Odchylka magnetického kompasu. Oprava a překlad bodů, navigační přístroje, základy hydrometeorologie, ovládání lodi, ovládání lodi, ovládání malého plavidla
Moderní lodě jsou stavěny převážně ze speciální oceli a železa. Trup nástavby a další části plavidla, které při stavbě zaujímají nezměněnou polohu vzhledem k magnetickému poli Země, se postupně magnetizují a vytvářejí vlastní magnetická pole. K nim se přidávají magnetická pole vytvářená lodní elektřinou a přepravovaným nákladem, který má magnetické vlastnosti. Všechna tato pole tvoří magnetické pole lodi, které
se liší místo od místa na lodi.
Magnetický systém kompasové karty instalované na lodi je vystaven kombinovanému účinku magnetického pole lodi v daném místě lodi a magnetického pole Země v dané navigační oblasti. V důsledku toho se její magnetická osa a následně i průměr karty 0-180° nastaví v určitém směru, který v obecný případ odlišný od směru magnetického poledníku.
Vertikální rovina procházející magnetickou osou kompasové karty instalované na lodi se nazývá rovina poledníku kompasu. Stopy z průsečíku roviny poledníku kompasu s rovinou skutečný horizont nazývaná čára kompasu
poledník nebo poledník kompasu a označuje se Nk-Sk
.
Úhel, pod kterým se rovina poledníku kompasu odchyluje od roviny magnetického poledníku, se nazývá odchylka magnetického kompasu. ? .
Odchylka magnetického kompasu se měří v rovině skutečného horizontu od severní části magnetického poledníku k E nebo W až 180°. Pokud je současně severní část poledníku kompasu odchýlena od magnetického poledníku na východ, pak se odchylka nazývá východní (jádro) a je jí připsáno znaménko plus, pokud je na západ, pak se odchylka nazývá západní (západní) a připisuje se mu znaménko mínus
Velikost odchylky závisí na řadě faktorů, především na umístění kompasu na lodi. Kompas nainstalovaný na horním můstku, a tedy poněkud vzdálený od hlavních hmot lodního železa, bude odchylka menší než u dráhy instalované uvnitř kormidelny. Důležitý je výběr místa při instalaci magnetického kompasu. Obvykle se instaluje v diametrální rovině blíže středové části, takže v bezprostřední blízkosti nejsou žádné významné železné hmoty a zejména pohyblivé železo (jeřáby, šípy, davy atd.).
Veškeré lodní železo je magneticky rozděleno na „tvrdé“ a „měkké“. Pevná látka má velmi výraznou schopnost udržet jednou přijatý magnetismus, který není ovlivněn slabším zemským magnetismem. Měkké železo neudrží výsledný magnetismus a je schopno remagnetizovat při změně i slabého magnetického pole.
Odchylka magnetického kompasu bude také záviset na kurzu plavidla. Při změně kurzu se změní poloha plavidla a všech jeho železných částí vůči magnetickému poledníku a magnetické ose karty. Měkké lodní železo, které zaujalo novou pozici v magnetickém poli Země, bude remagnetizováno
a navíc ovlivní kartu z jiných směrů. Pevné železo, aniž by změnilo svůj magnetismus, ale změnilo svou polohu vzhledem ke kartě spolu s lodí, na něj bude působit také z nových směrů. Při interakci s magnetickým polem Země tyto síly, jejichž velikost a směr se změnily, způsobí změnu odchylky kompasu.
Odchylka magnetického kompasu se také změní se změnou zeměpisné šířky navigační oblasti plavidla. Při změně zeměpisné šířky se mění intenzita magnetického pole Země a v souvislosti s tím dochází k remagnetizaci měkkého železa. V důsledku toho bude odchylka kompasu na stejném kurzu, ale v různých zeměpisných šířkách, odlišná.
Výchylka kompasu se mění při nakládání nebo vykládání nákladu, který má svůj vlastní magnetismus nebo je schopen magnetizace či remagnetizace v magnetickém poli Země a lodi. Může také záviset na řadě faktorů, které způsobují změny v magnetickém poli
stav lodi: od otřesů trupu během bouře, nárazu do ledu a jiných silných otřesů, dlouhá zastávka ve stejné poloze, například při opravách, při elektrických svařovacích pracích na lodi atd.
Podle charakteru výskytu se rozlišují půlkruhové, čtvrtinové a patní odchylky. Půlkruh je vytvořen tvrdým železem, čtvrt - měkkým, náklon nastává, když se loď valí.
