shí)例的校正前后實(shí)測(cè)八個(gè)航向自差對(duì)比。
本發(fā)明的單一航向校正磁羅經(jīng)自差方法中所用的磁力保值偏轉(zhuǎn)儀包括三腳架和磁棒盒兩部分；三腳架的結(jié)構(gòu)與已有照像用的普通三腳架相同，其三只腳可伸縮調(diào)節(jié)長(zhǎng)度，上部有一可上下調(diào)節(jié)的中軸，磁棒盒就安裝在該中軸上端，盒的中心點(diǎn)位于該中軸軸線上，盒上裝有水平儀，盒中有呈對(duì)稱平行放置的若干永磁棒。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的磁力保值偏轉(zhuǎn)儀作具體說(shuō)明。


圖1是磁力保值偏轉(zhuǎn)儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中的A-A局部剖面圖；圖3是等分角器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是磁力保值偏轉(zhuǎn)儀的工作原理示意圖。
參照?qǐng)D1和圖2，該磁力保值偏轉(zhuǎn)儀有三腳架1、磁棒盒2。三腳架的中軸11可上下調(diào)節(jié)，可將磁棒盒2調(diào)節(jié)在不同高度上。磁棒盒內(nèi)部分隔成若干平行的小格，永磁棒22放置于這些小格中，構(gòu)成對(duì)稱、平行的排列結(jié)構(gòu)。磁棒盒2上裝有水平儀21，以便于判別磁棒盒是否處于水平狀態(tài)；磁棒盒2通過(guò)底部中央的安裝座23套裝在中軸11上端，定位銷(xiāo)24插在定位孔25和12上，起固定作用；定位孔25和12分別徑向穿過(guò)安裝座23和中軸11，當(dāng)這兩定位孔對(duì)正可插上定位銷(xiāo)24時(shí)，中軸11和三腳架一只腳13a的軸線正好落在磁棒盒中各磁棒磁軸的垂直平分垂面上。
還可在三腳架的一只腳13a下部裝上一個(gè)等分角器3，這樣，使用時(shí)操作起來(lái)更為簡(jiǎn)便快速。
參照?qǐng)D3，等分角器3包括等分桿31、邊桿32和調(diào)節(jié)桿33。等分桿31由兩節(jié)構(gòu)成拉桿式結(jié)構(gòu)，可伸縮調(diào)節(jié)長(zhǎng)度，其一端與套環(huán)37鉸連；等分角器就通過(guò)套環(huán)37套裝在三腳架的一只腳13a上，并可在其上滑動(dòng)，套環(huán)37上有定位螺絲38可起定位作用；等分桿另一端與兩邊桿32的一端鉸連在一起，構(gòu)成等分角器的頂點(diǎn)34。兩調(diào)節(jié)桿33的一端分別與套在等分桿31上的套環(huán)35鉸連，另一端分別與兩邊桿在距頂點(diǎn)34相同距離處鉸連；套環(huán)35可在等分桿上滑動(dòng)，從而通過(guò)調(diào)節(jié)桿帶動(dòng)兩邊桿張合調(diào)節(jié)角度大小，套環(huán)上有定位螺絲36可起定位作用。
本發(fā)明的磁力保值偏轉(zhuǎn)儀除了其中的永磁棒外，其它部件均由非磁性材料做成。
本發(fā)明的磁力保值偏轉(zhuǎn)儀專用于本發(fā)明的單一航向校正磁羅經(jīng)自差方法中消除半圓自差力的操作步驟中，其主要作用是可簡(jiǎn)便地將羅北在保持指向力大小不變的狀態(tài)下其指向轉(zhuǎn)移至所需要的方向(船的橫向或縱向)，實(shí)現(xiàn)人為模擬航向。
以下結(jié)合圖1和圖4說(shuō)明該磁力保值偏轉(zhuǎn)儀的使用操作方法及工作原理使用時(shí)，先將取下磁棒盒2，把三腳架1安放于羅經(jīng)柜上方，使其中軸11的軸線i與水平面垂直并經(jīng)過(guò)羅盤(pán)中心o，并使其一只腳13a的下端處于羅北與船的縱向X軸(或橫向Y軸)所成夾角的平分線1(以下稱等分角線)上；當(dāng)有等分角器3時(shí)，則調(diào)整等分角器，使其頂點(diǎn)位于羅盤(pán)中心O，兩邊桿分別與羅北和船的縱向X軸或橫向Y軸重合，這時(shí)，等分桿及與其相連的三腳架的一只腳13a即處于羅盤(pán)面上的等分角線1上。