各种航海仪器知识介绍
航海仪器用于确定船位和保证船舶安全航行的仪器的统称，主要是航行定位仪器。
航行定位仪器可大致分为天文定位和无线电定位等，其中有些仪器可供几种定位方法采用。
航迹推算仪器
供航迹推算用仪器主要有：罗经、计程仪、自动操舵仪、迹记录器等。
1、罗经：确定航向和观测物标方位的仪器。
一般海船都装有陀螺罗经和磁罗经两种，前者精确方便，后者简单可靠，互相取长补短。
罗经和同为最重要的航海工具，在海图上画出航线后，船舶就依靠罗经指示航向，沿航线驶向目的地。
磁罗经是利用磁针指北的特性而制成。
指南针即是原始型式的磁罗经，是中国古代四大发明之一。
用于航海的指南针又称罗盘。
铁船出现后，磁经产生了自差。
19世纪以后，先后提出消除自差的方法，至20世纪初，性能稳定、轴针摩擦更小的液体罗经制成，曾用于大部分船舶。
磁罗经有磁差，是由于地磁极与地极不一致而产生。
存在于磁北和真北之间的夹角，即磁偏角。
海图上标注有本地磁差和年变化率，使用磁罗经时可据以修正读数。
磁罗经结构主要由罗经柜和罗经盆组成，带有磁针的罗经卡安装在盆内。
电罗经罗经又称陀螺罗经，是利用陀螺仪的定轴性和进动性，结合地球自转矢量和重力矢量，用控制设备和阻尼设备制成以提供真北基准的仪器。
陀螺罗经是由主罗经与分罗经、电源变换器、控制箱和操纵箱等附属设备构成。
2、计程仪：测量航速、累计航程的仪器。
它和罗经同为航迹推算的基本仪器，在海图上作业就是根据计程仪读数在航线上量取航行距离。
原理和
性能近代计程仪主要由测速部分和指示部分组成。
测速部分用以检测和放大船舶航速信号或航程信号；指示部分用机械或电气形式显示船舶航速或航程，再通过积分或微分方法显示航程或速度。
不同类型的计程仪的工作原理和性能如下所述。
①拖曳计程仪。
利用相对于船舶航行的水流，使船尾拖带的转子作旋转运动，通过计程仪绳、联接锤、平衡轮，在指示器上显示船舶累计航程。
这种计程仪线性差，高速误差大，受风流影响大，操作不便，但性能可靠，有的船舶作为备用计程仪。
②转轮计程仪。
利用相对于船舶航行的水流，推动转轮旋转，产生电脉冲或机械断续信号，经电子线路处理后,由指示器给出航速和航程。
这种计程仪线性好,低速灵敏度较高,但机械部分容易磨损。
除小船应用外,已逐渐被淘汰。
③水压计程仪。
利用相对于船舶航行水流的动压力，作用于压力传导室的隔膜上，转换为机械力，借助于补偿测量装置，将机械力转换为速度量，再通过速度解算装置给出航程。
这种计程仪工作性能较可靠，但线性差，低速误差大，不能测后退速度，机械结构复杂，使用不便，渐被淘汰。
④电磁计程仪。
通过水流（导体）切割装在船底的电磁传感器的磁场，将船舶航行相对于水的运动速度转换为感应电势，再转换为航速和航程。
其优点是线性好，灵敏度较高，可测后退速度，目前使用最广。
⑤多普勒计程仪。
利用发射的声波和接收的水底反射波之间的多普勒频移测量船舶相对于水底的航速和累计航程。
这种计程仪准确性好，灵敏度高，可测纵向和横向速度，但价格昂贵。
主要用于巨型船舶在狭水道航行、进出港、靠离码头时提供船舶纵向和横向运动的精确数据。
多普勒计程仪受作用深度限制，超过数百米时，只能利用水层
中的水团质点作反射层，变成对水计程仪。
⑥声相关计程仪。
应用声相关原理测量来自水底同一散射源的回声信息到达两接收器的时移，以解算得相对于水底的航速和航程。
这种计程仪可测后退速度，兼用于测深。
水深超过数百米时也变成相对于水的计程仪，尚在改进中。
3、自动操舵仪：能自动控制舵机以保持航向的设备，又称自动操舵装置。
目前使用较多的是机电式自动操舵仪，可根据海况和船舶装载情况由人工调节偏舵角、反舵角和压舵角。
20世纪70年代出现的自适应自动操舵仪，能根据客观情况自动调整上述各种舵角，使航向更稳定，经济效益更好。
4、航迹记录器：能自动在海图上进行航迹推算作业的仪器，简称航迹仪。
它根据输入的罗经和计程仪（或主机转速）的信息进行工作。