Aby se zabránilo detonaci magnetickými minami během války, jsou lodě podrobeny speciální demagnetizaci. Za tímto účelem, aby se na určité limity snížila složka magnetického pole pod kýlem plavidla, jsou magnetická pole lodi kompenzována tím, že na ně působí protilehlá elektromagnetická pole vytvořená pomocí jiný druh vinutí instalovaná na lodi, kterými prochází elektrický proud. Celý komplex vinutí
a zařízení pro jejich činnost se nazývá demagnetizační nebo ochranné zařízení (RU nebo ZU).
Magnetická pole vinutí demagnetizačního zařízení působí nejen pod kýlem lodi do hloubky ochrany, ale i v libovolném místě nad palubou. V důsledku toho mají tato pole určitý vliv na soustavu šipek magnetického kompasu a vytvářejí další odchylku kladného nebo záporného znaménka. Na rozdíl od obvyklé odchylky způsobené lodním železem se odchylka vytvářená magnetickými poli vinutí s proudem podmíněně nazývá elektromagnetická.
Elektromagnetickou odchylku nelze pozorovat samostatně, pozorujeme ji společně s magnetickou odchylkou, její zvýšení nebo snížení. Elektromagnetická odchylka se objeví při zapnutí vinutí rozváděče a zmizí, když se vypne.
Na moderní lodi může odchylka magnetického kompasu dosáhnout několika desítek stupňů. Použití kompasu je v tomto případě extrémně obtížné a v některých případech dokonce nemožné. Síly, které způsobují tak velkou odchylku, se na některých kurzech mohou sčítat a být směrovány tak, že vyvažují vodící sílu kompasu, který udržuje magnetickou osu karty v rovině poledníku kompasu. V důsledku toho kompas na těchto kurzech prostě nebude fungovat, protože jeho karta bude v poloze indiferentní rovnováhy a když se plavidlo otočí, třecí síly jsou unášeny stejným směrem a ukazují stejný kurz. Li
Pokud oslabená vodicí síla dokáže překonat toto tření, nebude stačit rychle přivést kartu k poledníku kompasu, karta bude na místě instalována velmi pomalu. Nk-Sk
.
Při velké odchylce je rozdíl mezi kompasem a magnetickými kursy velmi velký a člověk by musel mít dvě tabulky odchylek: jednu pro kompas, druhou pro magnetické kursy, které v praktická práce způsobilo by velké nepříjemnosti.
Konečně, s velkou odchylkou by stanovení jejích hodnot pro střední tabulkové sazby jednoduchou interpolací bylo nejen obtížné, ale také nesprávné, protože změna odchylky by nebyla
úměrné změně sazeb, což by do značné míry ovlivnilo výpočty.
Pro zajištění spolehlivých a přesných údajů magnetického kompasu je tedy nutné přijmout opatření k odstranění odchylky. Teoretické zdůvodnění a praktické techniky zničení odchylek je uvažováno v kurzu "Magneticko-kompasové podnikání". Pokud jde o princip eliminace odchylky, spočívá v umělém vytváření magnetických polí v blízkosti kompasové karty, stejných, ale opačných znaménků, jako pole tvořená lodním železem. Tímto způsobem jsou kompenzována pole a síly, které způsobují odchylku kompasu.
K odstranění elektromagnetické odchylky se používají speciální zařízení, která vylučují vliv elektromagnetického pole vinutí nabíječky nebo rozvaděče na kompasovou kartu. Celý komplex vinutí instalovaných pod hrncem magnetického kompasu a ovládací zařízení takových zařízení se nazývá kompenzační zařízení (CUS). Podle počtu kompenzačních cívek se dělí na KUS-3 (tři cívky), KUS-6 (šest cívek),
KUS-9 (devět cívek), KUS-12 (dvanáct cívek).
Destrukční práce, odchylky se provádějí na k tomu speciálně vybavené rejdě, v režimu lodi ve složeném režimu, kdy jsou nákladní prostory zavřené, palubní náklad je upevněn, ráhna jsou uložena, elektrárna, pomocné mechanismy a elektrické jednotky fungují.
Zničení odchylky podle pravidel technický provoz by měla být prováděna alespoň jednou ročně a navíc ve všech případech, kdy se očekává změna magnetického stavu lodi, tj. po opravě nebo dlouhém pobytu v přístavu, po přijetí nebo dodání nákladu, který má magnetické vlastnosti s velkou změnou magnetické šířky v důsledku pohybu z jednoho bodu do druhého a tak dále.
