Магнитно поле на кораба. Основни характеристики на земните и корабните магнитни полета. Уравнения на Поасон и А. Смит. Корабни магнитни сили (SMF). Азбучен указател на термините на английски език

Стоманената конструкция на корпуса на кораба и обшивката му придобиват магнитни свойства от момента на конструирането. В магнитното поле на Земята всички надлъжни, напречни и вертикални връзки на кораба са намагнетизирани неравномерно. В магнитно отношение корабното желязо обикновено се разделя на твърдо и меко.

Твърдото корабно желязо има свойството на постоянни магнити. Постоянният магнетизъм, придобит от плавателния съд по време на строителството, продължава с години. Морското желязо, което е меко в магнитен смисъл, не "задържа" магнитното състояние за дълго време.То има индуктивен магнетизъм, в зависимост от положението на корпуса на кораба спрямо магнитния меридиан.

Ориз. 20.


По този начин магнитната стрелка на компас, инсталиран на кораб, се влияе от магнитните сили на твърдото и магнитно мекото желязо и техните ефекти са различни. Освен това, в резултат на действието на магнитни сили, произтичащи от магнитното поле, създадено от различни работещи корабни единици и токови вериги, стрелката на компаса се отклонява от магнитния меридиан. Вертикалната равнина, минаваща през полюсите на магнитна стрелка, окачена от центъра на тежестта на кораб, имащ свободно въртене около вертикална ос, се нарича равнина на меридиана на компасав дадена точка на плавателния съд. Меридиан на компаса- това е въображаема линия на пресичане на равнината на истинския хоризонт на наблюдателя с равнината на меридиана на компаса, минаваща през дадена точка на кораба.

Ъгълът в равнината на истинския хоризонт на наблюдателя между магнитния и компасния меридиан се нарича отклонение на магнитния компас(б). Този ъгъл се измерва от северната част на магнитния меридиан до O st или W от 0 до 180°. Отклонението се нарича ядро ​​(източно), ако северната част на меридиана на компаса се отклонява от северната част на магнитния меридиан на изток, западна (запад), ако северната част на меридиана на компаса се отклонява от северната част на магнитен меридиан на запад. На основното отклонение се поставя знак "плюс", а на водещото - знак "минус" (фиг. 20). Големината и знакът на отклонението зависят от влиянието, което магнитното поле на кораба заедно с магнитното поле на земята оказват върху стрелката на магнитния компас.

Въз основа на естеството на тяхното възникване се разграничават полукръгли, четвърти и ролкови отклонения. Полукръглият е създаден от магнитно твърдо желязо, четвърт кръглият - от меко, кренът се получава при люлеенето на кораба.

Значителното отклонение създава голямо неудобство при използване на магнитен компас. Следователно на корабите отклонението се елиминира чрез изкуствено създаване на сили в центъра на компаса, които са идентични по природа, равни по големина и противоположни по посока на силите, причиняващи отклонението. За да направите това, пръти от твърдо и меко желязо се поставят близо до компаса в специални устройства. Компасът ще бъде автономен и надежден индикатор за курса, ако силите, причиняващи отклонение, бъдат компенсирани.

Премахването на отклонението на компаса на кораб е трудоемка работа, която обикновено се извършва от специалисти по отклонение, а понякога и от навигатори.

След като елиминирате отклонението на магнитните компаси на кораба, определете остатъчно отклонение,който обикновено не надвишава 2-3°. Установено е от наблюдения на осем еднакво разположени главни и четвърти курсове.

За определяне на остатъчното отклонение на компасите има

Няколко начина. Най-често се определя от:

Сворам;

Носене на далечен обект;

Взаимни лагери;

Пеленги на небесни тела.

Най-простият и точен начин е да се определи отклонението по траекториите. За да направят това, следвайки един от курсовете, те пресичат линията на водещите знаци, чиято магнитна посока е известна. В момента на пресичане на трасетата се отбелязва с помощта на магнитния компас компасният пеленг на трасетата.

Отклонението по този курс се определя от отношенията:

B = WMD - OKP; b = MP -KP,

Където OMP е показанието на магнитния лагер;

OKP - справка за пеленг на компас.

След определяне на остатъчното отклонение се изчислява таблица на отклонението за курсове на компаса на всеки 15 или 10° по специални формули (Таблица 1).