在中軸11上方裝上磁棒盒2，使定位孔25和12對(duì)正并插上定位銷(xiāo)24固定；調(diào)節(jié)三腳架三只腳的長(zhǎng)度，使磁棒盒處于水平狀態(tài)，可通過(guò)水平儀21判斷。這時(shí)盒中磁棒22的磁軸與水平面平行，并且等分角線1處于磁棒磁軸的垂直平分垂面P上，該垂直平分垂面P是指與各磁棒22的磁軸及水平面垂直并經(jīng)各磁棒磁軸中心的平面；這樣就使永磁棒22在羅盤(pán)中心的作用力F垂直于等分角線1。這時(shí)，只要通過(guò)調(diào)整磁棒方向使磁棒作用力F的方向處于使羅北向船的縱向X軸(或橫向Y軸)偏轉(zhuǎn)的方向上，并通過(guò)增減磁棒數(shù)量、或調(diào)節(jié)中軸改變磁棒盒與羅盤(pán)中心的距離，即可把羅北(指向力的方向)轉(zhuǎn)移到船的縱向(或橫向)上，而保持指向力的大小不變，從而實(shí)現(xiàn)人為模擬航向。
當(dāng)磁棒盒2中的永磁棒22在羅盤(pán)中心產(chǎn)生的作用力F垂直于等分角線1，并把羅北推到船縱軸X(或橫軸Y)方向上時(shí)，原指向力H′0和磁棒作用力F的合力為H′1，根據(jù)力的矢量合成及平面三角形理論，可知H′0和H′1相等，即指向力的大小保持不變而其指向轉(zhuǎn)移至船的縱向X軸(或橫向Y軸)上，也就是實(shí)現(xiàn)了在保持指向力大小不變的情況下，把羅北指向轉(zhuǎn)移至船的縱向(或橫向)上。
表1(單位度)
表2.部分實(shí)例校正前后實(shí)測(cè)八個(gè)航向自差對(duì)比(單位度)
權(quán)利要求
1.一種校正磁羅經(jīng)自差的方法，其特征包括(1)、預(yù)先在出航狀態(tài)分別實(shí)測(cè)出磁羅經(jīng)在N、NE、E、SE、S、SW、W、NW八個(gè)航向上的自差；(2)、由上述八個(gè)航向的自差分別按相應(yīng)的自差系數(shù)公式求出A、B、C、D、E五個(gè)自差系數(shù)，再求出相應(yīng)五個(gè)自差力A′λH、B′λH、C′λH、D′λH、E′λH的大小和方向；(3)、消除縱向半圓自差力B′λH①根據(jù)自差公式求出船所停定航向上的自差δ，再根據(jù)指向力公式求出在該航向上由地磁力和船磁力共同作用下的磁羅經(jīng)指向力H′，從而根據(jù)公式tg δB＝B′λH÷H′，求出H′與B′λH互相垂直時(shí)產(chǎn)生的最大自差δB；②用磁力保值偏轉(zhuǎn)儀把磁羅經(jīng)羅北在保持指向力H′大小不變的情況下轉(zhuǎn)移至船的正橫方向上；③調(diào)整校正器中的縱向校正磁棒的規(guī)格、數(shù)量或/和位置，使改變部分的校正力方向與B′λH方向相反，并使由該校正力產(chǎn)生的羅北偏轉(zhuǎn)角δB校的大小等于或最接近于δB；(4)消除橫向半圓自差力C′λH①由經(jīng)上述步驟(3)校正后的剩余自差系數(shù)B剩，根據(jù)B′剩λH＝λHSiaB剩求出相應(yīng)的剩余自差力B′剩λH，將其代入指向力公式，求出經(jīng)上述步驟(3)校正后的指向力H″，再根據(jù)公式tgδc＝C′λH÷H″求出H″與C′λH互相垂直時(shí)產(chǎn)生的最大自差δC；②用磁力保值偏轉(zhuǎn)儀把磁羅經(jīng)羅北在保持指向力H″大小不變的情況下轉(zhuǎn)移至船的縱向方向上；③調(diào)整校正器的橫向校正磁棒的規(guī)格、數(shù)量或/和位置，使改變部分的校正力方向與C′λH方向相反，并使由該校正力產(chǎn)生的羅北偏轉(zhuǎn)角δC校的大小等于或最接近于δC；(5)消除象限自差力D′λH根據(jù)校正器上原有校正軟鐵的規(guī)格、數(shù)量及位置，從校正軟鐵能量表查得其校正力D′λH所產(chǎn)生的羅北最大偏轉(zhuǎn)角δD1，再由D′λH所產(chǎn)生的最大自差δD，根據(jù)δD0＝δD-δD1求出船軟鐵自差力D′0λH所產(chǎn)生最大自差δD0；再?gòu)男Ｕ涜F能量表查出要使羅北產(chǎn)生與δD0方向相反、大小相等或最相近的偏轉(zhuǎn)角δD校所需要的校正軟鐵的規(guī)格、數(shù)量及位置，再據(jù)此重新放置相應(yīng)的校正軟鐵；(6)預(yù)報(bào)各航向剩余自差將經(jīng)過(guò)上述校正以后的五個(gè)自差力的剩余自差系數(shù)代入自差公式，求得各航向上的剩余自差，將其編制成自差表供船舶航行使用。