สนามแม่เหล็กของเรือ ลักษณะพื้นฐานของสนามแม่เหล็กโลกและเรือ สมการปัวซองและเอ. สมิธ ส่งแรงแม่เหล็ก (SMF) แอปพลิเคชัน. พิมพ์ซ้ำสารสกัดจากบันทึกของเรือใบ "St. แอนนา"

ฉันขอเตือนผู้อ่านว่าคำถามที่กำลังวิเคราะห์มีดังนี้ เป็นไปได้หรือไม่ที่จะแล่นเรือต่อไปด้วยเข็มทิศที่มีความเบี่ยงเบนเพิ่มขึ้นเป็น 60° อันเป็นผลมาจากฟ้าผ่า ถ้าใครรู้การแก้ไข

ในสองส่วนแรก เราดูคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก ศึกษาคำจำกัดความพื้นฐาน และยังจำได้ว่าสนามแม่เหล็กของโลกคืออะไร

ผู้เข้าร่วมคนที่สามในกระบวนการพัฒนาหลักสูตรโดยใช้เข็มทิศแม่เหล็ก นอกเหนือจากเข็มทิศและสนามแม่เหล็กของโลกแล้ว ก็คือสนามแม่เหล็กของเรือยอชท์ นี่คือสิ่งที่เราจะพูดถึงในตอนต่อไปของซีรีส์เรื่อง “ธุรกิจเข็มทิศแม่เหล็ก สรุปสั้นๆ”

ส่วนเบี่ยงเบน

ปัจจุบัน เรือยอทช์ส่วนใหญ่มีอุปกรณ์และกลไกบนเรือที่ทำจากเฟอร์โรแมกเนติกบางชนิด นอกจาก “เหล็กของเรือ” แล้ว อุปกรณ์ไฟฟ้าทุกชนิดยังสร้างสนามแม่เหล็กของตัวเองด้วย ซึ่งจะมีสนามแม่เหล็กบนเรือเพิ่มมากขึ้นทุกปี แน่นอนว่าแหล่งที่มาของสนามแม่เหล็กทั้งหมดนี้บิดเบือนสนามแม่เหล็กของโลก ดังนั้นการ์ดเข็มทิศที่ติดตั้งบนเรือยอชท์จึงไม่แสดงเส้นลมปราณแม่เหล็ก แต่เป็นเส้นลมปราณของเข็มทิศของมันเอง ฉันคิดว่ามันเหมาะสมที่จะระลึกว่ามุมระหว่างเส้นเมอริเดียนแม่เหล็กและเข็มทิศนั้นเรียกว่า ส่วนเบี่ยงเบน.

ความเบี่ยงเบนของเข็มทิศแม่เหล็กที่ติดตั้งบนเรือไม่ใช่ค่าคงที่ แต่มีการเปลี่ยนแปลงระหว่างการนำทางด้วยเหตุผลหลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเส้นทางของเรือและละติจูดแม่เหล็กในการนำทางเปลี่ยนแปลง เหล็กเรือทั้งหมดสามารถแบ่งแม่เหล็กออกเป็นอ่อนและแข็งได้ เหล็กแข็งซึ่งกลายเป็นแม่เหล็กในระหว่างการก่อสร้างเรือจะได้รับแม่เหล็กที่เหลืออยู่และกระทำบนการ์ดเข็มทิศด้วยแรงคงที่ที่แน่นอน เมื่อเรือเปลี่ยนเส้นทาง แรงนี้ร่วมกับเรือจะเปลี่ยนทิศทางโดยสัมพันธ์กับเส้นลมแม่เหล็ก ดังนั้นในเส้นทางที่ต่างกัน ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนของขนาดและเครื่องหมายที่ไม่เท่ากัน

เมื่อเส้นทางเปลี่ยนไป เหล็กของเรือซึ่งมีสภาพเป็นแม่เหล็กอ่อน จะถูกทำให้เป็นแม่เหล็กใหม่และกระทำบนการ์ดด้วยแรงที่มีขนาดและทิศทางที่แปรผัน ซึ่งทำให้เกิดการเบี่ยงเบนไม่เท่ากันเช่นกัน เมื่อละติจูดแม่เหล็กของการนำทางเปลี่ยนแปลง ความแรงของสนามแม่เหล็กโลกและการดึงดูดของเหล็กเรืออ่อนจะเปลี่ยนไป ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการเบี่ยงเบนด้วย

ดังนั้น แรงสามแรงกระทำบนการ์ดของเข็มทิศแม่เหล็กที่ติดตั้งบนเรือ: สนามแม่เหล็กคงที่ของโลก สนามแม่เหล็กคงที่ของเหล็กเรือแข็ง และสนามแม่เหล็กสลับของเหล็กเรืออ่อน ปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กเหล่านี้จะสร้างความแรงของสนามแม่เหล็กทั้งหมด เข็มของเข็มทิศแม่เหล็กนั้นอยู่ในตำแหน่งตามแนวเวกเตอร์แรงดึง และเส้นลมปราณของเข็มทิศอาจแตกต่างจากแม่เหล็กอย่างมาก และในที่สุดเราก็มาถึงคำตอบของคำถามที่วางไว้ตอนต้นของการสรุป: จะทำอย่างไรถ้าการเบี่ยงเบนของเข็มทิศแม่เหล็กกะทันหัน "อันเป็นผลมาจากฟ้าผ่า" มีขนาดใหญ่มาก เช่น มากกว่า 60° จำเป็นต้องทำลายหรือเคลื่อนไหวต่อไปโดยพิจารณาแก้ไขได้หรือไม่?