Правилата за техническа експлоатация предвиждат унищожаването на девиацията на магнитния компас най-малко веднъж на шест месеца. Ако на кораба са извършени ремонтни работи с помощта на електрозаваряване, както и след товарене на товари, които променят магнитното състояние на кораба (метални конструкции, тръби, релси и др.), е необходимо допълнително да се унищожи отклонението. В тези случаи, когато се издава план на мисията на капитана, трябва да се вземе предвид времето, необходимо за унищожаване и определяне на отклонението на компаса. Обикновено работата по отклонение изисква 2-4 часа.Корабът се привежда в прибрано състояние, трюмовете се затварят, товарните стрели се прибират прибрано, палубният товар се закрепва и след това отиват на рейда, оборудвани с специални порти, а девиаторът извършва цялата работа за отстраняване на отклонението.

Магнитните компаси (MC) са резервни и контролни пътепоказатели. В случай на повреда на жирокомпас, контролът се извършва с помощта на магнитен компас и ако жирокомпасът работи правилно, показанията на жирокомпас трябва да се сравняват с магнитния компас на всеки час, за да се следи правилната работа на жирокомпаса.

Под въздействието на магнитното поле на Земята и магнитното поле на кораба, картата на магнитния компас се монтира в равнината на меридиана на компаса, чиято позиция се различава от позицията на равнината на истинския меридиан с размера на корекция на магнитен компас. Тази корекция е сумата от MC отклонението и магнитната деклинация.

Магнитната деклинация d е ъгълът между равнините на истинския и магнитния меридиан и може да се получи от карта, което води до годината на пътуването.
Отклонението на магнитния компас е ъгълът между равнините на магнитния и компасния меридиан.

Причината за отклонението е магнитното поле на кораба, което изкривява магнитното поле на Земята. Според магнитните свойства корабните метални конструкции се делят на твърдо и магнитно меко желязо.

Твърдото корабно желязо се отнася до металните конструкции на кораба, които веднъж намагнетизирани в магнитното поле на Земята, вече не се намагнитват, т.е. те могат да се считат за постоянни магнити.

Твърдото корабно желязо създава постоянно магнитно поле на кораба. Мекото корабно желязо има индуктивен магнетизъм, т.е. когато позицията му се промени спрямо магнитното поле на Земята, мекото корабно желязо се ремагнетизира и това желязо създава променливо магнитно поле на кораба, което се променя при промяна на курса на кораба.

Така твърдото и мекото корабно желязо създават отклонение на магнитния компас, което се изразява с основната формула за отклонение:

Анализът на тази формула показва, че отклонението има постоянен компонент (отклонение), полукръгово отклонение в зависимост от курса на кораба и четвърт отклонение, което зависи от два пъти курса 2K.

Поради мекото корабно желязо възникват съответно постоянни и четвърти отклонения с коефициенти A, D, E. А полукръглото отклонение с коефициенти B и C се причинява от твърдо корабно желязо.
Унищожаването на постоянно и тримесечно отклонение се извършва с меко желязо, от което се правят магнитни компенсатори под формата на топки или цилиндри. Тези компенсатори са инсталирани близо до картата на магнитния компас и създават променливо магнитно поле, което компенсира променливото магнитно поле на кораба.

Постоянното четвърт отклонение се унищожава с помощта на специална техника от девиатори при инсталиране на MC на кораб. Тъй като тримесечните и постоянните отклонения се променят малко, те не се унищожават отново. Полукръглото отклонение възниква поради твърдо корабно желязо, което създава постоянно магнитно поле на кораба, така че унищожаването му се извършва с помощта на разрушителни магнити, които се намират в устройството за отклонение на магнитния компас.
Тъй като полукръговото отклонение се причинява от надлъжна магнитна сила и напречна сила, има 2 двойки разрушителни магнити за компенсиране на тези сили.
Едната двойка е разположена в равнината на централната линия на съда (надлъжни разрушителни магнити (за унищожаване на сила)), а втората двойка е перпендикулярна на равнината на централната линия.

Кръстосаните магнити са разрушители на силата.

Позицията на магнитите на разрушителя е избрана така, че да компенсират постоянното магнитно поле на кораба, т.е. сила и.

Полукръглото отклонение е променливо и трябва редовно да се унищожава, ако се промени с повече от 3 градуса. Препоръчва се всяка година да се проверява и унищожава полукръглото отклонение.

За да се унищожи полукръглото отклонение, се използва методът Erie. Изпълнява се в 4 основни ястия.
За да се унищожи напречната магнитна сила е необходимо:
1) Легнете на магнитен курс от 0 градуса.

