Ко́мпас — прибор для определения горизонтальных направлений на местности. Применяется для определения направления, в котором движется морское, воздушное судно, наземное транспортное средство; направления, в котором идет пешеход; направления на некоторый объект или ориентир. Компасы подразделяются на два основных класса: магнитные компасы типа стрелочных, которыми пользуются топографы и туристы, и немагнитные, такие, как гирокомпас и радиокомпас.

Описание конструкции

Для определения направления в компасе есть картушка – это круговая шкала с 360 делителями (каждая из них отвечает одному угловому градусу), размеченными так, что отчет ведется от нуля по часовой стрелке.

Между ними расположены «четвертные» румбы: норд-ост, или (45°), зюйд-ост, или (135°), зюйд-вест, или (225°) и норд-вест, или (315°).

Между четвертными и главными расположены 16 «основных» румбов, таких как, норд-норд-ост и норд-норд-вест (когда-то было еще 16 румбов, таких как, «норд-тень-вест», которые назывались просто румбами).

История возникновения

Модель китайского компаса периода династии Хань

Само слово «компас» произошло от древнебританского «compass», означавшего «круг». Большинство современных историков утверждает, что компас был изобретен в Китае в I в. до н. э. Хотя есть свидетельства, что данный прибор существовал еще во 2-м тыс. до н. э. В любом случае тогда компас являл собой небольшой кусок намагниченного металла, который был прикреплен к деревянной планке, находившейся в сосуде с водой. Такой компас использовался при движении по пустыням. Также им пользовались астрологи. История открытия компаса гласит, что в арабском мире он появился в VIII в., а в европейских странах — только в XII в. Первыми названный прибор переняли у арабов итальянцы. Затем компас начали использовать испанцы, португальцы и французы. Последними о новом приборе узнали немцы и англичане. Но и в то время устройство компаса оставалось максимально простым: магнитная стрелка укреплялась на пробке и опускалась в воду. Именно в воде пробка, дополненная стрелкой, ориентировалась соответствующим образом. В XI в. все в том же Китае появилась стрелка компаса, которую изготовляли из искусственного магнита. Как правило, ее делали в форме рыбки.

Дорожный компас и солнечные часы, XVIII век

История создания компаса была продолжена в XIV веке. Эстафету принял итальянец Ф. Джойя, который сумел значительно усовершенствовать этот прибор. В частности, он решил надеть магнитную стрелку на вертикальную шпильку. Это нехитрое, на первый взгляд, приспособление помогло значительно улучшить компас. Кроме того, к стрелке была прикреплена катушка, разбитая на 16 румбов. Спустя два столетия деление катушки уже составляло 32 румба, а коробку со стрелкой начали помещать в специальном карданном подвесе. Таким образом, качка корабля переставала влиять на компас. В XVII в. компас оборудовали вращающейся линейкой, что помогло более точно отсчитывать направление. В XVIII в. у него появился пеленгатор.

Но на этом история создания компаса не заканчивается. В 1838 г. был найден способ нейтрализации влияния на данное устройство железных изделий корабля. А в 1908 г. появился гирокомпас, ставший основным навигационным прибором. Именно он всегда указывает на север. Сегодня точное направление движения можно узнать при помощи спутниковой навигации, тем не менее много судов оснащены магнитными компасами. Их используют для дополнительной проверки или на случай технических неполадок. Таким образом, история создания компаса насчитывает даже не сотни, а тысячи лет.

Виды

Магнитный компас

В приборе, указывающем направление, должно быть некое опорное направление, от которого отсчитывались бы все другие. В магнитном компасе таким направлением служит линия, соединяющая Северный и Южный полюса Земли. В этом направлении сам собой устанавливается магнитный стержень, если его подвесить так, чтобы он мог свободно поворачиваться в горизонтальной плоскости. Дело в том, что в магнитном поле Земли на магнитный стержень действует вращающая пара сил, устанавливающая его в направлении магнитного поля. В магнитном компасе роль такого стержня играет намагниченная стрелка, которая при измерении сама устанавливается параллельно магнитному полю Земли.

Стрелочный компас

СТРЕЛОЧНЫЙ КОМПАС с арретиром для стрелки. 1 — намагниченная стрелка; 2 — стеклянная или пластиковая крышка с разметкой компасных направлений; 3 — каменный (часовой) подпятник; 4 — арретир для закрепления стрелки в нерабочем положении; 5 — ось.