โดยมีค่าเบี่ยงเบนมากเช่น ด้วยความแรงที่สำคัญของสนามแม่เหล็กของเรือ สนามแม่เหล็กของโลกอาจได้รับการชดเชยเกือบทั้งหมดด้วยสนามแม่เหล็กของเรือในบางสนาม ในกรณีนี้ การ์ดเข็มทิศจะอยู่ในสภาวะสมดุลที่ไม่แยแสและเข็มทิศจะหยุดทำงาน: ในบางหลักสูตร การ์ดจะหมุนไปพร้อมกับเรือเนื่องจากการเพิ่มขึ้นเท่ากันในเส้นทางและมุมเบี่ยงเบน ในทิศทางอื่น องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนจะถูกพัดพาไปโดยแรงเสียดทานในส่วนรองรับเนื่องจากแรงนำทางลดลงมากเกินไป

นอกจากนี้เมื่อมองไปข้างหน้าเราสังเกตว่าด้วยการเบี่ยงเบนที่มีค่ามากการกำหนดของมันเองจะยากและไม่ถูกต้องเนื่องจากขั้นตอนการพิจารณาความเบี่ยงเบนถือว่าเรืออยู่ในสนามแม่เหล็กที่รู้จักอย่างใดอย่างหนึ่ง ด้วยค่าเบี่ยงเบนที่สูง เมื่อสนามเปลี่ยนแปลง ค่าของมันก็จะเปลี่ยนไปอย่างรวดเร็ว และแม้แต่ข้อผิดพลาดเล็กๆ น้อยๆ ในสนามซึ่งหลีกเลี่ยงไม่ได้ ก็เริ่มส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความแม่นยำของการกำหนด

ดังนั้น คำตอบที่ชัดเจนสำหรับคำถามที่ตั้งไว้ก็คือ การเคลื่อนที่ต่อไปด้วยเข็มทิศที่มีความเบี่ยงเบนมากนั้นเป็นอันตราย จำเป็นต้องทำลายมันแล้วกำหนดค่าที่เหลือและจากนั้นคุณจึงจะสามารถเคลื่อนที่ต่อไปได้อย่างปลอดภัย

ความแรงของสนามแม่เหล็กรวมของเหล็กของเรือในทฤษฎีธุรกิจเข็มทิศแม่เหล็กอธิบายไว้ในสมการของปัวซอง จากองค์ประกอบทั้งสามนั้น ขนาดของการเบี่ยงเบนนั้นได้รับอิทธิพลจากองค์ประกอบสองส่วน ได้แก่ สนามแม่เหล็กของเหล็กอ่อนและสนามแม่เหล็กของเหล็กแข็ง

ในธุรกิจเข็มทิศแม่เหล็ก แรงที่ก่อตัวเป็นสนามแม่เหล็กของเรือ และความเบี่ยงเบนที่เกิดขึ้นจะแบ่งออกเป็นค่าคงที่ ครึ่งวงกลม และสี่ส่วนตามอัตภาพ ขนาดของการเบี่ยงเบนคงที่ไม่ขึ้นอยู่กับสนามและไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อละติจูดแม่เหล็กเปลี่ยนแปลง จึงเรียกว่าค่าคงที่ การเบี่ยงเบนคงที่เกิดจากอิทธิพลของเหล็กเรืออ่อนตามยาวและตามขวาง

การเบี่ยงเบนครึ่งวงกลมคือการเบี่ยงเบนที่เมื่อวิถีของเรือเปลี่ยนไป 360 องศา สัญญาณจะเปลี่ยนสองครั้ง โดยรับค่าศูนย์สองเท่า การเบี่ยงเบนครึ่งวงกลมเกิดจากสนามแม่เหล็กจากเหล็กอ่อนในแนวตั้งและเหล็กเรือแข็งแม่เหล็กใดๆ

กราฟส่วนเบี่ยงเบนครึ่งวงกลม

ส่วนเบี่ยงเบนควอเตอร์คือการเบี่ยงเบนที่เมื่อเส้นทางของเรือเปลี่ยน ทิศทางจะเปลี่ยนเร็วขึ้นสองเท่า เมื่อเส้นทางเปลี่ยนจาก0⁰เป็น360⁰ ส่วนเบี่ยงเบนจะเปลี่ยนเครื่องหมายสี่ครั้งและผ่านศูนย์ด้วยจำนวนครั้งเท่ากัน การเบี่ยงเบนควอเตอร์เกิดจากสนามแม่เหล็กจากเหล็กอ่อนของเรือตามยาวและตามขวาง

แผนภูมิส่วนเบี่ยงเบนไตรมาส

เนื่องจากแหล่งที่มาของการเบี่ยงเบนคือเหล็กของเรือตามยาวและตามขวาง การทำลายของการเบี่ยงเบนจึงดำเนินการโดยใช้แม่เหล็กทำลายล้างตามยาวและตามขวาง

ในบรรดาแรงทั้งหมดที่ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนของเข็มทิศแม่เหล็ก แรงที่อ่อนที่สุดคือแรงที่ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนอย่างต่อเนื่อง ตามกฎแล้วค่าของมันจะต้องไม่เกิน1⁰ ดังนั้นแรงนี้จึงไม่ได้รับการชดเชย แต่นำมาพิจารณาในรูปแบบของการแก้ไขเข็มทิศ

