Влияние железного груза на магнитное поле судна. Основные характеристики земного и судового магнитных полей. Уравнения Пуассона и А. Смитта. Судовые магнитные силы (СМС). Влияние жидкого груза на остойчивость

Глава 7 РАССКАЗ СУДОВОГО ВРАЧА По прибытии кораблей в Бонни и Новый Калабар принято отдавать снасти, спускать паруса на реях и мачтах и начинать сооружать то, что называют домом. Это делается таким образом. Матросы сначала связывают бимсы и реи от мачты к мачте, чтобы автора Семиков Сергей Александрович

Глава II. Геометрия судового корпуса и главные измерители судна § 4. Форма судового корпуса

Глава II. Геометрия судового корпуса и главные измерители судна § 4. Форма судового корпуса Каждому типу судна соответствует особая форма корпуса, зависящая от многих факторов: назначения судна, условий его эксплуатации, скорости хода, качества судна и т. п. Корпуса

§ 6. Соотношения главных размерений и коэффициенты, характеризующие форму судового корпуса

§ 6. Соотношения главных размерений и коэффициенты, характеризующие форму судового корпуса Кроме приведенных ранее общих сведений о форме обводов диаметральной плоскости, конструктивной ватерлинии и мидель-шпангоута, для более полной характеристики формы судовых

Глава VI. Прочность судового корпуса и его конструкция § 24. Силы, действующие на корпус плавающего судна

Глава VI. Прочность судового корпуса и его конструкция § 24. Силы, действующие на корпус плавающего судна На корпус плавающего по воде судна действуют постоянные и временные силы. К постоянным относятся статические силы, такие, как вес судна и давление воды на погруженную

Наряду с указанным, рассматривают проекции Н и Z вектора Т на плоскость горизонта и на местную вертикаль, соответственно. Эти составляющие определяются следующими равенствами:

. (1.1)
На навигационных картах могут наноситься линии равных значений указанных параметров. Изогонами называют линии равных значений магнитного склонения. Линии равных значений магнитного наклонения получили название изоклин . Линии равных значений Н и Z называются изодинамами .

Земное магнитное поле претерпевает медленное годовое изменение, а также достаточно быстрые вариации, обусловленные, например, активизацией процессов на Солнце. Кроме того, на равномерность магнитного поля Земли существенное влияние оказывают местные магнитные аномалии.

магнитомягкие материалы намагничиваются компонентами магнитного поля Земли. Будем представлять судовое и земное магнитные поля в виде соответствующих составляющих X¢,Y¢,Z¢ и X,Y,Z (рис. 4.1) векторов напряженности (или индукции) этих полей по осям системы координат охуz , жёстко связанной с судном. Особенности намагничивания магнитомягких материалов земным магнитным полем заключается в том, что они будучи намагниченными од

Учитывая сказанное, результирующие напряженности судового магнитного поля вдоль осей, связанных с судном, можно представить в виде следующих равенств (рис. 1.33):

X¢ = X + aX + bY + cZ + P,

Y¢ = Y + dX + eY +fZ + Q, (4.1)

Z¢ = Z + gX + hY + kZ + R,

где H, Q и R – компоненты магнитного поля, порождаемые постоянным судовым магнетизмом. Уравнения (4.1) получили название уравнений Пуассона , а коэффициенты а…к – коэффициентов Пуассона . Полученные уравнения характеризуют структуру судового магнитного поля и являются исходными для проведения различных оценок на практике. Однако для процесса судовождения основной интерес представляет связь параметров судового поля с ошибками МК, т.е. с той девиацией, которая возникает у компаса, установленного в заданном месте на судне. Эта девиация определяется отклонением от плоскости магнитного меридиана горизонтальнойсоставляющей Н¢ (рис. 4.1) судового магнитного поля, образуемой геометрической суммой векторов X¢ и Y¢ , в направлении которой устанавливаются оси магнитов картушки компаса. Найдём соотношения, определяющие указанную связь.

Уравнение девиации

Рассмотрим рис. 4.2, отображающий взаимную ориентацию векторов судового и земного магнитных полей. Как следует из рисунка, девиация магнитного компаса, равная разности магнитного МК и компасного КК курсов судна

=МК – КК , (4.2)

может быть определена следующим равенством:

. (4.3)

В свою очередь, из рисунка следует, что

H¢sin =X¢sin MK + Y¢cos MK, а H¢cos =X¢cos MK – Y¢sin MK. (4.4)

Подставляя в полученные равенства значения X ¢ и Y¢ из уравнений Пуассона (4.1), найдём:

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.