此外，还有海图作业用具如海图分规、航海平行尺，航海三角尺等；计算工具如计算尺、等。
陆标定位仪器
供沿岸航行船舶进行陆标定位的仪器有：测方位的、测距离的、测夹角的和测水深的四类。
1、测方位仪器：主要有方位圈，是套在罗经或罗经复示器上，观测地物或天体方位的仪器。
主要部分是由照门和照准架组成的照准仪。
方位圈上有0～360 刻度供测舷角用。
在方位圈上装上望远镜可便于精测。
有的船上装有哑罗经，用以观测标准罗经视线受阻挡的物标方位。
哑罗经结构简单，没有指北部件，要先对准航向再观测方位。
2、测距离仪器：船用测量物标距离的光学仪器，有基线式和仰角式两类。
前者是根据测距仪的基线长度求物标距离；后者是根据物标高度求物标距离。
用或用带有密位标尺刻度的望远镜也可根据物标高度测仰角，从而求物标距离。
雷达(见)是既可测方位，又可测距离
的仪器。
它能在能见度不良的情况下和夜间进行观测，是定位精度较高的一种仪器。
雷达测距离的精度比测方位的高。
3、测夹角仪器：主要有六分仪。
用六分仪测得3个物标的两水平夹角,再用由一个圆形刻度盘和三条直尺构成的三杆定位仪（又称三杆分度仪），按所得水平夹角的数值在海图上定位。
有一种三杆定位仪带有一组反射镜，可代替六分仪直接观测水平夹角后在海图上定位。
4、测水深仪器：通常船用有手砣和回声测深仪。
在等深线形状合适的水域可用以测深辨位。
正在发展的利用洋底地形定位的技术，就是将测深设备连续测得的水深数据通过电子计算机处理，然后与已知洋底地貌进行比较定位。
天文定位仪器主要是在看不到陆标的情况下，观测天体定位用的仪器,包括六分仪,、星球仪、索星卡、眼高差测定器以及天文计算器等。
六分仪、天文钟是传统的定位仪器,虽然现在有了无线电定位设备,但由于它们结构简单、使用可靠和隐蔽性好，仍是主要航海仪器之一。
1、六分仪：主要是用以观测天体高度定船位的手持光学仪器。
普通六分仪利用水天线作为观测基准。
也有利用气泡水准提供人工地平的气泡六分仪和用简易陀螺仪提供人工地平的陀螺六分仪，它们在水天线不清时也能观测天体高度，但其精度尚不能满足航行中定位精度的要求。
此外，还有利用光的增强装置将夜间灰暗的水天线增亮的微光夜视六分仪，能接收天体辐射的无线电波和用人工平台自动观测天体高度的射电六分仪，它们都有待改进和完善。
2、天文钟：是指示世界时的精确时计。
观测天体高度时需记下准确时刻，以便在航海天文历中入表，查找天体坐标。
3、星球仪：用以辨认星体或选择适于观测的星体的天
球模型。
星球仪上画有常用恒星,也可临时标上日、月、行星。
4、索星卡:按不同纬度将星空投影在平面上的一组图卡，用途同星球仪。
5、眼高差测定器：是测量真地平与视地平（即水天线）之间夹角的仪器。
以水天线为基准观测天体高度须修正眼高差，其数值除可由航海表查得外，还可用眼高差测定器实测。
在实际气温、水温与航海表采用的标准值有较大差别时，用眼高差测定器求取眼高差更准确。
6、天文计算器：能简化天文定位中人工计算作业的电子计算器。
它能迅速解算天文三角形。
有的内存有常用天体视坐标数据；有的还内装准确时计，如与六分仪相联自动记时，可在很大程度上减轻驾驶员负担。
无线电定位仪器
供船舶利用无线电技术定位的仪器。
目前通用的有测向仪、康索尔等方位系统和罗兰、台卡、奥米加、子午仪导航等双曲线系统。
它们各有优缺点，可以配合使用以取长补短，但不能相互替代。
理想的定位系统还有待研制，它要求全球性、全天候、自备式、被动式、完全可靠和高精度。
奥米加和子午仪导航系统曾被称为20世纪60年代以来航海技术的两大成就，但它们都只具备部分上述条件。
80年代后期将正式投入使用的美国新的卫星导航系统，称为GPS全球定位系统。
它可以连续定位，精度比子午导航仪系统更高，是向着理想定位系统跨进一步的新的技术成就。
此外，航海仪器还包括气象、水文观测仪，如气压表、干湿温度计、风速计等。
由于航海仪器对保证航行安全有重要意义，国际海上人命安
全公约和通过的有关决议对航海仪器的安装和性能标准分别作出了规定。
