船用计程仪的发展与现状.pdf

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1、总第250期舰船电子工程V01．35No．42015年第4期ShipElectronicEngineering19船用计程仪的发展与现状+赵涛(海军驻锦州地区某军事代表室锦州121000)摘要舰船航速测量在船舶导航、国防应用等领域具有重要现实意义。论文主要介绍了船用计程仪的发展历程、原理分类及未来发展趋势，重点探讨了几种计程仪的基本原理并进行了性能对比分析，最后对船用计程仪技术发展进行了展望。关键词船用计程仪；性能；发展分析中图分类号TN97DOI：10．3969／j．issnl672—9730．201

2、5．04．005DeVelopmentandCurrentSituationofLogShipZHAoTao(NavyFaorceRepresentative0fficeinJinzhou，Jinzhou121000)AbstractShipspeedmeasurementhasimportantpracticalsignificanceinshipnavigation，defenseapplications．Thispapermainlyintroducesthedevelopmenthistoryo

3、ftheship，logclassificationprincipleandthefuturetrendofdeVelopment，focusesonthebasicprincipIesofseveralkindsoflogandaperfo咖ancecomparisonanalysis．Thelast，thedevelopmentofmarinelogtechnologyisprospected．I(eyWo—sforshiplog，perfo肌ance，developmentanalysisCIas

4、sNInlt艳rTN971引言速度信息是舰船设计最重要的技术指标之一，其精度和品质对许多系统的性能有直接影响。精确的速度信息可以提高舰船的推算定位精度，提高惯性导航系统的定位和航向精度等。因此，精确测量舰船航速是十分必要的，同时速度信息也是海上交通和航运、海上军事活动等最为关注的基础信息之一。计程仪是用于测量舰船航速和累计航程的一种基本仪器[1]。2发展历程古代用流木法来航海计程。19世纪出现近代计程仪。后来得到广泛使用的有梅西式和沃克式拖曳计程仪。20世纪30年代出现萨尔式水压计程仪和契尔尼克夫式转轮

5、计程仪。上世纪50年代出现电磁计程仪。以上各种计程仪均是测量船舶相对于水的航速和航程，只有根据水的流速和流向加以修正，方能求得船舶相对于水底的航速和航程。上世纪50年代出现的多普勒计程仪和70年代的声相关计程仪，在一定水深内可以直接测量船舶相对于水底的航速和航程，使计程仪发展到一个新的水平L2j。3主要原理和性能分析计程仪按其测速参考对象的不同，可分为相对计程仪和绝对计程仪两类。相对计程仪只能测量船舶相对于水的速度并累计其航程，如压差式、电磁式等计程仪。绝对计程仪可以测量船舶对地的速度并累计其航程，如多

6、普勒计程仪和声相关计程仪‘3。。3．1水压式计程仪3．1．1基本原理水压式计程仪是利用贝努力方程原理，测量舰+收稿日期：2014年10月5日，修回日期：2014年11月25日作者简介：赵涛，男，硕士研究生，工程师，研究方向：导航制导与控制技术。20赵涛：船用计程仪的发展与现状总第250期船相对于海水的运动速度，由导压装置引入前进方向动压力与静压力进入到压差传感器，再通过速度解算装置给出航程。根据贝努利方程，当理想液体作稳恒流动时，其任一截面Q上的动能、势能、压强能的总和是不变的，它始终等于某一常数，即：

7、昙埘uz+mg矗+户v—f式中，m为流体的质量，u为流体的运动速度，^为相对于参考面的高度，夕为液体截面上的压强，V为流过某截面的流体的体积，C为一常数；考虑到流体的比重为y一警，将上式整理变换为害≯2+专p+庇一L酽‘十了p十允一L通常将海平面当作水平面，海水相对于船舶的流动则可视为水平流动，若同时测得某一深度处的静压力和全压力之差△P，便可求得海水相对于舰艇运动的速度：u—K以万式中，K为一固定的常数。3．1．2性能分析这种计程仪具有工作性能可靠、传感器结构简单、易于保养维护、不存在海生物污染的优点

8、。但同时存在线性差，受海水比重的变化影响较大，在低速测量时精度和灵敏度均较差。3．2电磁计程仪3．2．1基本原理电磁计程仪是应用电磁感应原理来测量舰船相对于水的航速并累计其航程。利用法拉第电磁感应定律，在磁场恒定的情况下，通过水流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，通过数学模型结算得出航速和航程增量信息。即E—V×B×L，式中：V为舰船相对于水的运动速度，B为磁感应强度，L为两电极间的距离。3．2．2