4.Девиация магнитного компаса. Компасные направления.

На судне оперделение направления осложняется тем, что стрелка магн.компаса находится не только под действием магн.поля Земли, но имагн.поля судна. В результате ось стрелки компаса устанавливается по равнодействующей сил обеих полей. Верт.пл-ть проходящая через ось N-S картушки компаса назыв. пл-тью компасного меридиана, а следовательно от пересечения этой пл-ти с пл-тью ист.горизонта назыв. компасным меридианом (Nк).

Угол в плоскости истинного горизонта между Nм и Nк называется девиацией. Девиация E(+) или W(-) от 0-180.

МК=КК+δ КУ=МП-МК

МП=КП+δ КУ=КП-КК

ОМП=ОКП+δ

Т.к. намагничивание судна зависит от угла пересечения магнитных линий Земли, то девиация зависит от курса судна, кроме того ее изменения происходят от изменения р-на плавания (магнитной широты), погрузки, выгрузки и перемещении металлических грузов, изменение положения судового оборудования (стрел), наличие работающих электроустановок, создающих эл.магн.поле.

Наличие значительной по в-не девиации препятствует нормальной эксплуатации магн.компаса, поэтому ее периодически компенсируют (уничтожают) путем создания искусственных магнитных полей противоположного направления. Но полностью нельзя уничтожить. Девиация обнаруженная после ее уничтожения назыв. Остаточной, она определяется из наблюдений (на 8 равноотстоящих курсах). После обработки результатов составляются таблицы остаточных девиаций (через 15°). Вход в таблицу по КК (если не известен, то по МК, выбирают δмк, находят ≈КК и вновь находят δ).

Угол между Nи и Nк или алгебраическая сумма склонения и девиации назыв. поправкой магн.компаса.

ΔМК=d+δ, Поправка ΔМК от 0-180, со знаком + если Nк отклонен от Nи к Е, если к W, то -.

3 разновидности задач:

1.Прямая задача (исправление направлений) – когда комп. и магн. направления исправляют в истин.

ИК=КК+ΔМК, ИП=КП+ΔМК, ИК=МК+d, ИП=МП+d, МК=КК+δ, МП=КП+δ

2.Обратная задача (перевод направлений) – когда заданы ист. и магн. направления и их надо перевести в магн. и комп.

КК=ИК-ΔМК, КП=ИП-ΔМК, МК=ИК-d, МП=ИП-d, КК=МК-δ, КП=МП-δ

3.Вспомогательные задачи – когда определяются d, δ, ΔМК при известных направлениях.

ΔМК=ИК-КК, ΔМК=d+δ, ΔМК=ИП-КП, d=ИК-МК, d=ИП-МП, δ=МК-КК, δ=МП-КП

Поправка ГК: У оси ГК свой гироскопический меридиан (Nгк). Угол между Nи и Nгк назыв. поправкой ГК (ΔГК). Если Nгк отклонен от Nи к Е, то ΔГК знак +, если к W, то -. Исправление румбов: ИК=ГКК+ΔГК, ИП=ГКП+ΔГК. Перевод румбов: ГКК=ИК-ΔГК, ГКП=ИП-ΔГК. ΔГК=Δ+δv, Δ – постоянная составляющая ΔГК, δv – скоростная девиация, по ф-ле: tgδv=-V*cosИК/(Rз*ωз+V*sinИК). Часто исключается с помощью корректора (ΔГК=Δ). Если его нет или он не работает, то δv определяется по таблицам или по графикам.

Поправка любого компаса определяется сравнением ИП какого-нибудь ориентира с его компасным пеленгом в тот же момент времени: ΔМК=ОИП-ОКП, ΔГК=ИП-ГКП.

1.Определение поправки компаса по пеленгу створа.

В момент пересечения судном линии створа, когда оба створных знака совместятся берут ГКП или ОКП створа. ИП снимают с карты. Определяют поправку компаса. Определив ΔМК можно рассчитать девиацию МК для курса, на момент пеленгования створа. Для этого с карты снимают d и рассчитывают: δ=ΔМК-d.

2.Определение поправки компаса по пеленгу отдаленного ориентира.