Это самый распространенный вид магнитного компаса. Он часто применяется в карманном варианте. В стрелочном компасе имеется тонкая магнитная стрелка, установленная свободно в своей средней точке на вертикальной оси, что позволяет ей поворачиваться в горизонтальной плоскости. Северный конец стрелки помечен, и соосно с ней закреплена картушка. При измерении компас необходимо держать в руке или установить на штативе так, чтобы плоскость вращения стрелки была строго горизонтальна. Тогда северный конец стрелки будет указывать на северный магнитный полюс Земли. Компас, приспособленный для топографов, представляет собой пеленгаторный прибор, т.е. прибор для измерения азимута. Он обычно снабжен зрительной трубой, которую поворачивают до совмещения с нужным объектом, чтобы затем считать по картушке азимут объекта.

Жидкостный компас

Жидкосный компас

Жидкостный компас, или компас с плавающей картушкой, — это самый точный и стабильный из всех магнитных компасов. Он часто применяется на морских судах и потому называется судовым. Конструкции такого компаса разнообразны; в типичном варианте он представляет собой наполненный жидкостью «котелок», в котором на вертикальной оси закреплена алюминиевая картушка. По разные стороны от оси к картушке снизу прикреплены пара или две пары магнитов. В центре картушки имеется полый полусферический выступ — поплавок, ослабляющий нажим на опору оси (когда котелок наполнен компасной жидкостью). Ось картушки, пропущенная через центр поплавка, опирается на каменный подпятник, изготовляемый обычно из синтетического сапфира. Подпятник закреплен на неподвижном диске с «курсовой чертой». В нижней части котелка имеются два отверстия, через которые жидкость может переливаться в расширительную камеру, компенсируя изменения давления и температуры. В верхней части котелка закреплено азимутное, или пеленгаторное, кольцо. Оно позволяет определять направление на различные объекты относительно курса судна. Котелок компаса закреплен в своем подвесе на внутреннем кольце универсального (карданного) шарнира, в котором он может свободно поворачиваться, сохраняя горизонтальное положение, в условиях качки. Котелок компаса закрепляется так, что его специальная стрелка или метка, называемая курсовой, либо черная линия, называемая курсовой чертой, указывает на нос судна. При изменении курса судна картушка компаса удерживается на месте магнитами, неизменно сохраняющими свое направление север — юг. По смещению курсовой метки или черты относительно картушки можно контролировать изменения курса.

Гирокомпас

Гирокомпас

Гироко́мпас — механический указатель направления истинного (географического) меридиана, предназначенный для определения курса объекта, а также азимута (пеленга) ориентируемого направления. Его идея была предложена французским учёным Фуко.

Устройство

Простейший гирокомпас состоит из гироскопа, подвешенного внутри полого шара, который плавает в жидкости; вес шара с гироскопом таков, что его центр тяжести располагается на оси шара в его нижней части, когда ось вращения гироскопа горизонтальна.

Принцип действия

Предположим, ротор начал вращаться вокруг своей оси, направление которой отлично от земной оси. В силу закона сохранения момента импульса, ротор будет сохранять свою ориентацию в пространстве. Поскольку Земля вращается, неподвижный относительно Земли наблюдатель видит, что ось гироскопа делает оборот за 24 часа. Такой вращающийся гироскоп сам по себе не является навигационным средством. Для возникновения прецессии ротор удерживают в плоскости горизонта, например, с помощью груза, удерживающего ось ротора в горизонтальном положении по отношению к земной поверхности. В этом случае сила тяжести будет создавать крутящий момент, и ось ротора будет поворачиваться на истинный север. Поскольку груз удерживает ось ротора в горизонтальном положении по отношению к земной поверхности, ось никогда не может совпадать с осью вращения Земли (кроме как на экваторе).

Литература и источники информации

  • Истроия создания компаса
  • Компас на Википедии
  • Энциклопедия Кольера

Компас — это устройство, облегчающее ориентирование на местности путём указания на магнитные полюса Земли и стороны света.

Вы можете бесплатно скачать этот простой чертеж для использования в любых целях. Например для размещения на шильдике или наклейке.

Как начертить чертеж:

Начертить чертеж можно как на листе бумаги, так и с использованием специализированных программ. Для выполнения простых эскизных чертежей особых инженерных знаний не требуется.

