ISSN 0209-2069
ZESZYTY NAUKOWE NR 2 (74)
AKADEMII MORSKIEJ
W SZCZECINIE
EXPLO-SHIP 2004
Remigiusz Dzikowski
Analiza porównawcza zysków i strat z zastosowaniem
klasycznych i niekonwencjonalnych metod kompensacji
dewiacji kompasu magnetycznego
Słowa kluczowe: dewiacja, bezpieczeństwo żeglugi
Opisano od strony matematycznej niekonwencjonalne metody kompensacji dewiacji
kompasu magnetycznego. Na podstawie symulacji procesu określenia i kompensacji
dewiacji na konkretnych statkach dokonano oceny wad i zalet nowych metod.
An Analysis of Losses and Gains Using Traditional
and Non-Conventional Methods of Adjusting
and Compensation of a Magnetic Compass
Key words: deviation, safety of navigation
The paper contains a mathematical description of non-conventional methods of
adjusting a magnetic compass. The advantages and disadvantages of new methods have
been discussedon the basis of the simulalation.
87
Remigiusz Dzikowski
Wstęp
Według konwencji SOLAS V /12(b) [9] każdy statek o pojemności brutto
150 i większej powinien być wyposażony w kompas magnetyczny. Każdy
kompas magnetyczny na statku musi być prawidłowo skompensowany i mieć
tabelę lub krzywą dewiacji umieszczoną w dostępnym miejscu. Podstawa kom-
pasu winna zawierać urządzenia do korekcji dewiacji półokrężnej,
ćwierćokrężnej przechyłowej spowodowanej przez działanie stałego oraz
zmiennego magnetyzmu okrętowego. Urządzenia te powinny wyeliminować
poważne zmiany dewiacji pod wpływem zmian czynników eksploatacyjnych
i środowiskowych, których można oczekiwać na statku oraz przy szczególnie
dużych zmianach szerokości magnetycznej.
Konwencja nakłada odpowiedzialność za stan kompasu magnetycznego na
właściciela statku i kapitana. Instytucje klasyfikacyjne oraz administracje mor-
skie dopuszczajÄ… wykonywanie tabeli oraz kompensacji dewiacji przez
kapitanów.
Kompensację należy wykonać w momencie, gdy:
- kompas jest nowo zainstalowany na statku,
- jego wskazania wydajÄ… siÄ™ niewiarygodne,
- na statku przeprowadzono zmiany konstrukcyjne, mające wpływ na
magnetyzm okrętowy,
- urządzenia elektryczne lub elektroniczne zostały zainstalowane, lub
zdemontowane w pobliżu kompasu,
- po wejściu na mieliznę,
- stwierdzono, że dewiacja osiÄ…ga wartość 5º lub wiÄ™cej.
KompensacjÄ™ kompasu magnetycznego przeprowadzajÄ… na zlecenie arma-
tora wykwalifikowani dewiatorzy. Wielu jednak właścicieli statków chciałoby
zredukować koszty obsługi statku i zrzuca tę czynność na barki nawigatora
a konkretnie kapitana statku, który powinien znać taką operację.
Metodą, z której korzystają dewiatorzy jest klasyczna metoda Airy oraz
metoda De Kolonga. Jednak przy zachowaniu starych i czasochłonnych metod
wykonywania kompensacji i określania dewiacji kompasu magnetycznego wy-
daje się mało prawdopodobne, że nawigator przekona się do samodzielnego
wykonania tej czynności. Co więcej druga metoda wymaga zastosowania
deflektora, dlatego nie jest zbyt rozpowszechniona.
Nowymi metodami [1], które w znaczny sposób powinny uprościć
wykonywanie prac dewiacyjnych sÄ… metody wariabilne oraz uproszczona
metoda kompensacji dewiacji. W artykule przeanalizowano zyski i straty przy
określaniu i kompensacji dewiacji pomiędzy metodą tradycyjną Airy
a metodami wariabilnymi na konkretnych statkach.