การเบี่ยงเบนครึ่งวงกลมเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของเหล็กเรืออ่อนแข็งและแนวตั้งทั้งหมด แรงเหล่านี้ได้รับการชดเชยด้วยแม่เหล็กตามยาวและตามขวาง - เรือพิฆาตที่ติดตั้งอยู่ภายในจุดสุดยอด เพื่อชดเชยแรงแม่เหล็กอย่างใดอย่างหนึ่ง จำเป็นต้องใช้แรงที่มีทิศทางตรงกันข้ามกับการ์ดเข็มทิศ สามารถทำได้โดยใช้ตัวชดเชยที่เหมาะสม เมื่อทำลายการเบี่ยงเบนตามกฎต่อไปนี้: แรงที่เกิดจากเหล็กเรือแข็งจะต้องได้รับการชดเชยโดยใช้แม่เหล็กถาวร และแรงจากแม่เหล็กเหนี่ยวนำของเหล็กเรืออ่อนจะต้องได้รับการชดเชยโดยใช้องค์ประกอบที่ทำจากวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกแบบอ่อน การติดตั้งตัวชดเชยที่ถูกต้องเป็นงานที่ต้องแก้ไขเพื่อขจัดความเบี่ยงเบน

Binnacle ของเข็มทิศแม่เหล็กสมัยใหม่พร้อมตัวชดเชยและตัวแก้ไข

ส่วนเบี่ยงเบนควอเตอร์เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของเหล็กเรือแนวนอนที่อ่อนนุ่มเท่านั้น แรงที่ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนของไตรมาสจะถูกนำมาสู่ค่าต่ำสุดด้วยความช่วยเหลือของตัวชดเชยการเบี่ยงเบนของไตรมาส - แท่ง, แผ่นหรือลูกบอลที่ทำจากวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกอ่อนซึ่งติดตั้งอยู่ด้านนอกของจุดสุดยอดในส่วนบน

ควรสังเกตว่าส่วนเบี่ยงเบนไตรมาสมีความเสถียรมากกว่าส่วนเบี่ยงเบนครึ่งวงกลม ดังนั้นตามกฎแล้วการทำลายส่วนเบี่ยงเบนไตรมาสจึงเกิดขึ้นหนึ่งครั้ง - ทันทีหลังจากการสร้างเรือ ต่อจากนั้นความเบี่ยงเบนของไตรมาสคงเหลือในทางปฏิบัติไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดเจนเป็นเวลาหลายปีซึ่งไม่สามารถพูดได้เกี่ยวกับการเบี่ยงเบนครึ่งวงกลม

นอกเหนือจากการเบี่ยงเบนควอเตอร์และครึ่งวงกลมแล้ว เมื่อตัวเรือเอียง เช่น เมื่อส้นเท้า, เล็มหรือในระหว่างการขว้าง, เกิดข้อผิดพลาดเพิ่มเติมในเข็มทิศแม่เหล็ก - การเบี่ยงเบนของส้นเท้า ด้วยการม้วนหรือม้วนด้านข้างความเบี่ยงเบนของม้วนจะสูงสุดในหลักสูตร N และ S ด้วยการม้วนและการขว้างตามยาวในหลักสูตร E และ W ตามลำดับ ค่าเบี่ยงเบนของม้วนสามารถเข้าถึงค่า3⁰สำหรับแต่ละระดับของม้วน เพื่อทำลายมัน จะมีการจัดเตรียมตัวชดเชยพิเศษไว้ภายใน binnacle ซึ่งเป็นแม่เหล็กที่มีความเอียง ติดตั้งในแนวตั้ง ใต้โถเข็มทิศ

เพื่อป้องกันความไม่แน่นอนของการเบี่ยงเบนครึ่งวงกลมเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของละติจูดแม่เหล็กเมื่อเรือแล่น เข็มทิศจึงติดตั้งอุปกรณ์อื่น - ตัวชดเชยละติจูด นี่คือแท่งแนวตั้งที่ทำจากวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกแบบอ่อน ติดตั้งที่ด้านนอกของไบนารี่ จะกำจัดส่วนของตัวแปร (latitudinal) ของการเบี่ยงเบนครึ่งวงกลม

น่าแปลกใจที่ตัวชดเชยละติจูดนี้เรียกว่าแถบ Flinders เพื่อเป็นเกียรติแก่นักเดินเรือชาวอังกฤษและนักสำรวจชาวออสเตรเลีย Matthew Flinders โดยวิธีการที่เขาเป็นผู้ที่ตั้งชื่อออสเตรเลียออสเตรเลีย ในระหว่างการสำรวจในปี พ.ศ. 2344 เขาได้ตัดสินใจอย่างเป็นระบบโดยใช้เข็มทิศสองวงค้นพบว่าในซีกโลกเหนือปลายด้านเหนือของเข็มเข็มทิศถูกดึงดูดโดยแรงที่ไม่รู้จักไปที่หัวเรือของเรือและในซีกโลกใต้ - ถึง ท้ายเรือ

แมทธิว ฟลินเดอร์ส

จากการวิเคราะห์ผลลัพธ์ที่ได้รับ Flinders ได้ข้อสรุปว่าสาเหตุของการเบี่ยงเบนคือเหล็กของเรือ ซึ่งเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงละติจูด ได้เปลี่ยนขนาดและขั้วของสนามแม่เหล็กภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กของโลก เนื่องจากเหล็กส่วนใหญ่ของเรืออยู่ในเสาเช่น เสาแนวตั้งที่รองรับดาดฟ้าของเรือไม้ นักเดินเรือที่มีชื่อเสียงจึงเกิดแนวคิดที่จะกำจัดความเบี่ยงเบนโดยการวางแท่งเหล็กแนวตั้งไว้ใกล้กับเข็มทิศซึ่งยังคงอยู่ ใช้ในปัจจุบันภายใต้ชื่อ Flindersbar