Obsah článku
KOMPAS, zařízení pro určování vodorovných směrů na zemi. Používá se k určení směru, kterým loď, letadlo, přistává vozidlo; směr, kterým chodec jde; směry k nějakému objektu nebo orientačnímu bodu. Kompasy se dělí do dvou hlavních tříd: magnetické kompasy, jako jsou šipky, které používají topografové a turisté, a nemagnetické, jako je gyrokompas a radiokompas.
Kompasová karta.
Pro určení směrů v kompasu je kartička (obr. 1) - kruhová stupnice s 360 dílky (každý odpovídá jednomu úhlovému stupni), označená tak, že odpočítávání je od nuly ve směru hodinových ručiček. Sever (sever, S nebo C) obvykle odpovídá 0°, východ (východ, O, V nebo B) - 90°, jih (jih, S nebo S) - 180°, západ (západ, Z nebo H) - 270 °C. Toto jsou hlavní kompasové body (země světa). Mezi nimi jsou "čtvrtinové" body: severovýchod nebo severovýchod (45°), jihovýchod nebo jihovýchod (135°), jihozápad nebo jihozápad (225°) a severozápad nebo SZ (315°). Mezi hlavní a čtvrtí je 16 „hlavních“ bodů, jako je sever-severovýchod a sever-severozápad (kdysi bylo dalších 16 bodů, jako je „severní stín-západ“, jednoduše nazývané body) .
BUZOLA
Princip fungování.
V zařízení udávajícím směr musí být nějaký referenční směr, od kterého by se počítaly všechny ostatní. V magnetickém kompasu je tento směr čárou spojující severní a jižní pól Země. V tomto směru se magnetická tyč sama usadí, pokud je zavěšena tak, že se může volně otáčet ve vodorovné rovině. Faktem je, že v magnetickém poli Země působí na magnetickou tyč rotující dvojice sil, která ji nastavuje ve směru magnetického pole. V magnetickém kompasu hraje roli takové tyče zmagnetizovaná střelka, která se při měření sama nastaví rovnoběžně s magnetickým polem Země.
Šipkový kompas.
Jedná se o nejběžnější typ magnetického kompasu. Často se používá v kapesní verzi. V šípovém kompasu (obr. 2) je v něm volně instalována tenká magnetická střelka střední bod na svislé ose, což umožňuje otáčení ve vodorovné rovině. Severní konec šipky je označen a karta je k němu připevněna koaxiálně. Při měření je nutné kompas držet v ruce nebo jej nasadit na stativ tak, aby rovina otáčení šipky byla přísně vodorovná. Potom bude severní konec šipky ukazovat na severní magnetický pól Země. Kompas uzpůsobený pro topografy je zaměřovací zařízení, tzn. přístroj na měření azimutu. Obvykle je vybavena zaměřovacím dalekohledem, který se otáčí, dokud není zarovnán s požadovaným objektem, aby se pak z karty přečetl azimut objektu.
Kapalný kompas.
Kapalný kompas neboli plovoucí kartový kompas je nejpřesnější a nejstabilnější ze všech magnetických kompasů. Často se aplikuje na námořních plavidel a proto se nazývá soud. Konstrukce takového kompasu jsou různé; v typické variantě se jedná o „hrnec“ naplněný kapalinou (obr. 3), ve kterém je na svislé ose upevněna hliníková karta. Na opačných stranách osy je na spodní straně karty připevněn pár nebo dva páry magnetů. Uprostřed karty je dutý polokulový výstupek - plovák, který zeslabuje tlak na podpěru nápravy (když je hrnec naplněný kompasovou kapalinou). Osa karty, procházející středem plováku, spočívá na kamenném ložisku, obvykle vyrobeném ze syntetického safíru. Axiální ložisko je upevněno na pevném disku s "hlavicí". Na dně hrnce jsou dva otvory, kterými může kapalina přetékat do expanzní komory a kompenzovat tak změny tlaku a teploty.
Karta plave na hladině kompasové kapaliny. Kapalina navíc zklidňuje vibrace karty způsobené odvalováním. Voda není vhodná pro lodní kompas, protože zamrzá. 45% použité směsi ethylalkohol s 55% destilovanou vodou, směsí glycerinu s destilovanou vodou nebo vysoce čistým ropným destilátem.
Buřinka kompasu je odlita z bronzu a je opatřena skleněným uzávěrem s těsněním, které vylučuje možnost vytečení. V horní části nadhazovače je upevněn azimutový neboli směrový kroužek. Umožňuje určit směr k různým objektům vzhledem k průběhu plavidla. Buzola je ve svém závěsu upevněna na vnitřním kroužku kardanového kloubu, ve kterém se může volně otáčet při zachování vodorovné polohy v podmínkách klopení.
