关于“长冠轮”天测罗经差的实际应用 航海技术专业

摘 要罗经分为陀螺罗经（电罗经）和磁罗经，是船舶重要的导航仪器，尤其是陀螺罗经，航向准确度较高，所指示的航向一般会连接到雷达、电子海图等航海仪器中，是驾驶员较为依赖的航海仪器。但是，再精密的仪器也会存在误差，罗经差的大小，将会直接影响船舶航行的安全，所以需要驾驶员掌握测量罗经差的方法，对航向、方位进行必要的修正。本文将针对集装箱船“长冠轮”在大西洋航行时，利用天体对罗经差测量方法进行详细的阐述，通过实际的测量，来谈谈对于天测罗经差测量的心得体会，以及今后对于实际航海应用的理解与建议。关键词：测量方法、注意事项、建议与体会.13AbstractThe 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 electronic 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 necessary 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 measuring the compass measurement of the sky and the actual navigation. Application understanding and recommendations.Key words: Measurement methods, precautions, suggestions and experience.目 录第1章 绪论11.1 研究背景11.2 研究现状1第2章 天测罗经差的过程22.1 观测星体22.1.1 选星原则22.1.2 观测方法22.1.3 记录时间和船位22.2 认识星体22.2.1 计算方法22.2.2 索星卡的使用32.3 ABC表的查表方法52.3.1查找表“A”52.3.2查找表“B”52.3.3查找表“C”52.4计算罗经差并记录5第3章 实测案例与误差分析63.1 白天利用低高度太阳测罗经差63.2 夜晚利用星体测罗经差73.3 误差分析9第4章 天测罗经差的建议与体会104.1 查表法与公式法相结合104.2 OCA测试考虑罗经差104.3月亮的观测104.4 保持高度的责任心10总结11参 考 文 献12致 谢13关于“长冠轮”天体测罗经差的实际应用第1章 绪论1.1 研究背景陀螺罗经，也称电罗经，是现代航海中一种非常重要的导航工具，其所指示的航向被传输到雷达、电子海图、AIS等航海仪器中，供驾驶员参考。陀螺罗经是陀螺仪外加控制力矩和阻尼力矩而产生，但是由于陀螺罗经受到航行纬度、船舶速度、船舶摇摆等因素的影响，使得船舶真航向与罗经航向存在一定的差角，这样就产生了罗经差。船舶驾驶员在实际航行时要对罗经差加以考虑，否则船舶会偏离预定航线，若误差较大的会造成船舶驶入危险区域。因此，船舶驾驶员要掌握测量罗经差这一基本技能，沿岸航行时，可利用岸上的叠标结合海图进行观测。大洋航行时，驾驶员只能观测天体的方位，通过计算和查表所求得的方位与之作差，可以求得罗经差。本文将会对大洋航行时利用天体测罗经差的方法进行详细的讨论。1.2 研究现状由于船舶条件有限，不是所有的船舶都配有航海天文历、太阳方位表等图书资料，有些船舶需要向公司申请，获取电子版的图书资料，查阅起来不是十分便利。理论上测罗经差的方法是观测天体的方位，同时记录船时、船舶所在的经纬度、航向，利用索星卡查找出该星体的名称，通过查表计算出该星体的地方时角（LHA）、赤纬（Dec），代入公式中求得该星体的真方位，与观测方位作差求得罗经差。但实际航海中，公式计算比较繁琐，通常是利用LHA、Dec、Lat为查表引数，查阅NORIES NAUTICAL TABLES（俗称ABC表）直接可以获取该星体的真方位。此外，还有另一种方法，利用船上的电脑软件，将船舶的航向、经纬度、以及观测方位输入到系统中，系统会显示出你所观测星体的名称，不需要利用索星卡来确定星体，以免造成误差。第2章 天测罗经差的过程2.1 观测星体2.1.1 选星原则（1）选择相对明亮的星体：在白天主要用太阳进行观测，在夜晚，选择明亮的一等星进行观测，例如北极星、天狼星等。（2）选择高度相对较低的天体：一般来说选择高度低于30度，最好低于15度的天体，这样误差相对较小。在白天，一般选择太阳在真出没的时候测罗经差误差相对较小。12.1.2 观测方法观测星体一般使用方位圈和陀螺罗经，一般情况下，陀螺罗经位于驾驶台的中部和两边，方便使用。