2) Маркирайте отклонението на този курс с помощта на магнитен компас и с помощта на напречни разрушителни магнити доведете това отклонение до нула.

3) Легнете на магнитен курс от 180. Намалете наполовина наблюдаваното отклонение по MK с помощта на разрушителни магнити. В този случай магнитната сила е напълно унищожена.

4) За да се унищожи надлъжната сила, е необходимо да се вземе магнитен курс от 90 и с помощта на надлъжни разрушителни магнити да се доведе наблюдаваното отклонение до 0.

5) Необходимо е да легнете на магнитен курс от 270 и, като използвате надлъжни магнитни разрушителни магнити, да намалите наблюдаваното отклонение наполовина. В този случай захранването е напълно унищожено.

Основните магнитни курсове могат да бъдат зададени с помощта на жирокомпас, като се знае неговата корекция и магнитна деклинация d.

Стойността на GKK за даден магнитен курс на MC се избира по формулата:

След елиминиране на полукръглото отклонение е необходимо да легнете на 8 главни и четвърти курсове на компас върху магнитен компас и да определите количеството на остатъчното отклонение на всеки курс. На всеки курс на компас се отбелязва стойността на GKK и стойността на отклонението се изчислява по формулата:

Въз основа на стойностите на отклонение, получени за 8 курса, се изчисляват коефициентите на отклонение A, B, C, D, E.

След това, използвайки тези коефициенти, използвайки основното отклонение, се изчислява таблица на остатъчното отклонение на интервали от 10 градуса разбира се.

вектор Tот силата на магнитното поле на Земята лежи в равнината на магнитния меридиан и сключва определен ъгъл с хоризонталната равнина аз. Този ъгъл се нарича магнитен наклони може да варира в рамките .

Наред с горното, ние разглеждаме прогнози нИ Звектор Tсъответно към хоризонталната равнина и към локалната вертикала. Тези компоненти се определят от следните равенства:

. (1.1)
Линии с равни стойности на посочените параметри могат да бъдат начертани на навигационни карти. Изогонамисе наричат ​​линии с равни стойности на магнитна деклинация. Наричат ​​се линии с равни стойности на магнитния наклон изоклина. Линии с равни стойности нИ Зса наречени изодинамика.

Магнитното поле на Земята претърпява бавна годишна промяна, както и доста бързи вариации, дължащи се например на активирането на процеси на Слънцето. В допълнение, местните магнитни аномалии оказват значително влияние върху равномерността на магнитното поле на Земята.

меките магнитни материали се магнетизират от компоненти на магнитното поле на Земята. Ще представим корабното и земното магнитно поле под формата на съответните компоненти X¢,Y¢,Z¢И X,Y,Z(фиг. 4.1) вектори на интензитет (или индукция) на тези полета по осите на координатната система ohhz, твърдо свързан към съда. Особеностите на намагнитването на магнитомеките материали от земното магнитно поле са следните те са магнетизирани

важно!
Всеки от компонентите на това поле, например компонентът X, създава свое собствено поле, което в общия случай има и трите компонента, чиито величини са пропорционални на магнетизиращото поле.Така при магнетизиране на материал с компонент хсамият магнетизиран материал създава поле с
поставяне о, dXИ gX, насочени по осите о, OUИ унция,съответно (фиг. 4.1). Тук а, гИ ж– коефициенти на пропорционалност, които определят големината на тези компоненти в части от магнетизиращото поле. По същия начин, материал, магнетизиран от компонент Yземно поле, ще създаде свое собствено поле с компоненти от Y, eYИ hY, и магнетизирания компонент З– с компоненти cZ, fZИ kZ.

Като се има предвид горното, получените напрежения на магнитното поле на кораба по осите, свързани с кораба, могат да бъдат представени под формата на следните равенства (фиг. 1.33):

X¢ = X + aX + bY + cZ + P,

Y¢ = Y + dX + eY +fZ + Q,(4.1)

Z¢ = Z + gX + hY + kZ + R,

Където H, QИ Р– компоненти на магнитното поле, генерирано от постоянен корабен магнетизъм. Уравнения (4.1) се наричат Уравнения на Поасон, и коефициентите a...kКоефициенти на Поасон. Получените уравнения характеризират структурата на магнитното поле на кораба и са отправна точка за извършване на различни оценки в практиката. За навигационния процес обаче основният интерес е връзката между параметрите на полето на кораба и грешките на MC, т.е. с отклонението, което възниква при компас, монтиран на дадено място на кораб. Това отклонение се определя от отклонението на хоризонталната компонента от равнината на магнитния меридиан (фиг. 4.1) корабно магнитно поле, образувано от геометричната сума на векторите И , в чиято посока са монтирани осите на магнитите на картата на компаса. Нека намерим връзките, които определят тази връзка.

