Использование магнитных компасов и гироскопических курсоуказателей на судах

Одним из типов курсоуказателей на судне является магнитный компас, работа которого основана на использовании магнитного поля Земли.

Магнитное поле Земли в любой точке можно описать вектором его напряженности. Единица напряженности поля называется эрстедом, по имени выдающегося датского физика Х.К.Эрстеда. Его можно представить в виде следующих элементов: собственно вектора напряженности Т, его горизонтальной Н и вертикальной Z составляющих, магнитного склонения d и магнитного наклонения I (рис. 1.1).

Вертикальная плоскость, содержащая в себе векторы Т, Н и Z, называется плоскостью магнитного меридиана, а след от ее пересечения

cплоскостью истинного горизонтаестьлиния магнитного меридиана.

Именно в этой плоскости и устанавливается картушка магнитного компаса с системой магнитных стрелок, подвешенная на вертикальной оси.

Горизонтальная составляющая Н определяет направление магнитного меридиана в конкретной точке поверхности Земли и удерживает чувствительный элемент магнитного компаса в его плоскости.

Магнитное склонение d — это угол в плоскости истинного горизонта между географическим (истинным) и магнитным меридианами.

В различных точках Земли магнитный меридиан может быть отклонен к Е или к W от истинного, соответственно d может иметь знак «+» или «-» в расчетных формулах (рис. 2.2).

Магнитным наклонением I называется угол между горизонтальной плоскостью и направлением вектора напряженности магнитного поля. Простые соотношения позволяют установить связь между элементами:

T = √H² + Z²; tgI = Z / H; H = TcosI (2.1)

Магнитное поле Земли приближенно может быть описано как поле однородно намагниченного шара с помощью следующих формул:

Т = M/R²√1 + 3sinφ_M;Z = 2M/R³sinφ_M (2.2)

H = M/R³cosφ_M (2.3)

Где М – магнитный момент; R – радиус шара; φ_M – магнитная широта.

Из анализа приведенных соотношений ясно, что на магнитных полюсах

Z = T, H = 0, а на магнитном экваторе H = T, Z = 0.

Как видим из соотношений (2.1) и (2.3), с приближением к магнитным полюсам уменьшается величина составляющей Н и увеличивается наклонение I, что делает показания магнитного компаса менее точными и надежными.

Несовпадение магнитных и географических полюсов приводит к определенным ограничениям и неточностям в использовании магнитного компаса как курсоуказателя.

На основе данных магнитных съемок составляются и издаются магнитные карты.

Магнитное поле Земли не постоянно во времени. Вариации среднегодовых значений его характеристик называются вековыми вариациями. Для морского судовождения наибольшее значение имеют вековые вариации магнитного склонения.

Т.к. магнитное склонение, указанное на морской карте дано на год печати карты, а карты переиздаются раз в 10 – 15 лет, то прежде, чем приступить к прокладке пути судна, необходимо склонения на карте в районе плавания судна привести к году плавания. Новые значения склонения следует написать карандашом вместопрежних, временно зачеркнув их наклонной чертой.

Чтобы получить магнитное склонение для данного года d₂, нужно к обозначенному на карте склонению dк прибавить или от него отнять годовое изменение склонения Δd, помноженное на число лет, прошедших от года, для которого указаны данные о склонении. Т.е.:

d2 = dк ± n Δd

Все направления, отсчитываемые от магнитного меридиана, называются магнитными направлениями.