①电磁计程仪 一、定义 利用电磁感应原理来测量船舶航行时对水的速度，并累计航程的计程仪。 工作原理： 传感器横向安置，当船舶以航速V航行时，因海水导电，故两电极间的海水相当于无数根导体，沿船速相反方向挪动，切割传感器产生的磁力线，在两电极间产生感应电势： Eg = B~LV·10-8(V) B—磁感应强度；L—两电极间距离； V —航速 即 V = k Eg 四、维护 1、长时间停泊，应经常给传感器通电，以防止海水中的生物寄生在传感器上。 2、船舶坞修时传感器表面保持清洁，可用肥皂水或四碌化碳清洗。 ② 多普勒计程仪 一、定义： 用多普勒效应测量船速，累计航程的计程仪。 二、多普勒效应： 在声声源和接收者间有相对运动时，接收者收到的频率与声源发射频率不同的现象。 三、多普勒频移 接收频 f 与发射频率f0 的差值，即 多普勒频移(?f)与f0 ，声速C和声源与接受点之间相对运动速度V的相对运动速度关系为： ④ 声相关计程仪 一、定义 声相关计程仪是应用有关技术处理水声信息测量船速并累计航程的计程仪。 二、特点 1、不同于多普勒计程仪，垂直方向发射，接收超声波信号， 2、测速精度不受海水声速C 变化的影响， 3、除用作计程仪外，还可兼做测深仪用 三、工作原理 t= t1， 发射换能器发射的超声波脉冲经海底A点反射，被前向接收换能器收到。经过时间间隔?，船航行了S/2，在t= t2时，A点 的回波被后向接收换能器收到，因均为A点的回波且两回波通过的路径完全一致，故两信号的波形也相同，两信号是相关的，唯一区别是时间上相差了时间?，即 （6）声纳 声纳是英文缩写“SONAR”的音译，其中文全称为：声音导航与测距，是一种利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成水下探测和通讯任务的电子设备。它有主动式和被动式两种类型，属于声学定位的范畴。声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备，是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。 2、按罗盘直径分类： 有190mm ， 165mm 和 130mm三种。 3、按有无液体分类： 液体罗经：罗盆内充满液体，罗经性能优良，故被普遍的使用； 干罗经：罗盘支在轴针上，当船舶摇摆时罗盘稳定性能差，该种罗经已被淘汰。 组成：罗经盆，罗经柜，自差校正器 1.罗盆(compass bowl) ②磁罗经结构 罗经盆由罗盆本体与罗盘组成 罗盆本体 罗盆盆体一般用铜材料制造。 注液孔:用以消除罗盆内气泡。 基线：首基线用于读取船航向。 罗盆液体：多用酒精（45％）和蒸馏水（55％）的混合液体， 酒精的作用是降低冰点（-26o）还有使用煤油和防冻液作为罗盆液体。 采取防止液体热膨胀冷缩措施 1)罗盆底部为铜皱片 2)罗盆分为上下两室由毛细管连通，通过罗盆内的压力来调节。 为保持罗盆的稳定性 1) 降低罗盆的重心，在罗盆底部加配重。 2) 罗盆架在常平环上。 罗盘（compass card） 罗盘是指示方向的灵敏部件. 罗盘组成：刻度盘，浮室，磁钢和轴帽 1) 刻度盘由铜片,环氧玻璃布等非磁性材制作,上面刻有0－360度刻度和方向点。 2) 浮室：为水密空气室以增加罗盘浮力减小轴针与轴帽之间的摩擦力。 3) 轴帽：轴帽中心处嵌有宝石，轴针尖端由铱金等硬金属制成，以减小与轴帽间的摩擦力。 4) 磁钢：磁钢轴线度对称平行罗盘磁钢有条形磁棒和环形磁钢两种类型。 2.罗经柜 (binnacle stand) 罗经柜由非磁性材料制作，用于放置罗盆和自差校正器。 1.