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在校正縱向或橫向半圓自差之前，先把校正器原有校正軟鐵的規(guī)格、數(shù)量及位置做好記錄后全部取出，待校正完半圓自差后，再將其恢復(fù)原來(lái)位置，或者等校正象限自差時(shí)按最后查表所確定的能消除D′0λH力的新的校正軟鐵規(guī)格、數(shù)量及位置進(jìn)行放置。
3.一種用于權(quán)利要求1所述方法的磁力保值偏轉(zhuǎn)儀，其特征是該偏轉(zhuǎn)儀包括三腳架(1)和磁棒盒(2)兩部分，三腳架的結(jié)構(gòu)與已有照相用的普通三腳架相同，其三只腳可伸縮調(diào)節(jié)長(zhǎng)度，上部有一可上下調(diào)節(jié)的中軸(11)，磁棒盒(2)就安裝在該中軸上端，盒的中心點(diǎn)位于該中軸軸線上，盒上裝有水平儀(21)，盒中有呈對(duì)稱平行放置的若干永磁棒(22)。
4.按照權(quán)利要求3所述的偏轉(zhuǎn)儀，其特征是磁棒盒(2)通過(guò)其底部中央的安裝座(23)套裝在三膿中軸(11)上端，安裝座(23)和中軸(11)上端分別有位置互相對(duì)應(yīng)的徑向穿過(guò)的定位孔(25和12)，當(dāng)該兩定位孔(25和12)對(duì)正可插上定位銷(xiāo)(24)時(shí)，中軸(11)和三腳架一只腳(13a)的軸線正好落在磁棒盒中各磁棒磁軸的垂直平分垂面上。
5.按照權(quán)利要求4所述的偏轉(zhuǎn)儀，其特征是在三腳架(1)的一只腳(13a)下部裝有一個(gè)等分角器(3)。
6.按照權(quán)利要求5所述的偏轉(zhuǎn)儀，其特征是所說(shuō)的等分角器(3)包括等分桿(31)、邊桿(32)和調(diào)節(jié)桿(33)；等分桿由兩節(jié)構(gòu)成可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的拉桿式結(jié)構(gòu)，其一端與裝在三腳架(1)的一只腳(13a)上的套環(huán)(37)鉸連，套環(huán)(37)上有定位螺絲(38)，等分桿另一端與兩邊桿(32)的一端鉸連在一起，構(gòu)成該等分角器的頂點(diǎn)(34)；兩調(diào)節(jié)桿(33)的一端分別與套在等分桿上的套環(huán)(35)鉸連，另一端分別與兩邊桿在距頂點(diǎn)相同距離處鉸連；套環(huán)(35)可在等分桿上滑動(dòng)，其上有定位螺絲(36)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種校正磁羅經(jīng)自差的方法及其所用的磁力保值偏轉(zhuǎn)儀。本發(fā)明的方法是由實(shí)測(cè)特定八個(gè)航向自差求出各有關(guān)的量，然后在單一航向上用磁力保值偏轉(zhuǎn)儀實(shí)現(xiàn)在保持羅北指向力大小不變情況下的人為模擬航向，使自差力與指向力垂直，再調(diào)整校正器消除相應(yīng)的自差力。本方法可在船泊定或?？看a頭時(shí)進(jìn)行，船不必出航，因此既安全簡(jiǎn)便，又不占用營(yíng)運(yùn)時(shí)間，不耗燃油，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明的磁力保值偏轉(zhuǎn)儀由磁棒盒和三腳架構(gòu)成。
文檔編號(hào)G01C17/02GK1147085SQ9611911
公開(kāi)日1997年4月9日 申請(qǐng)日期1996年7月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月18日
發(fā)明者鄭毓深, 鄭頌飚, 鄭壯飚 申請(qǐng)人:鄭毓深