船舶在航行时难免会发生摇晃和抖动，使得观测时无法保持正平位置。所以，最好选择带有平衡仪的方位圈，可以减小误差。观测星时，调整好陀螺罗经的亮度，方便查看方位。方位圈有两种方式观测星体：一种是由平面镜和三棱镜组成，一般用来观测太阳，太阳光照在平面镜上，被反射到三棱镜中，三棱镜将光折射到罗经表面的刻度上，可以直接读取方位。另一种是比较传统的方式，是由带细缝的挡板以及粗细的细缝相当的铁签组成，一般用于夜晚观测星体，首先保持罗经正平，转动方位圈，将铁签对准星体，如果透过细缝看到星体正好被挡住，记录此时星体的方位。2.1.3 记录时间和船位在读取星体方位的同时，要记录观测星体的当地时间，要记录到“秒”，以及船舶所在的船位，理论上应该利用推算船位来进行计算查表，但是船舶驾驶员习惯性做法是直接利用GPS船位来进行后续的计算。2.2 认识星体2.2.1 计算方法观测星体所记录的时间为地方平时（LMT），利用公式2-1将地方平时换算成世界时（GMT）。 GMT = LMT + 测者经度 (2-1)这样可以得到世界时xx年xx月xx日xx时xx分xx秒,结合航海天文历，利用“年、月、日、时”查得星体的格林时角(GHA)，利用“分、秒”查出分秒修正量（m.s.），最后将“GHA m.s. 测者经度”三者相加可以得到星体的春分点地方时角（LHA）。具体步骤如下：GHAm.s.Long. LHA（春分点）如果白天利用太阳进行观测，只需要在太阳方位表中，直接查找太阳的赤纬（Dec），结合太阳的LHA和测者纬度直接查ABC表。如果是夜晚观测星体，则需要知道该星体的名称，查找该星体的共轭赤经进行修正得到该星体的地方时角，那么就需要用到索星卡。2.2.2 索星卡的使用长冠轮上配备的是国产 “TS-74”型索星卡，包含两块星图底板和13片透明的地平坐标网片，可以查找0-60度的星体。如图2-1（1）（2）所示。图2-1（1） TS-74型索星卡图2-1（2） TS-74型索星卡利用索星卡认星的方法有三种1：（1）-6高度线法（2）春分点地方时角法（3）地方平时法在船上。一般普遍使用“春分点地方时角法”，选择相近纬度的透明网片，根据计算出的春分点地方时角，将透明网片边缘上12h的箭头对准底板外圈内侧相应的春分点地方时角的位置，然后根据星体的高度和观测方位，在网片上查找对应的星体，可以知道该星体的名称。随着航行经验的积累，驾驶员应该对常用的星座、星体有所了解，例如：猎户座、北斗星、天狼星、织女星、老人星等。知道了所测天体的名称，可以相应地查找出该星体的共轭赤经（SHA）和赤纬（Dec），将该星体的春分点地方时角和共轭赤经相加，得到该星体的所在位置的地方时角（LHA）。那么接下来以“该星体的地方时角LHA、该星体的赤纬Dec以及测者纬度Lat.”为查表引数查ABC表。2.3 ABC表的查表方法ABC表是通过查找“A、B、C”这三项数据，最后得到星体的实际方位，从而可以求出罗经差。2.3.1查找表“A”表“A”的查表引数为星体的地方时角LHA和测者纬度Lat.，通过内插，得到数据A。关于命名，如果LHA在90和270之间，A的命名和测者纬度同名，除此之外，A的命名是和测者纬度命名相反。【3】2.3.2查找表“B”表“B”的查表引数为星体的地方时角LHA和测者赤纬Dec，通过内插，得到数据B。关于命名，B的命名总是和星体的赤纬相同。【3】2.3.3查找表“C”数据C是通过A和B得来的。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异名，那么C=A-B，C的命名取决于A和B中较大者。表C的查表引数是数据C和测者纬度，通过内插可以得到星体的实际方位，但是表中给出的方位是半圆方位，第一名称取决于C的命名，第二名称是要参考LHA。如果LHA在180到360之间，第二名称为东（E），如果LHA在0到180之间，第二名称为西（W）。通过换算，可以得到星体的圆周方位。【3】2.4计算罗经差并记录罗经差 = 计算方位（实际方位）- 观测方位在驾驶台会有一本罗经差观测记录簿，每个班次都要将罗经差记录其中。记录方式如下3：DATEGMTSHIPS POSITIONSHIPS HEADBEARINGOBJECTERRORVARIATIONDEVIATIONHEELREMARKSOBSERVERLAT.LONG.GYROSTANDARDSTEERINGTRUEGYROSTANDARDGYROSTANDARDSTEERINGSTANDARDSTEERING第3章 实测案例与误差分析3.1 白天利用低高度太阳测罗经差在“长冠轮”1805C航次（HOUND POINT DALIAN CHN）中，当班时间为0800-1200LT，所在时区为0时区。