‘);> //—> ‘);> //—>
Эскизный чертеж — это чертеж выполненный «от руки», с соблюдением примерных пропорций изображаемого предмета и содержащий достаточные данные для изготовления изделия.

Конструкторский чертеж со всеми технологическими данными для изготовления может выполнить только квалифицированный инженер.

Для обозначения на чертеже необходимо выполнить следующие операции:

1. Начертить изображение;
2. Проставить размеры (см пример);
3. Указать технические требования к изготовлению (подробнее о технических требованиях читайте ниже в статье).

Чертить удобнее всего на компьютере. В последующем чертеж можно распечатать на бумаге на принтере или плоттере. Есть множество специализированных программ для черчения на компьютере. Как платных, так и бесплатных.

На этом изображении нарисовано как просто и быстро выполняется чертеж с помощью компьютерных программ.

Список программ для черчения на компьютере:

1. КОМПАС-3D;
2. AutoCAD;
3. NanoCAD;
4. FreeCAD;
5. QCAD.

Изучив принципы черчения в одной из программ не сложно перейти на работу в другой программе. Методы черчения в любой программе принципиально не отличаются друг от друга. Можно сказать что они идентичны и отличаются друг от друга только удобством и наличием дополнительных функций.

Технические требования:

Для чертежа необходимо проставить размеры, достаточные для изготовления, предельные отклонения и шероховатость.

В технических требованиях к чертежу следует указать:

1) Способ изготовления и контроля, если они являются единственными, гарантирующими требуемое качество изделия;
2) Указать определенный технологический прием, гарантирующий обеспечение отдельных технических требований к изделию.

Чертёж — это проекционное изображение изделия или его элемента, один из видов конструкторских документов содержащий данные для производства и эксплуатации изделия.

Чертеж это не рисунок. Чертеж выполняется по размерам и в масштабе реального изделия (конструкции) или части изделия. Поэтому для выполнения чертежных работ необходима работа инженера, обладающего достаточным опытом в производстве чертежных работ (впрочем для красивого отображения изделия для буклетов вполне возможно понадобится услуга художника, обладающего художественным взглядом на изделие или его часть).

Чертеж — это конструктивное изображение с необходимой и достаточной информацией о габаритах, методе изготовления и эксплуатации. Представленный на этой странице чертеж вы можете скачать бесплатно.

Рисунок — это художественное изображение на плоскости, созданное средствами графики (кисть, карандаш или специализированная программа).

Чертеж может быть как самостоятельным документом, так и частью изделия (конструкции) и технических требований, относящиеся к поверхностям, обрабатываемым совместно. Указания о совместной обработке помещают на всех чертежах, участвующих в совместной обработке изделий.

Подробнее о чертежах, технических требованиях к оформлению и указанию методов изготовления смотрите в ГОСТ 2.109-73. Перечень стандартов для разработки конструкторской документации смотрите здесь.

Информация для заказа чертежей:

В нашей проектной организации Вы можете заказать чертеж любого изделия (как детали, так и сборки), в составе которого будет чертеж компаса, как элемент конструкторской документации изделия в целом. Наши инженеры-конструкторы разработают документацию в минимальные сроки в точном соответствии с Вашим техническим заданием.

Как правильно определить стороны света по компасу

Компас — один из наиболее древних приборов на Земле. Благодаря ему можно быстро понять, как ориентироваться на местности, верно определить направление. Как работает компас, как правильно им пользоваться и какие знания и умения нужны для полноценного освоения этого прибора, вы узнаете в инструкции и видеообзоре.

Немного об устройстве компаса

По лимбу устройства напылено расположение сторон света, помогающее правильно сориентироваться на местности, если нет магнитных или электромагнитных помех. Стрелка прибора неизменно показывает северный магнитный радиан, помеченным первым кончиком, второй при этом укажет юг. Требуется лишь разобраться, какое указание имеют символы на компасе.

При ориентировании необходимо учитывать, что данные компаса не на сто процентов совпадают с географическими, поскольку стрелка старается разместиться вдоль магнитного меридиана, показывая геомагнитные полюса земли, которые не идентичны географическим. Данная погрешность световых направлений планеты на компасе называют «магнитное склонение», и оно не имеет стабильной величины.

