第417章 航运导航与量子
刘傻子教授说:“是啊 , 电子罗盘与传统指针式和平衡架结构罗盘相比 ,能耗低、体积小、 重量轻 、精度高、 可微型化, 其输出信号 ,通车辆自主导航等领域。虽然 gps 在导航 、定位 、测速 、定向方面有着广泛的应用 ,但由于其信号常被地形 、地物遮挡 , 导致精度大大降低 , 甚至不能使 用 。”
王可博士说,尤其在高楼林立城区和植被茂密的林区 , gps 信号的有效性仅为 60 。并且在静止的情况下 ,gps 也无法给出航向信息。为弥补这一不足 ,可以采用组合导航定向的方法 。电子罗盘产品材料技术的不断发展 。
电子罗盘的研究制造与运用 ,也达到了一个前 所未有的水平。高敏所长说,目前,电子罗盘按照有无倾角补偿 ,可以分为平面电子罗盘和三维电子罗盘 。也可以按照传感器的不同,分为磁阻效应传感器、霍尔效应传感器和磁通门传感器。电子罗盘磁阻效应传感器,是根据磁性材料的磁阻效应制成的。
刘傻子教授说,磁性材料具有各向异性,对它进行磁化时 ,其磁化方向将取决于材料的易磁化轴 、材料的形状和磁化磁场的方向。当给带状坡莫合金材料通电流 i 时 ,材料的电阻 ,取决于电流的 方向与磁化方向的夹角 。
王可博士说,如果给材料施加一个磁场 b (被测磁场), 就会使原来的磁化方向转动。 如果磁化方向转向垂直于电流的方向, 则材料的电阻将减小 ;如果磁化方向转向平行于电流的方向 ,则材料和反向磁化的方法加以消 除 。
由于磁阻传感器的这些优越性能 ,使它在某些 应用场合能够与磁通门竞争 。磁阻传感器的主要问题是其翻转效应 ,这是其原理所固有的。
计算机姐姐沈琳特警说,有了量子技术应用航运导航 ,船舶的吨位越来越大 。科学博士说。海洋爷爷高敏说:“在 20 世纪 60 年代 ,一万吨的船就可称为 ‘ 万吨巨轮 ’, 2000 年末 ,世界上拥有 10万吨的超大型油轮数百艘 , 还有 50 万载重吨的特大型油轮。”目前 ,最大的散货船为 30 多万吨 。
集装箱船近年来也越来越大,从几百吨到 5000 吨刘傻子教授说,标准箱的集装箱船已有许多;我国已有 8500 标准箱的集装箱船投入运营 ,而一万标准箱左右的超大型集装箱船,正在开发建造中。
大型豪华客轮,达到 14 万总吨级。过去的海洋运输船舶 , 主要是客船、普通货船和油船 。近 20 年 来 ,集装箱船 、滚装船 (roll-roll)、液化气船 (lng 、lpg) 等专 业化特种船舶迅速增多。
小聪问:“什么时候开始注意船舶高速化的呢?”“有了量子技术应用导航 ,船舶注重高速化。”计算机姐姐说。“为了与高速公路、高速铁路运输竞争 ,近 20 年来,小型高速气垫船、水翼船 、水动力船 、喷气推进船 ,快速研制 ,并大量投入使用。当前的集装箱船速度可达 25-30 节 ,大约比过去的普通货船快一倍。” 科学博士说。
小燕子问:“船舶自动化是什么时候开始的呢?” 王可博士说,全球定位系统的发展历程,进入高精度卫星导航定位时代。小波问:“什么是避碰自动化呢?”
计算机姐姐回答:“避碰自动化为在能见度不良情况下发现来船而进行避碰,船用雷达发挥很大作用。20 世纪 70 年代,研制出的自动雷达标绘装置(appa) 和雷达的结合, 被称之为自动避碰系统。”
刘傻子说,该系统可自动采取和跟踪目标,以及自动显示来船的位置、航向、航速 、相对运动和碰撞危险数据。避碰自动化进一步得到发展,是 20 世纪末开发了船舶自动识别系统,可连续向其他船舶传送船舶自身数据,并可连续接收其他船舶的数据,有利于减少因船舶识别和避碰决策失误引起的船舶碰撞事故。
南海梦想科考艇在一个海湾行驶时,科学博士嘱咐徐文亮小心,原来,科学博士发现了一个航标,这是障碍物的标识。科学博士指示南海梦想科考艇调转方向,向另一个海湾开去。“科学博士 ,你刚才看见航标便调转方向,我想知道,究竟什么是航标?”