Nadhazovač kompasu je upevněn tak, že jeho speciální šipka nebo značka, nazývaná čára kurzu, nebo černá čára, nazývaná čára kurzu, ukazuje na příď plavidla. Když se změní kurz lodi, kompasová karta je držena na místě magnety, které vždy udržují jejich severojižní směr. Posunutím značky kurzu nebo čáry vzhledem ke kartě můžete ovládat změny kurzu.
KOREKCE KOMPASU
Korekce kompasu je odchylka jeho údajů od skutečného severu (severu). Jeho příčinami jsou odchylka magnetické střelky a magnetická deklinace.
Odchylka.
Kompas ukazuje na tzv. kompas, a nikoli magnetický sever (magnetický severní pól), a odpovídající úhlový rozdíl ve směrech se nazývá odchylka. Je to kvůli přítomnosti místních magnetických polí superponovaných na magnetické pole Země. Místní magnetické pole může vytvořit trup lodi, náklad, velké hmoty Železná Ruda umístěné v blízkosti kompasu a dalších objektů. Správný směr se získá zohledněním korekce odchylky v odečtech kompasu.
Lodní magnetismus.
Místní magnetická pole vytvářená trupem lodi a krytá pojmem lodní magnetismus se dělí na proměnná a konstantní. Proměnný lodní magnetismus je indukován v ocelovém trupu lodi magnetickým polem Země. Intenzita střídavého lodního magnetismu se mění v závislosti na směru lodi a zeměpisné šířce. Permanentní lodní magnetismus vzniká při stavbě lodi, kdy se vlivem vibrací způsobených např. nýtováním stane ocelový plášť permanentním magnetem. Intenzita a polarita (směr) permanentního magnetismu lodi závisí na umístění (zeměpisné šířce) a orientaci trupu lodi při její montáži. Permanentní magnetismus se částečně ztrácí po spuštění lodi do vody a poté, co byla na rozbouřeném moři. Navíc se během „stárnutí“ trupu poněkud mění, ale po roce provozu plavidla se jeho změny výrazně omezí.
Lodní magnetismus lze rozložit na tři vzájemně kolmé složky: podélnou (vzhledem k lodi), příčnou horizontální a příčnou vertikální. Odchylky magnetické střelky, způsobené magnetismem lodi, jsou korigovány umístěním permanentních magnetů blízko kompasu, paralelně s těmito součástmi.
Binnacle.
Lodní kompas se obvykle montuje v univerzálním kloubu na speciálním stojanu zvaném binnacle (obr. 4). Přihrádka je pevně a bezpečně připevněna k palubě plavidla, obvykle na středové ose plavidla. Magnety jsou také instalovány na binnacle pro kompenzaci vlivu lodního magnetismu a ochranný kryt pro kompas s vnitřním osvětlovačem karet je upevněn. Dříve se binnacle vyráběl ve formě vyřezávané dřevěné figurky, ale na moderních lodích je to jen válcový stojan.
Magnetická deklinace.
Magnetická deklinace je úhlový rozdíl mezi magnetickým a skutečným severem kvůli skutečnosti, že magnetická Severní pól Země je posunuta o 2100 km vzhledem ke skutečné, geografické.
Deklinační mapa.
Magnetická deklinace se mění v čase a od bodu k bodu na zemském povrchu. V důsledku měření magnetického pole Země byly získány deklinační mapy, které udávají velikost magnetické deklinace a rychlost její změny v různých oblastech. Obrysy nulové magnetické deklinace na takových mapách, vycházející ze severního magnetického pólu, se nazývají agonické čáry nebo agony a obrysy stejné magnetické deklinace se nazývají izogonické nebo izogony.
Korekce kompasu.
V současné době se používá řada různých metod účtování korekcí kompasu. Všechny jsou stejně dobré, a proto stačí uvést jako příklad pouze jeden přijatý americkým námořnictvem. Odchylky a magnetické deklinace na východ jsou považovány za pozitivní a na západ - negativní. Výpočty se provádějí podle následujících vzorců:
Magn. např. = Comp. např. + odchylka,
Comp. např. = Mag. např. + Deklinace.
Vektor T síla magnetického pole Země leží v rovině magnetického poledníku a svírá s rovinou horizontu určitý úhel já. Tento roh se nazývá magnetický sklon a může se lišit v rámci
.