В последних равенствах учтём, что

Х=Н cosMK, Y= - H sinMK. (4.6) Тогда получим:

(4.7)

Раскрывая квадратные скобки равенств (4.7), найдём:

(4.8)

Группируя члены по гармоникам, будем иметь:

(4.9)

(4.9)

Обозначим и поделим левые и правые части равенств (4.9) на . В результате получим:

(4.10)

Введём следующие обозначения:

и подставим их в равенства (4.10). В результате будем иметь:

Поделив первое равенство (4.12) на второе, получим искомое выражение для тангенса девиации магнитного компаса:

Это выражение получило название формулы Арчибальда Смита по имени английского учёного Х1Х века. Оно определяет зависимость девиации МК от параметров А¢…E¢ и магнитных курсов судна. Параметры A¢…E¢ получили название коэффициентов девиации.

На практике чаще представляют девиацию МК в функции компасных курсов судна . Для того чтобы получить указанное выражение умножим равенство (4.13) на его знаменатель. В результате будем иметь:

Раскрывая скобки и перенося все члены кроме первого в правую часть равенства, найдём:

Учитывая, что КК=МК - , а 2МК-δ = 2КК+ , окончательно получим выражение для синуса девиации магнитного компаса как функцию компасных курсов судна:

Девиация – явление отклонения стрелки магнитного компаса от магнитного меридиана под действием магнитного поля судна

Компасный меридиан – вертикальная плоскость, в которой устанавливается стрелка магнитного компаса на судне

Девиация магнитного компаса – угол между магнитным и компасным меридианами

Девиация измеряется в полукруговой системе счета. Если компасный меридиан отклонён к востоку от магнитного меридиана, то девиацию считают положительной. Если компасный меридиан отклонён к западу от магнитного меридиана, то девиацию считают отрицательной

Девиация магнитного компаса зависит от курса судна. Если изменить курс, то измениться магнитное поле судна и воздействие его на стрелку магнитного компаса

Девиация изменяется от широты района плавания. Девиация магнитного компаса в одном и на том же курсе, но в разных широтах, будет различна

Для обеспечения надёжных и точных показаний магнитного компаса необходимо принимать меры по уничтожению девиации. Принцип уничтожения девиации заключается в искусственном создании вблизи компаса магнитных полей, равных, но противоположных по знаку полям, образуемым судовым железом.

Влияние жидкого груза на остойчивость

Остойчивостью называется способность судна, получившего наклонение под действием внешних сил на некоторый угол, возвращаться в исходное прямое положение после прекращения действия сил. На судах всегда имеется жидкий груз (балластная вода, топливо, пресная вода различного назначения и т.д.), а на наливных судах - штатный перевозимый груз. Если жидкий груз полностью заполняет отведенный ему объем (цистерну, танк), то при наклонениях судна он будет вести себя как твердый неперемещающийся груз. Влияние такого груза на остойчивость аналогично влиянию, которое оказывает на остойчивость закрепленный твердый груз.

Если ёмкости имеют свободную поверхность (заполнены не полностью), то при наклонении судна изменится форма объема жидкости в цистерне, а это отражается на посадке и остойчивости судна. С точки зрения влияния на остойчивость, жидкий груз со свободной поверхностью подобен подвешенному грузу, точка подвеса которого расположена в метацентре, а длина подвеса равна метацентрическому радиусу.

Поправка Δh к метацентрической высоте, учитывающая влияние свободной поверхности жидкости, будет: Δh = -(P × ρ ж) / D (P = ρ ж × V ж - масса жидкости в цистерне; V ж - объем, занимаемый жидкостью; ρ ж - плотность жидкости).

Значение метацентрического радиуса для этого случая: r ж = i x / V ж (i x - момент инерции свободной поверхности жидкости относительно продольной оси, проходящей через Ц.Т. площади этой поверхности). => Δh = -(ρ ж /ρ) × (i x / V)

Основное влияние на Δh оказывает величина i x , зависящая от формы и размеров свободной поверхности. При большой площади свободной поверхности момент инерции i x , а, следовательно, и поправка Δh будут столь велики, что поперечная метацентрическая высота окажется недостаточной и может стать даже отрицательной.

