罗经测深仪与记程仪

• 现代船舶所使用的造船材料均含有硬铁 和软铁两种类型的钢铁材料，钢铁材料 受地磁场磁化后，形成了硬铁和软铁磁 性，统称船磁。
5．地磁场
• 地球可以认为是一个均匀磁化的球体，在其周 围空间存在着磁场。实际观测表明，地磁极位 于地理南北极附近，而且位于地球的深处，位 于北半球的地磁极称为磁北极，且具有负磁 量；而位于南半球的地磁极称为磁南极却具有 正磁量。因此，围绕地球空间的磁力线是从南 半球走向北半球的，如图2—1—4所示。 • 地磁极的地理位置不是固定不变的，而是随 时间逐年缓慢地变化的。
3．磁铁的磁场强度
• 磁铁的磁场为非均匀磁场，下面仅讨论 两种情况下磁铁的场强。 • (1)磁铁轴延长线上某点的场强 • H=2M/r³ （L<<r) • (2)磁铁轴垂直平分线上某点的场强 • H=M/r³ （L<<r)
4．铁磁体的磁化
• 自然界中的物质按其导磁能力的大小；可分为 磁性物质和非磁性物质两类。 • 非磁性物质不能被磁场磁化，在制造磁罗经 时，为避免产生附加的磁性干扰，除了罗盘的 磁针以外，其余所有的材料均应为非磁性材 料，非磁性材料有金、银、铜、木、纸、铝、 橡胶、玻璃等，其磁导率约为1。 • 磁性材料又称为铁磁性材料，铁、镍、钴及其 合金等金属材料均属于铁磁性材料。磁性物质 被磁化后可呈现出较强的磁性，磁力线进入一 端呈现南(S)极，而磁力线出去端呈现北(N)极。
• 铁磁体被磁化后产生了较强的附加磁 场，它的磁感应强度B等于对它起感应作 用的磁场强度H与它本身被磁化后产生的 附加磁场Hˊ之和，即: • B＝H+Hˊ (2—1—6) • 磁导率μ的大小主要与被磁化的物质 有关，铁磁性物质的μ>>l，其值可达数 千乃至数万之巨。
• 铁磁体的磁化特性可用磁滞回线来描述。铁磁 体被初始磁化后，当外磁场H减小至零时，磁 感应强度B降至Br，Br称为剩磁；当反向增大 外磁场至Hc时，磁感应强度降为零，此时的Hc 称为矫顽力。由于磁感应强度的变化总是滞后 于磁场强度的变化，这种现象称为“磁滞”现象。 在铁磁性物质中，当外磁场为零时，仍保留有 较强的磁性，这是铁磁性物质的重要特性之-。
• 地面上任意一点地磁场方向，可以用一 根自由悬挂的磁针来测定，如图2—1—5 所示，磁针磁轴的指向顺着地磁总力T， 通过磁针磁轴的垂直面，称为该地的磁 子午面，磁子午面与地理子午面的水平 夹角，称为磁差(Var)。
• 将地磁总力丁分解为作用于磁子午面内的水平 分力H和垂直分力Z，得水平分力H和总力了之 间的夹角θ，称为磁倾角。在北半球，θ角在 水平面之下为正值；在南半球，θ角在水平面 之上为负值。在地球表面上磁倾角为零各点的 连线称为磁赤道。自磁赤道向两极，磁倾角θ 逐渐增大，在磁南北极，磁倾角相应地为-90゜ 和+90゜，把磁倾角为某一定值点的连线称为 磁纬度。 • 在地磁水平分力 H 的作用下，使磁罗经指向 磁北，可见 H 越大，磁罗经的指北力也就越大。 因为在磁赤道处 H 为最大值，而在地磁极处 H 为零，所以在地磁极附近无法用磁罗经来指示 方向。与水平分力H相对应，垂直分力Z在磁赤 道处为零，而在两磁极处最大。
• 磁性物质按其保留磁性的大小，又可分为软铁 和硬铁两类。硬铁磁性材料需由较强的外磁场 磁化，其剩磁可保留较长时间不易消失，硬铁 的剩磁Br矫顽力Hc均较大，相应地磁滞回线的 面积也较大；软铁磁性材料可由较弱的磁场磁 化，一旦外磁场消失，其磁性也几乎随之消 失，软铁的剩磁Br矫顽力Hc均较小，磁滞回线 面积也较小。实际上，很难严格地区分软铁和 硬铁，通常把矫顽力大于50奥的磁性材料视为 硬铁，如碳钢、钨钢和钴钢等，而将矫顽力小 于几奥的磁性材料称为软铁，如纯软铁，坡莫 合金和矽钢等。
2．磁铁
• 磁铁可分为两类，即天然磁铁和人造磁 铁。目前所使用的人造磁铁是用人工方 法将镍、钴、钨等金属材料经磁化而制 成的。磁罗经中均使用条形磁铁 。
• 通常用磁矩表示磁铁磁性的大小，磁铁 磁矩是同名磁量与两磁极间距离的乘 积，则磁矩：M=2mL • 式中：m—磁量； • 2L—两磁极间的距离。 • 为了保存磁铁的磁性，平时船上磁罗经 的备用磁棒应异名极相靠，并避免被摔 打、接触高温或受恒定磁场பைடு நூலகம்干扰。
(2)按用途分类
• • • • ①标准罗经(Standard compass)： ②操舵罗经(steering compass)： (3)救生艇罗经(1ife boat compass) ④应急罗经或称太平罗经(emergency compass)
• 在不同的地理位置，磁差是不同的。磁 差的变化范围可达o゜～16゜，当磁北在 真北东面时，称为东磁差；而在真北西 面时，称为西磁差。 • 通常把地磁水平分力H，磁倾角θ和磁 差Var称为地磁三要素，只要知道这三个 量即可计算出其他的地磁要素。
二、船用磁罗经
• 1．船用磁罗经的分类 • (1)按罗盆内有否液体分类 • 根据罗盆内有无液体，磁罗经可分为液体 罗经和干罗经两类。液体罗经的罗盆内盛满液 体，罗盘浸浮在液体中，因液体的阻尼作用， 当船舶摇摆时，罗盘的指向稳定性好。另外， 由于液体浮力的作用，减小了轴针与轴帽间的 摩擦力，提高了罗盘的灵敏度，故液体罗经在 当代船舶上已被广泛使用。干罗经因其稳定性 差，故已被淘汰。
第二章 罗经、测深仪与记程仪
• 第一节 船用磁罗经 • 磁罗经是利用地磁场对磁针具有吸引力 的现象而制造出的一种航海指向仪器。 它具有结构简单，性能可靠、不依赖外 界条件、在地磁场内可独立工作的特点。 它除可为船舶指示航向外，还可为船舶 定位和导航，是船舶必备的导航仪器之 一。
一、有关磁的基本知识
• 1．磁场概念 • 我们知道，相互靠近的两个磁体，具有 同性相斥异性相吸的特性。若两个磁 体，一个磁体的磁量为m，另一个磁体的 磁量为单位正磁量，则该单位正磁量在 磁量为m磁体所产生的磁场中某点且距离 为 r 处所受到的作用力，称为该点的磁场 强度，并用H表示，即 H=m/r²
• 若在磁场某一范围内，各点的磁场强度 大小相等、方向相同，则称该范围内的 磁场为均匀磁场。位于船体范围内的地 磁场可视为均匀磁场。