Магнитно-компасное дело

 

 

Контрольная работа  №1 за IV курс по предмету:

 

«МАГНИТНО-КОМПАСНОЕ  ДЕЛО»

 

 

 

 

 

 

Курсанта Вечернезаочного отделения

Борискина Олега Ивановича

 

 

 

 

 

Код ШМ8559

 

 

 

 

Заочное отделение

 

 

 

Специальность: «Морское судовождение»

 

 

Вариант 9

 

 

 

 

2001 год

 

 

 

 

КОЛЛЕДЖ ИННОВАНЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ  СПЕЦИАЛИСТОВ ФЛОТА  СПбГУВК

 

1. ПРИНЦИП, УСТРОЙСТВО И  РАБОТА  ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА СТРЕЛОЧНОГО  МАГНИТНОГО КОМПАСА

Простейшим чувствительным элементом стрелочного магнитного компаса является магнитная стрелка. Свободно подвешенная за центр тяжести магнитная стрелка устанавливается своей осью вдоль вектора Т полной силы земного магнетизма и указывает плоскость магнитного меридиана. Однако свободно подвешенная магнитная стрелка не может быть использована в качестве чувствительного элемента морского магнитного компаса, так как при больших наклонениях (в высоких магнитных широтах) определять горизонтальные направления по наклоненной магнитной стрелке затруднительно. Поэтому в морских магнитных компасах подвес чувствительного элемента осуществляется так, что он может свободно поворачиваться только в горизонтальной плоскости. На рисунке показана подвешенная таким образом магнитная стрелка, ось которой образует с горизонтальной составляющей Н земного магнетизма, т. е. магнитным меридианом, угол б

Вращающий момент магнитной стрелки

.

 

 

Магнитное поле Земли в объеме стрелки  можно считать однородным полем. При таком условии и в соответствии с формулой. (10) на магнитную стрелку действует вращающий момент Р:

P=2lmHsinб,

где 21—длина стрелки; м—магнитный заряд одного из полюсов стрелки.

Но 2lm=M—магнитный момент стрелки, значит:

P=MHsinб.

Под действием момента Р стрелка, выведенная из положения равновесия, начнет совершать колебания в горизонтальной плоскости. Силы трения в подвесе быстро погасят эти колебания, и стрелка установится в положении равновесия. Без учета сил трения в подвесе положением равновесия стрелки является магнитный меридиан, так как при этом 6=0, sin 6=0 и Р=0.

Момент Р называют вращающим моментом чувствительного элемента магнитного компаса.

Итак, вращающий момент чувствительного  элемента магнитного компаса прямо пропорционален магнитному моменту чувствительного элемента, горизонтальной составляющей земного магнетизма и синусу угла отклонения чувствительного элемента от магнитного меридиана.

Однако вследствие наличия сил  трения в подвесе стрелка устанавливается не точно в магнитном меридиане. Действительно, по мере уменьшения угла 6 вращающий момент Р также уменьшается, и при некотором угле 6=Δ он становится равным моменту сил трения Q в подвесе стрелки, т. е. МН sin Δ =Q.

Угол Δ мал, поэтому можно  считать, что sin Δ = Δ и MH Δ =Q, отсюда

Δ = Q/MH.

Угол Δ называется углом застоя чувствительного элемента. Чем меньше угол застоя, тем лучше работает компас.

Из формулы (22) видно, что  для уменьшения угла застоя надо, во-первых, довести момент сил трения Q в подвесе чувствительного элемента до минимальной величины. Для этого в отечественных морских магнитных компасах осуществляется жидкостный подвес чувствительного элемента. Чувствительный элемент укрепляется на пустотелом поплавке и погружается в поддерживающую жидкость, налитую в специальный резервуар, называемый котелком компаса. Отрицательная плавучесть чувствительного элемента в жидкости составляет около 4 г и компенсируется вертикальной опорой (шпилькой). Чтобы шпилька не притуплялась, ее острие делается из твердого металла.

Другой величиной, от которой зависит угол застоя, является магнитный момент чувствительного  элемента, причем чем больше магнитный момент, тем больше вращающий момент чувствительного элемента и меньше угол застоя.

Магнитная система чувствительного  элемента морского магнитного компаса состоит не из одной стрелки, а из одной иди нескольких пар постоянных магнитов, которые называются компасными стрелками. Компасные стрелки располагаются параллельно друг другу одноименными полюсами в одну сторону и жестко скрепляются между собой. Такая магнитная система обеспечивает компенсацию так называемых девиаций высшего порядка и придает чувствительному элементу необходимые динамические качества. К системе магнитных стрелок крепится круг с градусными делениями, называемый картушкой компаса. В дальнейшем, в соответствии с общепринятой терминологией, чувствительный элемент магнитного компаса будем называть просто картушкой компаса.