磁罗经安装的地方应满足的条件: 罗经应安装在船首尾面内，否则因船铁不对称，易使罗经产生较大的剩余自差； 船舶上特别是顶甲板上的钢铁器件应尽量远离罗经，至少大于1米以上； 罗经周围应是开敞的，以便于观测方位。 ③磁罗经的安装 2、罗经的安装 首先用尺测量将罗经 安放在船首尾面内 利用方位圈，借助位 于船首尾内的桅杆和 烟囱等目标，校对罗 经的基线是否准确 罗经基线 烟囱 磁罗经 桅杆 1.罗盘灵敏度 该项检查其实就是检查轴针与轴帽间摩擦力的大小； 检查方法：用小磁铁将罗盘从原平衡位置向左和向右分别引偏2~3度，然后移去小磁铁，视罗盘是否恢复原位； 要求与原航向读数相差小于0.2度。 ④磁罗经的检查 2、排除罗盆气泡 1） 气泡产生的原因： a. 因胶皮垫圈老化导致罗盆密封处漏水； b. 浮室漏水。 2） 罗盆内有气泡，会影响观测航向和方位，应及时予以排除。 3） 消除气泡方法： a. 先鉴别罗盆内是何种液体； b. 配制相同的液体； c. 注液孔朝上，用注射器注入液体，直至气泡完全消除为止。 5.自差校正器的检查 硬铁校正器：应无锈，磁棒的极性应与标记相符； 软铁校正器：应不含永久性磁性； 软铁球：将球贴近罗经柜原位转动，若基线所指的度数发生了变化，说明软铁球含有永久性磁性。 佛氏铁：船位于东或西航向上，将佛氏铁分段正反向放入筒中，若航向发生明显的变化，说明佛氏铁含有永久磁性。 可采用敲击，加热的方法退磁。 （4） 陀螺罗经 （4） 陀螺罗经 一 、陀螺罗经的典型产品 安许茨系列：（ANSCHUTZ-德国） 标准4、6、14、20型、22型 普拉特：（PLATH-德国） PLATH-C型 航海I型（中国） 北辰（日本） CMZ-300、CMZ-500型 二 、 安许茨系列罗经主要共性： 灵敏部分为双转子陀螺球、采用液浮和辅助支承； 利用陀螺球重心下移产生水平轴控制力矩； 利用液体阻尼器产生水平轴阻尼力矩。 ② 安许茨4型罗经主罗经结构 主罗经组成： 灵敏部分（Sensitive element)灵敏部分起找北指北作用，由陀螺仪及其控制设备和阻尼设备组成。 随动部分（Follow-up element)在船上为了消除附加的干扰力矩对灵敏部分的影响，在主罗经的结构中增设了随动部分，借助于随动系统使其跟踪灵敏部分运动，带动航向刻庋盘上的0?到180?的刻度线与陀螺球主轴南北线从始至终保持一致；并把灵敏部分支承在固定部分上。 固定部分（Fixed element) 固定部分是与船舶甲板固定的部分；提供灵敏都分正常工作的外部条件。 灵敏部分（陀螺球）： 1、球 壳： 绝缘硬橡胶 随动部分： 1、组成： 随动球、中心导杆、蜘蛛架、汇电环、方位齿轮和方位刻度盘。 2、作用： 跟踪陀螺球航向，在刻度盘上指示航向，并给陀螺球供电。 A.随动球：(out-sphere) B.中心导杆和蜘蛛架： 电刷 蜘蛛架 中心导杆 C.方位刻度盘与齿轮： 刻度盘 方位齿轮 方位电机 固定部分（fixed element）： 组成：贮液缸、罗经桌、平衡环系统、罗经箱。 陀 螺 马 达 液 体 阻 尼 器 电 磁 上 托 线 圈 润滑油 灯型支架 （5）船用计程仪 ①电磁计程仪 ②多普勒计程仪 ③声相关计程仪 计程仪是测定船舶航速和累计航程的导航仪器。 一、导航概述 二、导航设备 船用无线电导航系统 一、导航概述  导航设备就是引导船舶航行的设备，天文导航方法，在我国古代叫做“牵星过洋术”。到了800多年前的宋代，出现了磁罗经，导航方法有了新的发展。 不同阶段或区域，对航行安全要求也因环境不同而各异,但都是为了能够更好的保证最小航行交通冲突，最有效地利用日益拥挤的航路，保证航行安全，提高交通运输效益，节约能源。按照导航系统的功能划分大致有以下几类： 2、港口管理和进港引导 这种系统主要用在港口/码头的船舶调度管理、进港船舶引导，以确保港口/码头航行的安全和秩序。