第1章NO.3 航海指向仪器及其误差.ppt
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航海上测定向位(航向和方位)的仪器是罗经 目前，海船上配备的罗经 有 陀螺 罗经 (俗称电罗经 )和磁罗经两 大类本节重点介绍用陀螺罗经 和磁罗经测 定 向位 的有关概 念一、陀螺罗经陀螺罗经 是根据高速旋转的陀螺仪，在受到适当的阻尼力作用后，能迫使 其 旋转轴 保持在子午圈平面内的原理而制成的陀螺罗经 是一种不受地磁场和电 磁 场影响的、具有较大指北力的电动 机械仪器，它能带动 若干个分罗经 ，分别 安装 在驾驶 台、驾驶 台两翼、海图室和船长房间等，还能为雷达、自动舵和航向 记录 仪等提供指北信息第四节 航海指向仪器及其误差陀螺罗经 刻度盘0°所指示的 方 向称为 陀螺罗经 北，简称 陀罗北 ， 用NG表示陀罗北线和船舶航向线之间 的 夹角，称为 陀罗航向，代号GC 陀罗北线和物标方位线之间的夹 角，叫做陀罗方位，代号GB 陀罗航向和陀罗方位均以陀罗 北线为 基准，按顺时针 方向计量 至 航向线或物标方位线，计量范围 000~360°理论上陀螺罗经 的旋转轴应该稳 定在真子午线平面内，即陀罗北应 与真 北(测者的正北方向NT)相一致，但像任何其他测量仪器一样，都可能 存在一定的误差。
陀罗北偏开真 北的角度称为 陀螺罗经 差，简称 陀罗差 ，用ΔG表示陀罗北偏在真北的东面，陀罗向位小于真向位，ΔG为偏东或偏低， 用E或(十)表示；陀罗北偏在真北的西面，陀罗向位大于真向位，ΔG为偏 西或偏高，用w或(一)表示陀罗差ΔG主要随航速和船舶所处纬 度的变化 而变化，与航向等无关真向位、陀罗向位和陀罗差之间的关系如下：TC=GC+ΔG TB=GB+ΔG 例：某船陀罗航向GC＝314°,测得某物标陀罗方位GB＝075°,陀罗差ΔG＝1° W，求该船真航向和该物标的真方位解：TC＝GC+ΔG=314°+(-1°)＝313°TB＝GB+ΔG=075°+(-1°)＝074°例：某船真航向TC=120°，某物标真 方位TB＝180°，陀罗差ΔG = l°E，求该 船陀罗航向和该物标的陀罗方位解：GC=TC－ΔG=l20°－(+1°)＝119°GB=TB－ΔG=180°－(+1°)=179°二、磁罗经磁罗经 是我国古代四大发明之一 —指 南针演变发 展而来它是根据在水平 面内 自由旋转的磁针受到地磁磁力的作用 后， 能稳定指示地磁磁北方向的特性而制 成１.磁差与磁向位 （1）地磁与磁差地球周围存在一个天然磁场—地 磁， 它好像是由地球内部的一个大磁铁所 形成 的磁场。
地面上各点的磁力线方向是 不相同的，磁力线方向垂直于地面的点，叫做地磁磁极，靠近地理北极的是磁北极 ；靠近地理南极的是磁南极连接地磁北极和地磁南极的直线，称为 地磁磁轴 ，它与 地轴约 相交成 11°．5此外，地磁磁极的位置并不是固定不变的，它 沿椭圆轨 道缓慢地绕地极移动，约650年绕地极一周因为地磁北极与 地理北极并 不在同一地点，地磁磁场本身又很不规则 ，所 以 地面上某点的磁北线与真 北线往往不重合磁北(NM)偏离真北(NT)的角度称为 磁差，代号Var如磁北偏在真北的东面，称磁差偏东，用E或+表示；磁差偏 在 真北西面，则称 磁差偏西，用W或－表示 （2）磁差的变化根据地磁磁场的分布情况及其变化规律，磁差的变化具有下列特点：①磁差随地区变 化由于地磁磁轴并 不与地轴重合，而且地磁磁轴也不通过地球球心，加上地 磁 磁场的不规则 性，使得地面上磁力线的分布与走向相当复杂 ，因此，各地磁差 的 大小和方向，随各地相对于地理北极和地磁北极的方向的不同而各不相同低 纬 地区磁差一般较小，最小可为0°；高纬地区，尤其是靠近地磁磁极的地区，磁 差值较 大而且变化显著，磁差最大可达180°因此，船舶在磁极地区(通常指 极 区)航行，是无法用磁罗经导 航的。
