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1 # 貞觀防務
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2 # 和風漫談
船舶在茫茫大海上“前不著村後不著店”,想知道東南西北和準確船位,少不了導航定位裝置的幫忙。
現代船舶上同時裝備著多種先進導航裝置,比如GPS衛星導航、無線電導航、羅蘭導航、雷達導航、計程儀及自動雷達標繪儀等等。這些裝備不但能輕鬆確定船位,還能自動避讓、自動駕駛,很遠就知道其他船隻的詳細資訊。
不過,即便高科技裝備齊上陣,國際海事組織仍要求所有船舶必須安裝一種古老的航海裝置——羅經。
羅經是提供方向基準的儀器,分磁羅經、陀螺羅經(電羅經)兩種。雖然都叫羅經,但工作原理並不相同。
▲立式磁羅經
一、磁羅經是最早測定航向、物標方位和太陽方位的導航裝置之一。它的前身是大名鼎鼎的指南針(司南)。
後來人們將磁針和方位盤結合在一起,發明了水羅盤,明朝鄭和依靠水羅盤完成了七下西洋的偉大壯舉。水羅盤又繼續發展,變成了更加精確可靠的磁羅經。
▲水羅盤
它的原理大家都知道,地球是個大磁場,磁針在磁場作用下指向磁北極。不過磁北極與地球真正的地理北極(真北)並不一致,兩者距離有1500公里之遠。磁北極隨著時間變化而變化,即使在一天之中位置也不斷變動。
磁羅經指示的北方與真北之間的角度差,叫做磁差。不同地區的磁差相差很大,人們將各地磁差彙總到一起,做成等磁差曲線或標註到羅經花上,船員查閱資料就能方便的計算出真北方向。
▲羅經花
有了磁羅經、六分儀和天文鐘,古代的人們就能駕著帆船在四大洋間穿梭往來,發展貿易了。後來船舶發展,木質帆船進入鋼鐵艦船時代,大量鋼鐵和電纜使用,也使船本身帶上磁性。
船身累積的磁性對磁羅經產生不利影響,帶來一種新偏差——自差。自差使磁針與磁北之間也不相同了,兩者最大相差能達數十度。
所以現代船舶要經常校正自差,再將剩餘自差編成《自差表》或自差曲線圖。供船員在實際使用中計算磁差、自差資料,得到真北方向。
1、磁羅經按結構不同分成:幹羅經、液體羅經兩種。幹羅經已經淘汰,現代船舶上主要用液體磁羅經。
▲液體磁羅經
液體羅經的羅盆安裝在萬向平衡環上,船舶晃動中也能保持水平。盆裡密封著酒精與蒸餾水的混合液體,羅盤漂浮在液體中,浮力使摩擦阻力減小、指向穩定性增加,靈敏度也大大提高。
2、按安裝位置和用途不同,又分成:標準羅經、操舵羅經和應急羅經等。
其中標準羅經安裝在駕駛室上方的露天羅經甲板上;操舵羅經在駕駛室內,供操舵使用;應急羅經在船尾應急舵前,供應急操舵使用。
磁羅經一直伴隨著人類航海事業,在各種情況下都能使用,只是精度差一些。
二、19世紀50年代,人們又基於陀螺儀原理髮明瞭陀螺羅經。陀螺羅經又稱電羅經,由電力驅動。高速旋轉的陀螺有定軸性和進動性,在沒有外力矩作用時,自轉軸在慣性空間中的指向穩定不變。
▲陀螺羅經原理
陀螺羅經啟動時,陀螺轉子在地球自轉角速度和重力影響下,自轉軸指向真北方向。它不受聲、光、電、磁等一切因素影響,非常精確適用性又強,在船舶、飛機、導彈等裝置上廣泛使用。
相比磁羅經,陀螺羅經更精確、誤差小、不受磁場干擾、安裝範圍廣、可連線多個復示器,是現代船舶日常使用的羅經。但它系統複雜,可靠性稍差,需要電力供應,一旦斷電或故障就不能使用。所以現代船舶同時裝備兩種羅經,以備不時之需。
綜上,在各種先進導航裝置幫助下,現代船舶在全球各大洋密集的航行,安全性比古代不知提高了多少倍。但古老的磁羅經仍然牢牢佔據著一席之地,繼續發揮其獨特作用。
回覆列表
磁羅經是利用自由支承的磁針在地球磁場作用下指向磁北的特性而製成的指向儀器,是艦船的基本航海儀器。磁羅經具有結構簡單、價格低廉、無須電源、生命力強、可隨時投入使用等優點,是一般艦船必裝的備用航海儀器,是一些不裝陀螺羅經的小型艦艇的主要航海儀器。但指向精度較低,穩定性差,在磁極區或磁暴區不能用於指向。
磁羅經按用途,分為標準磁羅經、操舵磁羅經、應急磁羅經和舢板磁羅經等。其中標準磁羅經裝在艦船橋樓頂部,受船磁場干擾小,為主磁羅經;操舵磁羅經裝在駕駛室內作為操舵基準。按結構方式,分為立式、臺式、反射式、復示式和陀螺式等。其中,反射式磁羅經是在標準磁羅經的基礎上,增設光學投射系統和電動復示器,將標準磁羅經的航向讀數反射到駕駛室內的操舵部位,兼操舵羅經;復示式磁羅經常用在潛艇上,羅經主體裝在艦橋高處,用電動復示器將羅經航向傳送到耐旅艇體內有關部位;陀螺式磁羅經本質仍是磁羅經,陀螺只用來穩定羅盤指向,適合在震動劇烈的高速艇上裝用。
磁羅經一般由羅經盆、磁針、平衡環、方位圈、消除自差裝置和羅經櫃等組成。羅經盆裝在羅經櫃內上部,盆中裝有磁棒和由軸針軸帽支頂的羅盤,羅經盤直徑分為190毫米、160毫米和130毫米等,可自由轉動,盤上刻有東南西北字樣和0-360度的刻度;盤下磁棒的方向與羅盤的南北向平行。當羅盤靜止時,可根據羅盤上的艦艏基線讀取航向。羅經盆內的介質有液體和非液體兩種(分別稱液體磁羅經和幹磁羅經),液體磁羅經穩定性好,使用廣泛;幹磁羅經在大風浪中易產生振盪,難以穩定指向。在羅經櫃的兩側和下部,分別裝有校正自差的部件(自差是羅經受艦船鋼鐵磁場的影響,使指向偏離磁北所致)。
磁羅經的發展方向是採用新技術,實現產品的小型化、高精度與高穩定性。