Как определить стороны света

Механизм компаса прост и гениален — намагниченная стрелка, помещенная в корпус под прозрачным стеклом в центр циферблата (лимба), при отпущенном со стопора состоянии северным хвостиком покажет северный полюс, а южным, соответственно, полюс южный. На лимб нанесены обозначения сторон света при помощи букв. Если прибор отечественный, то буквы будут взяты из русского алфавита, если же приспособление произведено не в нашей стране — то согласно, международных обозначений, латинскими.

Лимб обладает круговой шкалой, равной 360 градусом, которая разделена 4-мя одинаковыми секторами, с увеличением по ходу часовой стрелки. Величина шага шкалы у отдельного прибора может быть разным, впрочем, в любом случае любое из направлений света очерчивается определенными градусами:

  • север имеет обозначение 0 градусов,
  • юг — 180 градусов,
  • восток — 90 градусов,
  • запад — 270 градусов.

Определять по прибору стороны света довольно просто, но чтобы механизм указал правильное направление, требуется соблюсти ряд простых правил.

Прибору необходимо придать точное горизонтальное расположение — для этого его или кладут на ровную поверхность, или держат открытой ладонью несколько ниже уровня груди.

Вблизи не должно находиться магнитных помех, таких как:

  • скоплений металла,
  • железнодорожного полотна,
  • линий электропередач,
  • а также иных подобных помех.

Если эти требования не будут соблюдены, то стрелка покажет ошибочное направление.

Как только компас получит верное положение, потребуется освободить арретир, играющий роль тормоза или стопора.

Отпущенная стрелка, поколебавшись, займет твердое положение, когда специально отмеченный северный кончик укажет север, а противолежащий покажет юг.

После этого необходимо совместить кончики стрелки с обозначениями сторон света, нанесенными по лимбу.

Для того чтобы на местности определиться с маршрутом, необходимо правильно подобрать нужное направление пути, соответствующее нужной части карты или абриса.

Обозначения направлений

Стороны света обозначаются принятыми во всем мире буквами на компасе, которые понятны любому обитателю земного шара, но при этом возможны и русскоязычные буквы.

  1. Северное направление обозначается латинской буквой N (по-латински — north) либо буквой русской — С (то есть «север»).
  2. Южное направление показывается латинской S (на этом древнем языке — south) либо нашей Ю (то есть «юг»).
  3. Восточное направление отмечено латинской E (на латыни — east) либо буквой В русского алфавита (то есть «восток»).
  4. Западному направлению отвечает латинская W (на латыни west) или же русская З (то есть «запад»).

Посолонь (то есть по часовой стрелке) это выглядит так: наверху — N (или наша С — «эс»), дальше на правой части лимба располагается — E (или наша «в» Внизу — S или наша Ю, слева — W или наша З.

Ориентиры направлений света как для карт и глобусов, так и для компасов и местностей, будут размещаться идентично:

  • если расположиться лицом к северу, то северный полюс окажется впереди;
  • южный полюс будет позади;
  • восточное направление при этом будет расположено по правую руку;
  • западное — по левую руку.

Важно понимать, что компас из-за присутствия магнитного склонения указывает направления не на сто процентов верно! Погрешность компаса определяет магнитное склонение.

Принимая во внимание, что на приборе обозначаются географические световые направления, на самом деле они будут в какой-то небольшой мере смещенными на некоторую величину в градусах. Поскольку географические и силовые полюса земли не совпадают, то при точных расчетах азимута перед предстоящим продолжительным маршрутом полагается делать поправки. Если при этом путь ожидается не очень долгий, а магнитное склонение не превосходит 10 градусов, то имеет смысл обойтись и без поправок.

Склонение в основном обозначается за полями карты для определенной местности. Если этого не указано, его можно отыскать по справочнику — магнитные обсерватории регулярно обновляют величины магнитного склонения в градусах, которые характерны для определенной местности.

Выделяют восточное склонение. Оно бывает, когда стрелка прибора отступает от северного географического полюса в восточную сторону, и западное направление, когда стрелка отклоняется к западу.

Необходимо обращать внимание на следующее:

  • западное склонение обозначено минусом (-);
  • восточное — плюсом (+).

Поправка на величину склонения, которое рассчитано по прибору (или, в крайнем случае, по справочнику), позволит установить подлинные установки световых направлений.

