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摘要：随着海运事业的发展，对船舶安全导航的要求越来越高。电罗经及GPS被远洋船舶广泛使用，它具有全球、全天候高精度、操作使用简便等优点，为海船的安全导航提供更加可靠的保障。通常绝大多数船舶在制造安装中全部配备有磁罗经导航仪。原因是在电罗经发生故障、及无GPS信号的情况下，传统磁罗经是海洋航行时最后的导航保障。因此传统磁罗经的配备和使用至今仍具有一定的实用价值。
关键词：磁罗经导航；误差消除
引言：
我们知道，安装在钢铁船舶上的磁罗经由于船磁的影响而产生自差，为保证船舶安全航行，必须对磁罗经自差进行校正后罗经才能使用，通常要求罗经的自差不应超过3°。罗经自差校正完毕后，应制作罗经自差表并画出自差曲线，以供航行使用，但经校正后的罗经剩余自差并非一成不变，它将随着时间的推移、船舶磁性的变化以及船舶纬度变化等原因而发生变化，下面讨论罗经自差随纬度的变化以及减小罗经自差变化的措施。
一、船半圆自差硬铁力的准确消除
船铁的半圆自差硬铁力有P，Q两力，若在校正半圆自差时没有用纵横磁铁准确地消除，罗经自差将会随纬度发生变化。例如船在甲地校正半圆自差时，没有用纵向磁铁力F准确地将P力抵消，而留有ΔP，即ΔP=F-P。在甲地则由ΔP产生的自差为W甲=ΔP/λH甲；若船舶航行到乙地，地磁力H由H甲变为H乙，则由ΔP产生的自差为W乙=ΔP/λH乙；若船向高纬度航行，由于H甲>H乙，则W甲<W乙.虽然剩余硬铁力ΔP没有变化，但因船由甲地航行到乙地，地磁水平分力H发生了变化，间接地引起罗经自差也发生了变化.若船向低纬度航行，自差则变小。上述的讨论同样适用于半圆自差力Q，故在此不再赘述.由于在校正罗经自差时，很难将自差力彻底校正为零，总要留有一定的剩余自差，所以船舶远航后，自差总是要发生变化的，但剩余自差力越小，自差变化也就越小，所以在校正自差特别是校正较大的半圆硬铁自差力时，剩余自差越小越好，以减小自差随船纬度而发生的变化。
二、船软铁半圆自差力的准确消除
我们经常听到有船舶反映在跨洋航行时，自差变化较大，如“天远”公司某船在从荷兰阿姆斯特丹港驶往阿根廷马德林港的航次中，船上记录的自差变化竟高达30多度.又据记载某船从上海港出发去南极洲乔治岛，在上海和乔治岛两地所测的自差如下表所示：
上海港所测自差：
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由上面两个表两地的观测结果可以看出，当船舶航行跨越达90个纬度时，在南北航向上的自差变化仅几度，而东西航向上的自差变化达20多度，根据自差的校正原则，应分别用校正磁棒和佛氏铁去抵消，但由于船仅在一个地方，不能用佛氏铁mZ力准确地抵消cZ力，其大于或小于cZ力的部分，可由纵向磁铁力F予以抵消，即mZ-cZ=|ΔF|F-P=|ΔP|.当软铁力ΔF与硬铁力ΔP大小相等但当船舶航行到另一纬度时，由于地磁力Z发生变化，导致ΔF也发生变化，硬铁力ΔP便不能抵消随纬度变化的软铁力ΔF，即mZ2-cZ2+F-P≠0.结果罗经又产生了自差，即船软硬铁力cZ和P没有被分别准确抵消是引起自差变化的根本原因。
因为随着船舶航行，地磁力的变化是不可避免的，要想使自差尽量少发生变化，关键的问题是使罗经的软铁和硬铁剩余自差越小越好，特别要准确地放置佛氏铁，以减小罗经的软半圆自差的变化.但由于若要准确地放置佛氏铁，需要船在间隔10°以上的两个纬度上或途经赤道时进行，目前船舶几乎均是近似地放置佛氏铁，这样船舶在跨洋远距离航行时，特别是在东西航向上，自差将不可避免地发生变化.即使对于近海航行的船舶，也应当安装佛氏铁，因船铁使罗经产生的软半圆自差在5°左右，尽管纬度变化比较小，但自差还是会发生变化的.另外船上对校正软半圆自差也不够重视，没有佛氏铁长度与软铁系数关系的对照表，罗经佛氏铁的备用量不充足，有的罗经根本没有备用的佛氏铁，特别是对于跨洋航行的船舶，应备有足够的佛氏铁校正器，以彻底消除软半圆自差。
三、倾斜自差校正的不合理性
根据倾斜自差理论，倾斜自差是指船舶倾斜时，罗经所产生的总自差与船正平时自差的差值，倾斜自差由船硬铁力R和软铁力kZ-eZ或kZ-aZ在罗盘平面上的投影力产生，根据自差的校正原则，应用硬铁校正器和软铁校正器分别予以抵消，船正平时，船铁垂直作用力不产生自差，而仅在船舶摇摆时，船铁的垂直作用力在罗盘平面上的投影才产生倾斜自差，所以垂直作用力并非直接产生自差，而与船倾斜角有关，通常船舶的摇摆角在20°左右，因此垂直作用力产生的倾斜自差远小于同样大小水平作用力产生的自差，即倾斜自差随纬度发生的变化远小于软半圆自差随纬度发生的变化。要避免倾斜自差随纬度发生变化，关键是要用软铁校正磁力去抵消（kZ-eZ），佛氏铁属于软铁校正器，其上端磁极与罗盘磁钢位于同一水平面上，若使佛氏铁顶端高出罗盘磁钢一定的距离h则佛氏铁除产生水平力外，还产生垂直作用力，若佛氏铁对罗经的作用力为mZ，其在罗盘平面的投影mZcosT用于抵消船铁产生的cZ力，而在垂直方向上的投影mZsinT可用于抵消（kZ-eZ）力，若要同时满足抵消cZ和（kZ-eZ）的要求，佛氏铁应高出罗盘的角度T为tanT=（kZ-eZ）/cZ=h/r.式中，r为罗盘中心到佛氏铁中心的距离。
四、感应自差的变化
磁罗经的佛氏铁和软铁球两种软铁校正器除了受地磁力磁化外又会受到校正磁铁和罗盘磁钢的感应.由硬铁磁棒对佛氏铁和软铁球的感应，该力在校正半圆自差和倾斜自差中可用硬铁校正器一并消除.受罗盘磁钢的感应，佛氏铁和软铁球将使罗经产生象限性质的感应自差，该自差可在校正象限自差时一并消除，而地磁力H却是随纬度变化的，结果导致感应自差随纬度发生变化，为避免感应自差随纬度变化，罗经可采用安置在左右舷角均为45°无感应自差的佛氏铁和长宽按一定比例配合的无感应自差软铁片。
结论：
对磁罗经导航使用时的误差修正的方法进行细致分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值[1]。
参考文献：
[1]高立勋，张珣，于倩.自动仿真实时磁罗经软件设计[J].杭州电子科技大学学报
[2]冯桂兰，田维坚，葛伟，张宏建.数字磁罗经系统的设计[J].测控技术
论文作者:杜桂森
论文发表刊物:《防护工程》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/13
标签：罗经论文; 铁力论文; 纬度论文; 船舶论文; 半圆论文; 发生论文; 作用力论文; 《防护工程》2018年第26期论文;