TEORIJA DEVIJACIJE I KOMPENZACIJA MAGNETSKOG KOMPASA

[Dule]

Brodski magnetizam
Zemlja ima svojstva magneta sa magnetskim poljem i polovima. Svaki gvozdeni predmet koji se nađe u magnetskom polju nekog magneta, podleže njegovoj indukciji, a isto tako gvožđe na Zemlji podleže indukciji zemaljskog magnetskog polja.
Razne vrste gvožđa imaju različitu propustljivost magnetskih silnica, odnosno različitu sklonost prema magnetskoj indukciji.
Meko liveno gvožđe, brzo prima magnetizam, ali ga isto tako brzo i gubi ako se ukloni iz magnetskog polja, odnosno promeni njegov položaj prema silnicama odnosnog magnetskog polja. Magnetizam koji se indukuje u mekom gvožđu naziva se promenljivim magnetizmom.
Tvrdo gvožđe (čelik), pri istoj snazi indukcije, indukovani magnetizam prima teže i sporije, ali ako jednom postane magnetično, ono taj magnetizam zadržava trajno.
Magnetizam koji se indukuje u tvrdom gvožđu, naziva se stalnim magnetizmom.
U brodogradnji se koristi još jedna vrsta gvožđa, koje se po svojim svojstvima nalazi između mekog i tvrdog, tzv. polutvrdo gvožđe, koje magnetizam prima sporije od mekog, ali ga zato i duže zadržava ako se ukloni iz magnetskog polja. Magnetizam koji se indukuje u polutvrdom gvožđu naziva se polustalnim magnetizmom.
Magnetska indukcija u brodskom gvožđu zavisi od:


- jačine magnetskog polja Zemlje, kako je indukovana sila jednaka totalnom intenzitetu magnetskog polja Zemlje (T), odnosno njegovim komponentama, horizontalnoj (N) i vertikalnoj (V), magnetska indukcija u brodskom gvožđu će zavisiti od geomagnetske širine pozicije broda,


- kvaliteta gvoždja i


- položaja dotičnog komada gvožđa prema silnicama magnetskog polja, koje u njemu vrši indukciju, za gvožđe na brodu, jačina indukcije zavisi od položaja koje gvožđe ima prema silnicama zemaljskog magnetskog polja, odnosno prema horizontalnoj i vertikalnoj komponenti zemaljskog magnetizma (horizontalnom i vertikalnom intenzitetu).
Horizontalna komponenta zemaljskog magnetizma indukuje magnetizam u horizontalno postavljenom gvožđu, a vertikalna u vertikalno postavljenom gvožđu.


Koso postavljeno gvožđe podleže indukcionom delovanju horizontalne i vertikalne komponente zemaljskog magnetizma.
Poznato je da horizontalna komponenta poprima maksimalnu vrednost na magnetskom ekvatoru, a na magnetskim polovima njena vrednost je nula, dok je kod vertikalne komponente situacija obrnuta (maksimalna je na magnetskim polovima, a na magnetskom ekvatoru je nula).
Horizontalno postavljeno gvožće poprimiće najači indukovani magnetizam kada stoji u pravcu magnetskog meridijana, jer se nalazi u pravcu horizontalne komponente.
Zaokretanjem iz ovog položaja, indukcija postaje sve manja, dok ne postane minimalna (nula), u položaju kada gvožđe sa magnetskim meridijanom, odnosno sa magnetskim silnicama bude zaklapalo ugao od 90 . Iz slike 1.48. se vidi da se indukcija menja zavisno od kosinusa ugla α.
F = H•K•cosα (1.19)
gde je:
F - jačina indukcije,
H - horizontalna komponenta zemaljskog magnetizma,
K - koeficijent (zavisi od vrste gvožđa).
α - ugao pod kojim gvožće stoji prema magnetskom meridijanu.
Ako se gvožđe zameni brodom vidi se da ugao (α) predstavlja kurs magnetski (Km). Indukcija u horizontalnom gvožđu se dakle menja sa kosinusom kursa magnetskog, tj. zavisi od (Km) y kojem se nalazi brod.