Путь измеряют предварительно по азимуту, и согласно ему перемещаются по местности. Угол вычисленного азимута представляет собой значение в градусах, полученное между направлением пути к искомому объекту и меридианом. Тогда азимут, который был найден по карте, будет истинным, а тот, что получен при помощи компаса, будет магнитным.

Рассчитываем азимут

На карте проложены истинные меридианы, встречающиеся в точке истинного географического полюса. В связи с этим угол между тем меридианом, который идет на север, и курсом пути, полученного по карте, будет разниться с углом, найденным по прибору, поскольку стрелка компаса находится вдоль магнитного меридиана, а совсем не географического.

Если в этой местности существует восточное магнитное склонение, то величину его необходимо вычесть от азимута, который получен при помощи компаса на месте, для того чтобы его значение сошлось с истинным азимутом, который найден по карте. Вот для чего оно обозначается знаком «—» (минус).

В случае, если в этой местности наблюдается отклонение западное, то его протяженность необходимо прибавить к магнитному азимуту — затем, чтобы получить значение истинного. Вот почему оно отмечено знаком + (плюс).

Можно быть спокойным за расчеты, потому что поправки на магнитное склонение обеспечивают гарантию, что путешествие пройдет в запланированных границах и будет совпадать истинным географическим показателям, а маршрут не будет отклонен от карты.

Пусть прогресс и балует человеческое общество цифровыми приемами навигации, но классический компас с намагниченной стрелкой, как и прежде, популярен и надежен. Его функционирование не предполагает питания, наличия спутника или сотовой башни, а это значит, что этот прибор никогда не подведет: не сломается, не разрядится и т. д. А стороны света на компасе способен определить даже ребенок.

Видео

Это видео поможет вам научиться пользоваться компасом.

КОМПАС
прибор для определения горизонтальных направлений на местности. Применяется для определения направления, в котором движется морское, воздушное судно, наземное транспортное средство; направления, в котором идет пешеход; направления на некоторый объект или ориентир. Компасы подразделяются на два основных класса: магнитные компасы типа стрелочных, которыми пользуются топографы и туристы, и немагнитные, такие, как гирокомпас и радиокомпас.
Картушка компаса. Для определения направлений в компасе имеется картушка (рис. 1) — круговая шкала с 360 делениями (соответствующими одному угловому градусу каждое), размеченными так, что отсчет ведется от нуля по часовой стрелке. Направлению на север (норд, N, или С) обычно соответствует 0°, на восток (ост, O, E, или В) — 90°, на юг (зюйд, S, или Ю) — 180°, на запад (вест, W, или З) — 270°. Это главные компасные румбы (страны света). Между ними расположены «четвертные» румбы: норд-ост, или С-В (45°), зюйд-ост, или Ю-В (135°), зюйд-вест, или Ю-З (225°) и норд-вест, или С-З (315°). Между главными и четвертными расположены 16 «основных» румбов, таких, как норд-норд-ост и норд-норд-вест (некогда было еще 16 румбов, таких, как «норд-тень-вест», называвшихся просто румбами).
Рис. 1. КАРТУШКА КОМПАСА. Равномерно разделена на 32 компасных румба.
МАГНИТНЫЙ КОМПАС
Принцип действия. В приборе, указывающем направление, должно быть некое опорное направление, от которого отсчитывались бы все другие. В магнитном компасе таким направлением служит линия, соединяющая Северный и Южный полюса Земли. В этом направлении сам собой устанавливается магнитный стержень, если его подвесить так, чтобы он мог свободно поворачиваться в горизонтальной плоскости. Дело в том, что в магнитном поле Земли на магнитный стержень действует вращающая пара сил, устанавливающая его в направлении магнитного поля. В магнитном компасе роль такого стержня играет намагниченная стрелка, которая при измерении сама устанавливается параллельно магнитному полю Земли.
Стрелочный компас. Это самый распространенный вид магнитного компаса. Он часто применяется в карманном варианте. В стрелочном компасе (рис. 2) имеется тонкая магнитная стрелка, установленная свободно в своей средней точке на вертикальной оси, что позволяет ей поворачиваться в горизонтальной плоскости. Северный конец стрелки помечен, и соосно с ней закреплена картушка. При измерении компас необходимо держать в руке или установить на штативе так, чтобы плоскость вращения стрелки была строго горизонтальна. Тогда северный конец стрелки будет указывать на северный магнитный полюс Земли. Компас, приспособленный для топографов, представляет собой пеленгаторный прибор, т.е. прибор для измерения азимута. Он обычно снабжен зрительной трубой, которую поворачивают до совмещения с нужным объектом, чтобы затем считать по картушке азимут объекта.