Величина вращающего момента картушки магнитного компаса в различных магнитных широтах неодинакова. Как уже отмечалось, вблизи магнитного экватора горизонтальная составляющая земного магнетизма Н и вращающий момент картушки компаса Р максимальны, поэтому условия работы магнитного компаса в районе экватора наиболее благоприятны.

На магнитных полюсах Н=0, следовательно, в районе магнитных полюсов магнитный компас не работает. В высоких магнитных широтах горизонтальная составляющая Н мала, поэтому картушка магнитного компаса может обнаруживать значительный застой, и его показания в этом случае следует оценивать критически. Угол застоя в отечественных морских магнитных компасах марки УКПМ в средних и высоких широтах при температуре +15° С не должен превышать 0,2°.

2. ВЫВЕРКА МАГНИТНОГО  КОМПАСА

При изготовлении компаса  на заводе все его основные детали и узлы тщательно выверяют в контрольных  лабораториях. Вторично компас выверяют специалисты навигационных камер пароходств перед установкой на судно. Однако в дальнейшем, в процессе эксплуатации, некоторые детали прибора постепенно изнашиваются, деформируются, происходит рассогласование отдельных частей компаса. Поэтому штурманскому составу вменяется в обязанность периодически производить основные выверки котелка, пеленгатора и девиационного прибора.

Рассмотрим выверку  компаса в той последовательности, в какой ее нужно выполнять.

Удаление из котелка  пузырьков воздуха. При появлении в основной камере котелка пузырьков воздуха, мешающих правильно производить отсчет курсов и пеленгов, нужно вынуть котелок из нактоуза, удалить из чашки с грузом патрон с электрической лампочкой и, перевернув котелок, медленно покачать его из стороны в сторону. При этом полезно несколько раз нажать пальцем на диафрагму через гнездо для электрической лампочки. Если указанные меры не дадут желаемого результата, необходимо долить в котелок некоторое количество компасной жидкости. Во время доливки котелок располагают так, чтобы отверстие, через которое добавляют жидкость, было обращено вверх. Жидкость следует вливать в котелок небольшими порциями через узкогорлую воронку. Чтобы побыстрее удалить из котелка избыток воздуха, желательно время от времени покачивать и переворачивать котелок, закрыв отверстие для доливки жидкости пальцем. По окончании доливки надо плотно закрыть отверстие винтовой пробкой, стараясь не повредить свинцовую шайбу.

Выверка горизонтальности котелка. Под горизонтальностью котелка понимают горизонтальность его верхнего среза, т. е. плоскости стекла и азимутального круга. Горизонтальность лучше всего выверять с помощью пузырькового уровня. Вначале уровень накладывают на стекло котелка параллельно ДП, а затем перпендикулярно ей. Если будет обнаружен наклон, то его нужно устранить, удалив с помощью сверла или другого инструмента часть свинца из чашки с грузом.

Выверка картушки на застои. Застой картушки возникает в том случае, когда трение между топкой и шпилькой превышает допустимые пределы.

Выявить этот дефект можно только на берегу, в таком месте, где компас не подвержен влиянию магнитных полей переменной напряженности. Котелок компаса устанавливают на треногу. После этого, поворачивая пеленгатор, располагают его в плоскости магнитного меридиана, т. е. так, чтобы под призмой находился отсчет 180° (S) картушки, и замечают контрольный отсчет пеленгатора по азимутальному кругу. Если выверку выполняют в районе со сравнительно небольшой величиной горизонтальной составляющей Н магнитного поля Земли, то для выявления застоя достаточно вывести ось картушки из меридиана на 2—3° с помощью какого-либо магнита, а затем, убрав магнит и дав картушке успокоиться, вновь взять отсчет под призмой пеленгатора. При наличии застоя этот новый отсчет будет отличаться от первоначального (180°) на величину больше 0,2°. Отклонять картушку от меридиана нужно дважды, вначале в одну, а затем в другую сторону.

В районах со сравнительно большой  величиной Н перед выверкой на застой рекомендуется уменьшить горизонтальную составляющую напряженности поля на компасе с помощью дефлектора. С этой целью измеряют составляющую Н, после чего измерительный магнит дефлектора переставляют на отсчет, равный 2/3 Н или 3/4 Н. При таком положении магнита он будет компенсировать 66 или 75% горизонтальной составляющей Н земного магнетизма, и картушка будет удерживаться в меридиане силой, равной соответственно только 1/3 Н или 1/4 Н. Поэтому чувствительность картушки к воздействию внешних сил и в том числе сил, трения значительно возрастет. Затем выверку выполняют тем же способом, который описан выше.

При обнаружении застоя необходимо извлечь из котелка и осмотреть  под лупой компасную шпильку. Если окажется, что шпилька затупилась, ее нужно заменить новой.