梦弟问:“航标也叫助航标志,是标示航道方向、界限与碍航物的标志,包括过河标 、沿岸标 、导标 、过渡导标 、首尾导标 、侧面标 、左右通航标、示位标 、泛滥标和桥涵标等。”
科学博士说。“ 航标有什么作用吗?”梦弟问。“航标是引导船舶航行、 定位和标示碍航物与表示警告的人工标志,为各种水上活动提供安全信息的设施或系统 。航标设于通航水域或其近处,以标示航道 、锚地 、滩险及其他碍航物的位置 ,表示水深、风情 ,指挥狭窄水道的交通。”海洋爷爷补充说。
计算机姐姐说:“航标对支持水运 、渔业 、海洋开发和国防建设等具有重要作用 。中国海事局对我国沿海航标实行统一管理与维护。内河航标有交通管理部门下属航道管理机构进行建设 、管理和养护。截止至 2007年 ,航标数量为 5096 座 。随着航运的发展,天然标志如山峰、岛屿等渐渐不能满足船舶航行的需要,航标就是在这种情况下逐步发展起来的。”
航标也用以传送信号,如标示水深,预告风情,指挥狭窄水道交通等 。永久性航标的位置 、特征 、灯质 、信号等 ,都载入各国出版的航标表和海图。现代航标主要分为海区航标和内河航标两类。
计算机姐姐问:“小燕子、梦弟、小波 、小明、小聪 ,你们现在参与航标知识问答 ,可以进行网络搜索。航标如何分类?”“航标按设置处所,分为海上航标和内河航标两类 。海上航标用于海洋,内河航标用于江、河水域。”小明说。
“什么是用于标示航道范围和航线的航标?”计算机姐姐问。小聪说:“我知道 ,用于标示航道范围和航线的,有过河标 、接岸标 、导标 、过河导标 、首尾导标 、桥涵标。”
计算机姐姐问:“什么是用于标识障碍物的航标?”“用于标示障碍物的,有三角浮标 、浮鼓 、灯船 、左右通航浮标、棒形浮标等。”小波说。
计算机姐姐问:“什么是用于指示航道深度的航标?”“用于指示航道深度 、架空与水下管线、预报风情和指挥狭窄航道交通的, 有水深信号杆 、通行信号台 、鸣笛标 、界限标 、电缆标 、横流浮标 、风讯信号杆等 ,各国虽不尽相同 ,但大体类似。”小燕子说。
计算机姐姐说:“同学们回答正确。梦弟没说话,他又做梦了”。南海梦想科考艇在海面上行驶,梦弟已经进入了梦乡 。他梦见自己坐上机器人骄子变化的飞机,在水域上空飞翔。梦弟发现,中国内河航标右岸的漆红色 ,夜发红光 ;左岸的漆白色 ,夜发白光或绿光。
梦弟发现了什么,问:“机器人骄子,你看,那海面的灯刚才是黑的,怎么一下亮堂起来了?”机器人骄子说:“现代化航标已实现自动化、电气化和电子化, 并采用无线电遥控和监视代替人工现场作业。按工作原理有视觉航标、音响航标和无线电航标三类。”
视觉航标又称目视航标 ,能使驾驶人员通过直接观测 ,迅速辨明水域 ,确定船位 ,安全航行,是使用最多最方便的航标。目视航标常常颜色鲜明,以便白天观测 ;发光的目视航标可供日夜使用。
常见的目视航标,有灯塔 、立标 、灯桩 、浮标 、灯船和各种导标。灯塔是设置在重要航道附近的塔型发光固定航标,一般有人看守 。立备 ,作用与灯塔相同 ,锚碇于难以建立灯塔之处 ,一般不能自航 。
导标是由前后两个立标或灯桩组成的一对叠标 ,经过精确测量定点建立。导标最易观测,在其作用距离内只要看到两标重叠 ,就是船舶正好位于导标线上。
梦弟乘坐机器人骄小变化的汽艇路过一个激光导标 ,骄子说:“激光导标用于引导船舶进出港口 ,通过狭窄航道,进入锚地以及转向 、避险、 测速 、校正罗经等。”
忽然,梦弟听见了吹号声 ,还有吹笛声 ,钟声 、锣声 、 口哨声,问:“海上出现了大雾,为什么会有这样的声音?”骄子说:“出现大雾 ,音响航标是指以音响传送信息 。它可在雾、雪等能见度不良的天气中向附近船舶表示有碍航物或危险。 引起航海人员注意的助航标志 ,主要包括雾笛 、雾钟 、雾锣 、雾哨 、雾炮 、雾号等 。”
梦弟醒过来后,看见刘傻子教授在面前,就述说了梦中的情况。刘傻子教授说,空中音响航标以空气作为传播介质,是使用最早 、最普遍的音响航标。水中音响航标以水为传播介质 ,常用的有水中钟 、水中定位系统和水中震荡器 。水中音响航标使用极少。