計程儀

計程儀，是指一種測定船舶航速並累計航程的導航設備。早期的計程儀套用機械的方法（如拖曳式、轉輪式等）測定旋轉子的轉數，再乘以槳葉的螺距求出船舶的航程，但不能指示船舶的速度。20世紀40年代根據伯努利定理，利用船舶航行時水流的動壓力與船舶吃水的靜壓力之差，求解壓力差與速度平方成正比的關係而得出船舶的航行速度，這種計程儀稱為水壓式計程儀。20世紀60年代出現了利用電磁感應原理設計的電磁計程儀。水壓和電磁計程儀所測定的航速均繫船舶相對於水流的速度（相對速度）。20世紀70年代先後出現了利用聲波在載體與接收體間有相對運動時聲波產生的都卜勒效應而設計的都卜勒計程儀,和利用相關技術處理回波信息和相關函式的聲相關計程儀。這兩種計程儀均可測定船舶相對於地（海底）的速度（絕對速度）。通常，一套計程儀是由測速感測器、信號放大與處理器、航速航程解算器和航速航程顯示器等組成。船用計程儀就其測量船舶相對於水或相對於地的速度劃分為兩大類。前者為相對計程儀，後者為絕對計程儀。計程儀所顯示的航速，可直接供駕駛人員觀察和進行海圖作業，亦可直接輸至衛星導航儀、真運動雷達和自動雷達標繪儀（ARPA）等導航設備，作為船位更新、避碰等作業所需要的數據。

基本介紹

• 中文名：計程儀
• 外文名：log
• 類型：航海儀器
• 分類：拖曳計程儀等
• 原理：電磁感應原理
• 時間：19世紀出現近代計程儀

基本信息

讀音

jìchéngyí

計程儀

英文

log

簡介

計程儀是用於測量航程的儀器，用於測量航速、累計航程，它和羅經同為航跡推算的基本儀器，在海圖上作業就是根據計程儀讀數在航線上量取航行距離。

早期船舶上裝的是轉輪式計程儀，通過測量海水流速，測得船舶航速，再通過計時裝置得到航程。現代船舶上廣泛使用電磁計程儀，利用電磁感應原理，測得船舶的航速和航程。

簡史

航海計程古代用流木法3世紀中國三國時代東吳萬震的《南州異物志》記載：在船頭把木塊投入海中，然後向船尾跑去，其速度要與木塊同時從船頭到達船尾，以測算航速和航程。16世紀初荷蘭的流木法是用計量流木通過一個船長的時間來核算航速和航程。稍後，在一個較長的時期內使用沙漏計程法。此法是利用一個14秒或28秒的沙漏計計時，另以木板一塊連線繩索一根，在繩索上等距打結，兩結之間稱為一節。如用14秒沙漏計,兩結之間距離為23英尺7.5英寸。觀測每14秒內放出的節數,即表示船舶每小時航行的海里數（1海里約等於6076英尺）。因此,至今船舶航速單位仍稱為節（1節=1海里/小時）。

19世紀出現近代計程儀。後來得到廣泛使用的有梅西式和沃克式拖曳計程儀。20世紀30年代出現薩爾式水壓計程儀和契爾尼克夫式轉輪計程儀。50年代出現電磁計程儀。以上各種計程儀均系測量船舶相對於水的航速和航程，只有根據水的流速和流向加以修正，方能求得船舶相對於水底的航速和航程。

50年代出現的都卜勒計程儀和70年代製成的聲相關計程儀，在一定水深內可以直接測量船舶相對於水底的航速和航程，使計程儀發展到一個新的水平。

分類

近代計程儀主要由測速部分和指示部分組成。測速部分用以檢測和放大船舶航速信號或航程信號；指示部分用機械或電氣形式顯示船舶航速或航程，再通過積分或微分方法顯示航程或速度。不同類型的計程儀的工作原理和性能如下所述。

①拖曳計程儀。利用相對於船舶航行的水流，使船尾拖帶的轉子作旋轉運動，通過計程儀繩、聯接錘、平衡輪，在指示器上顯示船舶累計航程。這種計程儀線性差，高速誤差大，受風流影響大，操作不便，但性能可靠，有的船舶作為備用計程儀。

②轉輪計程儀。利用相對於船舶航行的水流，推動轉輪旋轉，產生電脈衝或機械斷續信號，經電子線路處理後,由指示器給出航速和航程。這種計程儀線性好,低速靈敏度較高,但機械部分容易磨損。除小船套用外,已逐漸被淘汰。

計程儀

③水壓計程儀。利用相對於船舶航行水流的動壓力，作用於壓力傳導室的隔膜上，轉換為機械力，藉助於補償測量裝置，將機械力轉換為速度量，再通過速度解算裝置給出航程。這種計程儀工作性能較可靠，但線性差，低速誤差大，不能測後退速度，機械結構複雜，使用不便，漸被淘汰。

④電磁計程儀。通過水流（導體）切割裝在船底的電磁感測器的磁場，將船舶航行相對於水的運動速度轉換為感應電勢，再轉換為航速和航程。其優點是線性好，靈敏度較高，可測後退速度，目前使用最廣。

⑤都卜勒計程儀。利用發射的聲波和接收的水底反射波之間的都卜勒頻移測量船舶相對於水底的航速和累計航程。這種計程儀準確性好，靈敏度高，可測縱向和橫向速度，但價格昂貴。主要用於巨型船舶在狹水道航行、進出港、靠離碼頭時提供船舶縱向和橫向運動的精確數據。都卜勒計程儀受作用深度限制，超過數百米時，只能利用水層中的水團質點作反射層，變成對水計程儀。

⑥聲相關計程儀。套用聲相關原理測量來自水底同一散射源的回聲信息到達兩接收器的時移，以解算得相對於水底的航速和航程。這種計程儀可測後退速度，兼用於測深。水深超過數百米時也變成相對於水的計程儀，尚在改進中。

相關參數

計程儀的性能參數對比見表：

	水壓式計程儀	電磁式計程儀	都卜勒計程儀	聲相關計程儀
類別	相對計程儀	相對計程儀	絕對計程儀	絕對計程儀
參考坐標系	相對於水層	相對於水層	相對於海底或水層	相對於海底或水層
測速下限	1 節以上	0.01~0.1 節	0.01 節	0.1 節
測速誤差	10%以上	1%~5%	0.5%	0.5%
後退速度	不能測量	2~5 節	10 節	8 節

計程儀改正率

計程儀存在測量誤差，航海上用百分數表示其改正率，表達式為：

L0為計程儀改正率；S為計程儀航程；L2-L1為計程儀讀數差。計程儀改正率通常在船速校驗場實測求得。

《航海表》中列有根據上述公式計算的“計程儀里程改正表”，以計程儀讀數差和改正率為引數，可直接查出計程儀航程。