Чтобы извлечь шпильку из котелка, снимают чашку со свинцовым грузом, вывертывают пробку диафрагмы и, введя в отверстие втулки отвертку для шпилек (она входит в комплект компаса), осторожно вращают ее против часовой стрелки до тех пор, пока шпилька не будет вывинчена из колонки. При установке

шпильки в котелок нужно навинтить отвертку на шпильку, а затем введя ее в отверстие диафрагмы, вращать по часовой стрелке.

Иногда причиной застоя является трещина или износ топкий В этом случае котелок с картушкой  следует сдать для ремонта  в навигационную камеру пароходства.

Замена нити предметной мишени пеленгатора. Нить предметной мишени пеленгатора не должна иметь слабины и изгибов. Если она не удовлетворяет этим требованиям, то ее следует заменить, взяв запасную нить из комплекта дефлектора. Для замены нити снимают с рамки мишени откидное зеркало, отдают винты зажимающие концы старой нити, и удаляют ее. Для устранения изгибов накидывают новую нить одним шлагом на карандаш или отвертку, прижимают шлаг пальцем и протягивают нить. Затем нить пропускают снаружи в нижнее отверстие рамки, и, обнеся конец нити по часовой стрелке одним шлагом вокруг винта, завинчивают этот винт. Таким же образом закрепляют и верхний конец нити.

Выверка положения  предметной мишени пеленгатора. Нить предметной мишени должна располагаться в вертикальной плоскости. Выверку положения мишени выполняют путем пеленгования отвеса, подвешенного на расстоянии 3—4 м от компаса. Если мишень имеет наклон, нужно отдать винты, крепящие ее к основанию пеленгатора, и подложить под соответствующую лапку мишени прокладку из фольги.

Выверка положения  глазной мишени и призмы пеленгатора.

Глазная мишень должна быть вертикальна и находиться в визирной плоскости пеленгатора. Нижняя грань призмы глазной мишени должна лежать в горизонтальной плоскости.

Положение глазной мишени и призмы проверяют одновременно. Для этого прежде всего проверяют вертикальность мишени по отвесу, и если она имеет наклон, то его необходимо устранить, подкладывая под лапки мишени прокладку из латунной фольги.

Затем устанавливают пеленгатор на отсчет 180° азимутального круга, слегка наклоняют мишень вперед и наблюдают одновременно нить предметной мишени пеленгатора и видимую в призме носовую курсовую черту. Если нить и курсовая черта лежат на одной вертикали, то мишень и ее призма установлены правильно. При неверном положении мишени нить пеленгатора и носовая курсовая черта, оставаясь параллельными друг другу, будут находиться в разных вертикальных плоскостях, т. е. курсовая черта не будет являться продолжением нити предметной мишени. В этом случае, отдав стопорные винты глазной мишени, нужно сдвинуть ее в соответствующую сторону так, чтобы нить и курсовая черта совпали. После этого глазная мишень будет лежать в визирной плоскости.

Неправильное положение  призмы проявляется в том, что курсовая черта располагается не вертикально, а под некоторым углом к нити предметной мишени. Для устранения погрешности в установке призмы необходимо отдать крепежные винты ее оправы

и повернуть призму вокруг продольно-горизонтальной оси, добиваясь такого положения, при котором нить пеленгатора и курсовая черта расположатся по отвесной линии. При этом рекомендуется отдавать не все четыре винта оправы призмы, а только три из них. Это облегчит установку призмы в требуемое положение.

Часто бывает, что обе отмеченные здесь погрешности наблюдаются одновременно. Тогда вначале нужно устранить погрешность в установке мишени, а после этого выверять положение призмы.

Заметим, что ошибка в  установке глазной мишени и призмы пеленгатора целиком входит в  величину коэффициента А. И если при наличии такой погрешности вычислить по пеленгам таблицу остаточной девиации, то, строго говоря, ею можно пользоваться только при исправлении пеленгов. Исправлять же курсы по такой таблице нельзя, так как использованный при ее вычислении коэффициент А включает не только постоянную девиацию, но и погрешность пеленгатора, а при отсчете компасного курса пеленгатор не применяется.

Общая выверка  котелка. Общую выверку котелка выполняют для того, чтобы определить, пригоден ли котелок с картушкой к эксплуатации. Выполняют ее на берегу в таком месте, где на картушку не влияют возмущающие магнитные поля зданий, металлических сооружений, кабелей, питаемых постоянным током, и т. д

Выверку выполняют в  таком порядке. Установив котелок  компаса с пеленгатором на девиационную треногу, последовательно на главных и четвертных курсах замечают пеленг ОКП и курсовой угол КУ какого-либо хорошо видимого предмета, находящегося на достаточно большом расстоянии от наблюдателя. Выполнив наблюдения на восьми курсах, снова берут пеленги и замечают курсовые углы, поворачивая вилку с котелком в противоположном направлении. Всего таким образом получают 16 ОКП и 16 КУ — по два на каждом курсе. Результаты наблюдений заносят в таблицу  и производят указанные в ней вычисления.