Flinders bar - ท่อแนวตั้งทางด้านซ้ายของ binnacle

ดังนั้นเราจึงได้รับคำตอบตามหลักวิทยาศาสตร์สำหรับคำถามของ Fyodor Druzhinin ที่ค่าเบี่ยงเบนมาก - หลายสิบองศา - การใช้เข็มทิศแม่เหล็กโดยไม่ทำลายมันเป็นเรื่องยากและบางครั้งก็เป็นอันตรายเนื่องจากแรงที่ไม่มีการชดเชยที่ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนจะทำให้สนามแม่เหล็กโลกสมดุลเพื่อให้เข็มทิศแม่เหล็กไม่ทำหน้าที่เป็นอีกต่อไป ตัวบ่งชี้ส่วนหัว

เข็มทิศแม่เหล็กของเรือยอชท์สมัยใหม่มีโครงสร้างค่อนข้างแตกต่างจากเครื่องดนตรีคลาสสิกที่มีจุดสุดยอดสูงและระบบแม่เหล็กชดเชยที่ซับซ้อน อย่างไรก็ตาม งานกำจัดความเบี่ยงเบนก็เกี่ยวข้องกับพวกเขาเช่นกัน

มีวิธีการใดบ้างในการกำจัดความเบี่ยงเบน วิธีกำจัดความเบี่ยงเบนบนเข็มทิศแม่เหล็กของเรือยอชท์ และอีกมากมาย ฉันจะบอกคุณในครั้งต่อไป

ยังมีต่อ…

วรรณกรรมที่ใช้: P.A. Nechaev, V.V. Grigoriev "ธุรกิจเข็มทิศแม่เหล็ก" V.V. Voronov, N.N. Grigoriev, A.V. Yalovenko “เข็มทิศแม่เหล็ก” หน่วยงาน GEOSPATIAL-INTELLIGENCE แห่งชาติ “คู่มือการปรับเข็มทิศแม่เหล็ก”

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

เรือเดินทะเลทุกลำมีเข็มทิศแม่เหล็กติดตั้งอยู่ ข้อได้เปรียบหลักคือความเป็นอิสระและความน่าเชื่อถือในระดับสูงด้วยความเรียบง่ายของอุปกรณ์ ข้อเสียเปรียบหลักคือความแม่นยำในการกำหนดทิศทางต่ำ แหล่งที่มาของข้อผิดพลาด ได้แก่ ความรู้ที่ไม่ถูกต้องเกี่ยวกับการเบี่ยงเบนของสนามแม่เหล็ก การเบี่ยงเบน ความเฉื่อย และความไวที่ไม่เพียงพอของระบบเข็มแม่เหล็กต่อสนามแม่เหล็กของโลก ข้อผิดพลาดเพิ่มขึ้นเป็นพิเศษเมื่อทอย

โดยปกติแล้ว เข็มทิศแม่เหล็กสองตัวจะติดตั้งอยู่บนเรือ - หลัก(GMC) เพื่อกำหนดตำแหน่งของเรือและ การท่องเที่ยว(PMK) - สำหรับควบคุมเรือ MMC ได้รับการติดตั้งใน DP ซึ่งโดยปกติจะอยู่บนสะพานด้านบนในตำแหน่งที่มีการป้องกันที่ดีที่สุดจากอิทธิพลของสนามแม่เหล็กของเรือ PMC ได้รับการติดตั้งในโรงจอดรถ บ่อยครั้ง แทนที่จะใช้เข็มทิศแม่เหล็กสองอัน เรือลำหนึ่งจะติดตั้งเข็มทิศหนึ่งอันบนสะพานด้านบน แต่มีการส่งผ่านแสงของการอ่านไปยังโรงจอดรถ

ความน่าเชื่อถือในการกำหนดทิศทางโดยใช้เข็มทิศแม่เหล็กส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความแม่นยำของความรู้เรื่องการเบี่ยงเบน

การเบี่ยงเบนอย่างมากนำไปสู่ความจริงที่ว่าเข็มทิศแม่เหล็กหยุดตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กของโลก และในความเป็นจริงแล้ว ไม่ใช่ตัวบ่งชี้ทิศทางอีกต่อไป ดังนั้นการเบี่ยงเบนของเข็มทิศแม่เหล็กจึงต้องได้รับการชดเชยด้วยการสร้างสนามแม่เหล็กเทียม กระบวนการนี้เรียกว่า การทำลายความเบี่ยงเบน. ภายใต้เงื่อนไขการเดินเรือปกติ การทำลายความเบี่ยงเบนของเข็มทิศแม่เหล็กจะดำเนินการอย่างน้อยปีละครั้งโดยใช้วิธีการพิเศษที่ศึกษาในหลักสูตรการเบี่ยงเบน ส่วนเบี่ยงเบนที่เหลืออยู่หลังจากการถูกทำลายเรียกว่า ส่วนเบี่ยงเบนที่เหลือ; จะต้องถูกกำหนดโดยนักเดินเรือ และไม่ควรเกิน 3° ที่เข็มทิศหลัก และ 5° ที่เข็มทิศบอกทิศทาง ต้องกำหนดค่าเบี่ยงเบนที่เหลือ:

1) หลังจากการทำลายความเบี่ยงเบนแต่ละครั้ง

2) หลังการซ่อมแซม การทำให้แห้ง การล้างอำนาจแม่เหล็กของเรือ

3) หลังจากการขนถ่ายสินค้าที่เปลี่ยนสนามแม่เหล็กของเรือ

4) มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในละติจูดแม่เหล็ก

5) เมื่อค่าเบี่ยงเบนจริงแตกต่างจากค่าเบี่ยงเบนของตารางมากกว่า 2°

สาระสำคัญของการพิจารณาความเบี่ยงเบนตกค้างคือการเปรียบเทียบลูกปืนเข็มทิศที่วัดได้กับลูกปืนแม่เหล็กที่รู้จักของจุดสังเกตเดียวกัน:

เนื่องจากการเบี่ยงเบนขึ้นอยู่กับทิศทางของเรือ จึงกำหนดไว้ที่ 8 วงเวียนหลักและวงเวียนไตรมาสที่เท่ากัน หลังจากนั้น ตารางค่าเบี่ยงเบนสำหรับเข็มทิศแม่เหล็กแต่ละอันจะถูกคำนวณหลังจาก 10° ของทิศทางของเข็มทิศ ตัวอย่างของตารางค่าเบี่ยงเบนคงเหลือจะแสดงในตาราง 1.2.