②磁差随时间变 化由于地磁磁极沿椭圆轨 道不断地绕地极缓 慢移动，因此同一地点的磁差将 随 时间 逐渐变 化，每年大约变 化0°～±0°.2，叫做磁差的年变化或年差年差可用东(E)或西(W) 表示，也可用磁差绝对值 的增加(+，increasing) 或减少 (–，decreasing)表示年差的东(E)或西（W)表示该地磁差每年向东或向西变 化，如年差0°.1 E，表示磁差每年向东变 化0°.1，该磁北每年向东偏移0°.1； 年差的+或–并不表示磁差的变化方向，而是指该地磁差绝对值 的增加或减少③磁差随地磁异常和磁暴变化沿海某些地区，可能由于地下埋藏着大量磁性矿物的影响，使得该地区的 磁 差与附近其他地区的磁差有明显的差异，称为 地磁异常各地地磁异常区的有 关 资料通常刊印在相应的海图和航路指南中，船舶在这些区域航行时，必须格外 谨 慎磁差的偶然和罕见的波动，称为 磁暴经研 究，它主要与太阳黑子的暴发 有 关磁暴的时间 一般比较短暂，但它可使磁差在一昼夜中变化几度至几十度 因 此，一旦发现 磁向位突然发生较大的变化，应特别谨慎 3）磁差的计算磁差随地区变 化，不同地区的磁差值，一般经测 量得到；此外，由于磁差 还 随时间变 化，因此仅知道测量当时 磁差的大小和方向是不够的，还必须知道该 地 的年差。
完整的磁差资料应包含：测量当时 的磁差值(大小和方向)、年份和年 差在航用海图上，给出磁差资料的方法一般有下列三种： ①在某些航行图和港湾图 上，一般在该图 的方位圈(即罗经 圈，俗称罗经 花)给 出该方位圈中心点处的磁差值、测量年份与 年差数据，如：Variation 300W(1965)decreasing about 2annually; 磁差偏西612(1989)，年差约+4； 430E 1982(9E).②在总图 和远洋航行图上，由于海图比例尺小，覆盖范围大,图区内 磁差变化 较大，因此只能以等磁差线的形式给出磁差资料等磁差线是磁差相等的各 点的连线 ，每条等磁差线上都注有相应的磁差和年差，其中E和W分别表示 磁差(年差)偏东和偏西所提供磁差的年份在海图标题栏内给 出 ③在一些大比例尺港泊图上，由于比例尺较大，海图覆盖范围较 小，整个图区 内的磁差可以认为 是相等的，因此，通常仅在海图标题栏内给 出所有的磁 差资料使用磁罗经时 ，必须适时地查取磁差资料，并按下式求取当地、当时 的磁差 ；所求磁差＝图示磁差+年差(所求年份－测量年份)式中：图示磁差取其绝对值 ，年差增加取+，减少取－。
若年差用E或W表 示，则当 年差与图 示磁差同名时，年差取+；异名时取－结果为+，所求磁 差 与图 示磁差同名；结果为－，则所求磁差与图 示磁差异名当船舶在海图上相邻两 方位圈或等磁差线之间航行时，应先分别求出两方 位 圈或等磁差线上的磁差值，再进行必要的目视内插 ，从而求取船舶所在地点的 正 确磁差值 图 示磁 差值 ( 1965 )对应不同年差的所求 磁差值(1995)+ 1’． 5 - l′．51’ ．5 E1’ ．5 W0° 30’E1 °15’ E0 °15’ W1 °15’ E0 °15’ W1° 30’E2 °15’ E0 °45′ E2 °15’ E0 °45’ E0° 30’W1 °15’ W0 °15’ E0 °15’ El° 15’ W1° 30’W2 °15’ W0 °45’ W 0 °45’ W2 °15’ W（4）磁向位将磁罗经 放置在地球上某一点，当它仅 受到地磁磁场的作用时，磁针的N —S 线将与该 点的地磁磁力线相重合，其N极所指的方向(即磁罗经 刻度盘0°的方向 ) 在地面真地平平面上的投影，即为磁北NM如图所示：磁北线与 航向线之间的夹角 称为 磁航向，代号MC；磁北线与 方位线之 间的夹角称为 磁方位，代号MB。