[Dule]

Indukcija je maksimalna u magnetskim kursevima (N i S), a u kursevima (E i W) nema indukcije u horizontalno postavljenom gvožđu.
Na onom kraju gvožđa koji je okrenut prema severu, indukovaće se severni (crveni) magnetizam, jer stoji nasuprot zemaljskog magnetsksg (plavog) pola, koji ispoljava južni magnetizam, a na onom kraju gvožđa koji je okrenut prema jugu, indukovaće se južni (plavi) magnetizam, jer stoji nasuprot zemaljskog magnetskog (crvenog) pola, koji ispoljava severni magnetizam.
Vertikalno postavljeno gvožđe na magnetskoj južnoj (plavoj) hemisferi, poprima na donjem kraju N (crveni pol), a na gornjem kraju S (plavi) pol. Na severnoj (crvenoj) hemisferi na donjem kraju će se indukovati S (plavi) pol, a na gornjem N (crveni) pol. Na magnetskom ekvatoru, gde je vertikalna komponenta zemaljskog magnetizma jednaka nuli, nema indukcije. Znači da jačina indukcije u vertikalno postavljenom gvožđu na brodu ne zavisi od kursa, već od magnetske širine na kojoj se nalazi brod. Za vreme gradnje broda u brodogradilištu, brod je neprekidno izložen indukcionom delovanju totalnog intenziteta (horizontalne i vertikalne komponente) zemaljskog magnetizma. Njegove tvrde gvozdene mase stalno zadržavaju jedan deo indukovanog magnetizma, dok sve ostale gvozdene mase, posebno one od mekog gvožđa, poprimaju za vreme gradnje i kasnije za vreme plovljenja u raznim kursevima promenljivi magnetizam, koji se menja promenom kursa i magnetske širine. Postoje tri vrste brodskog magnetizma, i to:


- stalni brodski magnetizam,
- promenljivi brodski magnetizam i
- polustalni brodski magnetizam.


Na brodski kompas deluju sledeće magnetske sile:


- sila zemaljskog magnetskog polja,
- sila stalnog brodskog magnetskog polja i
- sila promenljivog brodskog magnetskog polja.


 Stalni brodski magnetizam
Stalni brodski magnetizam potiče skoro isključivo iz vremena gradnje broda. Znači da brod predstavlja jedan veliki magnet sa svojim stalnim magnetskim poljem i polovima, čija se jačina (kada se jednom ustalio) ne menja ni promenom kursa ni promenom magnetske širine.

[Dule]

Položaj stalnih polova u brodu zavisi od magnetske širine, na kojoj je brod građen i od kursa u koji je postavljen dok se gradio. Nakon porinuća sa navoza, brod se veže u suprotnom kursu od onog u kojem je građen, da bi bio izložen suprotnoj indukciji i da izgubi nešto od magnetizma kojeg je poprimio za vreme gradnje, ali ga nikada neće potpuno izgubiti. Nakon šest do dvanaest meseci magnetski polovi na brodu će se ustaliti i do promena ne može doći sem u slučaju rekonstrukcije, tj. drugačijih rasporeda postojećih gvozdenih masa na brodu.
Ako se na primer pramčano od kompasa formirao S (plavi) pol. Pošto se položaj polova stalnog brodskog magnetizma u brodskom trupu ne može nikada tačno utvrditi, sila delovanja bližeg pola na kompas rastavlja se na tri komponente (sl. 1.49): uzdužnu komponentu (R), poprečnu komponentu (Q) i vertikalnu komponentu (R).

Sl. 1.49. Komponente stalnog brodskog magnetizma
Smer delovanja magnetskog polja (smer toka silnica) stalnog brodskog magnetizma se računa uvek od severnog (crvenog) pola prema južnom (plavom) polu. Komponente R, Q i R imaće pozitivan predznak, ako im je smer protezanja od krme prema pramcu, od sredine prema desnom boku i odozgo prema dole. Ovakav slučaj je prikazan na slici 1.49, gde se formirani S (plavi) pol nalazi na pramcu, desno i dole. Komponente R, Q i R imaće negativan predznak, ako im je smer protezanja od pramca prema krmi, od sredine prema levom boku i odozdo prema gore.