ตารางที่ 1.2

ค่าเบี่ยงเบนตกค้างถูกกำหนดโดยผู้สังเกตการณ์สองคน โปรดทราบว่าหลังจากแต่ละเทิร์น การ์ดเข็มทิศแม่เหล็กจะมาถึงเส้นลมปราณภายใน 3-5 นาที ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้เข็มทิศได้ในขณะนี้

พิจารณาวิธีการหลักในการพิจารณาความเบี่ยงเบนคงเหลือ

1. ตามเป้าหมาย(รูปที่ 1.26)

นี่เป็นวิธีที่แม่นยำที่สุด บางพอร์ตมีจุดเบี่ยงเบนพิเศษด้วยซ้ำ เรือจะข้ามเป้าหมายโดยใช้เส้นทางเข็มทิศหลักและสี่เส้นทั้ง 8 เส้น และในขณะที่ข้ามเป้าหมาย เครื่องนำทางจะวัดทิศทางของเข็มทิศของเป้าหมายนี้ ตลับลูกปืนแม่เหล็กคำนวณโดยใช้สูตร (1.17) MP=IP-d IP นำมาจากแผนที่ ส่วน d ก็ถูกกำหนดจากแผนที่และลดจำนวนลงเป็นปีการเดินทาง

สนามแม่เหล็กโลกสามารถตรวจจับได้โดยใช้เข็มแม่เหล็ก หากลูกศรถูกแขวนไว้เพื่อให้สามารถหมุนได้อย่างอิสระในระนาบแนวนอนและแนวตั้ง จากนั้นที่แต่ละจุดบนพื้นผิวโลก ภายใต้อิทธิพลของแรงแม่เหล็ก ลูกศรก็มีแนวโน้มว่าจะอยู่ในตำแหน่งที่เฉพาะเจาะจงมากในอวกาศ สนามแม่เหล็กของโลกมีอยู่บนพื้นผิว ใต้ดิน และในอวกาศ สนามแม่เหล็กของโลกเกิดจากกระบวนการภายในเปลือกโลกและในอวกาศ และมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับกิจกรรมของดวงอาทิตย์

ความแรงของสนามแม่เหล็กโลกเฉลี่ยอยู่ที่ 40 A/m

โดยทั่วไป สนามแม่เหล็กของโลกไม่สม่ำเสมอ แต่ในพื้นที่จำกัดของเรือก็ถือว่ามีความสม่ำเสมอได้

ให้เราแยกความตึงเครียดในฐานะเวกเตอร์ออกเป็นองค์ประกอบแต่ละส่วน เรียกว่าองค์ประกอบของแม่เหล็กโลก ซึ่งรวมถึง (ดูรูป) องค์ประกอบแนวนอนของความแรงของสนามแม่เหล็กโลก ชม, องค์ประกอบแนวตั้ง ซีและการเสื่อมของสนามแม่เหล็ก ง– มุมแนวนอนที่เกิดจากทิศทางของเส้นลมปราณที่แท้จริง บนและส่วนประกอบ ชมซึ่งอยู่ในระนาบของเส้นลมแม่เหล็ก นอกจากองค์ประกอบเหล่านี้แล้ว เวกเตอร์ความแรงของสนามแม่เหล็กยังรวมถึงการเอียงของแม่เหล็กอีกด้วย ฉัน– มุมแนวตั้งระหว่างระนาบแนวนอนกับทิศทางของเวกเตอร์แม่เหล็กของโลก

จากรูป เราสามารถสร้างการเชื่อมต่อระหว่างองค์ประกอบของแม่เหล็กโลกได้ดังต่อไปนี้:

หากคุณต้องการกำหนดการฉายภาพเวกเตอร์ของสนามแม่เหล็กโลกไปยังทิศทางของเส้นลมปราณที่แท้จริงหรือแนวตั้งแรก คุณสามารถใช้ค่าความเท่าเทียมกันต่อไปนี้

เส้นที่เชื่อมต่อค่าที่เท่ากันของ H และ Z เรียกว่า isolines (เส้นที่มีความแข็งแรงเท่ากัน) ไอโซลีนของการปฏิเสธแม่เหล็กคือไอโซกอน ไอโซลีนของการปฏิเสธแม่เหล็กคือไอโซไลน์ เส้นดังกล่าวถูกวาดลงบนแผนที่พิเศษของสนามแม่เหล็กภาคพื้นดิน ไอโซลินที่มีความเอียงเป็นศูนย์จะก่อตัวเป็นเส้นศูนย์สูตรแม่เหล็ก

ให้เราแยกเวกเตอร์ของสนามแม่เหล็กภาคพื้นดินออกเป็นแกนพิกัดของเรือ:

การฉายภาพความแรงของสนามแม่เหล็กโลกลงบนแกนเรือ:

องค์ประกอบแนวนอนซึ่งกำหนดการทำงานของเข็มทิศแม่เหล็กจะแตกต่างกันไปตามสถานที่ต่างๆ บนโลก ตั้งแต่ศูนย์ (ที่ขั้วแม่เหล็ก) ถึง 32 A/m ที่ปลายด้านใต้ของเอเชีย การลดลงขององค์ประกอบนี้เกิดขึ้นในทิศทางจากเส้นศูนย์สูตรถึงขั้ว