С крупномасштабной карты снимают ИП определенного предмета; Через интервалы времени 20-30 мин измеряют серию из 3-5 ГКП (ОКП);По формулам вычисляют ∆ГК (∆МК).

Этот способ применяют в случаях, когда место судна известно с высокой точностью (судно стоит на швартовых, на якоре, на бочке), а пеленгуемый ориентир достаточно отдалённый D>300R (при допустимой погрешности пеленга ±0,2º), R – расстояние между точным местом судна и местом установки пелоруса (радиус окружности разворота пелоруса на якорной цепи или бочке), м.

3.По сличению показаний гироскопического и магнитного компасов.

Данную операцию надо выполнять ежечасно на ходу, а также при изменении курса.

-одновременно по команде замечают показания курсов по компасу, поправка которого известна (например, ГКК), и по компасу, поправка которого определяется (например, КК_МК);

- рассчитывают ИК по показаниям компаса, поправка которого известна: ИК=ГКК+∆ГК;

- рассчитывают искомую поправку другого компаса: ∆МК=ИК+КК_МК ;

Если известна поправка магнитного компаса: ИК=КК_МК+∆МК, ∆ГК=ИК-ГКК.

По счислению главных компасов определяют поправку путевого компаса, находящегося в закрытом помещении, откуда невозможно пеленговать.

5.Земной магнетизм и его элементы. Склонение и его изменяемость. Магнитные бури и аномалии. Магнитные карты. Магнитные карты и пользование ими. Магнитные курсы и пеленги. Переход от истинных направлений к магнитным и обратно.

Землю и околоземное пространство окружает магнитное поле, силовые линии которого выходят из южного магн.полюса и входят в северный магнитный полюс. Магнитные полюса не совпадают с географическими.

В каждой точке Земли магнитное поле характеризуется напряженностью Т (полная сила земного магнетизма, вектор которой направлен по касательной к магнитной силовой линии). Если вектор Т разложить на две составляющие, то получим Н – горизонтальную сост-ю (в пл-ти гориз-та), которая заставляет магн.стрелку располагаться вдоль нее и z – верт.сост., которая стремится наклонить стрелку относительно гориз.пл-ти. Угол между пл-тью ист.гориз-та и вектором Т - J назыв. магнитным отклонением.

H=T*cosJ

Z=T*sinJ, J=90° на магнитных полюсах Н=0, z=Т

Т.е. компас перестает действовать и не может использоваться как курсоуказатель. Вертикальная плоскость, проходящая через вектор Т в данной точке, называется плоскостью магнитного меридиана.

Угол в плоскости истинного горизонта между истинным и магнитным меридианом в данной точке называется магнитным склонением d. Если N_М отклоняется от N_И к Е, склонение называется остовым и считается положительным, если отклоняется к W, то называется вестовым и считается отрицательным.

С клонение изменяется при переходе из одной точки в другую, а также во времени. Периодические изменения склонения бывают суточные, годовые, вековые. Суточное d изменяется на 14-15^о, годовое -тоже на 15^о. Из периодических склонений учитывается только годовое. На всех навигационных картах склонение приведено к какому-то году (эпохе). Значит, величина склонения, указанная на карте, не будет соответствовать истинному значению, поэтому следует учесть годовое склонение (поправку). Годовое склонение как бы накапливается (суммируется за все года). Для удобства величина склонения и его годовое изменение даются на всех навигационных картах для отдельных точек земной поверхности.

Расчет склонения нужно делать с точностью до +0,1^о, производя интерполирование между ближайшими точками, в которых указано склонение.

Величины Т, H, Z, J, d - называются элементами земного магнетизма. Распределение элементов земного магнетизма по земной поверхности наносится на магнитные карты путем проведения через все точки земной поверхности, в которых данный магнитный элемент имеет одинаковое значение, кривых линий, называемых изолиниями (линиями равных величин). Если d=0 – агонами. Если d=const – изогона. Если J=const - изоклинами, если J=0 – магнитным экватором. В некоторых районах моря имеются области с резко отличающейся величиной склонения – магнитные аномалии. Они указываются на картах.

Направления определяемые относительно магн.меридиана назыв.магнитными. МК – угол между Nм и носовой частью продольной оси. МП – угол между Nм и направлением из точки наблюдения на объект. МК и МП от 0 до 360. Зная в-ну d можно перейти от магнитного к истинному направлению.