 Promenljivi brodski magnetizam
Zemaljsko magnetsko polje, na mestu gde se nalazi brod u mekogvozdenoj masi broda indukuje promenljivi magnetizam. Pravac i jačina delovanja indukovanog magnetskog polja zavisi od:

- geografske širine,
- trenutnog kursa broda i
- rasporeda mekogvozdenih masa na brodu.

Ovo magnetsko polje, slično onom stalnog brodskog magnetizma, ne leži tačno u uzdužnici i sa horizontalnoj ravni zaklapa izvesan ugao. Pravac svog delovanja ovo magnetsko polje menja sa promenom kursa, jer su mu i jačina i smer indukcije zavisne od kursa u kojem brod plovi.
Obzirom na položaj mekogvozdenih masa prema magnetskoj ruži kompasa, razlikuju se devet različitih komponenti, koje se mogu slobodno predstaviti kao devet mekogvozdenih štapova - parametara, koji se obeležavaju slovima od (a) do (k), i predznakom plus ili minus, zavisno od pravca delovanja magnetskih silnica, koje prouzrokuju razne vrste mekog gvožđa na brodu. Pozitivnim parametrima na brodu smatraju se oni koji se protežu od krme prema pramcu, od sredine broda prema desnom boku i od palube prema dole.
Ha brodu su kompasi obično smešteni na tačkama, u odnosu na koje su mase gvožđa smeštene simetrično.
U ovim tačkama delovanje parametara b, d, f i h je beznačajno. Dok je brod na ravnoj kobilici parametri koji imaju delujući pol u osi Z (g, h i k) ne utiču na magnetski kompas. Znači od svih parametara primarni uticaj imaju a, e i s.



 Devijacija magnetskog kompasa
Kako vertikalna komponenta rezultirajućeg magnetskog polja ne ispoljava uticaj na magnetski kompas (dok je brod na ravnoj kobilici) razmatra se samo uticaj rezultantnog magnetskog polja u horizontalnoj ravni X, Y (sl. 1.50).
Pod delovanjem rezultirajućeg magnetskog polja u horizontalnoj ravni (N'k), magnetska ruža se usmerava u tom pravcu, koji nazivamo kompasnim meridijanom. a jačinu horizontalne komponente (N'k), nazivamo smernom silom na mestu kompasa.

Da nema magnetskog polja broda, magnetska ruža bi se usmerila u pravcu delovanja horizontalne komponente magnetskog polja na mestu Zemlje (N), tj. u pravcu magnetskog meridijana (Nm).

[Dule]

Ugao između magnetskog meridijana (Nm) i kompasnog meridijana kompasa, naziva se devijacijom (v) magnetskog kompasa.
Smerna sila kompasa se rastavlja na dve komponente i to komponentu u pravcu magnetskog meridijana (N') i komponentu vertikalnu na magnetski meridijan.
U odnosu na smernu silu na kopnu (horizontalna komponenta H magnetskog polja Zemlje), N' može biti uvećana, smanjena ili jednaka N, šta će zavisiti od magnetskog polja broda te jačine i smera njegovih komponenata.
Za dobre i pouzdane kompase, potrebo je da smerna sila kompasa u magnetskom meridijanu (N') bude što veća.
Komponenta smerne sile na mestu kompasa, koja otklanja megnetsku ružu iz magnetskog meridijana (i postavlja je u pravcu kompasnog meridijana) naziva se devijatornom silom D i data je izrazom:
D = N'k • sinv, odnosno D = H' • tgv (1.20)
Da bi kompas bio što pouzdaniji potrebno je da sila D bude što manja. Postupci kojim se ovi zahtevi ostvaruju obrađivaće se u delu kompenzacija magnetskog kompasa. Pri razmatranju uticaja svake komponente ili parametra na devijaciju i smernu silu smatraće se da je delovanje svih ostalih jednak nuli.


