计程仪_测定船舶航速并累计航程的导航设备

计程仪

测定船舶航速并累计航程的导航设备

计程仪，是指一种测定船舶航速并累计航程的导航设备。早期的计程仪应用机械的方法（如拖曳式、转轮式等）测定旋转子的转数，再乘以桨叶的螺距求出船舶的航程，但不能指示船舶的速度。20世纪40年代根据伯努利定理，利用船舶航行时水流的动压力与船舶吃水的静压力之差，求解压力差与速度平方成正比的关系而得出船舶的航行速度，这种计程仪称为水压式计程仪。20世纪60年代出现了利用电磁感应原理设计的电磁计程仪。水压和电磁计程仪所测定的航速均系船舶相对于水流的速度（相对速度）。20世纪70年代先后出现了利用声波在载体与接收体间有相对运动时声波产生的多普勒效应而设计的多普勒计程仪,和利用相关技术处理回波信息和相关函数的声相关计程仪。这两种计程仪均可测定船舶相对于地（海底）的速度（绝对速度）。通常，一套计程仪是由测速传感器、信号放大与处理器、航速航程解算器和航速航程显示器等组成。船用计程仪就其测量船舶相对于水或相对于地的速度划分为两大类。前者为相对计程仪，后者为绝对计程仪。计程仪所显示的航速，可直接供驾驶人员观察和进行海图作业，亦可直接输至卫星导航仪、真运动雷达和自动雷达标绘仪（ARPA）等导航设备，作为船位更新、避碰等作业所需要的数据。

简介

计程仪是用于测量航程的仪器，用于测量航速、累计航程，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。

早期船舶上装的是转轮式计程仪，通过测量海水流速，测得船舶航速，再通过计时装置得到航程。现代船舶上广泛使用电磁计程仪，利用电磁感应原理，测得船舶的航速和航程。

简史

航海计程古代用流木法3世纪中国三国时代东吴万震的《南州异物志》记载：在船头把木块投入海中，然后向船尾跑去，其速度要与木块同时从船头到达船尾，以测算航速和航程。16世纪初荷兰的流木法是用计量流木通过一个船长的时间来核算航速和航程。稍后，在一个较长的时期内使用沙漏计程法。此法是利用一个14秒或28秒的沙漏计计时，另以木板一块连接绳索一根，在绳索上等距打结，两结之间称为一节。如用14秒沙漏计,两结之间距离为23英尺7.5英寸。观测每14秒内放出的节数,即表示船舶每小时航行的海里数（1海里约等于6076英尺）。因此,至今船舶航速单位仍称为节（1节=1海里/小时）。

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计程仪。50年代出现电磁计程仪。以上各种计程仪均系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。

50年代出现的多普勒计程仪和70年代制成的声相关计程仪，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。

分类

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。