Уравнение на отклонението

Нека разгледаме фиг. 4.2, показваща взаимната ориентация на векторите на магнитните полета на кораба и земята. Както следва от фигурата, отклонението на магнитния компас е равно на разликата в магнитното МКи компас QCтарифи за кораби

=МК – КК, (4.2)

може да се определи със следното равенство:

. (4.3)

На свой ред от фигурата следва, че

H¢sin =X¢sin MK + Y¢cos MK,А H¢cos =X¢cos MK – Y¢sin MK.(4.4)

Заместване на стойностите в получените равенства х¢ и Y¢от уравненията на Поасон (4.1), намираме:

H¢sin =[(1+a)X + bY + cZ + P] sin MK + [(1+e)Y + dX + fZ +Q] cos MK,


H¢cos =[(1+a)X + bY + cZ + P] cos MK – [(1 + e)Y +dX + fZ = Q] sin MK.

В последните равенства отчитаме това

X=H cosMK, Y= - H sinMK.(4.6) Тогава получаваме:

(4.7)

Разгъвайки квадратните скоби на равенствата (4.7), намираме:

(4.8)

Групирайки термините по хармоници, имаме:

(4.9)

(4.9)

Нека обозначим и разделете лявата и дясната част на равенствата (4.9) на . В резултат получаваме:

(4.10)

Нека въведем следната нотация:

и ги заместваме в равенства (4.10). В резултат ще имаме:

Разделяйки първото равенство (4.12) на второто, получаваме желания израз за тангенса на отклонение на магнитния компас:

Този израз е наречен формулата на Арчибалд Смит на името на английския учен от 19 век. Определя зависимостта на отклонението на МС от параметрите А¢…E¢и магнитни курсове на кораба. Настроики A¢…E¢се наричат ​​коефициенти на отклонение.

На практика отклонението на MC по-често се представя като функция от курсовете на корабния компас. За да получим посочения израз, умножаваме равенството (4.13) по неговия знаменател. В резултат ще имаме:

Отваряйки скобите и премествайки всички членове с изключение на първия в дясната страна на равенството, намираме:

Като се има предвид това KK=MK - ,А 2MK-δ = 2КК+,Най-накрая получаваме израз за синуса на отклонението на магнитния компас като функция от курсовете на корабния компас:

важно!
По този начин са дефинирани изрази, които характеризират закона за изменение на отклонението на MC и позволяват да се даде неговата числена оценка при различни условия на плаване. Равенството (4.16) е станало по-разпространено за решаване на този проблем. Въпреки това, независимо какво равенство се използва, когато се правят оценки, трябва да се има предвид (вижте връзки 4.11), че коефициентите на отклонение A¢, D¢ и E¢ практически не зависят от местоположението на кораба, а коефициентите B¢ и C¢ се променят с географската ширина на местоположението на кораба, тъй като хоризонталната компонента H на силата на магнитното поле на Земята зависи от този параметър . От същите изрази става ясно, че коефициентите на отклонение не зависят от курса на кораба.

Отклонение на магнитния компас. Корекция и превод на румби

Металният корпус на кораба, различни метални изделия и двигатели карат магнитната стрелка на компаса да се отклонява от магнитния меридиан, т.е. от посоката, в която трябва да се намира магнитната стрелка на сушата. Линиите на магнитното поле на земята, пресичайки корабното желязо, го превръщат в магнити. Последните създават собствено магнитно поле, под въздействието на което магнитната стрелка на кораба получава допълнително отклонение от посоката на магнитния меридиан.

Отклонението на стрелката под въздействието на магнитните сили на корабното желязо се нарича отклонение на компаса. Ъгълът между северната част на магнитния меридиан Nm и северната част на меридиана на компаса Nk се нарича отклонение на магнитния компас (betta) (фиг. 44).

