一种测力偏转仪及其使用方法技术

本发明专利技术提供一种测力偏转仪及其使用方法，测力偏转仪包括壳体、第一测力磁棒、第二测力磁棒、辅助磁棒、粗调齿轮、减速齿轮对、精调齿轮、罗北指针和定位销圈，粗调齿轮同轴设于第一测力磁棒上方，带动第一测力磁棒一起旋转，精调齿轮设于第二力磁棒的上方，间接带动第一测力磁棒；第一测力磁棒和第二测力磁棒上端之间的壳体上固定连接有辅助磁棒；壳体的外侧设有罗北指针，第一测力磁棒和第二测力磁棒的合力方向为罗北指针的指向。本发明专利技术提供了一种测力偏转仪，为测力法校正罗经自差提供专用仪器，借助于本发明专利技术的测力偏转仪用测力法解决了无航向基准情况下磁罗经自差校正的问题。

A force measuring deflectometer and its application

【技术实现步骤摘要】
一种测力偏转仪及其使用方法
本专利技术属于船舶磁罗经校正
，具体涉及一种测力偏转仪及其使用方法。
技术介绍
目前，世界各国磁罗经校正师一般采用爱利法和测力法来磁罗经的自差，以消除钢质船舶的船磁对磁罗经所产生的影响，保证磁罗经能为船舶提供可靠的航向基准。虽然爱利法具有校正准确性高、操舵精确要求不高等优点，但是使用爱利法校正罗经时总需要有一个标准航向作为参照基准，在没有安装陀螺罗经的船舶、天气不好、能见度不良的情况下，测力法则是校正磁罗经自差唯一采用的方法。通过磁罗经自差校正经典理论可知商船上的自差系数A′、E′都很小，因此测力法校正磁罗经自差的原理都是建立在A′、E′都为零的基础上的。目前传统的测力法有科仑格法、汤姆逊法和显示角法等三种方法，前两种均为国外专利技术的方法，需要专用的偏转仪器；后一种为我国镇江船艇学院高承斌老师所专利技术，也需要专用仪器即显示角仪，同时还需要专用的数据表。用测力法校正磁罗经自差均需要专用偏转仪，而偏转仪测量磁力的精度及方法是保证校正质量的关键，磁罗经自差校正的质量良好与否关键是测力仪器，即测力偏转仪。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种测力偏转仪及其使用方法，具有体积小、携带方便、使用简单等特点，测力精度高，可在没有任何航向基准情况下，完成船舶磁罗经自差的校正工作。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供一种测力偏转仪，包括壳体、第一测力磁棒、第二测力磁棒、辅助磁棒、粗读刻度盘、精读刻度盘、粗读指针、精读指针、粗调齿轮、减速齿轮对、精调齿轮、罗北指针和定位销圈，所述第一测力磁棒和第二测力磁棒分别通过转轴设置于壳体内，所述粗调齿轮设于第一测力磁棒的上方并与第一测力磁棒的转轴套装，所述精调齿轮设于第二测力磁棒的上方并与第二测力磁棒的转轴套装，所述精调齿轮通过减速齿轮对和粗调齿轮传动连接，所述粗调齿轮上设有粗读刻度盘和粗读指针，所述精读齿轮上设有精读刻度盘和精读指针；所述定位销圈设于第一测力磁棒和第二测力磁棒下端之间，并套在罗盘中央的磁阻传感器定位平台上；所述第一测力磁棒和第二测力磁棒上端之间的壳体上固定连接有辅助磁棒；所述壳体的外侧设有罗北指针，所述罗北指针插装在壳体的孔中，所述第一测力磁棒和第二测力磁棒的合力方向为罗北指针的指向。其中，所述壳体内设有横置的隔板，所述精调齿轮位于隔板的上方，所述粗调齿轮和减速齿轮对均位于隔板的下方，所述减速齿轮对包括主减速齿轮和从减速齿轮，所述主减速齿轮通过第三转轴安装于隔板的下方，所述主减速齿轮分别与粗调齿轮和从减速齿轮啮合，所述从减速齿轮与精调齿轮共轴设置。优选的，所述第一测力磁棒和第二测力磁棒的磁性相等。其中，所述辅助磁棒与罗北指针垂直。本专利技术还提供一种测力偏转仪的使用方法，包括如下步骤：(1)在罗N/S航向上，抵消B'λH力(1-1)船走校正罗经的N航向，放置偏转仪，旋转粗调齿轮与精调齿轮使罗盘偏90°，在粗读刻度盘与精读刻度盘读得转角为αN，取下测力偏转仪；(1-2)船走校正罗经的S航向，放置测力偏转仪，旋转粗调齿轮与精调齿轮使罗盘偏90°，在粗读刻度盘与精读刻度盘读得转角为αS，取下测力偏转仪；(1-3)计算并设置使测力仪刻度数在(αN+αS)/2位置，放置测力偏转仪，移动罗经柜中的纵向磁棒使罗盘从0°偏转至90°时，抵消了B'λH力，取下测力偏转仪；(2)在罗E/W航向上，抵消C'λH力(2-1)船走校正罗经的E航向，放置测力偏转仪，旋转粗调齿轮与精调齿轮使罗盘偏90°，在粗读刻度盘与精读刻度盘读得转角为αE，取下测力偏转仪；(2-2)船走校正罗经的W航向，放置测力偏转仪，旋转粗调齿轮与精调齿轮使罗盘偏90°，在粗读刻度盘与精读刻度盘读得转角为αW，取下测力偏转仪；(2-3)计算并设置使测力仪刻度数在(αE+αW)/2位置，放置测力偏转仪，移动罗经柜中的横磁棒使罗盘0°仍偏转90°时，抵消了C'λH力，取下测力偏转仪。