驾驶员于2018年12月21日当地时间0843（40s）观测低高度太阳（太阳高度为1439.8），此时船舶首向（HDG）为202，所在经纬度为北纬2218.6N，西经01757.5，观测太阳方位为102.5，罗经差的计算过程如下：由于观测地点位于0区，所以当地时间即为世界时。根据观测时间2018年12月21日08时查阅太阳方位表，查找出太阳的格林时角（GHA）为30030.3，太阳赤纬Dec为2326.0，根据43分40秒查得分秒修正量为01055.0，由于观测的是太阳，所以不需要进行共轭赤经的修正，再结合测者纬度即可得到太阳的地方时角LHA。GHA 300-30.3m.s. 010-55.0Long. -017-57.5 LHA 293-27.8所以，根据LHA，Dec，测者纬度这三项数据进行查ABC表（表3-1、3-2、3-3）：表3-1 TABLE A2TABLE ALHALAT295-00294-00293-00292-0021-000.180.170.160.1622-000.190.180.170.1623-000.200.190.180.1724-000.210.200.190.18通过内插得A=0.18，由于LHA不在90和270之间，则A的命名为“S”。表3-2 TABLE B2TABLE BLHADec295-00294-00293-00292-0021-000.420.420.420.4122-000.450.440.440.4423-000.470.460.460.4624-000.490.490.480.48通过内插得B=0.47,由于B的命名与赤纬相同，则B=0.47S因为A与B同名，则C=A+B=0.18+0.47=0.65S。表3-3 TABLE C2TABLE CCLat0.660.650.640.6320-0058.258.659.059.422-0058.558.959.359.724-0058.959.359.760.125-0059.159.559.960.3通过内插得太阳的半圆方位为59.00，第一名称与C相同，为“S”。LHA在180到360之间，第二名称为“E”。所以太阳的半圆方位为59.00SE，换算成圆周方位为121。所以罗经差=121-102.5=0.5E。3.2 夜晚利用星体测罗经差在“长冠轮”1805C航次（HOUND POINT DALIAN CHN）中，当班时间为0800-1200LT，所在时区为0时区。驾驶员于2018年12月26日当地时间2015（55s）观测某颗明亮星体（星体高度为1527.6），此时船舶首向（HDG）为143，所在经纬度为北纬0219.6N，西经00753.5，观测星体方位为107.5，罗经差的计算过程如下：由于观测地点位于0区，所以当地时间即为世界时。根据观测时间2018年12月26日20时查阅航海天文历，查找出星体的格林时角（GHA）为03515.9，根据15分55秒查得分秒修正量为00349.4，结合测者纬度即可得到星体的春分点地方时角LHA。GHA 035-15.9m.s. 003-49.4Long. -007-53.5 LHA 031-11.8通过该星体的春分点地方时角、观测方位以及结合测者纬度，选择5S的透明网片，箭头指向031-11.8的位置，找到观测方位107.5，在索星卡确定该星体的名称为Sirius（天狼星）。天狼星是猎户座所指向的一颗明亮的一等星，是观测罗经差较好的选择。查找航海天文历确定天狼星的共轭赤经（SHA）为258-30.1，以及天狼星的赤纬（Dec）为16-44.7S，那么可以求出天狼星的地方时角。