Spolu s výše uvedeným se berou v úvahu projekce H A Z vektor T k rovině horizontu, respektive k místní vertikále. Tyto komponenty jsou definovány následujícími rovnostmi:
. (1.1)
Na navigačních mapách lze nakreslit čáry stejných hodnot zadaných parametrů. izogony se nazývají čáry stejných hodnot magnetické deklinace. Nazývají se čáry stejných hodnot magnetického sklonu izoklina. Řádky stejné hodnoty H A Z volal izodynamika.
Magnetické pole Země prochází pomalou roční změnou, stejně jako poměrně rychlými změnami, například v důsledku aktivace procesů na Slunci. Rovnoměrnost magnetického pole Země je navíc výrazně ovlivněna místními magnetickými anomáliemi.
měkké magnetické materiály jsou magnetizovány složkami zemského magnetického pole. Lodní a zemské magnetické pole znázorníme ve formě odpovídajících součástek X¢, Y¢, Z¢ A X,Y,Z(obr. 4.1) vektory intenzity (resp. indukce) těchto polí podél os souřadnicového systému ohz pevně spojené s lodí. Charakteristikou magnetizace měkkých magnetických materiálů zemským magnetickým polem je, že jsou magnetizovány 
| Důležité! |
nastavení Ach, dx A gX, směřující podél os Ach, OU A oz, respektive (obr. 4.1). Tady a, d A G jsou koeficienty úměrnosti, které určují velikost indikovaných složek ve zlomcích magnetizačního pole. Podobně materiál zmagnetizovaný součástkou Y zemní pole, vytvoří si vlastní pole s komponentami od Y, eY A hY a magnetizovanou komponentu Z- s komponenty cZ, fZ A kZ.
Vzhledem k výše uvedenému lze výslednou sílu magnetického pole lodi podél os spojených s lodí znázornit jako následující rovnosti (obr. 1.33):
X¢ = X + aX + bY + cZ + P,
Y¢ = Y + dX + eY + fZ + Q,(4.1)
Z¢ = Z + gX + hY + kZ + R,
Kde H, Q A R jsou složky magnetického pole generovaného permanentním magnetismem lodi. Jsou volány rovnice (4.1). Poissonovy rovnice a koeficienty a...k – Poissonovy poměry. Výsledné rovnice charakterizují strukturu magnetického pole lodi a jsou výchozím bodem pro různá hodnocení v praxi. Pro proces navigace je však hlavním zájmem vztah mezi parametry pole lodi a chybami MC, tzn. s odchylkou, ke které dochází u kompasu instalovaného v daném místě na lodi. Tato odchylka je určena odchylkou od roviny magnetického poledníku horizontální složky H¢(obr. 4.1) magnetického pole lodi, tvořeného geometrickým součtem vektorů X¢ A Y¢, v jejímž směru jsou nastaveny osy magnetů kompasové karty. Najděte vztahy, které určují naznačené spojení.
Deviační rovnice
Zvažte Obr. 4.2, znázorňující vzájemnou orientaci vektorů lodi a zemských magnetických polí. Jak vyplývá z obrázku, odchylka magnetického kompasu se rovná rozdílu magnetického MK a kompas QC lodní kurzy
=MK - KK, (4.2)
lze definovat následující rovnicí:
. (4.3)
Z obrázku zase vyplývá, že
H¢sin = X¢sin MK + Y¢cos MK, A H¢cos = X¢cos MK – Y¢sin MK.(4.4)
Dosazením hodnot do získaných rovností X¢ a Y¢ z Poissonových rovnic (4.1) zjistíme:
H¢sin =[(1+a)X + bY + cZ + P] sin MK + [(1+e)Y + dX + fZ +Q] cos MK,
H¢cos =[(1+a)X + bY + cZ + P] cos MK – [(1 + e)Y +dX + fZ = Q] sin MK.
V posledních rovnostich to bereme v úvahu
X=H cosMK, Y= - H sinMK.(4.6) Pak dostaneme:
(4.7)
Rozbalením hranatých závorek rovnosti (4.7) zjistíme:
(4.8)
Seskupením termínů podle harmonických máme:
(4.9)
(4.9)
Označit 
a vydělte levou a pravou stranu rovnosti (4.9) . V důsledku toho získáme:
(4.10)
Představme si následující zápis:
a dosaďte je do rovnosti (4.10). V důsledku toho budeme mít:
Vydělením první rovnosti (4.12) druhou získáme požadovaný výraz pro tečnu odchylky magnetického kompasu:
Tento výraz byl nazván vzorcem Archibalda Smithe podle anglického vědce z 19. století. Určuje závislost odchylky MC na parametrech А¢…E¢ a magnetické průběhy plavidla. Možnosti A¢…E¢ se nazývají odchylkové koeficienty.