88
Analiza porównawcza zysków i strat z zastosowaniem klasycznych ...
1. Teoretyczne podstawy wariabilnych metod kompensacji dewiacji
1.1. Metoda kompensacji na czterech kursach głównych kompensacja
dewiacji półokrężnych
Metoda ta polega na wyznaczeniu wartości współczynników B i C na
czterech kursach magnetycznych N, S, E, W, po czym na skompensowaniu ich
jeżeli istnieje taka potrzeba.
Na kursie magnetycznym N dokonuje siÄ™ obserwacji dewiacji ´N, która na
podstawie wzoru Archibalda-Smitha ma postać:
´N = A + C + E (1)
Na kursie magnetycznym S dokonujemy pomiaru dewiacji ´S, która na
podstawie wzoru Archibalda-Smitha ma postać:
´S = A C + E (2)
Odejmując powyższe równania możemy wyznaczyć współczynnik C:
´N - ´S
C = (3)
2
Płynąc dalej kursem magnetycznym S, wartość dewiacji zwiększa się
o obliczony współczynnik C, wykorzystując poprzeczne magnesy
kompensatory.
Po kompensacji nowa dewiacja na tym kursie będzie wynosiła:
´S = A + E (4)
Analogicznie dokonujemy kompensacji współczynnika B dewiacji
półokrężnej, mierząc dewiację na kursach E i W. Ich wartości mają postać:
´E = A + B E (5)
´W = A B E
Odejmując wzory stronami otrzymujemy wartość współczynnika B:
´E - ´W
B = (6)
2
89
Remigiusz Dzikowski
Mając współczynnik B na kursie magnetycznym W, wzdłużnymi kompen-
satorami wartość ´W zwiÄ™ksza siÄ™ algebraicznie o wartość obliczonego współ-
czynnika B.
Dokonaliśmy zatem kompensacji współczynnika B, a wartość dewiacji na
tym kursie ma postać:
´W = A E (7)
Przy kompensacji z wykorzystaniem jednego nabieżnika, współczynniki B
i C można zapisać inaczej:
NKW - NKE
B = (8)
2
NKN - NKS
C =
2
gdzie: NKN, NKS, NKE, NKW namiary kompasowe odpowiednio na kursach N,
S, E, W.
Obserwacja dewiacji na kursach N, E, S, W daje możliwość obliczenia także
współczynników A i E:
´N + ´E + ´S + ´W
A = (9)
4
(´N + ´S ) - (´E + ´W )
E =
4
1.2. Metoda wariabilna kompensacji dewiacji na czterech kursach
pośrednich
Metoda ta pozwala na kontrolÄ™ i kompensacjÄ™ najbardziej znaczÄ…cych
współczynników B, C i D na kursach pośrednich tzn. NE, SE, SW, NW.
Równania dewiacji na tych kursach mają postać:
´NE = A + B sin 45º + C cos 45º + D (10)
´SE = A + B sin 45º C cos 45º D
´SW = A B sin 45º C cos 45º + D
´NW = A B sin 45º + C cos 45º D
90
Analiza porównawcza zysków i strat z zastosowaniem klasycznych ...
Po rozwiązaniu powyższych równań otrzymujemy wartości współczyn-
ników: A, B, C, D.
Z powyższych równań wynika, że na czterech kursach pośrednich można
dokonać obliczenia współczynników A, B, C, D dewiacji, a na ostatnim
skompensować je. Na kursie tym dewiacja posiada wartość:
´NW = A B sin 45º + C cos 45º D (11)
po uproszczeniu:
´NW = A 0,7 B + 0,7 C D (12)
UtrzymujÄ…c siÄ™ na kursie żyrokompasowym 315º, kompensujemy
współczynnik B, zwiÄ™kszajÄ…c dewiacjÄ™ ´NW algebraicznie 0,7 B. Korzystamy ze
wzdłużnych magnesów kompensacyjnych.
