罗经测深仪与记程仪.PDF

第二章 罗经、测深仪与记程仪 • 第一节 船用磁罗经 • 磁罗经是利用地磁场对磁针具有吸引力 的现象而制造出的一种航海指向仪器。 它具有结构简单，性能可靠、不依赖外 界条件、在地磁场内可独立工作的特点。 它除可为船舶指示航向外，还可为船舶 定位和导航，是船舶必备的导航仪器之 一。 一、有关磁的基本知识 • 1．磁场概念 • 我们知道，相互靠近的两个磁体，具有 同性相斥异性相吸的特性。若两个磁 体，一个磁体的磁量为m ，另一个磁体的 磁量为单位正磁量，则该单位正磁量在 磁量为m磁体所产生的磁场中某点且距离 为r 处所受到的作用力，称为该点的磁场 强度，并用H表示，即H=m/r² • 若在磁场某一范围内，各点的磁场强度 大小相等、方向相同，则称该范围内的 磁场为均匀磁场。位于船体范围内的地 磁场可视为均匀磁场。 2 ．磁铁 • 磁铁可分为两类，即天然磁铁和人造磁 铁。目前所使用的人造磁铁是用人工方 法将镍、钴、钨等金属材料经磁化而制 成的。磁罗经中均使用条形磁铁。 • 通常用磁矩表示磁铁磁性的大小，磁铁 磁矩是同名磁量与两磁极间距离的乘 积，则磁矩：M=2mL • 式中：m—磁量； • 2L—两磁极间的距离。 • 为了保存磁铁的磁性，平时船上磁罗经 的备用磁棒应异名极相靠，并避免被摔 打、接触高温或受恒定磁场的干扰。 3 ．磁铁的磁场强度 • 磁铁的磁场为非均匀磁场，下面仅讨论 两种情况下磁铁的场强。 • (1)磁铁轴延长线上某点的场强 • H=2M/r³ （Lr) • (2)磁铁轴垂直平分线上某点的场强 • H=M/r³ （Lr) 4 ．铁磁体的磁化 • 自然界中的物质按其导磁能力的大小；可分为 磁性物质和非磁性物质两类。 • 非磁性物质不能被磁场磁化，在制造磁罗经 时，为避免产生附加的磁性干扰，除了罗盘的 磁针以外，其余所有的材料均应为非磁性材 料，非磁性材料有金、银、铜、木、纸、铝、 橡胶、玻璃等，其磁导率约为1。 • 磁性材料又称为铁磁性材料，铁、镍、钴及其 合金等金属材料均属于铁磁性材料。磁性物质 被磁化后可呈现出较强的磁性，磁力线进入一 端呈现南(S)极，而磁力线出去端呈现北(N)极。 • 铁磁体被磁化后产生了较强的附加磁 场，它的磁感应强度B等于对它起感应作 用的磁场强度H与它本身被磁化后产生的 附加磁场H ˊ之和，即: • B ＝H+H ˊ (2—1—6) • 磁导率μ的大小主要与被磁化的物质 有关，铁磁性物质的μl ，其值可达数 千乃至数万之巨。 • 铁磁体的磁化特性可用磁滞回线来描述。铁磁 体被初始磁化后，当外磁场H减小至零时，磁 感应强度B 降至Br ，Br称为剩磁；当反向增大 外磁场至Hc时，磁感应强度降为零，此时的Hc 称为矫顽力。由于磁感应强度的变化总是滞后 于磁场强度的变化，这种现象称为“磁滞”现象。 在铁磁性物质中，当外磁场为零时，仍保留有 较强的磁性，这是铁磁性物质的重要特性之- 。 • 磁性物质按其保留磁性的大小，又可分为软铁 和硬铁两类。硬铁磁性材料需由较强的外磁场 磁化，其剩磁可保留较长时间不易消失，硬铁 的剩磁Br矫顽力Hc均较大，相应地磁滞回线的 面积也较大；软铁磁性材料可由较弱的磁场磁 化，一旦外磁场消失，其磁性也几乎随之消 失，软铁的剩磁Br矫顽力Hc均较小，磁滞回线 面积也较小。实际上，很难严格地区分软铁和 硬铁，通常把矫顽力大于50奥的磁性材料视为 硬铁，如碳钢、钨钢和钴钢等，而将矫顽力小 于几奥的磁性材料称为软铁，如纯软铁，坡莫 合金和矽钢等。 • 现代船舶所使用的造船材料均含有硬铁 和软铁两种类型的钢铁材料，钢铁材料 受地磁场磁化后，形成了硬铁和软铁磁 性，统称船磁。