індукції і вирішивши рівняння (1), можна визначити швидкість судна але при безпосередньому підключенні в ланцюг провідника AB вимірювального приладу (рисунок 3.2) в провіднику CD, замикає ланцюг, також буде индуцироваться ЕРС, рівна ЕРС в AB , і сумарна ЕРС вимірювального контуру, фиксируемая приладом, виявиться рівною нулю.
Рисунок 3.2 - Принципова схема ГЕМ методу
Тому для вимірювання ЕРС необхідно вимірювальний ланцюг розділити на дві частини:
а) рухому разом з судном - вимірювальний провідник AB;
б) нерухома частина щодо МПЗ CD, утвореної морською водою і проводять дном. У цьому випадку ЕРС, индуцируемая в провіднику AB, визначається формулою:
,
де - повний вектор напруженості МПЗ.
Контакт вимірювального провідника з водою здійснюється за допомогою спеціальних електродів (1 і 2).
Знайдемо рівняння, що визначають ЕРС в провіднику, використовуючи систему координат з початком в середині вимірювального провідника AB, горизонтальна вісь якої X спрямована уздовж діаметральної площини (ДП) судна, а Z - вертикально вниз (малюнок 9).
У прийнятій системі координат рівняння (2) запишеться у вигляді:
Малюнок 3.3 - Система координат
Допускаючи, що в межах відстані AB, МПЗ однорідно () і вертикальна складова, з (3) отримаємо:
.
Таким чином, ЕРС, индуцируемая в провіднику, дорівнює:
. (4)
Якщо вимірювальний провідник розташувати уздовж однієї з осей X, Y або Z, то ЕРС, индуцируемая в провіднику буде пропорційна відповідно:
а) поперечної складової швидкості судна ():
; (5)
б) поздовжньої складової швидкості судна
; (6)
в) пропорційної горизонтальної складової напруженості МПЗ, поздовжньої і поперечної швидкостям і залежить від магнітного курсу:
.
На практиці провідники розташовують у площині горизонту XOY і при відсутності крену і дифферента індуковані в них ЕРС визначаються рівняннями (5) і (6), з яких визначаються швидкості:
.
При наявності на судні двох вимірювальних провідників, тобто при одночасному вимірі і, можна визначити повну швидкість судна щодо МПЗ і її напрямок щодо діаметральної площині, тобто кут зносу [3]
.
Розглянемо загальний випадок руху судна під впливом його рушіїв, вітру і течії (малюнок 3.4)
На малюнку 3.4 використані такі позначення
- вектор швидкості судна від рушіїв;
- вектор швидкості судна від вітру;
- швидкість судна щодо води;
- вектор швидкості течії;
- абсолютна швидкість (відносно грунту);
- кут вітрового дрейфу;
- кут зносу судна від перебігу;
- кут сумарного зносу;
- кут напрямку течії.
Проекції вектора абсолютної швидкості (поздовжня і поперечна складові):
Малюнок 3.4 - Схема вимірювання течії на ходу судна
При розташуванні вимірювального провідника в горизонтальній площині, индуцируемая в ньому ЕРС, за умови, відповідно до
рівнянням (4) дорівнює:
, (7)
де - кут розташування вимірювального провідника щодо діаметральної площини судна.
Для знаходження повного вектора течії треба визначити складові течії на двох різних курсах (малюнок 3.5) ІК1 і ІК2.
Малюнок 3.5 - Вимірювання складових вектора течії на двох курсах
На визначається проекція на вісь OY1 -, на -.
Для знаходження величини і його напрямку, визначимо проекції в географічній системі координат:
(8)
і на іншому курсі:
(9)
З рівнянь (8) і (9) визначаються проекції вектора течії через складові:
Тоді модуль і напрям вектора течії:
.
Аналогічно можна визначити вектор течії в системі координат, відповідною, і в системі координат, відповідною:
для першого курсу
для другого курсу
де - напрямку течії для курсів судна і відповідно. Напрямок течії в цьому випадку в географічній системі координат можна розрахувати за формулами або.
В залежності від розташування вимірювального провідника (кута) можливі різні конструктивні модифікації вимірників, що дозволяють отримати і різну інформацію про швидкість переміщення судна.
У випадку, коли використовується вимірювальний провідник з жорстко закріпленими на корпусі судна електродами, розміщення його можливо уздовж діаметральної площини судна і пе...