Po wykonaniu takiej czynności, otrzymujemy dewiację na kursie NW
o wartości:
´NW = A + 0,7 C D (13)
DalszÄ… kompensacjÄ™ wykonujemy na kursie kompasowym:
B
KKNW = KKNW + 0,7 Å" B (14)
Jeżeli zamierzamy kolejno skompensować współczynnik C, to za pomocą
poprzecznych magnesów wartość kursu algebraicznie zmniejszamy o wartość
0,7 C. Po takiej czynności dewiacja przyjmie wartość:
´NW = A D (15)
Dalsza kompensacja powinna odbywać się na kursie kompasowym:
C B
KKNW = KKNW - 0,7 Å"C (16)
Kolejny współczynnik D kompensuje się jak zwykle kulami lub wzdłuż-
nymi sztabami żelaza miękkiego. Wartość nowego kursu kompasowego
zwiększa się algebraicznie o wartość współczynnika D.
Po takiej kompensacji ´NW przyjmuje wartość:
´NW = A (17)
91
Remigiusz Dzikowski
Kurs kompasowy po kompensacji współczynnika D ma wartość:
D C
KKNW = KKNW + D (18)
Po kompensacji współczynników B, C, i D współczynnik A nie zmienia
swojej wielkości a wzór do jego obliczenia jest aktualny.
2. Badania symulacyjne
Badania strat i zysków wyżej wymienionych metod przeprowadzono na
podstawie danych uzyskanych z czterech statków: OBO Teekay Freighter oraz
masowców Rolnik , Armia Ludowa i Ziemia Tarnowska . Sprawdzono i po-
równano czasy kompensacji i określenia dewiacji kompasu magnetycznego,
posługując się symulacją z użyciem symulatora ECDIS NT PRO 2400, na
odpowiadających tym statkom modelach. Akwenem, który posłużył do prób było
podejście do Europortu. Do pomiaru dewiacji posłużył nabieżnik znajdujący się
u wejścia do wymienionego portu. Ustalono następujące warunki hydrometeo-
rologiczne:
- prędkość i kierunek wiatru: 3m/s N,
- stan morza 2,
- brak zachmurzenia,
- pora dzienna, dobre warunki widzialności.
Wyniki badań oraz wartości współczynników dewiacji dla poszczególnych
statków przedstawiono poniżej.
1. m/s Teekay Freighter (45067 GT, L = 244 m)
Współczynniki dewiacji
5
4
3
2
1
0
-1
A B C D E
-2
-3
-4
-5
Rys. 1. Wartości współczynników dewiacji statku Teekay Freighter obliczone
na podstawie danych z dnia 05.09.2003 r.
Fig. 1. Deviation factors for the ship Teekay Freighter calculated from data obtained on 05.09.2003
92
Analiza porównawcza zysków i strat z zastosowaniem klasycznych ...
Tabela 1
Tabela porównawcza metod określenia dewiacji dla statku Teekay Freighter
A comparative table for methods of determining magnetic deviation for the m/v Teekay Freighter
Metoda Airy Metoda wariabilna Metoda wariabilna
Elementy kompensacji
kursy główne kursy pośrednie
Åšredni czas kompensacji 1h 30m 1h 12m 1h 10m
Åšredni czas ponownego
2h 24m 1h 08m 1h 16m
określenia współczynników
Ilość operacji kompensato-
4 operacje 2 operacje 2 operacje
rami bÄ…dz potencjometrem
Skompensowane
B, C B, C B, C
współczynniki
2. m/s Rolnik (9268GT, L = 145,6 m)
Współczynniki dewiacji
5
4
3
2
1
0
A B C D E
Rys. 2. Wartości współczynników dewiacji statku m/s Rolnik obliczone
na podstawie danych z dnia 24.08.2002 r.