V praxi je odchylka MK častěji reprezentována jako funkce kurzů kompasu lodi. Abychom získali tento výraz, vynásobíme rovnost (4.13) jejím jmenovatelem. V důsledku toho budeme mít:
Rozšíření závorek a přenesení všech členů kromě prvního do pravá strana rovnost, najdeme:
Vzhledem k tomu KK=MK - , A 2MK-δ \u003d 2KK +, nakonec získáme výraz pro sinus odchylky magnetického kompasu jako funkci kurzů lodního kompasu:
| Důležité! |
Magnetické pole Země lze detekovat pomocí magnetické jehly. Pokud je šíp zavěšen tak, že se může volně otáčet v horizontální i vertikální rovině, pak v každém bodě zemského povrchu má vlivem magnetických sil tendenci zaujmout zcela definitivní polohu v prostoru. Magnetické pole Země existuje na povrchu, v podzemí i ve vesmíru. Magnetické pole Země je způsobeno procesy uvnitř její kůry a ve vesmíru a je úzce spjato s činností Slunce.
Síla magnetického pole Země je v průměru 40 A/m.
Obecně platí, že magnetické pole Země je nerovnoměrné, ale v omezeném prostoru lodi jej lze považovat za jednotné.
Rozložme napětí jako vektor na samostatné složky, které se nazývají prvky zemského magnetismu. Patří mezi ně (viz obr.) horizontální složka síly magnetického pole Země H, vertikální složka Z a magnetickou deklinací d je horizontální úhel tvořený směrem skutečného poledníku NA a komponent H, který leží v rovině magnetického poledníku. Kromě těchto prvků vektor síly magnetického pole zahrnuje magnetický sklon já je vertikální úhel mezi horizontální rovinou a směrem vektoru zemského magnetismu.
Z obrázku můžete stanovit následující vztah mezi prvky zemského magnetismu:
Pokud potřebujete určit projekci vektoru zemského magnetismu na směr skutečného poledníku nebo první vertikály, můžete použít následující rovnosti
Čáry spojující stejné hodnoty H a Z se nazývají izodyny (čáry stejné intenzity). Magnetické deklinační izolinie jsou izogony, magnetické deklinační izolinie jsou izokliny. Takové čáry jsou zakresleny na speciální mapě zemského magnetismu. Izoklinály nulového sklonu tvoří magnetický rovník.
Vektor zemského magnetismu rozložíme na lodní souřadnicové osy:
Projekce síly zemského magnetického pole na osy lodi:
Horizontální složka, která určuje činnost magnetického kompasu, se na různých místech zeměkoule mění od nuly (na magnetických pólech) do 32 A/m poblíž jižního cípu Asie. K poklesu této složky dochází ve směru od rovníku k pólům.
Vertikální složka magnetického pole Země se pohybuje od nuly (na magnetickém rovníku) do 56 A/m v polárních oblastech.
Téma 3 (2 hodiny) magnetické pole lodi. Poissonovy rovnice a jejich analýza.
Trup lodi, její motor, lodní mechanismy jsou vyrobeny z materiálů, které mají určitou zbytkovou magnetizaci. Kromě zbytkové permanentní magnetizace získané během stavby neztratil trup lodi a její mechanismy schopnost magnetizace v magnetickém poli Země, které loď neustále ovlivňuje. V lodním železe lze tedy rozlišit dvě složky: tvrdá složka je zmagnetizována během doby stavby a zůstává konstantní, měkká složka je magnetizována v magnetickém poli Země. Permanentní lodní magnetismus a magnetizace lodního měkkého železa mají vliv na jakékoli magnetické zařízení na lodi. V tomto případě je zvykem říkat, že magnetické pole lodi působí v prostoru obklopujícím loď.
Loď s veškerým vybavením je těleso velmi složitého tvaru, takže lze jen těžko očekávat, že bude magnetizována jednotně. K magnetizaci plavidla při stavbě a v následujících obdobích jeho plavby však dochází ve slabém magnetickém poli Země, navíc magnetická susceptibilita plavidla jako celku je malá. Nehomogenita jeho magnetizace se proto ukazuje jako nevýznamná, lze ji zanedbat a vycházet z průměrné hodnoty magnetizace pro celou nádobu jako celek.
Proto lze použít Poissonovu větu o rovnoměrné magnetizaci těles.
