航海学-第一篇基础知识

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1.将半圆法换算为圆周法

通过的半圆法和圆周法的划分方法便知它们之间的换算关系如下: 在NE半圆: 圆周度数=半圆

在SE半圆: 圆周度数=180?- 半圆度数 在SW半圆: 圆周度数=180?+ 半圆度数 在NW半圆: 圆周度数=360?- 半圆度数

例1-1-3:已知半圆法方向40?NE、70?SE、100?SW和120?NW,分别求出各自对应的圆周度数。 解:根据半圆法与圆周法的换算关系可得出下列结果:

半圆度数:40?NE 70?SE 100?SW 120?NW

圆周度数:040? 110?(180?- 70?) 280?(180?+ 100?) 240?(360?-120?)

2.将罗经点法换算为圆周法

根据一个点等于11?.25,两者的换算可以通过下列两种方法来解决: 1)记住基点与隅点共8个点的圆周法度数,然后根据所求罗经点在最靠近的基点或隅点的左、右第1或2个点,加或减1或2个点的度数,即11?.25或22?.5,其结果就是圆周法的度数。

2)用所求罗经点所位于的点数乘上11?.25即可求出圆周法的度数。 例1-1-4:已知罗经点SE?E,求圆周法方向。

解:用第一种方法:由于SE?E位于隅点SE(135?)左第1个罗经点,故: SE?E的圆周法度数=135?-11?.25=123?.75

用第二种方法:由于SE?E位于第11个罗经点,故: SE?E的圆周法度数=11×11?.25=123?.75

航海上半圆法与圆周法的换算使用得比较普遍,罗经点法与圆周法的换算用得较少。

第三节 航海指向仪器及其误差

船舶在海上航行有了指向仪器才不会迷失方向。船舶在海上航行的指向仪器是罗经。罗经分为磁罗经和陀螺罗经两种。 一、磁罗经及其误差

1.磁罗经(magnetic compass)

我国古代就发明了指南针,磁罗经就是在指南针的基础上发展起来的一种指向仪器,它是利用磁针在地磁场作用下能指向磁北的原理而制成的一种指示方向的仪器,它不依赖任何外界条件就能工作的一种指向仪器,基于此,船舶上 NM N 配备的标准罗经就是磁罗经。 Var 2.磁差 1)磁差定义 地球本身是一个大磁场,它的两个磁极分别位于两个地极附近,其 中靠近地理北极的称为地磁北极,用“NM”表示;靠近地理南极的称为图1-1-8磁差定义示意图 地磁南极,用“SM”表示。地磁极不是固定不变的,而是有规律地绕地极按椭圆轨道在运动。据推算,大约650年绕地极变化一周。如1980年,地磁北极在?78?12?.0N、?102?54?.0W,1984年地磁北极在?77?17?.0N、?102?18?.0W。由此可见,地磁两极与地理两极是不重合的,加之地球内部结构不均匀,地球上某一点的磁北线(指向磁北极的线)与真北线(指向地球北极的线)往往不能重合,它们之间的夹角称为磁偏角,航海上将某地的磁北线与真北线之间的夹角即磁偏角定义为磁差,书写时用Var表示,如图1-1-8所示。磁差的符号是以真北为基准线来确定的,当磁北线偏在真北线之西时,磁差为西,书写或计算时用“W”或“-”表示;当磁北线偏在真北线之东时,磁差为东,书写或计算时用“E”或“+”表示。磁差最小值为0,在概位于?14?14?.0N附近;最大值为180?,位于同名磁极和地极之间的连线上。

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2)年差(annual change)

地球上某点的磁差不是固定不变的,地球上某点磁差每年的改变量称为该点的年差。年差的大小通常在0?~±0. 2?之间。年差的符号在海图上表示有两种方法,一种是用“+”和“-”表示,其中“+”和“-”是指磁差绝对值的增加和减少;另一种是用东(E)或西(w)来表示,其中东(E)或西(w)是指年差是向东(E)或向西(w)变化。例如磁差偏西4?11?.3W (1996),年差约+2?.0,是说明该地1996年磁差偏西4?11?.3,以后每年向西增大2?.0。又如磁差2?59?.OW(1995)(1?.5E),说明1995年该地磁差偏西2?59?.O,磁差每年向东变化1?.5。