本专利技术还提供一种测力偏转仪的设计原理，包括测力偏转仪校正磁罗经自差的理论和测力偏转仪法校正自差原理，其中，所述测力偏转仪校正磁罗经自差的理论为：在船舶正平时选取右坐标系，规定在罗经平面上平行于船首尾线作为纵轴—x轴，左右舷为横轴—y轴，垂直于甲板的为垂直轴—z轴，并分别以向船首、右舷和垂直向下的方向为正向，MC为船舶的磁航向，CC为船舶的罗航向，δ为磁罗经的自差，即有MC＝CC+δ，这样作用在罗盘平面上有六个力：①、A'λH：指向垂直于磁子午线，其力方向与航向无关；正力指东，负力指西；在商船上，由于泊松参数b≈0，d≈0，一般A'≈0；②、B'λH：其力方向与航向有关，正力指向船首为MC，负力指向船尾为MC+180°；③、C'λH：其力方向与航向有关，正力指向右舷为MC+90°，负力指向左舷为MC-90°；④、D'λH：其力方向与航向有关，正力指向与磁子午线夹角为2MC，负力指向2MC±180°；⑤、E'λH：其力方向与航向有关，正力指向为2MC+90°，负力指向2MC-90°；对于商船罗经的泊松参数b≈0，d≈0，所以E'＝0；⑥、λH：这个力沿磁子午线作用而指向磁北Nm，其中λ为指北力系数；对于商船：标准罗经λ值在0.8～0.90之间，操舵罗经λ值在0.6～0.8之间；磁罗经被安装在钢质船舶上，在船磁力(A'λH、B'λH、C'λH、D'λH、E'λH)、地磁力H共同作用下，使磁罗经发生了偏差，即自差δ，在磁子午线上和垂直磁子午线上的各力为：磁子午线上：H′cosδ＝λH+B′λHcosMC-C′λHsinMC+D′λHcos2MC-E′λHsin2MC式(1)；垂直磁子午线上：H′sinδ＝A′λH+B′λHsinMC+C′λHcosMC+D′λHsin2MC+E′λHcos2MC式(2)；磁罗经被安装在远洋运输船舶上，A'和E'很小，测力法不考虑A'λH、E'λH两个力作用，由式(1)推出：MC＝CC+δ，A'λH、E'λH均为零；在罗子午线各力为：罗子午线上：H′＝λHcosδ+B′λHcosCC-C′λHsinCC+D′λHcos(2CC+δ)式(3)；垂直磁子午线上：0＝-λHsinδ+B′λHsinCC-C′λHcosCC+D′λHsin(2CC+δ)式(4)；其中，罗经子午线是罗盘所指方向，称罗经北；在罗经子午线上的合成投影力是H'，而在垂直罗经子午线方向上的合成投影力为零。其中，所述测力偏转仪法校正自差原理为：(一)、在罗N/S航向上时根据公式(3)可得：H′N＝λHcosδN+B′λH+D′λHcosδN式(5)；H′S＝λHcosδS-B′λH+D′λHcosδS式(6)；可以证明上列两式中：δN＝-Δs；将式(5)和式(6)相加得：式中H'N、H'S可通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测力偏转仪，其特征在于，包括壳体、第一测力磁棒、第二测力磁棒、辅助磁棒、粗读刻度盘、精读刻度盘、粗读指针、精读指针、粗调齿轮、减速齿轮对、精调齿轮、罗北指针和定位销圈，所述第一测力磁棒和第二测力磁棒分别通过转轴设置于壳体内，所述粗调齿轮设于第一测力磁棒的上方并与第一测力磁棒的转轴套装，所述精调齿轮设于第二测力磁棒的上方并与第二测力磁棒的转轴套装，所述精调齿轮通过减速齿轮对和粗调齿轮传动连接，所述粗调齿轮上设有粗读刻度盘和粗读指针，所述精读齿轮上设有精读刻度盘和精读指针；/n所述定位销圈设于第一测力磁棒和第二测力磁棒下端之间，并套在罗盘中央的磁阻传感器定位平台上；/n所述第一测力磁棒和第二测力磁棒上端之间的壳体上固定连接有辅助磁棒；/n所述壳体的外侧设有罗北指针，所述罗北指针插装在壳体的孔中，所述第一测力磁棒和第二测力磁棒的合力方向为罗北指针的指向。/n