 Načela kompenzacije stalnog brodskog magnetizma
Kompenzacija magnetskog kompasa je skup mera i postupaka kojima se smanjuje ili poništava uticaj određenog magnetskog polja broda na magnetsku ružu u cilju izjednačavanja smerne sile u svim kursevima, čime posredno smanjujemo ili poništavamo i devijaciju.

[Dule]

Načelno se uticaj nekog dela magnetskog polja broda kompenzuje izazivanjem magnetskog polja, čiji je uticaj na magnetsku ružu iste jačine a suprotnog smera. Pri tome izazvano kompenzirajuće magnetsko polje mora biti istog porekla, a to znači -stalno ili promenljivo, kao i razmatrani deo magnetskog polja broda.


Za kompenzaciju stalnog brodskog magnetizma (komponente R i Q), čiji se uticaj na magnetsku ružu može predstaviti uticajem stalnih magneta, sa određenim polovima u odnosu na pramac (ili krmu) i desni (ili levi bok), koriste se stalni magneti postavljeni ispod magnetske ruže, a y njenoj blizini, sa suprotnim polovima. Uticaj komponente (R) će se kompenzovati uzdužnim magnetima (postavljenim ispod magnetske ruže u uzdužnici broda).
Uticaj komponente (Q) će se kompenzovati poprečnim magnetima (postavljenim ispod magnetske ruže u poprečnoj osi broda).
Tablica devijacije se koristi u pripremi za plovljenje i u toku plovljenja, prilikom pretvaranja kurseva i azimuta. Devijacija magnetskog kompasa se neprestano menja i jednom određena devijacija ne može se koristiti stalno.
Postupci kojima se proverava određena devijacija, odnosno tablica devijacije u pojedinom kursu, naziva se kontrolom devijacije.
Razlika izmeću određivanja i kontrole devijacije je u tome što se kod određivanja devijacije iste određuju za sve kurseve (odnosno 18 kurseva), a prilikom kontrole devijacije, ista se određuje za samo jedan kurs u kojem trenutno brod plovi (stoji).
Devijacija se mora kontrolisati u svakom novom kursu, a bar jednom u toku straže, ako brod plovi u istom kursu.
Pored toga devijacija se kontroliše i ako je:


- brod dugo proveo u istom kursu, u vožnji ili u luci,
- pre ulaska u teško navigacijsko područje i to u kursevima u kojima će brod ploviti kroz to područje,
- pri svakom novom krcanju tereta od gvožća ili feromagnetskog materijala, i
- kad god postoji sumnja u vrednost tablica devijacije.

[Dule]

Kompenzacija magnetskog kompasa


Pod kompenzacijom se podrazumevaju postupci kojima se smanjuje ili poništava uticaj određenog magnetskog polja broda na magnetsku ružu, sa ciljem ujednačavanja smerne sile u svim kursevima, čime se smanjuje ili poništava devijacija.
Posledice nekompenzovanog ili loše kompenzovanog kompasa, ogledaju se u:


- oscilovanju magnetske ruže pri znatnijim promenama kursa (mala smerna sila),
- tromosti ruže, tj. slaboj osetljivosti,
- nejednakom pokazivanju promena kursa,
- nemirnoj ruži pri talasastom moru (zbog nagibne greške),
- jačem uticaju faktora koji utiču na promene devijacije (pre svega zbog promene geografske širine),
- velikim i nepouzdanim devijacijama, što može dovesti u opasnost posadu i brod u celini.
Svako magnetsko polje broda se načelno kompenzuje magnetskim poljem istog porekla, istog delovanja po jačini ali suprotnog smera.


Nakon kompenzacije se mora odrediti devijacija i sastaviti tablica devijacije. Ako su zaostale vrednosti devijacije velike, tada treba izvršiti rekompenzaci

[Dule]

Kao sto se vidi iz prilozenog nista nije jednostavno i nista ne treba uzimati zdravo za gotovo.