3)磁差的计算

根据磁差和年差的定义,不难得出以下公式:

所求年磁差=测定年磁差±年差(所求年-测定年)

其中±的判断要看年差的符号。年差的符号与磁差符号没有直接联系,因此在计算磁差时,不能直接加减。另外,有些地区磁差较小,在改正年差后磁差符号可能改变,如磁差偏西0?15?.0W (1986),年差约-2?.0,则2006年该地磁差是0?5?.0E。

例1-1-5:某地磁差资料为:磁差偏西0?30?(1989),年差-2?.0,则该地1999年的 磁差为_____。

A.0?10?E B.0?10?W C.0?50?W D.0?50?E

解:Var99=0?30?W-2?.0(1999-1989)= 0?10?W,所以答案为:B

例1-1-6:某地磁差资料为:Var.0?40?E(1989),increase about 2?.5annually, 则该地1999年的磁差为_____。

A.0?15?E B. l?05?E C.0?15?W D.1?05?W

解:Var99=0?40?E+2?.5(1999-1989)= 1?05?E,所以答案为:B 4)影响磁差变化的因素

磁差的大小和符号并不是固定不变的,它将随下列因素影响而变化: (1)与纬度有关

由于地球磁差强度分布不均匀,使得地球表面每一点的磁差大小和符号不同。根据资料 表明,纬度越高,磁差数值越大。 (2)与时间有关

地磁极是不断围绕地极移动的,地磁极移动引起地球表面同一地点的磁差大小和符号在不断 (3)与磁暴有关

地磁要素的偶然波动称为磁暴。据研究,磁暴与太阳黑子的爆发有关,磁暴发生时间短暂,但磁差变化都很大,最大可达几十度。 (4)地球上存在异常磁区

由于地球上局部地表下埋藏大量磁性矿物,使得局部地区的磁差大小和符号与周围地区有着显著的差别,这些地区称为异常磁区。如我国台湾省的花瓶屿和山东省威海附近的鸡鸣岛等地区都有异常磁区,异常磁区在海图上通常标明“异常磁区”或“地磁异常”。当船舶航行在此类海区时,应尽可能避免使用磁罗经。 5)磁差资料的查取

(1)在远洋航行图和总图上,由不便于印罗

经花,在这些图上印有等磁差曲线,但磁差的测

图1-1-9 罗经花示意图 定年份是印在海图标题栏内的,因此,磁差资料

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在等磁差曲线和海图标题栏内同查取。每条等磁差曲线上都注有磁差的数值、符号和年差的数值、符号。

当船位介于两个罗经花之间,应根据船位与两个罗经花的不同距离,按比例进行内插求磁差。 (2)在一般航用海图上,通常印有2--4个罗经花(compass rose),磁差资料在罗经花中心附近查取,如图1-1-9所示。其资料包括磁差的大小、符号和测量年份、年差的数据和符号。

(3)在港湾图上,由于区域较小,故磁差资料标示在海图标题栏内,所以磁差资料在海图标题栏内查取。

3.自差

1)自差(deviation)产生的原因

由于船舶是钢铁制造的,船舶钢铁受到地磁场磁化后也要形成了 磁场,加上船上一些电气设备本身要产生电磁场,所有这些由于船舶图1-1-10 自差示意图 本身产生的磁场统称为船磁。磁罗经在船磁和地磁的共同影响下,磁罗经指北端指示的

表1-1-2剩余自差表 北称为罗北NC。正是

CC Dev CC Dev CC Dev CC Dev 由于船磁的影响使

磁罗经指向发生了偏差,罗北NC与磁000? -2?.5 090? -1?.5 180? 2?.5 270? 2?.3 北NM不重合,它们010? -2?.7 100? -1?.0 190? 3?.0 280? 1?.8 之间的夹角称为自020? -3?.0 110? -0?.5 200? 3?.3 290? 1?.5 差,用Dev表示。自030? -3?.2 120? 0?.0 210? 3?.6 300? 1?.0 差的符号是以磁北040? -3?.2 130? 0?.5 220? 3?.7 310? 0?.5 为基准来确定的,如050? -3?.0 140? 1?.0 230? 3?.5 320? 0?.0 图1-1-10所示,当060? -2?.7 150? 1?.3 240? 3?.2 330? -0?.5 罗北偏在磁北之东070? -2?.5 160? 1?.7 250? 3?.0 340? -1?.0 时,自差为东,书写080? -2?.2 170? 2?.1 260? 2?.6 350? -1?.5 时用“E”、计算时用