Poissonova věta je formulována následovně: magnetický potenciál U rovnoměrně zmagnetovaného tělesa se rovná skalárnímu součinu vektoru magnetizace tělesa se znaménkem mínus 
na potenciálním gradientu přitažlivé síly 
, vytvořený hmotností daného tělesa:
Kde: - 
- součásti magnetizace plavidla podél os lodi
- odvozené hodnoty V podél těchto os, úměrné potenciálu přitažlivosti způsobeného hmotností plavidla.
Abychom přešli od potenciálu k projekcím síly magnetického pole na osách lodi, rozlišujeme (16) s ohledem na proměnné X, y, z , Kde J- konstantní hodnota:
Magnetizační vektor tělesa je vyjádřen vzorcem (16). Pojďme to rozložit na komponenty podél os lodi:
Kde: X, Y, Z - projekce na tyto osy magnetizačního pole - magnetický mol Země.
Dosaďte tyto hodnoty do předchozích tří rovnic:
Otevřeme závorky v každé z těchto rovnic a zavedeme notaci
|
|
Pomocí těchto zápisů můžeme psát takto:
Tyto rovnice vyjadřují projekce síly magnetického pole lodi v bodě O (viz obr.). Pokud je v bodě O umístěn kompas, pak ukáže nejen magnetismus lodi, ale i vliv magnetického pole Země. Algebraicky přidáváme projekce intenzity pole lodi a Země, abychom vyjádřili jejich společnou akci:
kde s pomlčkou jsou projekce celkového magnetického pole do os lodi, bez pomlčky jsou projekce na stejné osy magnetického pole Země, s nulou jsou projekce síly magnetického pole lodi. Odtud:
|
|
Tyto rovnice se nazývají Poissonovy rovnice, protože byly odvozeny na základě Poissonovy věty o rovnoměrné magnetizaci těles.
A, b, C,… k jsou Poissonovy parametry. Charakterizují měkké železo: jeho magnetické vlastnosti, tvar a velikost, umístění vzhledem ke středu kompasu.
Podmínky P, Q, R vyjadřují magnetické pole permanentního lodního magnetismu v důsledku působení tvrdého železa.
Všechny tyto hodnoty se pro daný kompas a pro daný magnetický stav plavidla prakticky nemění. Pokud se na lodi pohybuje velké množství železa vzhledem ke kompasu nebo pohybuje kompasem samotným, pak se tyto hodnoty změní.
Kurz lodi tyto hodnoty neovlivňuje, magnetická šířka má velmi slabý vliv pouze na Poissonovy parametry. Otřesy lodi, zatížení lodi ovlivňují její magnetický stav.
Směry v moři lze určit nejen relativně ke skutečnému poledníku, ale také relativně k magnetickému.
Znázorněme dva meridiány na rovině skutečného horizontu pozorovatele: skutečný N I a magnetický N M směr DP, OK a směr od lodi k pobřežnímu mezníku OM. Pak na tomto obrázku jsou N a OK skutečný kurz lodi a úhel N AND OM je skutečný směr. Analogicky se má za to, že úhel N M OK je magnetický směr (MK) a úhel N M OM je magnetický směr objektu M. Magnetický směr plavidla je tedy úhel ve středu kompasu. , počítáno od severní části magnetického poledníku ke směru přídě DP lodi ve směru hodinových ručiček od 0 do 360 0 . Stejně tak je magnetickým azimutem objektu úhel ve středu kompasu, počítaný od severní části magnetického poledníku ke směru objektu ve směru hodinových ručiček od 0 do 360 0.
lodní magnetismus
Ocelová sestava trupu lodi, kůže získává magnetické vlastnosti od okamžiku stavby. V magnetickém poli Země jsou všechny podélné, příčné a vertikální články plavidla zmagnetizovány odlišně. Lodní železo je navíc magneticky rozděleno na „tvrdé“ a „měkké“. První má vlastnosti permanentních magnetů. Permanentní magnetismus získaný lodí během stavby vydrží roky. Magneticky měkké mořské železo „nezdržuje“ magnetický stav po dlouhou dobu; má indukční magnetismus, který závisí na poloze trupu lodi vzhledem k magnetickému poledníku. Magnetická střelka kompasu instalovaného na lodi je tedy ovlivněna magnetickými silami magneticky tvrdého a měkkého železa a jejich působení je odlišné. Navíc v důsledku působení magnetických sil vznikajících z magnetického pole vytvářeného různými provozními lodními jednotkami, proudovými obvody, se střelka kompasu odchyluje od magnetického poledníku.
