Девиация магнитного компаса. Компасные направления

Корпус современного водоизмещающего судна, его двигатели, вспомогательные механизмы и устройства в основном изготовлены из специальных сталей, которые в значительной степени обладают магнитными свойствами, т.е. свойствами ферромагнитных материалов. Судостроительная сталь обладает свойствами как «твердого», так и «мягкого» в магнитном отношении железа. А это значит, что во время постройки судно приобретает остаточную намагниченность, которая сохраняется постоянной определенное время. С другой стороны, судно имеет способность намагничиваться (или размагничиваться) в магнитном поле, которое действует на судно в данный момент.

Постоянный судовой магнетизм и временная намагниченность мягкого железа создают в окружающем пространстве судовое магнитное поле. На любой магнитный прибор, помещенный на судно, действует не только магнитное поле Земли, но и магнитное поле судна, т.е. прибор находится под действием суммарного магнитного поля.

Таким образом, магнитная стрелка на судне устанавливается не в плоскости магнитного меридиана, а в плоскости действия вектора напряженности суммарного магнитного поля.

Вертикальная плоскость — проходящая через магнитную ось N — S картушки (чувствительного элемента) компаса, установленного на судне, называется плоскостью компасного меридиана. След от пересечения этой плоскостью плоскости истинного горизонта называется компасным меридианом. В общем случае магнитный и компасный меридианы не совпадают, а составляют некоторый угол, который называется девиацией магнитного компаса и обозначается буквой б. Если северная часть компасного меридиана отклонена к Е (рис. 11) от магнитного, девиация считается положительной (+), если к W — отрицательной ( — ).

Рис. 11. Компасные направления

Направления, измеренные относительно компасного меридиана, называются компасными.

Компасный курс (КК) — угол в плоскости истинного горизонта между северной частью компасного меридиана и диаметральной плоскостью судна по направлению его движения.

Компасный пеленг (КП) — угол в плоскости истинного горизонта между северной частью компасного меридиана и направлением из точки наблюдения на предмет (линией пеленга).

Направление, отличающееся на 180° от компасного пеленга, называют обратным компасным пеленгом (ОКП). При пеленговании с помощью магнитного компаса снимают величину обратного компасного пеленга.

Компасные курсы и пеленги отсчитываются в круговом счете.

Зная величину девиации, можно перейти от компасных направлений к магнитным и обратно. Компасные и магнитные направления связаны следующими формулами:

 (15)

 (16)

Формулы (15), (16) алгебраические, где девиация δ может быть величиной положительной и отрицательной.

Величина девиации зависит от нескольких факторов и прежде всего от расположения магнитных масс относительно компаса, т.е. от места установки компаса. В наилучших условиях находятся главные компасы, которые наиболее удалены от основных магнитных масс судна.

Девиация магнитного компаса зависит от курса судна, так как напряженность судового магнитного поля является функцией курса.

Приближенная формула для вычисления девиации имеет вид

δ = A + B sin k' + С cos k' + D sin 2k' + E cos 2k', (17)

где  k' — компасный курс;

А, В, С, D, E — приближенные коэффициенты девиации, град.

Приближенные коэффициенты девиации вычисляют по данным натурных наблюдений девиации.

Твердое и мягкое судовое железо создают девиации, отличающиеся по характеру. Твердое железо создает полукруговую девиацию, которая при.изменении курса на 360° дважды меняет знак. В уравнении (17) она представлена членами с коэффициентами В и С, которые называются коэффициентами полукруговой девиации. Мягкое железо производит четвертную и постоянную девиации. Четвертная девиация при повороте на 360° четыре раза меняет знак и представлена в уравнении (17) членами с коэффициентами D и Е, которые называются коэффициентами четвертной девиации. Постоянная девиация представлена в уравнении коэффициентом Л и не зависит от курса судна.

Из всех коэффициентов наибольшими являются В и С и несколько меньше их коэффициент D. Коэффициенты A и E при установке компаса в диаметральной плоскости незначительны по величине.

При крене судна появляется дополнительная девиация — креповая, знак которой зависит от стороны накренивания судна. На волнении креновая девиация раскачивает картушку в такт накрениваний судна.