“+”来表示;当罗北偏在磁北之西时,自差为西,书写时用“W”、计算时用“-”来表示。自差的最小值为0?,最大值为180?。 2)影响自差变化的因素

自差的大小与符号并不是固定不变的,它将随下列因素影响而变化。 (1) 船磁

自差产生的原因是由于船磁的影响,所以船磁不同,自差不同。因此船舶大小、船舶材质、所装货物都会对自差产生影响。同一艘船,当船上装有钢铁和磁性物质以及磁罗经附近铁器和电器位置发生变动都会引起自差的改变。 (2)航向

当船舶航向(即船首所指的方向)改变之后,船磁与地磁间的合力方向发生变化,使得自差随之改变。

(3)纬度

当船舶所在纬度发生变化时,地磁的大小发生改变,因而船磁发生改变,自差也随之而变。

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3)自差的查取

当船舶磁罗经自差较大时,对罗经的使用会带来不便,甚至会造成错觉而发生海事,如船舶真航向030?,自差100?E,磁差3?E,则船舶用磁罗经指向需走287?,也就是说磁罗经指在287?代表船舶真航向030?,非常不方便。因此,当船舶发现自差较大或某些特殊情况下都需要对磁罗经进行校正,并加以消除。但不可能将所有方向上的自差都消除掉,一般还会有0?~±3?左右的自差,称之为剩余自差。在实际航海中的自差,通常是指剩余自差。那么, 剩余自差在实际航海上怎样查取呢? 剩余自差是经罗经校正后测定出来并编制成剩余自差表或剩余自差曲线来表示的。

(1)剩余自差表

见表1-1-2,它是以罗航向为查表引数编制的一张表,使用时非常方便。当已知罗航向求剩余自差时,直接查表即可,必要时进行内插。

例1-4-3:已知罗航向150?,查表求剩余自差。 解:查表1-1-2可得剩余自差1?.3。

(2)剩余自差曲线图 图1-1-11 剩余自差曲线图 如图1-1-11所示,它是以罗航向为横坐标、剩余自差为纵坐标的一张曲线图。使用方法同剩余自差表。

注意的是,不管是使用剩余自差表还是剩余自差曲线图,查表引数均是罗航向,如果无法求得罗航向,可用磁航向代替罗航向查剩余自差表或剩余自差曲线图,不能用真航向代替罗航向查剩余自差表或剩余自差曲线图。 4.罗经差(compass error)ΔC 1)罗经差的概念

磁差和自差之和即罗经差,也就是说磁罗经指示的北(简称罗北Nc)偏离真北N的角度,用ΔC表示,其符号是以真北为基准来确定的。当罗北偏离真北以东时,罗经差符号为东,用“E”或“+”号表示;反之,当罗北偏离真北以西时,其罗经差符号为西,用“W”或“-”

表示,如图1-1-12所示。 2)罗经差的计算

由于罗经差为磁差与自差的代数和即ΔC=Var+Der。计算时罗经

差精确到O?.1即可。

图1-1-12陀螺罗经差示意 例1-1-7:已知某轮磁差1?W,自差2?E,求罗经差ΔC。

解:将有关数据代人公式ΔC=Var+Dev则有: Var 1?W +) Dev 2?E Var 1?E 二、陀螺罗经及其指向误差 1.陀螺罗经

陀螺罗经又称电罗经,其工作原理及相关知识详见《航海仪器》。 2.陀螺罗经指向误差

陀螺罗经指向误差习惯上称为陀螺差,它是陀罗北NG偏离真北N,的角度,用ΔG表示。它

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