Vertikální rovina procházející póly magnetické střelky kompasu na lodi, která má volnou rotaci kolem svislé osy, se nazývá rovina poledníku kompasu v daném bodě na lodi. Poledník kompasu je tedy pomyslná čára průsečíku roviny skutečného horizontu pozorovatele s rovinou poledníku kompasu procházejícího daný bod na lodi. Úhel v rovině skutečného horizontu pozorovatele mezi magnetickým poledníkem a poledníkem kompasu se nazývá odchylka magnetického kompasu. Tento úhel se počítá od severní části magnetického poledníku k W nebo k E od 0 do 180 0 . 
Odchylka se nazývá východní, jestliže se severní část poledníku kompasu odchyluje od severní části magnetického poledníku na východ; pokud se severní část poledníku kompasu odchyluje od severní části magnetického poledníku na západ, pak se odchylka nazývá západní. Východní odchylce je přiřazeno znaménko plus, západní odchylce je znaménko mínus.
Značná odchylka magnetického kompasu vytváří velké nepohodlí při praktické práci. Proto je odchylka na lodích zničena umělým vytvářením sil ve středu kompasu, které jsou svou povahou identické, mají stejnou velikost a jsou opačného směru než síly, které způsobují odchylku. Zničení deviace magnetického kompasu na lodi je pracná práce, kterou obvykle provádějí specializovaní deviátoři. Po zničení odchylky určí lodní kompas zbytkovou odchylku, která obvykle nepřesahuje 2-3 0. Zjišťuje se z pozorování na osmi rovnoměrně rozmístěných hlavních a čtvrtinových kurzech a poté pomocí speciálních vzorců jsou jeho hodnoty vypočteny pro kurzy kompasu přes 10 nebo 15 0.
Existuje mnoho způsobů, jak určit odchylku od pozorování: pomocí ložisek nebeských těles; podle ložisek vzdáleného předmětu; vzájemnými ložisky; na linkách. Poslední metoda je nejjednodušší a nejpřesnější. Podstata metody je následující. Po jednom z kompasových kurzů na magnetickém kompasu překročí linii vedoucích znaků, jejichž magnetický směr je znám. V okamžiku překročení linií se zaznamená jejich azimut a je tak možné určit hodnotu odchylky pro daný kurz kompasu. Totéž dělají při překročení cíle na jiném kurzu kompasu. Když tak učiníte požadovaný počet opakování, hodnota odchylky je v každém případě určena vzorcem:
Δ= MP i - KP i
Fyzikální podstata toho, co má odchylka různé významy pro každý kurs kompasu to není těžké pochopit, pamatujte na skutečnost, že magnetické pole plavidla se bude lišit v závislosti na umístění jeho trupu vzhledem k siločarám magnetického pole Země, tj. plavidlo.
Pravidla technického provozu stanoví zničení odchylky a stanovení zbytkové odchylky magnetického kompasu nejméně jednou za šest měsíců.
Kurzy a směry kompasu
Směry v moři lze určit nejen vzhledem k pravému nebo magnetickému poledníku, ale také vzhledem k kompasu.
Obrázek nahoře ukazuje tři meridiány na rovině skutečného horizontu pozorovatele: skutečný N a magnetický N M a kompas N to; směr DP plavidla OK a směr od plavidla k pobřežnímu orientačnímu bodu OM. Úhel N a OK - skutečný kurz plavidla, úhel N M OK - magnetický kurz plavidla a úhel N K OK - kurz kompasu plavidla; úhel N a OM je skutečný azimut objektu M, úhel N m OM je magnetický azimut objektu M a úhel N K OM je směr kompasu objektu M. Kurz lodního kompasu je tedy úhel ve středu kompasu, počítáno od severní části poledníku kompasu ke směru DP plavidla ve směru hodinových ručiček od 0 do 360 0 . Podobně azimut objektu je úhel ve středu kompasu, počítaný od severní části poledníku kompasu ke směru objektu ve směru hodinových ručiček od 0 do 360 0.
Kombinované působení sil zemského a lodního magnetismu vede k tomu, že se magnetická střelka odchyluje od skutečného poledníku o nějaký celkový úhel, který se nazývá korekce magnetického kompasu a označuje se ΔMK. Analogicky s deklinací a odchylkou se korekce kompasu nazývá východní a přiřazuje jí znaménko plus nebo západní (znaménko mínus), v závislosti na tom, zda je severní část poledníku kompasu odchýlena od severní části skutečného poledníku k poledníku. východ nebo západ.