LHA 031-11.8SHA 258-30.1 LHA（天狼星） 289-41.9则ABC表的三个查表引数已经确定：（1）LHA（天狼星） 289-41.9（2）Dec 16-44.7S（3）Lat. 02-19.6S那么根据表3-4、3-5可知：表3-4 TABLE A2TABLE ALHALAT291-00290-00289-00288-0000-000.000.000.000.0001-000.010.010.010.0102-000.010.010.010.0103-000.020.020.020.02表3-5 TABLE B2TABLE BLHADec291-00290-00289-00288-0015-000.310.310.300.3016-000.330.330.320.3217-000.350.350.340.34A=0.01 N，B=0.33 S由于A与B异名，则C=B-A=0,33-0.01=0.32，C的命名取A、B中较大者，则：C=0.32S通过查找表C（表3-6）：表3-6 TABLE C2TABLE CCLat.0.340.330.320.3100-0071.271.772.372.808-0071.471.972.472.9可知，天狼星的半圆方位角为72.3SE，换算成圆周角为107.7。则此次观测的罗经差为107.7-107.5=0.2E。观测完毕之后将罗经差记录在罗经差记录簿中。3.3 误差分析一般情况下，罗经差在0.5以内比较准确，但是，有时测量会超出这个范围，那么就会存在误差，误差的产生有以下几方面原因：（1）被观测的天体高度过高；（2）罗经处于倾斜状态；（3）观测时间与记录时间存在偏差；（4）利用索星卡查找星体错误；（5）查表过程中没有进行内插，而是取近似值。第4章 天测罗经差的建议与体会4.1 查表法与公式法相结合驾驶员在进行查表的过程中，很少会进行内插，因为数值很相近，大多数的情况下都是取相近值，所以这样带来的误差不可避免，此外，其他方面带来的误差也会对罗经差来来影响。所以，建议结合公式法进行对比（公式4-11），ABC表其实也是基于公式得出来的数据的汇总，两个方法相结合可以保证罗经差的误差达到最小，这样方便接班驾驶员进行参考，对航向的把控更加准确。 cotAc=costanDeccscLHA-sincotLHA (4-1)4.2 OCA测试考虑罗经差驾驶员接班时要做许多CHECKLISTS，其中有一项是OCA（OFF COURSE ALARM）测试，船舶一般会配备两台电罗经，使用的时候会只使用一台。事先设定报警范围，一般设置5-10。测试时，将另一台罗经的航向加上5以上，等几秒钟看是否有警报。但是，如果罗经差较大，设置报警值不将罗经差考虑进去，实际的偏航值已经大于设定值，但是没有警报响起，那会驾驶员会忽视这个问题，长时间这样下去，实际航向偏差很大，对ETA、燃油消耗等都会有影响。4.3月亮的观测在夜航时，月亮也是一颗非常明亮的星体，但是不建议驾驶员选择月亮作为观测星体，因为月亮比较大，用方位圈观测很难对准其中心，如若观测不准，测量的罗经差会相差好几度，对驾驶员的判断也会有影响。44.4 保持高度的责任心航行中每个当班驾驶员都要对罗经差进行测量，并将测量结果填写到罗经差记录簿中，对于有经验的驾驶员，他们懂得如何利用电脑软件去选择星体来编造数据，而不去实际观测，这样驾驶员对罗经的状况无法做出判断，一味地相信罗经所指示的航向，并且将航向传输到其他航海仪器中，这样的做法是驾驶员缺乏责任心的表现。所以建议驾驶员保持高度责任心，真正去实际测量，对罗经有整体上的掌握，若罗经差较大，及时报告船长，船长在港口及时报修，不会对以后的航行产生影响。总结罗经是航海中非常重要的仪器，对罗经差的高度认知，是保障安全航行的重要表现。本文通过实例分析来阐述罗经差在实际航海中是如何测量的，将理论知识的基础上，通过实际去观测，可以大大加深测量经验，以及对星座、星体的名称有大致地掌握。虽然在测量的过程中会存在测量不准确，有误差的情况，但是也对以后的测量起到了提醒的作用。时刻保持驾驶员对罗经差的正确认识，保障船舶在大海中的安全航行。在文章最后阐述自己对罗经差的建议与体会，同时也是警醒自己今后作为驾驶员一定要按照规定程序去实际测量，而不是敷衍了事，保持作为驾驶员的高度责任心。参 考 文 献1郭禹，张吉平，戴冉.航海学.大连海事大学出版社.20142George BlanceNORIES NAUTIKAL TABLES20073长荣海运罗经差记录簿20154郭正云天测罗经差中国航海2016致 谢本文对当罗经差的实测展开分析，首先阐述罗经差对于航海的重要性，通过对罗经差的实际观测，并且通过观测后对于误差的原因进行总结，最后对罗经差的测量提出建议与体会。由于知识有限，仅简单地提出了几中误差产生的原因，对于具体的更加深入的误差原因，需要在今后的测量中总结经验。特别感谢王越老师在我写作过程中给予的帮助和鼓励，王越老师严谨治学、为人谦和的态度将对我以后的人生起到非常重要的影响。以及“长冠轮”上的大副、二副对我进行罗经差测量的指导，同时也要感谢母校四年来的培育之恩，这四年的时光是我一生的财富，并且将照亮我人生的方向！