Отклонението може да бъде или положително - източно, или основно, или отрицателно - западно, или водещо. Отклонението е променлива величина и варира в зависимост от географската ширина и курса на кораба, тъй като намагнитването на желязото на кораба зависи от местоположението му спрямо линиите на магнитното поле на Земята.

За да се изчисли магнитният курс на MK, е необходимо алгебрично да се добави стойността на отклонение 6 на този курс към стойността на курса на компаса на KK:

Kk+(+-(betta)) = MK

Или MK-(+ - (betta)) = KK.

Например курсът на компаса на KK е 80°, докато отклонението на магнитния компас (betta) = 20° със знак плюс. След това с помощта на формулата намираме:

MK = KK + (+-(бета)) = 80°+ (+ 20°) = 100°.

Ако собственото магнитно поле на кораба е голямо, тогава е трудно да се използва компасът, а понякога той спира да работи напълно. Следователно отклонението трябва първо да бъде унищожено с помощта на компенсационни магнити, разположени в кутията на компаса, и пръти от меко желязо, монтирани в непосредствена близост до компаса.

След отстраняване на отклонението започват да определят остатъчното отклонение при различни курсове на кораба. Унищожаването и определянето на остатъчното отклонение и съставянето на таблица за отклонение за даден компас се извършва от специалист по отклонение на отклонение, специално оборудвано с водещи знаци. Счита се, че отклонението е унищожено напълно задоволително, ако стойността му на всички курсове не надвишава +4°.

Фигура 44. Корекция и превод на румби

Както вече споменахме, истинските курсове и пеленги трябва да бъдат нанесени на карти. За да получите истински курсове и пеленги, е необходимо да направите известна корекция на показанията на компаса, монтиран на кораба, тъй като той показва курса на компаса и лагерите на компаса. Корекцията на компаса (делта) k е ъгълът между северната част на истинския меридиан N и северната част на меридиана на компаса Nk. Корекцията на компаса (delta)k е равна на алгебричната сума на отклонението (betta) и деклинацията d, т.е.:

(dela) k = (+-betta) + (+-d)

От това следва, че за получаване на истинските стойности е необходимо да добавите корекцията на компаса с неговия знак към стойностите на компаса:

IR = KK + (+ -(делта) k)

Или CC = IR-(+ (делта)k).

На фиг. 43 показва прехода от MK към KK чрез деклинация.

На фиг. Фигура 44 показва връзката между всички величини, от които зависи правилното определяне на истинските посоки в морето. Ъглите, образувани от линиите NK, Nu, Nn и водещите и носещите линии, имат следните имена:

Курс на компаса K K - ъгълът между линията на меридиана на компаса NK и линията на курса.

Пеленг KP на компаса - ъгълът между линията на меридиана на компаса NK и пеленгата.

Магнитен курс MK - ъгълът между магнитния меридиан NM и курсовата линия.

Магнитен пеленг MF - ъгълът между линията на магнитния меридиан NM и пеленгата.

Истинският курс IK - ъгълът между линията на истинския меридиан Na и линията на курса.

Истинският пеленг на IP е ъгълът между истинската меридианна линия и пеленгуващата линия.

Отклонението (betta) е ъгълът между линията на меридиана на компаса NK и линията на магнитния меридиан NM.

Деклинация d е ъгълът между линията на магнитния меридиан NM и линията на истинския меридиан Nu.

Корекция на компаса (делта) k - ъгълът между истинската меридианна линия N" и меридианната линия на компаса N K.

Има мнемонично правило, което помага на навигатора да работи правилно със стойностите на истинските магнитни и компасни посоки. За да изпълните това правило, трябва да запомните последователността: IR-d-MK-(betta)-KK. Ако алгебрично извадим деклинацията d от IR, получаваме стойността MK, която се намира до дясната страна на IR; Ако алгебрично извадим отклонението (бета) от MC, получаваме стойността KK, която се намира до дясната страна на MC. Ако алгебрично извадим от IR двете величини d - деклинация (бета) - отклонение вдясно от IR, получаваме KK. При условие, че имаме курс на компаса и трябва да получим MK, извършваме противоположни действия: към курса на компаса KK добавяме алгебричното отклонение 6 вляво от него и получаваме магнитния курс на MK. Ако алгебрично добавим деклинацията d, която е отляво на магнитния курс, към магнитния курс, получаваме истинския инфрачервен курс. и накрая, ако алгебрично добавим отклонение (betta) и деклинация d към посоката на компаса, които не са нищо повече от корекцията на компаса DK, тогава получаваме истинската посока - IR.