องค์ประกอบแนวตั้งของความแรงของสนามแม่เหล็กโลกแปรผันจากศูนย์ (ที่เส้นศูนย์สูตรแม่เหล็ก) ถึง 56 A/m ในบริเวณขั้วโลก

หัวข้อที่ 3 (2 ชั่วโมง) สนามแม่เหล็กของเรือ สมการปัวซองและการวิเคราะห์

ตัวเรือ เครื่องยนต์ และกลไกของเรือทำจากวัสดุที่มีแรงแม่เหล็กหลงเหลืออยู่ นอกเหนือจากการดึงดูดแม่เหล็กถาวรที่ตกค้างซึ่งได้รับระหว่างการก่อสร้าง ตัวเรือและกลไกของเรือยังไม่สูญเสียความสามารถในการดึงดูดแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กของโลก ซึ่งส่งผลกระทบต่อเรืออย่างต่อเนื่อง ดังนั้น ส่วนประกอบสองชนิดสามารถแยกแยะได้ในเหล็กเรือ: ส่วนประกอบที่แข็งจะถูกทำให้เป็นแม่เหล็กในระหว่างการก่อสร้างและคงอยู่คงที่ ส่วนประกอบที่อ่อนจะถูกทำให้เป็นแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กของโลก แม่เหล็กเรือถาวรและการดึงดูดของเหล็กเรืออ่อนส่งผลต่ออุปกรณ์แม่เหล็กใดๆ บนเรือ ในกรณีนี้ เป็นธรรมเนียมที่จะกล่าวว่าสนามแม่เหล็กของเรือทำงานในพื้นที่รอบๆ เรือ

เรือพร้อมอุปกรณ์ทั้งหมดนั้นมีรูปร่างที่ซับซ้อนมาก ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะนับได้ว่ามันถูกดึงดูดด้วยแม่เหล็กอย่างสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม การทำให้เป็นแม่เหล็กของเรือในระหว่างการก่อสร้างและในช่วงระยะเวลาต่อ ๆ ไปของการเดินทางนั้นเกิดขึ้นในสนามแม่เหล็กอ่อนของโลก และยิ่งไปกว่านั้น ความไวต่อแม่เหล็กของเรือโดยรวมยังต่ำ ดังนั้นความไม่สอดคล้องกันของการดึงดูดจึงไม่มีนัยสำคัญซึ่งสามารถละเลยและดำเนินการจากค่าเฉลี่ยของการดึงดูดของแม่เหล็กสำหรับเรือทั้งหมดโดยรวม

ดังนั้นเราจึงสามารถใช้ทฤษฎีบทของปัวซองกับแรงดึงดูดสม่ำเสมอของวัตถุได้

ทฤษฎีบทของปัวซองมีสูตรดังนี้: ศักย์แม่เหล็ก ยูของตัววัตถุที่มีแม่เหล็กสม่ำเสมอจะเท่ากับผลคูณสเกลาร์ของเวกเตอร์การทำให้เป็นแม่เหล็กของตัววัตถุที่มีเครื่องหมายลบ บนความชันของศักย์แรงดึงดูด สร้างขึ้นโดยมวลของร่างกายที่กำหนด:

ที่ไหน: -
- ส่วนประกอบของการดึงดูดแม่เหล็กของเรือตามแนวแกนของเรือ

- ปริมาณที่ได้รับ V ตามแกนเหล่านี้ เป็นสัดส่วนกับศักยภาพของแรงดึงดูดที่เกิดจากมวลของเรือ

ในการย้ายจากศักย์ไปสู่การฉายภาพความแรงของสนามแม่เหล็กไปยังแกนของเรือ เราจะแยกความแตกต่าง (16) ด้วยความเคารพต่อตัวแปร x, ย, z , ที่ไหน เจ– ค่าคงที่:

เวกเตอร์การทำให้เป็นแม่เหล็กของร่างกายแสดงโดยสูตร (16) แบ่งมันออกเป็นส่วนประกอบตามแกนของเรือ:

ที่ไหน: เอ็กซ์, ย, ซี - การฉายภาพบนแกนเหล่านี้ของสนามแม่เหล็ก - โมลแม่เหล็กของโลก

ลองแทนค่าเหล่านี้เป็นสมการสามสมการก่อนหน้า:

ให้เราเปิดวงเล็บในแต่ละสมการเหล่านี้แล้วแนะนำสัญลักษณ์

เมื่อใช้สัญลักษณ์เหล่านี้ เราสามารถเขียนได้ดังนี้:

สมการเหล่านี้แสดงถึงความแรงของสนามแม่เหล็กของเรือที่จุด O (ดูรูป) หากมีเข็มทิศที่จุด O เข็มทิศจะไม่เพียงแสดงแรงแม่เหล็กของเรือเท่านั้น แต่ยังแสดงอิทธิพลของสนามแม่เหล็กโลกด้วย ให้เราเพิ่มการคาดการณ์จุดแข็งของสนามของเรือและโลกในเชิงพีชคณิตเพื่อแสดงการกระทำร่วมกัน:

โดยที่ไพรม์คือเส้นโครงบนแกนเรือของสนามแม่เหล็กทั้งหมด หากไม่มีนายกคือเส้นโครงบนแกนเดียวกันของสนามแม่เหล็กโลก และหากมีศูนย์คือเส้นโครงของความแรงของสนามแม่เหล็กของเรือ จากที่นี่:

สมการเหล่านี้เรียกว่าสมการของปัวซอง เนื่องจากสมการนี้ได้มาจากพื้นฐานของทฤษฎีบทของปัวซองในเรื่องแรงแม่เหล็กสม่ำเสมอของวัตถุ