磁航向与 磁方位均以磁北为基准，分别按顺时针 方 向计量至航向线或物标方位线，计量范围 000°～360°显然，磁向位、磁差和真 向位之间的关系如下：TC＝MC+VarTB＝MB+Var2．磁罗经 自差 (1)船磁与自差安装在钢铁 制成的船上的磁罗经 ， 除了受到地磁的作用外，还将 受到船上 钢铁 在地磁磁场中磁化后形成的磁场— 船磁场的影响以及磁罗经 附近电气设 备形成的电磁场的影响这样 ，致使磁 罗经 的指北端不再指示磁北方向，而指 向上述各磁场的合力方向上此时磁罗 经刻度盘0°所指示的北，称为罗 北，代 号Nc罗北偏离磁北，是由于船舶自身的 磁场所引起的，因此将罗 北线与 磁北线 之间的角度称为 自差，用缩写 Dev或符 号表示如图1—3—4所示：如罗北 偏在磁北以东，称为东 自差，用E或+ 标示；若罗北偏在磁北以西，则为 西自 差，用W或－标示 (2)自差的变化自差大小和符号与 船舶钢铁 磁化的性质和程度(船磁)有关，船磁又与船首 向和 地磁磁力线方向相对位置有关，即船磁的大小和方向是随航向的不同而改变的 ①磁罗经 的自差也随航向的变化而变化②自差还可能因船舶装载钢铁 和磁性矿物、磁罗经 附近铁器和电器的变动③船舶所处不同地区磁差的显著变化而有所变动 。
(3)自差资料与计 算如果磁罗经 自差较大，则当 船舶转向时，转向角度可能和罗经读数 的变 化数 值相差较大，不仅对 使用罗经 很不方便，而且容易产生错觉 ，甚至发生事故 因 此，当磁罗经 自差较大时，必须进 行自差校正，尽可能地消除各个方向的自差 磁罗经 自差虽然可以校正，但是不可能把各个方向的自差消除干净，一般 还 会剩下0°～ ±3°左右的自差，叫做剩余自差对磁罗经进 行自差的校正以 后，应测 出八个罗经 点方向的剩余自差，然后用曲线法或公式计算法，制成磁 罗 经自差曲线或自差表，供船舶航行中向位换算用 罗 航 向自 差罗 航 向自 差罗 航 向自 差罗 航 向自 差00 0 +2 . 809 0 - 2 . 518 0 - 1 . 027 0 +1 . 901 5 +2 . 610 5 - 3 . 419 5 +0 . 228 5 +1 . 803 0 +2 . 012 0 - 3 . 921 0 +1 . 230 0 +1 . 904 5 +1 . 213 5 - 3 . 822 5 +1 . 831 5 2 . 006 0 +0 . 115 0 - 3 . 124 0 +1 . 933 02 . 307 5 - 1 . 216 5 - 2. 225 5 +2 . 034 5 2 . 609 0 - 2 . 518 0 - 1 . 027 0 +1 . 936 0 2 . 8某船标准罗经 自差表 2010年8月8日 观测 地点 ：吴松口磁罗经 自差表或自差曲线给 出了不同罗航向上的磁罗经 自差值，因此 ，求取 磁罗经 自差时，应以罗航向为引数查 取。
如仅知道船舶的真航向而不知道 其罗航 向时，应用磁航向近似代替罗航向为引数来查 取自差，不能够直接用真航 向为引 数查 取自差，否则，在磁差值较 大时，所求得的自差将有较大的误差利用磁罗经 自差表查取自差时，如罗航向不是表列罗航向，应分别查 取相邻 罗航向所对应 的自差值，再 使 用 线 性内插 的方法求取相应的自差，所求 自差的 精度要求为0°.1 例；已知某船罗航向070°，利用罗经 差表求该航向上的磁罗经 自差Dev ＝ 例：已知某船真航向313°，磁差2°W，用罗经 差表求该船自差解： MC＝TC—Var=313°－(－2°)＝315°以MC近似代替CC查表得： Dev＝+2．0 (2°．0 E)3．罗经 差船上磁罗经 的磁针在地磁和船磁的合力影响下，其罗经 刻度盘 0°所指示 的 罗北Nc偏离真北NT的角度称为 磁罗经 差，简称罗经 差，用C表示当罗 北 偏在 真北东面时，罗经 差偏东，用E或+标示；罗北偏在真北西面，罗经 。