Аматьорски навигатор, когато прави изчисления и работи върху карта, използва само истинските стойности на курсовете, лагерите и ъглите на посоката, а магнитните компаси дават само тяхната компасна стойност, така че той трябва да прави изчисления, използвайки горните формули. Преходът от известен компас и магнитни стойности към неизвестни истински се нарича корекция на лагерите. Преходът от известни истински стойности към неизвестен компас и магнитни стойности се нарича превод на румби.

Въртящ момент на патрона. Магнитната стрелка (карта) на компас в магнитното поле Н на Земята е подложена на влиянието на въртящ се (насочващ) момент (фиг. 1.2):

L = Fl sin α. (1.10)

където F е силата, действаща върху всеки полюс на стрелката (F=mH);

l-разстояние между полюсите на стрелката;

α - ъгъл на отклонение на стрелката от вектор H

Изразът L = Fl sin α приема формата

L = mHl sin α = H sin α

Като се вземе предвид фактът, че ml/ μo = M; μoН=В, получаваме

L = BM sin α. (1.11)

Работата по подобряване на дизайна на магнитните компаси не спира. През последните десетилетия на 20 век са проектирани дистанционни магнитни компаси, към които могат да бъдат свързани ретранслатори, автоматична система за контрол на курса на кораба и други устройства на навигационното оборудване.

Всички магнитни компаси се класифицират според следните критерии:

1) според принципа на действие на чувствителния елемент;

2) чрез наличието на дистанционно предаване;

Въз основа на принципа на работа на чувствителния елемент, магнитните компаси се разделят на следните типове:

а) магнитни указатели;

б) индукция;

в) електронни;

г) електромагнитни;

д) магнитострикционни;

е) магнитомеханични;

ж) магнитоелектрически;

з) термомагнитни.

2 Магнитно поле на кораба

2.1. Видове корабно желязо

Морското желязо може да бъде разделено на две категории магнитно - меко и твърдо. Мекото желязо в полето на Земята придобива индуктивен (временен) магнетизъм. При промяна на курса на кораба елементите от мек материал се ремагнетизират и при липса на външно (магнетизиращо) поле губят своя магнетизъм. Твърдото желязо има постоянна магнетизация, която възниква при строежа на кораба под въздействието на силни магнетизиращи полета. Постоянният магнетизъм в бъдеще, по време на навигацията на кораба, не зависи от курса на кораба и се поддържа стабилно за дълго време.

Пълният вектор на индукция на земното поле може да бъде представен под формата на три компонента: X (надлъжно), Y (напречно), Z (вертикално). Надлъжният X и напречният Y компонент, когато се добавят геометрично, образуват хоризонталния компонент H. Индукционният вектор H определя посоката на магнитния меридиан, от който се измерва магнитният курс k на съда. Компонентите X и Y могат да бъдат представени като

X = Hcos k; Y = Hsin k. (2.1)

На фиг. Фигура 2.1 показва корпуса на кораба в магнитното поле на Земята. Полето X магнетизира всички надлъжни елементи на кораба. Общото надлъжно намагнитване на кораба се характеризира с магнитен момент MX = n1X, пропорционален на индукцията на магнетизиращото поле X. По същия начин напречното поле Y създава напречно намагнитване - магнитен момент My = n2Y, а полето Z - вертикален магнитен момент Mz = n3Z. В тези изрази n1, n2 и n3 са коефициенти на пропорционалност, зависещи от размера и формата на елементите на кораба, както и от магнитната чувствителност на мекото корабно желязо.

В допълнение към трите вектора Mx, My и Mz, които характеризират индуктивното намагнитване, може да си представим и вектора Mn - магнитен момент, характеризиращ постоянния магнетизъм на твърдото корабно желязо. Посоката на вектора Mn в общия случай не съвпада с нито една от осите (x, y, z). Векторът Mn не зависи нито от курса на кораба, нито от магнитната ширина.

Магнитният компас се намира в определена точка O. В тази точка магнитното поле се създава сякаш от големи магнити с магнитни моменти Mx, My, Mz, Mn. В точка O има и магнитното поле на Земята, характеризиращо се с три индукционни вектора: X, Y, Z.