Рекомендации по устранению или уменьшению отрицательного влияния свободной поверхности жидкого груза на остойчивость судна:при приеме жидкого груза необходимо стремиться к тому, чтобы цистерны или отсеки были заполненные на 95 % и более; расходовать рейсовые запасы следует сначала из верхних емкостей, а затем - из нижних по очереди; при балластировке нельзя принимать забортную воду сразу в несколько балластных цистерн; во время рейса следует избегать приема забортной воды в балластные танки и ее удаление из них; балластировку нужно производить в порту или на базе – убежище.

Дать характеристику ходовых огней судна с механическим двигателем длиной 50 метров и более

Судно с механическим двигателем на ходу должно выставлять:

1. топовый огонь впереди;

2. второй топовый огонь позади и выше переднего топового огня, однако судно длиной менее 50 м не обязано, но может выставлять такой огонь;

3. бортовые огни;

4. кормовой огонь.

Таблица девиации магнитного компаса

Таблица девиации показывает зависимость величины остаточной девиации магнитного компаса от компасных курсов. Составляется она после проведения уничтожения девиации девиатором (специалистом службы девиации порта). Таблица действует сроком до 12 месяцев. В исключительных случаях капитан судна может продлить срок действия данной таблицы своей подписью на 3 месяца. Таблица может быть выполнена в двух вариантах – компасные курсы задаются с шагом 10 или 15 градусов. Аргументом для входа в таблицу служит компасный курс. Если компасный курс не задан, то допускается в качестве аргумента использование магнитного курса.

На всех морских судах устанавливаются магнитные компасы. Основное достоинство - их высокая степень автономности и надёжность при простоте устройства. Главный недостаток - невысокая точность определения направлений. Источниками погрешностей являются: неточное знание магнитного склонения, девиации, инерционность и недостаточная чувствительность системы магнитных стрелок к магнитному полю Земли. Особенно погрешности возрастают при качке.

Обычно на судне устанавливаются два магнитных компаса - главный (ГМК) для определения места судна и путевой (ПМК) - для управления судном. ГМК устанавливается в ДП обычно на верхнем мостике в месте наилучшей защищенности от воздействия судового магнитного поля, ПМК устанавливается в рулевой рубке. Часто вместо двух магнитных компасов на судне устанавливается один компас на верхнем мостике, но имеющий оптическую передачу показаний в рулевую рубку.

Надёжность определения направлений по магнитному компасу во многом зависит от точности знания его девиации.

Большая девиация приводит к тому, что магнитный компас перестаёт реагировать на магнитное поле Земли и по сути уже не является курсоуказателем. Поэтому девиация магнитного компаса должна компенсироваться путём создания искусственного магнитного поля. Этот процесс называется уничтожением девиации . При нормальных условиях плавания уничтожение девиации магнитного компаса производится не реже одного раза в год специальными способами, изучаемыми в курсе девиации. Девиация, оставшаяся после уничтожения, называется остаточной девиацией ; она должна определяться судоводителями и не должна быть больше 3° у главного и 5° у путевого компаса. Определение остаточной девиации должно производиться:

1) после каждого уничтожения девиации,

2) после ремонта, докования, размагничивания судна;

3) после погрузки и выгрузки грузов, изменяющих магнитное поле судна;

4) при значительном изменении магнитной широты;

5) при расхождении фактической девиации с табличной более чем на 2°.

Сущность определения остаточной девиации заключается в сравнении измеренного компасного пеленга с известным магнитным пеленгом того же ориентира:

Так как девиация зависит от курса судна, то её определяют на 8 равноотстоящих главных и четвертных компасных курсах. После чего для каждого магнитного компаса рассчитывается своя таблица девиации через 10° компасного курса. Пример таблицы остаточной девиации показан в табл. 1.2.

Таблица 1.2.

Определение остаточной девиации производится двумя наблюдателями. Необходимо иметь в виду, что после каждого поворота картушка магнитного компаса приходит в меридиан через 3-5 минут и поэтому использовать компас в это время нельзя.

Рассмотрим основные методы определения остаточной девиации.

1. По створу (рис. 1.26).

Это наиболее точный метод. В некоторых портах есть даже специальные девиационные створы. Судно пересекает створ каждым из 8 главных и четвертных компасных курсов и в момент пересечения створа судоводитель измеряет компасный пеленг этого створа. Магнитный пеленг рассчитывается по формуле (1.17) МП=ИП-d. ИП снимается с карты, d также определяется по карте и приводится к году плавания.