Рис. 2. СТРЕЛОЧНЫЙ КОМПАС с арретиром для стрелки. При нажатии арретира освобожденная стрелка сама устанавливается параллельно магнитному полю Земли. 1 — намагниченная стрелка; 2 — стеклянная или пластиковая крышка с разметкой компасных направлений; 3 — каменный (часовой) подпятник; 4 — арретир для закрепления стрелки в нерабочем положении; 5 — ось.
Рис. 3. ЖИДКОСТНЫЙ (СУДОВОЙ) КОМПАС, самый точный и стабильный из всех видов магнитного компаса. 1 — отверстия для перелива компасной жидкости при ее расширении; 2 — заливочная пробка; 3 — каменный подпятник; 4 — внутреннее кольцо универсального шарнира; 5 — картушка; 6 — стеклянный колпак; 7 — маркер курсовой черты; 8 — ось картушки; 9 — поплавок; 10 — диск курсовой черты; 11 — магнит; 12 — котелок; 13 — расширительная камера.
Жидкостный компас. Жидкостный компас, или компас с плавающей картушкой, — это самый точный и стабильный из всех магнитных компасов. Он часто применяется на морских судах и потому называется судовым. Конструкции такого компаса разнообразны; в типичном варианте он представляет собой наполненный жидкостью «котелок» (рис. 3), в котором на вертикальной оси закреплена алюминиевая картушка. По разные стороны от оси к картушке снизу прикреплены пара или две пары магнитов. В центре картушки имеется полый полусферический выступ — поплавок, ослабляющий нажим на опору оси (когда котелок наполнен компасной жидкостью). Ось картушки, пропущенная через центр поплавка, опирается на каменный подпятник, изготовляемый обычно из синтетического сапфира. Подпятник закреплен на неподвижном диске с «курсовой чертой». В нижней части котелка имеются два отверстия, через которые жидкость может переливаться в расширительную камеру, компенсируя изменения давления и температуры. Картушка плавает на поверхности компасной жидкости. Жидкость, кроме того, успокаивает колебания картушки, вызываемые качкой. Вода не годится для судового компаса, так как она замерзает. Используется смесь 45% этилового спирта с 55% дистиллированной воды, смесь глицерина с дистиллированной водой либо высокочистый нефтяной дистиллят. Котелок компаса отлит из бронзы и снабжен стеклянным колпаком с уплотнением, исключающим возможность протечки. В верхней части котелка закреплено азимутное, или пеленгаторное, кольцо. Оно позволяет определять направление на различные объекты относительно курса судна. Котелок компаса закреплен в своем подвесе на внутреннем кольце универсального (карданного) шарнира, в котором он может свободно поворачиваться, сохраняя горизонтальное положение, в условиях качки. Котелок компаса закрепляется так, что его специальная стрелка или метка, называемая курсовой, либо черная линия, называемая курсовой чертой, указывает на нос судна. При изменении курса судна картушка компаса удерживается на месте магнитами, неизменно сохраняющими свое направление север — юг. По смещению курсовой метки или черты относительно картушки можно контролировать изменения курса.
ПОПРАВКА КОМПАСА
Поправкой компаса называется отклонение его показаний от истинного норда (севера). Ее причины — девиация магнитной стрелки и магнитное склонение.
Девиация. Компас показывает на т.н. компасный, а не на магнитный норд (северный магнитный полюс), и соответствующая угловая разность направлений называется девиацией. Она обусловлена наличием местных магнитных полей, налагающихся на магнитное поле Земли. Местное магнитное поле могут создавать корпус судна, груз, крупные массы железных руд, расположенные неподалеку от компаса, и другие объекты. Правильное направление получают, учитывая в показаниях компаса поправку на девиацию.