Коефициентите на пропорционалност a0, d0, go зависят от това къде е инсталиран компасът: колкото по-далеч е от желязото на кораба, толкова по-малки са стойностите на тези коефициенти. Обобщавайки компонентните индукционни вектори в точка O в три посоки, получаваме уравненията на Поасон:

X" =X + aX + bY+cZ + P;

Y" =Y + dX+eY + fZ + Q; (2.2)

Z" = Z+gX + hY +kZ + R.

Коефициентите на пропорционалност a, b, c, d, e, f, g, h, k се наричат ​​параметри на Поасон. Техните стойности зависят от магнитната чувствителност на мекото корабно желязо, размера и формата на елементите на корпуса на кораба, както и от местоположението на точка О спрямо корабното желязо, т.е. от местоположението на компаса на кораба.

Силите от мекото желязо на съда, включени в уравнение (2.2), могат да бъдат представени като произхождащи от прави пръти от меко желязо.

Силите aX, dX и gX са получени от надлъжното намагнитване на мекото желязо на кораба, силите bY, eY и hY - от напречното и силите cZ, fZ и kZ - от вертикалното.

По този начин тези сили могат да бъдат представени като произхождащи от надлъжни, напречни и вертикални прави пръти от меко желязо (фиг. 2.1).

Тези пръти, според хипотезата на Поасон, ще бъдат намагнетизирани пропорционално на магнитната сила, тоест пропорционално на един от компонентите на силите X, Y и Z на земния магнетизъм, в резултат на което ще придобият полярност , и всеки от тях ще изпрати към стрелката на компаса сила, пропорционална на нейното намагнитване.

Ориз. 2.1 Магнитно поле на кораба

Ако приемем, че краищата на лентите са толкова далеч от стрелката на компаса, че размерите на стрелката могат да бъдат пренебрегнати, ние разглеждаме ефекта на тази лента само върху единия северен полюс на стрелката, като приемем, че е поставена в центъра на компаса . Ефектът върху стрелката на двата края на лентите се взема предвид само в случай, че краищата на лентата са на еднакво разстояние от центъра на компаса. В противен случай ще разгледаме ефекта само на края на блока, който е най-близо до стрелката, като приемем, че другият край е толкова далече, че не засяга стрелката на компаса.

2.2 Анализ на уравненията на Поасон

За да преценим величината на силите, нека разгледаме по-подробно техния произход. На фиг. Фигура 2.2 показва местоположението на прътите от меко желязо, които образуват силите aX, dX и gX - от надлъжното намагнитване на тези пръти от съставната сила X на земния магнетизъм, която за простота на представянето беше приета за положителна, т.е. насочена към носа на кораба (линията X показва общата посока на намагнитване на всички ленти). Във всеки от разглежданите случаи един блок ще произведе същите сили като два или повече пръта, но тези сили ще бъдат по-малки по абсолютна величина.

Ориз. 2.2 Разположение на пръти от меко желязо, генериращи сили от надлъжно намагнитване

Разположението на лентите в първите два случая, показано на фиг. 2.2, образува отрицателен параметър a. На кораб такова желязо е корпусът на кораба, стрингери, кил, надлъжни прегради и др.

Разположението на лентите, които формират положителния параметър a, съответства на хоризонталните стрели или осите на кормилното колело на кораба.

Магнитното поле на кораба в точка O се характеризира с вектора на надлъжната индукция - aX. Знакът минус означава, че векторът на силата aX е насочен към кърмата. Индукционният вектор на магнетизиращото поле + X има знак плюс, тъй като е насочен от кърмата към носа на кораба. Анализирайки израза на отрицателната сила - aX с положителна стойност +X, стигаме до извода, че параметърът a в тази ситуация трябва да има знак минус. Тъй като на фиг. Фигура 2.1 показва типично разположение на магнитен компас на кораб; можем да заключим: параметърът a на кораба винаги е отрицателен (a). Стойността на параметъра a, както и другите параметри на Поасон, зависи от местоположението на компаса и разстоянието му от железните маси на кораба. Някои параметри на Поасон (a, c, e, k) имат стойности на ниво няколко десети или стотни от единицата. Те могат да се считат за фактори от 1-ви или 2-ри ред на дребност. Други параметри (b, d, f, g, h) са фактори от 3-ти ред на дребност, тъй като техните стойности се изчисляват в хилядни. В някои случаи параметрите от 3-ти ред на дребност могат да бъдат пренебрегнати. Има мнемонична диаграма за запомняне на онези параметри и сили в уравненията на Поасон, които могат да бъдат изключени поради тяхната незначителност.