ก, ข, ค,… เค– พารามิเตอร์ปัวซง มีลักษณะเป็นเหล็กอ่อน: คุณสมบัติทางแม่เหล็ก รูปร่างและขนาด ตำแหน่งที่สัมพันธ์กับศูนย์กลางของเข็มทิศ

ส่วนประกอบ ป, ถาม, รแสดงสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กเรือถาวรที่เกิดจากการกระทำของเหล็กแข็ง

ปริมาณทั้งหมดนี้แทบไม่เปลี่ยนแปลงสำหรับเข็มทิศที่กำหนดและสำหรับสถานะแม่เหล็กที่กำหนดของเรือ หากมีการเคลื่อนย้ายเหล็กจำนวนมากบนเรือโดยสัมพันธ์กับเข็มทิศหรือตัวเข็มทิศถูกเคลื่อนย้าย ค่าเหล่านี้จะเปลี่ยนไป

ทิศทางของเรือไม่ส่งผลต่อค่าเหล่านี้ ละติจูดแม่เหล็กมีผลน้อยมากเฉพาะกับพารามิเตอร์ปัวซองเท่านั้น การเขย่าเรือและการบรรทุกของลงเรือจะส่งผลต่อสถานะแม่เหล็กของมัน

การเบี่ยงเบนเข็มทิศแม่เหล็ก การแก้ไขและการแปลคำคล้องจอง

ตัวถังโลหะของเรือ ผลิตภัณฑ์โลหะต่างๆ และเครื่องยนต์ ทำให้เข็มแม่เหล็กของเข็มทิศเบี่ยงเบนไปจากเส้นเมริเดียนแม่เหล็ก เช่น จากทิศทางที่ควรวางเข็มแม่เหล็กไว้บนบก เส้นสนามแม่เหล็กของโลกที่ตัดกับเหล็กของเรือ ทำให้มันกลายเป็นแม่เหล็ก หลังสร้างสนามแม่เหล็กของตัวเองภายใต้อิทธิพลที่เข็มแม่เหล็กบนเรือได้รับการเบี่ยงเบนเพิ่มเติมจากทิศทางของเส้นลมปราณแม่เหล็ก

การเบี่ยงเบนของเข็มภายใต้อิทธิพลของแรงแม่เหล็กของเหล็กของเรือเรียกว่าการเบี่ยงเบนของเข็มทิศ มุมระหว่างส่วนเหนือของเส้นลมแม่เหล็ก Nm และทางเหนือของเส้นลมปราณเข็มทิศ Nk เรียกว่าส่วนเบี่ยงเบนของเข็มทิศแม่เหล็ก (ปลากัด) (รูปที่ 44)

การเบี่ยงเบนอาจเป็นได้ทั้งเชิงบวก - ตะวันออกหรือแกนกลางหรือลบ - ตะวันตกหรือนำ การเบี่ยงเบนเป็นปริมาณที่แปรผันและแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับละติจูดและทิศทางของเรือ เนื่องจากการดึงดูดของเหล็กของเรือขึ้นอยู่กับตำแหน่งของมันสัมพันธ์กับเส้นสนามแม่เหล็กของโลก

ในการคำนวณสนามแม่เหล็กของ MK จำเป็นต้องเพิ่มค่าเบี่ยงเบน 6 ในพีชคณิตในสนามนี้ให้เป็นค่าของเส้นทางเข็มทิศของ KK:

เคเค+(+-(เบตต้า)) = MK

หรือ MK-(+ - (เบตต้า)) = KK

ตัวอย่างเช่น ทิศทางของเข็มทิศของ KK คือ 80° ในขณะที่ความเบี่ยงเบนของเข็มทิศแม่เหล็ก (เบตต้า) = 20° โดยมีเครื่องหมายบวก จากนั้นใช้สูตรที่เราพบ:

MK = KK + (+-(ปลากัด)) = 80°+ (+ 20°) = 100°

หากสนามแม่เหล็กของเรือมีขนาดใหญ่ การใช้เข็มทิศเป็นเรื่องยาก และบางครั้งก็หยุดทำงานไปเลย ดังนั้นการเบี่ยงเบนจะต้องถูกทำลายก่อนด้วยความช่วยเหลือของแม่เหล็กชดเชยที่อยู่ในกล่องเข็มทิศและแท่งเหล็กอ่อนที่ติดตั้งอยู่ใกล้กับเข็มทิศ

หลังจากขจัดความเบี่ยงเบนแล้ว พวกเขาจะเริ่มกำหนดค่าเบี่ยงเบนที่เหลือในเส้นทางต่างๆ ของเรือ การทำลายและการหาค่าเบี่ยงเบนตกค้างและการรวบรวมตารางค่าเบี่ยงเบนสำหรับเข็มทิศที่กำหนดจะดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญด้านการเบี่ยงเบนในช่วงค่าเบี่ยงเบนที่ติดตั้งเป็นพิเศษพร้อมสัญญาณนำทาง ค่าเบี่ยงเบนจะถือว่าถูกทำลายได้ค่อนข้างน่าพอใจหากค่าของมันในทุกสนามไม่เกิน +4°