Fig. 2. Deviation factors for the ship Rolnik calculated from data obtained on 24.08.2002
Tabela 2
Tabela porównawcza metod określenia dewiacji dla statku Rolnik
A comparative table for methods of determining magnetic deviation for the m/v Rolnik
Metoda Metoda wariabilna Metoda wariabilna
Elementy kompensacji
Airy kursy główne kursy pośrednie
Åšredni czas kompensacji 1h 12m 54m 50m
Åšredni czas ponownego okreÅ›-
1h 36m 1h + 04m 54m
lenia współczynników
Ilość operacji kompensatorami
5 operacji 2 operacje 2 operacje
bÄ…dz potencjometrem
Skompensowane współczynniki
B, C, D C, D C, D
93
Remigiusz Dzikowski
3. m/s Armia Ludowa (21458 GT, L = 195,3 m)
Współczynniki dewiacji
5
4
3
2
1
0
-1
A B C D E
-2
-3
-4
-5
Rys. 3. Wartości współczynników dewiacji statku m/s Armia Ludowa obliczone
na podstawie danych z dnia 12.05.2003 r.
Fig. 3. Deviation factors for the ship Armia Ludowa calculated from data obtained
on 12.05.2003
Tabela 3
Tabela porównawcza metod określenia dewiacji dla statku Armia Ludowa
A comparative table for methods of determining magnetic deviation for the m/v Armia Ludowa
Metoda wariabilna Metoda wariabilna
Elementy kompensacji Metoda Airy
kursy główne kursy pośrednie
Åšredni czas kompensacji 1h 10m 58m 54m
Åšredni czas ponownego
1h 52m 54m 56m
określenia współczynni-
ków
Ilość operacji kompensa- 4 operacje i usta- 2 operacje i usta- 2 operacje i usta-
torami bądz potencjo- wienie położenia wienie położenia wienie położenia
metrem kreski kursowej kreski kursowej kreski kursowej
Skompensowane
A, B, C A, B, C A, B, C
współczynniki
94
Analiza porównawcza zysków i strat z zastosowaniem klasycznych ...
4. m/s Ziemia Tarnowska (16696 GT, L = 180,3 m)
5 Współczynniki dewiacji
4
3
2
1
0
-1 A B C D E
-2
-3
Rys. 4. Wartości współczynników dewiacji statku m/s Ziemia Tarnowska obliczone
na podstawie danych z dnia 08.08.2002 r.
Fig. 4. Deviation factors for the ship Ziemia Tarnowska calculated from data obtained
on 08.08.2002
Tabela 4
Tabela porównawcza metod określenia dewiacji dla statku Ziemia Tarnowska
A comparative table for methods of determining magnetic deviation for the Ziemia Tarnowska
Metoda wariabilna Metoda wariabilna
Elementy kompensacji Metoda Airy
kursy główne kursy pośrednie
Åšredni czas kompensacji 1h 05m 56m 54m
Åšredni czas ponownego
1h 45m 45m 50m
określenia współczyn-
ników
Ilość operacji 4 operacje i usta- 1 operacja i usta- 1 operacja i usta-
kompensatorami bądz wienie położenia wienie położenia wienie położenia
potencjometrem kreski kursowej kreski kursowej kreski kursowej
Skompensowane
A, B, C A, B A, B
współczynniki
W badaniach nie uwzględniono czasu operacji z kompensatorami, a jedynie
czas manewrów na nabieżniku w celu dokonania określonych pomiarów
dewiacji. W praktyce do czasów kompensacji podanych w tabelach należałoby
doliczyć jeszcze czasy manipulacji kompensatorami, które są uzależnione od
doświadczenia osoby wykonującej taką czynność. Jak widać na przedstawionych
przykładach, czynności te znacznie wydłużą kompensację metodą Airy, ponie-
waż za każdym razem jest ich co najmniej cztery.
95
Remigiusz Dzikowski
Wnioski
1. Przeprowadzone badania wykazały, że dla każdego z przedstawionych
przypadków kompensacji i określenia dewiacji kompasu magnetycznego
najmniej dogodna pod względem czasu jest metoda Airy.
2. Nowe metody wymagają mniejszej ilości operacji kompensatorami w celu
kompensacji dewiacji oraz mniejszej ilości pomiarów w celu określenia
końcowych wartości dewiacji.
