船用计程设备：拖曳与多普勒计程仪对比

计程仪是用于测量航程的仪器，可测量船舶航速、累计航程，与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。

航海计程古代使用流木法。我国三国时代东吴万震⁽¹²⁾的《南州异物志》⁽¹³⁾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，另以木板一块连接一根绳索，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。因此，至今船舶航速单位仍称为节（1节=1海里/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，20世纪50年代出现电磁计程仪。以上各种计程仪均为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。20世纪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。

拖曳计程仪是利用相对于船舶航行的水流，使船尾拖带的转子做旋转运动，通过计程仪绳、连接锤、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，有的船舶将其作为备用计程仪。

转轮计程仪是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。

水压计程仪是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。

电磁计程仪是通过水流（相当于导体）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，目前使用较为广泛。

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^［7］。多普勒计程仪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，目前在船舶上使用最为广泛。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。

声相关计程仪是利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。

20世纪50年代末，上海航海仪器厂开始研制水压式、水银水压式和拖曳式计程仪。20世纪70年代初，上海船舶运输科学研究所研制成功我国首台CDJ-1型电磁计程仪和平面传感器。其后不久，国内生产的电磁计程仪和多普勒计程仪品种有14种以上，并开始进一步研制声相计程仪。1982年，上海船舶运输科学研究所研制的CDJ-5型电磁计程仪曾获得当年交通部科技研究成果的表彰。

(1)　《左传》，相传为左丘明著，是中国古代一部叙事完备的编年体史书，更是先秦散文著作的代表。作品原名为《左氏春秋》，汉朝改称《春秋左氏传》《春秋内传》《左氏》，汉朝以后多称《左传》，是儒家重要经典之一，与《公羊传》《谷梁传》合称“春秋三传”，在史学中的地位被评论为继《尚书》与《春秋》之后，开《史记》《汉书》之先河的重要作品。

(2)　梅文鼎，1633—1721年，字定九，号勿庵，汉族，宣州（今安徽省宣城市宣州区）人，清初天文学家、数学家，为清代“历算第一名家”和“开山之祖”，被世界科技史界誉为与英国牛顿和日本关孝和齐名的“三大世界科学巨擘”。(www.xing528.com)

(3)　《顺风相送》，一部航海科普类的手抄孤本书，记载中国人航海线路及沿途山川地形的史地类书籍，成书于明朝中后期的16世纪晚期，据说是郑和下西洋的水师所著，其后广为航海商旅手抄备用，手抄孤本珍藏于英国牛津大学博德利图书馆。

(4)　《指南正法》，成书于明末清初，内容与《顺风相送》相似，手抄孤本珍藏于英国牛津大学博德利图书馆。

(5)　施鸿保，?—1871年，浙江钱塘人，字可斋，嘉庆廿五年（1820年），林则徐任杭嘉道观察，命为“童生第一”，赐对联“是故君子诚之为贵，夫惟大雅卓尔不群”。

(6)　《闽杂记》，定稿于咸丰八年（1858年），记录清朝福建（福州为主）丰富的风俗民情和稗官野史的相关文字资料。

(7)　利玛窦（Matteo Ricci），1552—1610年，字西泰，意大利人，天主教耶稣会传教士、学者。明万历十年（1582年）被派往中国传教，直至1610年在北京逝世，在华传教28年，是天主教在中国传教的最早传教士之一。

(8)　徐葆光，1671—1740年，榜姓潘，字亮直，号澄斋，江南苏州府长洲（今江苏吴县）人，清康熙五十一年（1712年）壬辰科探花。

(9)　《中山传信录》，琉球国史书，共六卷，附《中山赠送诗文》一卷。

(10)　陈伦炯，1687—1751年，字次安，号资斋，福建同安县安仁里高浦村（今属厦门集美区杏林街道）人，少从其父出入东西洋风涛之中，熟知海上形势，乾隆七年（1742年）升浙江宁波水师提督。

(11)　《海国闻见录》，清朝陈伦炯作于雍正八年（1730年），是中外海洋文化史上影响甚远的一部综合性海洋地理名著，收入四库全书。该书分上下二卷，上卷记8篇，包括天下沿海形势录、东洋记、东南洋记、南洋记、小西洋记、大西洋记、昆仑记、南澳气记；下卷地图6幅，包括四海总图、沿海全图、台湾图、台湾后山图、澎湖图、琼州图。

(12)　万震，三国地理学家，官至丹阳太守。

(13)　《南州异物志》，岭南最早的珍稀的广东史料，原著已经散佚，但多见各种史籍征引，清朝有辑本。