Девиация магнитного компаса не остается постоянной при эксплуатации судна. Все виды девиации изменяются при перевозке грузов, обладающих собственным магнетизмом, а также после перемещения магнитных масс относительно компаса (после перестройки корпуса, надстроек и изменения положения оборудования). Полукруговая девиация, кроме этого, зависит от состояния намагниченности судна и поэтому может измениться от перемагничивания судна при длительной стоянке в одном положении (в ремонте, на отстое и т.п.), при воздействии на судно сильных магнитных и электромагнитных полей (при электросварке, ударах молнии и т.д.), при сильных сотрясениях корпуса (во время плавания во льдах, при слеминге в штормовую погоду, при столкновениях и т. п.).

Величина девиации зависит от района плавания в связи с изменением составляющих H и Z земного магнетизма при перемене широты. Особенно заметно изменяется полукруговая девиация (коэффициенты В и С).

Девиация компасов на стальном судне может достигать значительных величин — до нескольких десятков градусов. Суммарная магнитная сила (магнитного поля судна и поля Земли) в этом случае может оказаться недостаточной для надежной работы компаса. Кроме этого, угловые перемещения судна (изменение МК) не будут соответствовать изменениям курса по компасу, а выборка величины девиации из таблиц на промежуточные курсы значительно осложнится.

Указанные обстоятельства вызывают необходимость уменьшения величины девиации или, как принято называть, уничтожения девиа ции.

Уничтожение четвертной и полукруговой девиации выполняют как отдельные виды работ, а постоянную девиацию не уничтожают вследствие ее малости. Принцип уничтожения девиации заключается в создании с помощью специальных компенсаторов (постоянных магнитов, брусков мягкого железа) магнитного поля, равного по величине и такого же характера, как судовое поле, но обратного по направлению.

Четвертную девиацию чаще всего уничтожают с помощью продольных брусков мягкого железа, которое устанавливается в верхней части нактоуза компаса. Компенсация четвертной девиации производится редко, так как этот вид девиации не подвержен частым изменениям. Обычно эту работу выполняют после установки компаса на судно.

Из всех видов девиации наиболее часто приходится уничтожать полукруговую, так как она, во-первых, превосходит другие по величине и, во-вторых, может часто и заметно изменяться. Поэтому когда на практике говорят об уничтожении девиации, то имеют в виду уничтожение полукруговой девиации. Полукруговую девиацию компенсируют с помощью специальных постоянных магнитов-уничтожителей.

Магниты устанавливаются внутри нактоуза компаса в специальных каретках, закрепляемых на трубе девиационного прибора. Часть магнитов устанавливается параллельно диаметральной плоскости судна (продольные магниты), а часть — перпендикулярно (поперечные магниты).

Креновая девиация обычно уничтожается совместно с полукруговой при помощи вертикального магнита.

Существует несколько уничтожения полукруговой девиации. Наибольшее распространение получил способ Эри, который выполняется на четырех главных магнитных курсах. Сущность способа заключается в доведении до среднего значения величины девиации на главных противоположных магнитных курсах (N — S и Е — W). Практически на одном из главных румбов (например, на N) девиацию с помощью поперечных магнитов доводят до нуля, а на противоположном (S) — до половины. Затем выполняют такую же работу на курсах Е и W, передвигая продольные магниты.

Уничтожение девиации производят на полигонах, имеющих необходимое оборудование (ориентиры, створы, палы). На судне все должно быть установлено и закреплено в походном положении. Особое внимание необходимо обратить на предметы и оборудование, расположенные недалеко от компасов. Положение подвижных конструкций и оборудования (например, мачт) должно быть оговорено в таблице девиации. Уничтожение девиации производят не реже 1 раза в год, а также по усмотрению капитана, например, в тех случаях, когда обнаружено несоответствие табличной девиации ее наблюдаемым величинам.

По целому ряду причин уничтожение девиации не может быть выполнено абсолютно точно. Такими причинами являются: случайные и систематические ошибки измерений, несовершенство применяемых приборов, а также методические неточности уничтожения девиации. Девиация, наблюдаемая у компасов после уничтожения всех видов девиации, называется остаточной. Ее величина не должна превышать у главных компасов — 3°, а у путевых — 5°. После уничтожения полукруговой девиации определяют остаточную и составляют таблицу девиации.