3. Metody niekonwencjonalne dają możliwość oceny współczynników i pod-
jęcia decyzji o potrzebie ich kompensacji. Przykłady wskazują, że w niektó-
rych przypadkach nie wszystkie współczynniki trzeba kompensować, gdyż
ich wartości są bliskie zeru.
4. Nowe metody umożliwiają realizację kompensacji w dwóch etapach.
W pierwszym pomiaru współczynników i na ich podstawie przeliczenia
nowej tabeli. W drugim kompensację i obliczenie tabeli końcowej dewiacji.
W klasycznym sposobie rozpoczynamy kompensację bez możliwości oceny
wartości współczynników i musimy ją przeprowadzić zgodnie ze schematem
bez jakichkolwiek odstępstw.
5. Metody niekonwencjonalne nie dają możliwości określenia i oceny
wszystkich współczynników dewiacji na podstawie pomiarów na czterech
kursach. W metodzie dla kursów głównych ocenę współczynnika D
przeprowadza się w drugiej fazie, tzn. przy określeniu końcowej dewiacji.
Jeśli jego wartość jest znaczna, można go dokompensować. W metodzie na
kursach pośrednich nieznany jest współczynnik E. Na podstawie statystyki i
przedstawionych przykładów widać, że jego wartość jest z reguły bliska
zeru.
Literatura
1. Jurdziński M., Morskie kompasy magnetyczne, Wydawnictwo Morskie,
Gdańsk 1984.
2. Dzikowski R., Problem optymalizacji obsługi kompasu magnetycznego
w warunkach współczesnych, Zeszyt Naukowy Nr 70 z X Międzynarodowej
Konferencji Naukowo-Technicznej Inżynierii Ruchu Morskiego, WSM
Szczecin 2003.
3. Lushnikov . ., roli kursoukazatelej w bezopasnosti moreplawanija.
"5>ria i praktika sudowo~deninia, Wyp. 26, Kaliningrad, Bgarf, 1999, s. 39-
46.
4. Lushnikov E., Ship's navigational safety, Wydawnictwo WSM Szczecin,
2001.
96
Analiza porównawcza zysków i strat z zastosowaniem klasycznych ...
5. Ausznikow E.M., Adamowicz M., Rola wskazników kursu w bezpieczeń-
stwie żeglugi morskiej, Materiały 7 Międzynarodowej konferencji KDS-
98 , Szczecin, WSM, 1998. s. 129-134.
6. Ausznikow E.M., Kryteria dokładności żyrokompasów i logów w wyma-
ganiach bezpieczeństwa żeglugi morskiej, Zeszyty Naukowe nr 55,
Szczecin, WSM, 1998, s. 61-68.
7. Rubinatejn D.N., Niekotorye prijomy kontrola s%0Å„islenia puti sudna.
Mortechinformreklama, Mojskoj transport, Seria Sudowo~denie, swjaz
i bezopasnost moreplawania , Ekspress-informacja wyp. Nr 10, 1994, s. 1.
8. Przepisy nadzoru konwencyjnego statków morskich, Część V Urządzenia
nawigacyjne, Polski Rejestr Statków, Gdańsk 2002.
9. SOLAS (Consolidated edition with amendments), 2001.
10. The American Practical Navigator, 2002.
Wpłynęło do redakcji w lutym 2004 r.
Recenzenci
prof. dr hab. inż. Andrzej Felski
prof. dr hab. inż. kpt.ż.w. Eugeniusz Ausznikow
Adres Autora
mgr inż. kpt.ż.w. Remigiusz Dzikowski
Akademia Morska w Szczecinie
Zakład Nawigacji Morskiej
tel. 48 09 381
97
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
008 drewnoKamieniołom skał paleozoicznych w Dzikowcuszlifowanie 00803 0000 008 02 Leczenie PBS imatinibemC D 008The Modern Dispatch 008 Sleepersv 03 008v 06 008więcej podobnych podstron