รูปที่ 44. การแก้ไขและการแปลคำคล้องจอง

ดังที่กล่าวไปแล้ว จะต้องวางเส้นทางและทิศทางที่แท้จริงบนแผนที่ เพื่อให้ได้เส้นทางและทิศทางที่แท้จริง จำเป็นต้องทำการแก้ไขบางอย่างกับการอ่านเข็มทิศที่ติดตั้งบนเรือ เนื่องจากจะแสดงเส้นทางเข็มทิศและทิศทางของเข็มทิศ การแก้ไขเข็มทิศ (เดลต้า) k คือมุมระหว่างส่วนเหนือของเส้นลมปราณที่แท้จริง N และกับส่วนทางเหนือของเส้นลมปราณเข็มทิศ Nk การแก้ไขเข็มทิศ (เดลต้า)k เท่ากับผลรวมพีชคณิตของการเบี่ยงเบน (เบตต้า) และการปฏิเสธ d กล่าวคือ:

(เดลา) k = (+-ปลากัด) + (+-d)

ตามมาว่าเพื่อให้ได้ค่าที่แท้จริงจำเป็นต้องเพิ่มการแก้ไขเข็มทิศพร้อมเครื่องหมายลงในค่าเข็มทิศ:

IR = KK + (+ - (เดลต้า) k)

หรือ CC = IR-(+ (เดลต้า)k)

ในรูป 43 แสดงการเปลี่ยนจาก MK เป็น KK ผ่านการปฏิเสธ

ในรูป รูปที่ 44 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณทั้งหมดซึ่งขึ้นอยู่กับการกำหนดทิศทางที่แท้จริงในทะเลที่ถูกต้อง มุมที่เกิดจากเส้น NK, Nu, Nn และเส้นส่วนหัวและเส้นแบริ่งมีชื่อดังต่อไปนี้:

หลักสูตรเข็มทิศ KK - มุมระหว่างเส้นลมปราณเข็มทิศ NK และเส้นหลักสูตร

แบริ่งเข็มทิศ KP - มุมระหว่างเส้นเมอริเดียนของเข็มทิศ NK และเส้นแบริ่ง

สนามแม่เหล็ก MK - มุมระหว่างเส้นลมปราณแม่เหล็ก NM และเส้นสนาม

ตลับลูกปืนแม่เหล็ก MF - มุมระหว่างเส้นเมริเดียนแม่เหล็ก NM และเส้นตลับลูกปืน

หลักสูตร True IK - มุมระหว่างเส้นลมปราณที่แท้จริง Na และเส้นหลักสูตร

ทิศทางที่แท้จริงของ IP คือมุมระหว่างเส้นเมอริเดียนที่แท้จริงกับเส้นแบริ่ง

ส่วนเบี่ยงเบน (ปลากัด) คือมุมระหว่างเส้นลมปราณเข็มทิศ NK และเส้นลมปราณแม่เหล็ก NM

การปฏิเสธ d คือมุมระหว่างเส้นเมริเดียนแม่เหล็ก NM และเส้นเมริเดียนที่แท้จริง Nu

การแก้ไขเข็มทิศ (เดลต้า) k - มุมระหว่างเส้นเมริเดียนที่แท้จริง N" และเส้นเมริเดียนของเข็มทิศ N K

มีกฎช่วยในการจำที่ช่วยให้เครื่องนำทางทำงานอย่างถูกต้องด้วยค่าของทิศทางแม่เหล็กและเข็มทิศที่แท้จริง เพื่อให้เป็นไปตามกฎนี้ คุณต้องจำลำดับ: IR-d-MK-(betta)-KK หากเราลบค่าการปฏิเสธ d ออกจาก IR ด้วยพีชคณิต เราจะได้ค่า MK ซึ่งอยู่ถัดจากด้านขวาของ IR หากเราลบค่าเบี่ยงเบน (เบต้า) ออกจาก MC ด้วยพีชคณิต เราจะได้ค่า KK ซึ่งอยู่ถัดจากด้านขวาของ MC หากเราลบออกจาก IR ด้วยพีชคณิตทั้งสองปริมาณ d - การปฏิเสธ (เบต้า) -ส่วนเบี่ยงเบนทางด้านขวาของ IR เราจะได้ KK โดยมีเงื่อนไขว่าเรามีหลักสูตรเข็มทิศและจำเป็นต้องได้รับ MK เราจะดำเนินการตรงกันข้าม: ไปที่หลักสูตรเข็มทิศ KK เราจะเพิ่มส่วนเบี่ยงเบนพีชคณิต 6 ทางด้านซ้ายของหลักสูตร และเราจะได้เส้นทางแม่เหล็กของ MK ถ้าเราบวกค่าเดคลิเนชัน d ซึ่งอยู่ทางด้านซ้ายของสนามแม่เหล็กเข้ากับสนามแม่เหล็กในทางพีชคณิต เราก็จะได้สนามแม่เหล็กที่แท้จริง และสุดท้าย ถ้าเราบวกค่าเบี่ยงเบน (เบตต้า) และค่าเบี่ยงเบน d เข้ากับทิศทางของเข็มทิศในทางพีชคณิต ซึ่งไม่มีอะไรมากไปกว่าการแก้ไขเข็มทิศ DK เราก็จะได้ส่วนหัวที่แท้จริง - IR

นักนำทางสมัครเล่นเมื่อทำการคำนวณและทำงานบนแผนที่จะใช้เฉพาะค่าที่แท้จริงของหลักสูตร ทิศทาง และมุมที่มุ่งหน้าไป และเข็มทิศแม่เหล็กจะให้เฉพาะค่าเข็มทิศเท่านั้น ดังนั้นเขาจึงต้องคำนวณโดยใช้สูตรข้างต้น การเปลี่ยนจากค่าเข็มทิศและแม่เหล็กที่รู้จักไปเป็นค่าจริงที่ไม่รู้จักเรียกว่าการแก้ไขตลับลูกปืน การเปลี่ยนจากค่าจริงที่ทราบไปเป็นค่าเข็มทิศและค่าแม่เหล็กที่ไม่รู้จักเรียกว่าการแปลรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน