關(guān)于“長冠輪”天測羅經(jīng)差的實際應(yīng)用 航海技術(shù)專業(yè)

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1、 摘 要 羅經(jīng)分為陀螺羅經(jīng)（電羅經(jīng)）和磁羅經(jīng)，是船舶重要的導(dǎo)航儀器，尤其是陀螺羅經(jīng)，航向準(zhǔn)確度較高，所指示的航向一般會連接到雷達、電子海圖等航海儀器中，是駕駛員較為依賴的航海儀器。但是，再精密的儀器也會存在誤差，羅經(jīng)差的大小，將會直接影響船舶航行的安全，所以需要駕駛員掌握測量羅經(jīng)差的方法，對航向、方位進行必要的修正。本文將針對集裝箱船“長冠輪”在大西洋航行時，利用天體對羅經(jīng)差測量方法進行詳細(xì)的闡述，通過實際的測量，來談?wù)剬τ谔鞙y羅經(jīng)差測量的心得體會，以及今后對于實際航海應(yīng)用的理解與建議。 關(guān)鍵詞：測量方法、注意事項、建議與體會. 13 Abstract The

2、 compass is divided into the gyro compass (the gyrocompass) and the magnetic compass. It is an important navigation instrument for the ship, especially the gyro compass. The heading accuracy is high. The indicated heading is generally connected to the navigation instruments such as radar and electro

3、nic chart. Marine instruments that drivers rely on. However, there will be errors in the precision instrument. The size of the compass difference will directly affect the safety of the ships navigation. Therefore, the driver needs to master the method of measuring the compass difference and make nec

4、essary corrections to the heading and orientation. In this paper, we will use the celestial body to describe the compass difference measurement method in detail when the container ship "long crown wheel" sails in the Atlantic Ocean. Through actual measurement, we will talk about the experience of me

5、asuring the compass measurement of the sky and the actual navigation. Application understanding and recommendations. Key words: Measurement methods, precautions, suggestions and experience. 目 錄 第1章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究現(xiàn)狀 1 第2章 天測羅經(jīng)差的過程 2 2.1 觀測星體 2 2.1.1 選星原則 2 2.1.2 觀測方法 2 2.1.

6、3 記錄時間和船位 2 2.2 認(rèn)識星體 2 2.2.1 計算方法 2 2.2.2 索星卡的使用 3 2.3 《ABC》表的查表方法 5 2.3.1查找表“A” 5 2.3.2查找表“B” 5 2.3.3查找表“C” 5 2.4計算羅經(jīng)差并記錄 5 第3章 實測案例與誤差分析 6 3.1 白天利用低高度太陽測羅經(jīng)差 6 3.2 夜晚利用星體測羅經(jīng)差 7 3.3 誤差分析 9 第4章 天測羅經(jīng)差的建議與體會 10 4.1 查表法與公式法相結(jié)合 10 4.2 OCA測試考慮羅經(jīng)差 10 4.3月亮的觀測 10 4.4 保持高度的責(zé)任心 10 總結(jié) 11 參 考

7、 文 獻 12 致 謝 13 關(guān)于“長冠輪”天體測羅經(jīng)差的實際應(yīng)用 第1章 緒論 1.1 研究背景 陀螺羅經(jīng)，也稱電羅經(jīng)，是現(xiàn)代航海中一種非常重要的導(dǎo)航工具，其所指示的航向被傳輸?shù)嚼走_、電子海圖、AIS等航海儀器中，供駕駛員參考。陀螺羅經(jīng)是陀螺儀外加控制力矩和阻尼力矩而產(chǎn)生，但是由于陀螺羅經(jīng)受到航行緯度、船舶速度、船舶搖擺等因素的影響，使得船舶真航向與羅經(jīng)航向存在一定的差角，這樣就產(chǎn)生了羅經(jīng)差。船舶駕駛員在實際航行時要對羅經(jīng)差加以考慮，否則船舶會偏離預(yù)定航線，若誤差較大的會造成船舶駛?cè)胛ｋU區(qū)域。 因此，船舶駕駛員要掌握測量羅經(jīng)差這一基本技能，沿岸航行時，可利用

8、岸上的疊標(biāo)結(jié)合海圖進行觀測。大洋航行時，駕駛員只能觀測天體的方位，通過計算和查表所求得的方位與之作差，可以求得羅經(jīng)差。本文將會對大洋航行時利用天體測羅經(jīng)差的方法進行詳細(xì)的討論。 1.2 研究現(xiàn)狀 由于船舶條件有限，不是所有的船舶都配有《航海天文歷》、《太陽方位表》等圖書資料，有些船舶需要向公司申請，獲取電子版的圖書資料，查閱起來不是十分便利。理論上測羅經(jīng)差的方法是觀測天體的方位，同時記錄船時、船舶所在的經(jīng)緯度、航向，利用索星卡查找出該星體的名稱，通過查表計算出該星體的地方時角（LHA）、赤緯（Dec），代入公式中求得該星體的真方位，與觀測方位作差求得羅經(jīng)差。但實際航海中，公式計算比較繁瑣，

9、通常是利用LHA、Dec、Lat為查表引數(shù)，查閱《NORIE’S NAUTICAL TABLES》（俗稱《ABC》表）直接可以獲取該星體的真方位。此外，還有另一種方法，利用船上的電腦軟件，將船舶的航向、經(jīng)緯度、以及觀測方位輸入到系統(tǒng)中，系統(tǒng)會顯示出你所觀測星體的名稱，不需要利用索星卡來確定星體，以免造成誤差。 第2章 天測羅經(jīng)差的過程 2.1 觀測星體 2.1.1 選星原則 （1）選擇相對明亮的星體：在白天主要用太陽進行觀測，在夜晚，選擇明亮的一等星進行觀測，例如北極星、天狼星等。 （2）選擇高度相對較低的天體：一般來說選擇高度低于30度，最好低于15度的天體，這樣誤差相對較

10、小。在白天，一般選擇太陽在真出沒的時候測羅經(jīng)差誤差相對較小。[1] 2.1.2 觀測方法 觀測星體一般使用方位圈和陀螺羅經(jīng)，一般情況下，陀螺羅經(jīng)位于駕駛臺的中部和兩邊，方便使用。船舶在航行時難免會發(fā)生搖晃和抖動，使得觀測時無法保持正平位置。所以，最好選擇帶有平衡儀的方位圈，可以減小誤差。 觀測星時，調(diào)整好陀螺羅經(jīng)的亮度，方便查看方位。方位圈有兩種方式觀測星體：一種是由平面鏡和三棱鏡組成，一般用來觀測太陽，太陽光照在平面鏡上，被反射到三棱鏡中，三棱鏡將光折射到羅經(jīng)表面的刻度上，可以直接讀取方位。另一種是比較傳統(tǒng)的方式，是由帶細(xì)縫的擋板以及粗細(xì)的細(xì)縫相當(dāng)?shù)蔫F簽組成，一般用于夜晚觀測星體，首先

11、保持羅經(jīng)正平，轉(zhuǎn)動方位圈，將鐵簽對準(zhǔn)星體，如果透過細(xì)縫看到星體正好被擋住，記錄此時星體的方位。 2.1.3 記錄時間和船位 在讀取星體方位的同時，要記錄觀測星體的當(dāng)?shù)貢r間，要記錄到“秒”，以及船舶所在的船位，理論上應(yīng)該利用推算船位來進行計算查表，但是船舶駕駛員習(xí)慣性做法是直接利用GPS船位來進行后續(xù)的計算。 2.2 認(rèn)識星體 2.2.1 計算方法 觀測星體所記錄的時間為地方平時（LMT），利用公式2-1將地方平時換算成世界時（GMT）。 GMT = LMT + 測者經(jīng)度 (2-1) 這樣可以得到世界時xx年

12、xx月xx日xx時xx分xx秒,結(jié)合《航海天文歷》，利用“年、月、日、時”查得星體的格林時角(GHA)，利用“分、秒”查出分秒修正量（m.s.），最后將“GHA m.s. 測者經(jīng)度”三者相加可以得到星體的春分點地方時角（LHA）。具體步驟如下： GHA m.s. Long. LHA（春分點） 如果白天利用太陽進行觀測，只需要在《太陽方位表》中，直接查找太陽的赤緯（Dec），結(jié)合太陽的LHA和測者緯度直接查《ABC》表。如果是夜晚觀測星體，則需要知道該星體的名稱，查找該星體的共軛赤經(jīng)進行修正得到該星體的地方時角，那么就需要用到索星卡。

13、 2.2.2 索星卡的使用 長冠輪上配備的是國產(chǎn) “TS-74”型索星卡，包含兩塊星圖底板和13片透明的地平坐標(biāo)網(wǎng)片，可以查找0-60度的星體。如圖2-1（1）（2）所示。 圖2-1（1） TS-74型索星卡 圖2-1（2） TS-74型索星卡 利用索星卡認(rèn)星的方法有三種[1]： （1）-6高度線法 （2）春分點地方時角法 （3）地方平時法 在船上。一般普遍使用“春分點地方時角法”，選擇相近緯度的透明網(wǎng)片，根據(jù)計算出的春分點地方時角，將透明網(wǎng)片邊緣上12h的箭頭對準(zhǔn)底板外圈內(nèi)側(cè)相應(yīng)的春分點地方時角的位置，然后根據(jù)星體的高度和觀測方位，在網(wǎng)片上查找對應(yīng)的星體，可以知道

14、該星體的名稱。隨著航行經(jīng)驗的積累，駕駛員應(yīng)該對常用的星座、星體有所了解，例如：獵戶座、北斗星、天狼星、織女星、老人星等。 知道了所測天體的名稱，可以相應(yīng)地查找出該星體的共軛赤經(jīng)（SHA）和赤緯（Dec），將該星體的春分點地方時角和共軛赤經(jīng)相加，得到該星體的所在位置的地方時角（LHA）。那么接下來以“該星體的地方時角LHA、該星體的赤緯Dec以及測者緯度Lat.”為查表引數(shù)查《ABC》表。 2.3 《ABC》表的查表方法 《ABC》表是通過查找“A、B、C”這三項數(shù)據(jù)，最后得到星體的實際方位，從而可以求出羅經(jīng)差。 2.3.1查找表“A” 表“A”的查表引數(shù)為星體的地方時角LHA和測者緯

15、度Lat.，通過內(nèi)插，得到數(shù)據(jù)A。關(guān)于命名，如果LHA在90和270之間，A的命名和測者緯度同名，除此之外，A的命名是和測者緯度命名相反。【3】 2.3.2查找表“B” 表“B”的查表引數(shù)為星體的地方時角LHA和測者赤緯Dec，通過內(nèi)插，得到數(shù)據(jù)B。關(guān)于命名，B的命名總是和星體的赤緯相同?！?】 2.3.3查找表“C” 數(shù)據(jù)C是通過A和B得來的。如果A和B同名，那么C=A+B，C的命名和A、B相同。如果A和B異名，那么C=A-B，C的命名取決于A和B中較大者。表C的查表引數(shù)是數(shù)據(jù)C和測者緯度，通過內(nèi)插可以得到星體的實際方位，但是表中給出的方位是半圓方位，第一名稱取決于C的命名，第二名稱

16、是要參考LHA。如果LHA在180到360之間，第二名稱為東（E），如果LHA在0到180之間，第二名稱為西（W）。通過換算，可以得到星體的圓周方位?！?】 2.4計算羅經(jīng)差并記錄 羅經(jīng)差 = 計算方位（實際方位）- 觀測方位 在駕駛臺會有一本羅經(jīng)差觀測記錄簿，每個班次都要將羅經(jīng)差記錄其中。記錄方式如下[3]： DATE GMT SHIP’S POSITION SHIP’S HEAD BEARING OBJECT ERROR VARIATION DEVIATION HEEL REMARKS OBSERVER LAT. LONG. GYRO STANDARD

17、 STEERING TRUE GYRO STANDARD GYRO STANDARD STEERING STANDARD STEERING 第3章 實測案例與誤差分析 3.1 白天利用低高度太陽測羅經(jīng)差 在“長冠輪”1805C航次（HOUND POINT – DALIAN CHN）中，當(dāng)班時間為0800-1200LT，所在時區(qū)為0時區(qū)。駕駛員于2018年12月21日當(dāng)?shù)貢r間0843（40s）觀測低高度太陽（太陽高度為1439.8′），此時船舶首向（HDG）為202，所在經(jīng)緯度為北

18、緯2218.6′N，西經(jīng)01757.5′，觀測太陽方位為102.5，羅經(jīng)差的計算過程如下： 由于觀測地點位于0區(qū)，所以當(dāng)?shù)貢r間即為世界時。根據(jù)觀測時間2018年12月21日08時查閱《太陽方位表》，查找出太陽的格林時角（GHA）為30030.3′，太陽赤緯Dec為2326.0′，根據(jù)43分40秒查得分秒修正量為01055.0′，由于觀測的是太陽，所以不需要進行共軛赤經(jīng)的修正，再結(jié)合測者緯度即可得到太陽的地方時角LHA。 GHA 300-30.3 m.s. 010-55.0 Long. -017-57.5

19、 LHA 293-27.8 所以，根據(jù)LHA，Dec，測者緯度這三項數(shù)據(jù)進行查《ABC》表（表3-1、3-2、3-3）： 表3-1 TABLE A[2] TABLE A LHA LAT 295-00 294-00 293-00 292-00 21-00 0.18 0.17 0.16 0.16 22-00 0.19 0.18 0.17 0.16 23-00 0.20 0.19 0.18 0.17 24-00 0.21 0.20 0.19 0.18 通過內(nèi)插得A=0.18，由于LHA不在90和2

20、70之間，則A的命名為“S”。 表3-2 TABLE B[2] TABLE B LHA Dec 295-00 294-00 293-00 292-00 21-00 0.42 0.42 0.42 0.41 22-00 0.45 0.44 0.44 0.44 23-00 0.47 0.46 0.46 0.46 24-00 0.49 0.49 0.48 0.48 通過內(nèi)插得B=0.47,由于B的命名與赤緯相同，則B=0.47S 因為A與B同名，則C=A+B=0.18+0.47=0.65S。 表3-3 TABLE C[2]

21、 TABLE C C Lat 0.66 0.65 0.64 0.63 20-00 58.2 58.6 59.0 59.4 22-00 58.5 58.9 59.3 59.7 24-00 58.9 59.3 59.7 60.1 25-00 59.1 59.5 59.9 60.3 通過內(nèi)插得太陽的半圓方位為59.00，第一名稱與C相同，為“S”。LHA在180到360之間，第二名稱為“E”。所以太陽的半圓方位為59.00SE，換算成圓周方位為121。 所以羅經(jīng)差=121-102.5=0.5E。 3.2 夜晚利用星體測羅經(jīng)差 在“長冠輪”1

22、805C航次（HOUND POINT – DALIAN CHN）中，當(dāng)班時間為0800-1200LT，所在時區(qū)為0時區(qū)。駕駛員于2018年12月26日當(dāng)?shù)貢r間2015（55s）觀測某顆明亮星體（星體高度為1527.6′），此時船舶首向（HDG）為143，所在經(jīng)緯度為北緯0219.6′N，西經(jīng)00753.5′，觀測星體方位為107.5，羅經(jīng)差的計算過程如下： 由于觀測地點位于0區(qū)，所以當(dāng)?shù)貢r間即為世界時。根據(jù)觀測時間2018年12月26日20時查閱《航海天文歷》，查找出星體的格林時角（GHA）為03515.9′，根據(jù)15分55秒查得分秒修正量為00349.4′，結(jié)合測者緯度即可得到星體的春分點

23、地方時角LHA。 GHA 035-15.9 m.s. 003-49.4 Long. -007-53.5 LHA 031-11.8 通過該星體的春分點地方時角、觀測方位以及結(jié)合測者緯度，選擇5S的透明網(wǎng)片，箭頭指向031-11.8的位置，找到觀測方位107.5，在索星卡確定該星體的名稱為Sirius（天狼星）。天狼星是獵戶座所指向的一顆明亮的一等星，是觀測羅經(jīng)差較好的選擇。查找《航海天文歷》確定天狼星的共軛赤經(jīng)（SHA）為258-30.1，以及天狼星的赤緯（

24、Dec）為16-44.7S，那么可以求出天狼星的地方時角。 LHA 031-11.8 SHA 258-30.1 LHA（天狼星） 289-41.9 則《ABC》表的三個查表引數(shù)已經(jīng)確定： （1）LHA（天狼星） 289-41.9 （2）Dec 16-44.7S （3）Lat. 02-19.6S 那么根據(jù)表3-4、3-5可知： 表3-4 TABLE A[2] TABLE A LHA LAT 291-00 290-00 289-00 288-00

25、 00-00 0.00 0.00 0.00 0.00 01-00 0.01 0.01 0.01 0.01 02-00 0.01 0.01 0.01 0.01 03-00 0.02 0.02 0.02 0.02 表3-5 TABLE B[2] TABLE B LHA Dec 291-00 290-00 289-00 288-00 15-00 0.31 0.31 0.30 0.30 16-00 0.33 0.33 0.32 0.32 17-00 0.35 0.35 0.34 0.34 A=0.01 N，B=0.3

26、3 S 由于A與B異名，則C=B-A=0,33-0.01=0.32，C的命名取A、B中較大者，則： C=0.32S 通過查找表C（表3-6）： 表3-6 TABLE C[2] TABLE C C Lat. 0.34 0.33 0.32 0.31 00-00 71.2 71.7 72.3 72.8 08-00 71.4 71.9 72.4 72.9 可知，天狼星的半圓方位角為72.3SE，換算成圓周角為107.7。 則此次觀測的羅經(jīng)差為107.7-107.5=0.2E。觀測完畢之后將羅經(jīng)差記錄在羅經(jīng)差記錄簿中。 3.3 誤差分析 一般情況下，羅經(jīng)

27、差在0.5以內(nèi)比較準(zhǔn)確，但是，有時測量會超出這個范圍，那么就會存在誤差，誤差的產(chǎn)生有以下幾方面原因： （1）被觀測的天體高度過高； （2）羅經(jīng)處于傾斜狀態(tài)； （3）觀測時間與記錄時間存在偏差； （4）利用索星卡查找星體錯誤； （5）查表過程中沒有進行內(nèi)插，而是取近似值。 第4章 天測羅經(jīng)差的建議與體會 4.1 查表法與公式法相結(jié)合 駕駛員在進行查表的過程中，很少會進行內(nèi)插，因為數(shù)值很相近，大多數(shù)的情況下都是取相近值，所以這樣帶來的誤差不可避免，此外，其他方面帶來的誤差也會對羅經(jīng)差來來影響。所以，建議結(jié)合公式法進行對比（公式4-1[1]），《ABC》表其實也是基于公式得出

28、來的數(shù)據(jù)的匯總，兩個方法相結(jié)合可以保證羅經(jīng)差的誤差達到最小，這樣方便接班駕駛員進行參考，對航向的把控更加準(zhǔn)確。 cotAc=cosφtanDeccscLHA-sinφcotLHA (4-1) 4.2 OCA測試考慮羅經(jīng)差 駕駛員接班時要做許多CHECKLISTS，其中有一項是OCA（OFF COURSE ALARM）測試，船舶一般會配備兩臺電羅經(jīng)，使用的時候會只使用一臺。事先設(shè)定報警范圍，一般設(shè)置5-10。測試時，將另一臺羅經(jīng)的航向加上5以上，等幾秒鐘看是否有警報。但是，如果羅經(jīng)差較大，設(shè)置報警值不將羅經(jīng)差考慮進去，實際的偏航

29、值已經(jīng)大于設(shè)定值，但是沒有警報響起，那會駕駛員會忽視這個問題，長時間這樣下去，實際航向偏差很大，對ETA、燃油消耗等都會有影響。 4.3月亮的觀測 在夜航時，月亮也是一顆非常明亮的星體，但是不建議駕駛員選擇月亮作為觀測星體，因為月亮比較大，，用方位圈觀測很難對準(zhǔn)其中心，如若觀測不準(zhǔn)，測量的羅經(jīng)差會相差好幾度，對駕駛員的判斷也會有影響。[4] 4.4 保持高度的責(zé)任心 航行中每個當(dāng)班駕駛員都要對羅經(jīng)差進行測量，并將測量結(jié)果填寫到《羅經(jīng)差記錄簿》中，對于有經(jīng)驗的駕駛員，他們懂得如何利用電腦軟件去選擇星體來編造數(shù)據(jù)，而不去實際觀測，這樣駕駛員對羅經(jīng)的狀況無法做出判斷，一味地相信羅經(jīng)所指示的航

30、向，并且將航向傳輸?shù)狡渌胶x器中，這樣的做法是駕駛員缺乏責(zé)任心的表現(xiàn)。所以建議駕駛員保持高度責(zé)任心，真正去實際測量，對羅經(jīng)有整體上的掌握，若羅經(jīng)差較大，及時報告船長，船長在港口及時報修，不會對以后的航行產(chǎn)生影響。 總結(jié) 羅經(jīng)是航海中非常重要的儀器，對羅經(jīng)差的高度認(rèn)知，是保障安全航行的重要表現(xiàn)。本文通過實例分析來闡述羅經(jīng)差在實際航海中是如何測量的，將理論知識的基礎(chǔ)上，通過實際去觀測，可以大大加深測量經(jīng)驗，以及對星座、星體的名稱有大致地掌握。雖然在測量的過程中會存在測量不準(zhǔn)確，有誤差的情況，但是也對以后的測量起到了提醒的作用。時刻保持駕駛員對羅經(jīng)差的正確認(rèn)識，保障船舶在大海中的安全航

31、行。 在文章最后闡述自己對羅經(jīng)差的建議與體會，同時也是警醒自己今后作為駕駛員一定要按照規(guī)定程序去實際測量，而不是敷衍了事，保持作為駕駛員的高度責(zé)任心。 參 考 文 獻 ［1］郭禹，張吉平，戴冉.航海學(xué).大連海事大學(xué)出版社.2014 ［2］George Blance．NORIE’S NAUTIKAL TABLES．2007． ［3］長榮海運．羅經(jīng)差記錄簿．2015 ［4］郭正云．天測羅經(jīng)差．中國航海．2016． 致 謝 本文對當(dāng)羅經(jīng)差的實測展開分析，首先闡述羅經(jīng)差對于航海的重要性，通過對羅經(jīng)差的實際觀測，并且通過觀測后對于誤差的原因進行總結(jié)，最后對羅經(jīng)差的測量提出建議與體會。由于知識有限，僅簡單地提出了幾中誤差產(chǎn)生的原因，對于具體的更加深入的誤差原因，需要在今后的測量中總結(jié)經(jīng)驗。特別感謝王越老師在我寫作過程中給予的幫助和鼓勵，王越老師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、為人謙和的態(tài)度將對我以后的人生起到非常重要的影響。以及“長冠輪”上的大副、二副對我進行羅經(jīng)差測量的指導(dǎo)，同時也要感謝母校四年來的培育之恩，這四年的時光是我一生的財富，并且將照亮我人生的方向！