该系统要双向数据/话音通信，以便于领航员引导船舶；港区情境/海图显示，以表明停泊的船舶和可利用的进港航线，避免冲撞。这种系统对导航系统的精度要求高， 要采用差分GPS和其他增强技术。 1、自主导航 自主导航系统适于上述五种航路的任何一种，它绝大多数都是一种单纯的导航系统，其主要特征是仅向用户更好的提供位置、航速、航向和时间信息，也可包括海图航迹显示，不需通信系统。适应于任何海面、湖面和内河上航行的船舶，从大型远洋货轮到私人游艇。 3、航路交通管理系统 大多数都用在近海和内陆河航路上的船舶导航和管理，常常要卫星通讯系统支持。 4、跟踪监视系统 这类系统大多数都用在海上巡逻艇、缉私艇及各种游艇，特别是私人游艇以防盗。根据具体的使用对象，有些系统要给出导航参量和双向数据、话音通讯，如缉私艇。而有时则不需要给出导航参量，如用于私人游艇防盗，仅需要单向数据通讯，若发生被盗，游艇上的导航系统 不断把自己的位置和航向送到有关中心，以便于跟踪。 7、其它应用 所采用的导航技术主要有：GPS、 声纳技术、航海图、 无线电导航技术、 图象匹配技术。 二、导航设备 （1）灯塔 （2）无线）声纳 （7）船载航行记录仪 （1）灯塔 位于显要位置处的灯塔应注意其建筑造型，使其成为港口景点之一。 大连红白塔 青岛灯塔 韩国蔚山新 港比萨灯塔 日照灯塔 虽然现代科技发达，但并不能完全代替灯塔的作用 设置航标的目的是标明航道的界限，针对暗藏的危险障碍物，如岩礁、浅滩、拦门沙和航道弯段等，给予警示和引导，使船舶得以安全而迅速地抵达目的地。 灯塔是航标之一，用以引导远处船舶接近港口，或用以指示礁石、浅滩等危及航行的障碍物。 港口导航设施包含内容比较广泛，大致分为常规的、电子的和卫星导助航设施。常规导助航标志也称为航标，有浮标、固定标、导标和灯塔等。电子导航设施即船舶通航服务站(VTS)，卫星导航(GPS)系统是先进的导航设施，它是在陆上和船上分别设有接收和发射装置，通过人造卫星传递信息，从而及时、准确地控制船位，使船舶安全进出港口。 灯塔设计 由于地球表面为一曲面，故塔身须有充分的高度，使灯光能为相当远距离的航船所察见，一般视距为15～25 n mile. 灯光也不宜过高，以免受到高出云雾的遮蔽。 重庆规划为导航建世界第一航标塔 “第一塔” 俯瞰主城美景 规划中的“第一塔”与江北嘴的大剧院、科技馆和朝天门港相协调，无疑会带来较大的旅游经济效益。游客在“第一塔”上俯瞰重庆主城，肯定会让游客感到无比新奇。 船舶云集 导航功能明显 三峡水库蓄水后，重庆主城的长江和嘉陵江航道都位于回水区内，航运条件更加优越，船舶数量慢慢的变多，水上浮标已不能完全满足安全航行需要。而“第一塔”将具备明显的导航功能，同时“第一塔”发射的无线电将覆盖广阔水域。 重庆正规划建设“世界第一航标塔”，首要功能是导航，其次是景观效应。 位于江北嘴 将设观光电梯 这座灯塔将位于长江与嘉陵江交汇的江北嘴水域。目前已进入操作阶段，高度肯定将超过目前世界上最高的航标塔，并将设观光电梯。 根据灯塔的大小和所在地点的特点，灯塔可以是有人看守的，也可以是无人看守的。重要灯塔宜有人看守。 大型灯塔地点合适时，可以和VTS结合建设。 船舶通航服务站(VTS) VTS: vessel traffic services 船舶通航服务站，又称航管站，主要由岸上雷达系统(包括电视扫描光栅显示器)和无线甚高频(VHF)电话岸台组成。船舶通航服务站是港口现代化的重要标志之一，可大幅度减少事故率。 雷达系统能在各种各样的气候条件下发现并测定水上船舶的位置。因此，如果在雷达屏幕上显示出航道、锚地等地图形状(视频地图)，则可方便地观测到船舶在雷达覆盖区内的移动状态，并通过计算机测定船舶的航向及航速。 船舶通航服务站一般具有以下功能： （1）监视进港航道、锚地、调头区的船舶动态； （2）在视线不良或雾天通过甚高频无线电话向船舶提供导航信息，如船位、航向、航速及到达转向点距离、偏离航道轴线情况及周围相关目标动态等； （3）在恶劣气候或台风季节，监视抛锚船舶的锚位移动并及时发出警告； （4）监视水上航行危险区或禁止抛锚区，遇有危险状态或违章现象及时发出警告。 （2）无线电导航 利用无线电引导飞行器沿规定航线、在规定时间达到目的地的航行技术。利用无线电波的传播特性可测定飞行器的导航参量（方位、距离和速度），算出与规定航线的偏差，由驾驶员或无人驾驶仪操纵飞行器消除偏差以保持正确航线年代，无线电测向是航海和航空仅有的一种导航手段，而且一直沿用至今。不过它后来已成为一种辅助手段。第二次世界大战期间，无线电导航技术快速地发展，出现了各种导航系统。雷达也开始在舰船和飞机上用作导航手段。飞机着陆开始使用雷达和仪表着陆系统。60年代出现子午仪卫星导航系统。70年代微波着陆引导系统研制成功。80年代，同步测距全球定位系统研制成功。无线电导航在军事和民用方面有着广阔的应用前景。 （2）无线电导航原理 无线电导航主要利用电磁波传播的基本特性：电磁波在在均匀理想媒质中，沿直线（或最短路径）传播;;电磁波在自由空间的传播速度是恒定的;电磁波在传播路线上遇到障碍物或在不连续媒质的界面上时会发生反射。 无线电导航是利用上述特性，通过无线电波的接收、发射和处理，导航设备能测量出所在载体相对于导航台的方向、距离、距离差、速度等导航参量（几何参量）。经过测量无线电导航台发射信号(无线电电磁波)的时间、相位、幅度、频率参量，可确定运动载体相对于导航台的方位、距离和距离差等几何参量，从而确定运动载体与导航台之间的相对位置关系，据此实现对运动载体的定位和导航。 （3）优缺点 无线电导航: 优点：不受时间、天气限制，精度高，作用距离远方,定位时间短，设备简单可靠； 缺点：必须辐射和接收无线电波而易被发现和干扰，需要载体外的导航台支持，一旦导航台失效，与之对应的导航设备没办法使用；同时，易出现故障。 （4）分类 无线电导航根据运载工具的不同有不同的分类:船舶无线电导航和飞行器导航。 船舶无线电导航，又称无线电航海，是利用无线电波测定船位和引导船舶沿预定航线航行的技术。 飞行器导航指利用无线电引导飞行器沿规定航线安全达到目的地的技术。利用无线电波，可以测定飞行器的方位、距离、速度等参数，计算出与规定航线的偏差，再由驾驶员或无人驾驶仪做相关操作消除偏差。 SOLAS公约规定，1600总吨以上的国际海域航行船舶，一定得安装无线电测向仪，测量遇险船舶发射的SOS求救信号的传播方向，进行搜索救助。 无线电测向仪是最早的一种无线电导航设备。它以岸上两个以上全方向发射的无线电指向标台或无线广播电台的来波方向，来决定船位，也可用于测定发射无线电波的目标所在方位。无线电测向仪由于其作用距离和定位精度等方面远远不如其它一些无线电导航设备，当前在航海中已退居辅助地位，但其测定无线电发射台方位的能力仍然是独一无二的。 2、无线）无线电测向仪分类 按照天线形状，分为单环旋转式和双环固定式。 按测向方式，分为耳听式、目测式和耳听目测式三种。 按接收通道分类，分为单通道测向仪和双通道测向仪。 （2）无线电测向仪的组成 接收天线、本机和电源三部分所组成。 无线电测向仪工作原理框图 ①船用磁罗经分类 ②磁罗经结构 ③磁罗经的安装 ④磁罗经的检查 （3）船用磁罗经 按用途分类： 标准罗经：安装在驾驶台顶的露天甲板上，因安装位置较高，受船磁影响小，故称为标准罗经。 操舵罗经：安装在驾驶室内，用于读取船舶航向。 应急罗经：安装在船尾应急舵前面，用于应急时操舵用。 救生艇罗经：供操纵救生艇时使用。 ①船用罗经分类

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