ИК=МК+d КУ=ИП-ИК

ИП=МП+d КУ=МП-МК

ОИП=ОМП+d

6.Погрешности навигационных измерений, их классификация. Вероятность и частота. Случайные погрешности измерения и их характеристики: математическое ожидание, дисперсия, среднее квадратическое отклонение. Закон нормального распределения случайных погрешностей. Оценка точности измерений. Общие принципы оценки точности функции измеренных величин. Систематические погрешности измерений.

При определении места судна измерения производятся приборами и инструментами. Любые измерения сопровождаются погрешностями вследствие несовершенства приборов, инструментов, органов чувств человека и целого ряда других причин. Все погрешности, подразделяются на систематические, случайные и промахи.

С и с т е м а т и ч е с к и е погрешности – это погрешности, характер и причины возникновения которых могут быть известны. Эти погрешности могут быть изучены и определены по величине и знаку, следовательно, исключены из измерений. Систематические погрешности происходят из-за какой-либо не принятой в расчет причины, которая может быть постоянной, изменяющейся по определенному закону или меняющейся незакономерно. Систематические погрешности подразделяются на:

а) постоянные погрешности – эти погрешности, как правило, в данном ряду наблюдений сохраняют величину и знак (погрешность в поправке прибора);

б) переменные систематические погрешности – погрешности, величина которых, подчиняясь определенной закономерности, в данном ряду наблюдений носит переменный характер (инструментальная поправка секстана, меняющаяся с изменением угла);

в) повторяющие погрешности – погрешности, величина которых носит случайный характер, но в данной серии наблюдений сохраняется неизменной (разность между табличным и фактическим наклонением горизонта в момент наблюдений).

С л у ч а й н ы е погрешности – это погрешности, индивидуальные значения которых не подчиняются какой-либо определенной закономерности. В данном ряду наблюдений величины и знаки погрешностей непрерывно меняются. Однако в большом ряду наблюдений эти погрешности проявляют определенные свойства:

a) Положительные погрешности встречаются так же часто, как отрицательные;

б) малые по абсолютному значению погрешности встречаются чаще, чем большие;

в) с увеличением числа измерений одной и той же величины погрешность среднего арифметического значения измеряемой величины стремится к нулю;

г) при данных условиях наблюдений случайные погрешности по абсолютной величине не могут превышать определенного предела.

Случайные погрешности оцениваются средней квадратической или предельной погрешностью. Для обеспечения безопасности плавания нужно брать предельную погрешность, обычно принимаемую равной трем средним квадратическим.

П р о м а х и – это грубые случайные погрешности. Появление промаха не закономерно и легко обнаруживается повторным измерением. Промах может иметь знак “плюс” или “минус”.

Вероятностью случайного события Р(А) называется число, характеризующее объективную возможность наступления этого события при определённых условиях.

Частотой события называется отношение числа случаев m, когда это событие произошло к числу проведённых испытаний n. Р*=m/n.

Случайные погрешности измерений и их характеристики:

Математическим ожиданием дискретной случайной величины называется сумма произведений всех возможных значений этой величины на их вероятности. Для непрерывной случайной величины сумма заменяется интегралом, а вероятности – плотностью распределения. m_x=∑x_iP_i. Математическое ожидание характеризует среднее значение случайной величины, её центр рассеивания, около которого группируются все возможные значения.

Дисперсией случайной величины называется математическое ожидание квадрата этой величины после центрирования D(X)=M(Х°²).

Центрирование случайной величины заключается в уменьшении всех её значений на величину МО этой случайной величины Х°=Х – m_x. Дисперсия характеризует разбросанность возможных значений случайной величины Х относительно её МО. Размерность дисперсии – это квадрат размерности случайной величины. Для наглядности суждения о степени рассеивания вместо дисперсии часто используют другую характеристику, размерность которой такая же как и самой случайной величины. Эту величину называют средним квадратическим отклонением. σ_х=√D*X

Закон нормального распределения описывается выражением

f(x)= (1/ (σ_х√2π))*exp(-(x-m_x)²/2 σ_х²). Этот закон показывает, как распределяются ошибки всевозможных измерений (по графику f(х)).