Основная составляющая погрешности магнитного компаса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основная составляющая погрешности магнитного компаса

Мишенков Виталий Станиславович¹,

Козлов Павел Геннадьевич²,

Федюк Роман Сергеевич³

¹Морской государственный университет им. адм. Г.И. Невельского,

г. Владивосток

²Учебный военный центр, Дальневосточный федеральный университет,

г. Владивосток

³Учебный военный центр, Дальневосточный федеральный университет,

г. Владивосток

Аннотация

В статье рассматриваются погрешности измерения магнитного курса; применяемые методы, позволяющие повысить точность магнитного компаса. Приведены примеры оценок девиации для различных углов ориентации судна в различном географическом положении.

Ключевые слова: автоматизация судовождения, девиация, магнитный компас, навигация, погрешность, судовождение

Магнитным компасом называется прибор, предназначенный для непрерывного указания курса корабля. Некоторые магнитные компасы кроме курса позволяют определять пеленги и курсовые углы на земные ориентиры и небесные светила. Дистанционные магнитные компасы имеют специальные дистанционные передачи, которые позволяют передавать показания магнитного компаса в различные места судна и подключать к компасу репитеры, систему автоматического управления курсом и другие устройства.

Магнитные компасы, характеризующиеся гироскопической стабилизацией показаний, получили название гиромагнитных компасов. Стабилизирующим элементом в этих компасах является гироскоп, с помощью которого осредняются показания магнитного компаса - тем самым колебания магнитной системы не передаются на указатели [1, С. 17-18].

Магнитное отклонение (девиация) - это ошибка показаний магнитного компаса, а именно угол в плоскости горизонта между касательной к силовой линии магнитного поля Земли и направлением, соответствующем показанию магнитного компаса, эффект вызванный изменением магнитного поля вблизи области измерения из-за причин, находящихся на борту корабля. Для увеличения точности показаний магнитного компаса, отклонение уменьшают методами компенсации, а также исключением и ослаблением ее причин [2; 4].

Основной составляющей погрешности магнитного компаса является девиация - отклонение магнитного курса от его истинного значения вследствие воздействия магнитных свойств корпуса объекта и грузов. Погрешность от трения в опорах карданова подвеса составляет незначительную величину (десятые доли градуса) [3].

Существуют определенные причины эксплуатационного характера, которые вызывают изменение девиации магнитного компаса, например эффекты твердого и мягкого железа. Искажения от жесткого железа обусловлено постоянными магнитами и намагничиванием стальных или железных объектов, близких к датчикам. Этот тип искажения будет оставаться постоянным и в фиксированном положении относительно датчиков. Искажение твердого железа будет добавлять постоянную составляющую величины поля вдоль каждой оси выходного сигнала датчика. Искажения мягкого железа является результатом взаимодействия между магнитным полем Земли и любым «мягким» магнитным материалом, близким к датчикам. Мягкие материалы имеют высокую проницаемость, мягкий материал легко намагнитить и размагнитить, поэтому существует меняющееся магнитное поле.

Учитывая значимость курсоуказателя для обеспечения надежности мореплавания, эти причины заслуживают особого внимания. В ходе погрузки судна ферромагнитными грузами происходит изменение его магнитного поля, так как к существующему полю прибавляется влияние твердого и мягкого (в магнитном отношении) груза. В результате этого происходит изменение девиации магнитного компаса. Таблица девиации изменяется и оказывается недействительной на период предстоящего рейса с данным грузом. После выгрузки по окончании рейса девиация может вернуться к прежним значениям. Следовательно, необходимо контролировать остаточную девиацию магнитного компаса перед выходом в рейс, после возвращения из рейса и после проведения нестандартных грузовых или ремонтных операций [5].

Девиация компаса на судне уничтожается по соответствующим методикам, а остаточная девиация учитывается по формуле 1. Точность учета магнитной девиации, в основном, определяет точность магнитного или индукционного компаса.

д = A + B sin K_k + C cos K_k + D sin2 K_k + E cos2K_k, (1)

где д = K_к - K_м, K_к - компасный курс, K_м - магнитный курс; A, B, C, D, E - коэффициенты девиации.

Обычно остаточная девиация составляет не более 5° и рассчитывается для горизонтальной ориентации объекта при малых значениях дифферента и крена. Со сменой широты (а значит, и горизонтальной составляющей индукции магнитного поля) меняется креновая, полукруговая девиация и, в меньшей степени, четвертная девиация. Кроме того, погрешность в канал измерения курса вносит дистанционная передача сигнала от измерителя горизонтальной составляющей магнитного поля земли до цифрового указателя [6].

Все компасы имеют хорошую производительность в контролируемой среде, где окружающее магнитное поле состоит только из поля Земли. При выполнении процедуры уничтожения девиации магнитного компаса, необходимо установить основные источники локальных магнитных аномалий, а затем учесть их показатели при измерении. Нет необходимости, производить девиацию в чистой среде. Тем не менее, в большинстве случаев, магнитный компас не следует устанавливать на месте, которое может содержать большие локальные магнитные источники: цветной металлический корпус, трансформаторные сердечники, электрические токи и постоянные магниты в электродвигателях.

Таким образом, для лучшей точности, следует устанавливать магнитный компас на устойчивой платформе подальше от местного магнитное поля, которое будет меняться: например, электрического оборудования, которое будет включаться и выключаться или вблизи черных металлов, которые будут производить изменение позиции. Выбирают место, которое изолировано от чрезмерного тока, колебания и вибрации, подальше от областей, которые могут быть загружены большими местными магнитными источниками.

Библиографический список

1. Катышова Н.В., Шиков А.Н. Особенности разработки и применения морского навигационного прибора «Магнитный компас»// Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты. - Новосибирск, 2013. - № 6. - С. 122-134

2. Завьялов, В. В. Оценка эксплуатационных характеристик и точности навигационных параметров технических средств судовождения [Текст] / В. В. Завьялов, Ю. А. Комаровский, В. Ф. Полковников В.Ф., А. И. Саранчин. // Учеб. пособие. - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2008. - 83 с.

3. Мелешко В. В., Нелепов В. А., Курлович О. В. Оценка точности учета девиации магнитного компаса// Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», г. Киев, Украина, Вестник НТУУ “КПИ”. Серия Приборостроение, 2011. - № 42. - С. 20-24

4. Федюк Р.С., Мочалов А.В., Тимохин А.М., Муталибов З.А., Ильинский Ю.Ю. Использование повышающего преобразователя в качестве источника питания электротехнических устройств// Энергетика, электромеханика и энергоэффективные технологии глазами молодежи. Материалы III Российской молодежной научной школы-конференции. Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2015. - С. 43-46

5. Рогатых Н. П., Алимбеков А. Л. Расчетно-экспериментальный метод компенсации динамической погрешности при магнитном измерении курса судна// Уфа: УГАТУ, 2008. - Вестник УГАТУ. - T. 10, №1 (26). - C. 197-204

6. Дыда А.А., Любимов Е.В. Автоматизация проектирования систем управления движением морских подвижных объектов// Транспортное дело России, Изд.: Редакция газеты “Морские вести России”. - Москва, 2006. - № 11-2. - С. 3-7

Размещено на Allbest.ru