【技术特征摘要】
1.一种测力偏转仪，其特征在于，包括壳体、第一测力磁棒、第二测力磁棒、辅助磁棒、粗读刻度盘、精读刻度盘、粗读指针、精读指针、粗调齿轮、减速齿轮对、精调齿轮、罗北指针和定位销圈，所述第一测力磁棒和第二测力磁棒分别通过转轴设置于壳体内，所述粗调齿轮设于第一测力磁棒的上方并与第一测力磁棒的转轴套装，所述精调齿轮设于第二测力磁棒的上方并与第二测力磁棒的转轴套装，所述精调齿轮通过减速齿轮对和粗调齿轮传动连接，所述粗调齿轮上设有粗读刻度盘和粗读指针，所述精读齿轮上设有精读刻度盘和精读指针；
所述定位销圈设于第一测力磁棒和第二测力磁棒下端之间，并套在罗盘中央的磁阻传感器定位平台上；
所述第一测力磁棒和第二测力磁棒上端之间的壳体上固定连接有辅助磁棒；
所述壳体的外侧设有罗北指针，所述罗北指针插装在壳体的孔中，所述第一测力磁棒和第二测力磁棒的合力方向为罗北指针的指向。


2.根据权利要求1所述的测力偏转仪，其特征在于，所述壳体内设有横置的隔板，所述精调齿轮位于隔板的上方，所述粗调齿轮和减速齿轮对均位于隔板的下方，所述减速齿轮对包括主减速齿轮和从减速齿轮，所述主减速齿轮通过第三转轴安装于隔板的下方，所述主减速齿轮分别与粗调齿轮和从减速齿轮啮合，所述从减速齿轮与精调齿轮共轴设置。


3.根据权利要求1所述的测力偏转仪，其特征在于，所述第一测力磁棒和第二测力磁棒的磁性相等。


4.根据权利要求1所述的测力偏转仪，其特征在于，所述辅助磁棒与罗北指针垂直。


5.一种如权利要求1～4中任一项所述的测力偏转仪的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在罗N/S航向上，抵消B'λH力
(1-1)船走校正罗经的N航向，放置偏转仪，旋转粗调齿轮与精调齿轮使罗盘偏90°，在粗读刻度盘与精读刻度盘读得转角为αN，(粗读刻度指示数+精读刻度指示数)，取下测力偏转仪；
(1-2)船走校正罗经的S航向，放置测力偏转仪，旋转粗调齿轮与精调齿轮使罗盘偏90°，在粗读刻度盘与精读刻度盘读得转角为αS，取下测力偏转仪；
(1-3)计算并设置使刻度盘在(αN+αS)/2位置，放置测力偏转仪，移动罗经柜中的纵向磁棒使罗盘从0°偏转至90°时，抵消了B'λH力，取下测力偏转仪；
(2)在罗E/W航向上，抵消C'λH力
(2-1)船走校正罗经的E航向，放置测力偏转仪，旋转粗调齿轮与精调齿轮使罗盘偏90°，在粗读刻度盘与精读刻度盘读得转角为αE(粗读刻度指示数+精读刻度指示数)，取下测力偏转仪；
(2-2)船走校正罗经的W航向，放置测力偏转仪，旋转粗调齿轮与精调齿轮使罗盘偏90°，在粗读刻度盘与精读刻度盘读得转角为αW，取下测力偏转仪；
(2-3)计算并设置使测力仪刻度数在(αE+αW)/2位置，放置测力偏转仪，移动罗经柜中的横磁棒使罗盘从0°偏转至90°时，抵消了C'λH力，取下测力偏转仪。


6.一种如权利要求1～4中任一项所述的测力偏转仪的设计原理，其特征在于，包括测力偏转仪校正磁罗经自差的理论和测力偏转仪法校正自差原理，其中，所述测力偏转仪校正磁罗经自差的理论为：
在船舶正平时选取右坐标系，规定在罗经平面上平行于船首尾线作为纵轴—x轴，左右舷为横轴—y轴，垂直于甲板的为垂直轴—z轴，并分别以向船首、右舷和垂直向下的方向为正向，MC为船舶的磁航向，CC为船舶的罗航向，δ为磁罗经的自差，即有MC＝CC+δ，这样作用在罗盘平面上有六个力：
①、A'λ...

【专利技术属性】
技术研发人员：季禹，季本山，
申请(专利权)人：江苏航运职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32