Судовой магнетизм. Местные магнитные поля, создаваемые корпусом судна и охватываемые понятием судового магнетизма, делятся на переменные и постоянные. Переменный судовой магнетизм наводится в стальном корпусе судна магнитным полем Земли. Напряженность переменного судового магнетизма изменяется в зависимости от курса судна и от географической широты. Постоянный судовой магнетизм наводится в процессе постройки судна, когда под влиянием вибрации, вызываемой, например, операциями клепки, стальная обшивка становится постоянным магнитом. Напряженность и полярность (направление) постоянного судового магнетизма зависят от местоположения (широты) и ориентации корпуса судна в период его сборки. Постоянный магнетизм частично теряется после спуска судна на воду и после того, как оно побывает в бурном море. Кроме того, он несколько изменяется в процессе «старения» корпуса, но его изменения существенно уменьшаются после эксплуатации судна в течение года. Судовой магнетизм можно разложить на три взаимно перпендикулярные компоненты: продольную (относительно судна), поперечную горизонтальную и поперечную вертикальную. Отклонения магнитной стрелки, обусловленные судовым магнетизмом, корректируют, помещая возле компаса постоянные магниты, параллельные этим компонентам.
Нактоуз. Судовой компас обычно устанавливается в универсальном шарнире на специальной подставке, называемой нактоузом (рис. 4). Нактоуз жестко и надежно прикрепляется к палубе судна, обычно на средней линии последнего. На нактоузе устанавливаются также магниты, компенсирующие влияние судового магнетизма, и закрепляется защитный колпак для компаса с внутренним осветителем картушки. Ранее нактоуз выполнялся в виде резной фигуры из дерева, но на современных судах это просто цилиндрический стенд.
Рис. 4. НАКТОУЗ, подставка для судового компаса. Четвертные сферы и курсовой магнит компенсируют влияние судового магнетизма. 1 — курсовой магнит; 2 — маркер курсовой черты; 3 — защитный колпак; 4 — четвертная сфера; 5 — котелок компаса; 6 — магниты.
Магнитное склонение. Магнитное склонение — это угловая разница между магнитным и истинным нордом, обусловленная тем, что магнитный северный полюс Земли смещен на 2100 км относительно истинного, географического.
Карта склонений. Магнитное склонение изменяется по времени и от точки к точке на земной поверхности. В результате измерений магнитного поля Земли получены карты склонения, которые дают величину магнитного склонения и скорость его изменения в разных районах. Контуры нулевого магнитного склонения на таких картах, исходящие из северного магнитного полюса, называются агоническими линиями или агонами, а контуры равного магнитного склонения — изогоническими или изогонами.
Учет поправки компаса. В настоящее время находит применение целый ряд разных способов учета поправки компаса. Все они одинаково хороши, а потому достаточно привести для примера лишь один, принятый в ВМС США. Девиации и магнитные склонения к востоку считаются положительными, а к западу — отрицательными. Вычисления производят по следующим формулам: Магн. напр. = Комп. напр. + Девиация,
Комп. напр. = Магн. напр. + Склонение.
ЛИТЕРАТУРА
Кожухов В.П. и др. Магнитные компасы. М., 1981 Нечаев П.А., Григорьев В.В. Магнитно-компасное дело. М., 1983 Дегтерев Н.Д. Стрелочные магнитные компасы. Л., 1984

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество. 2000.

Сегодня цифровые технологии упростили нам жизнь и с помощью Глонасс и GPS, мы легко можем ориентироваться на местности, но этим приборам нужна электросеть, интернет, связь, а представьте, что все эти приборы отказались работать: села зарядка, нет сети, или вообще сломались и что делать? Правильно только старый добрый компас вас спасет! Актуальность магнитного компаса объясняется просто — прибору не требуются питание и подзарядка, доступ к сотовой связи или интернету. Это устройство работает и в глухом лесу, и в степи, и в экстремальных условиях.

Для чего нужен компас?

Компас нужен для определения ориентира на местности — это основная функция компаса – используя компас можно найти дорогу домой.

Он может выручить и заблудившихся в лесу или бескрайних полях. Ведь, путешествуя, никто не знает, где и когда он может заблудиться или потеряться.

Собираясь в путешествие, не забудьте захватить с собой все необходимое. На вопрос о том, для чего нужен компас в путешествиях, ответ банален и прост: чтобы вернуться домой.

Если собираетесь в другую страну, и планируете какие-то походы (по пустыням, джунглям, горам). Что может произойти, если отстать от экскурсионной группы, страшно и подумать. А компас может выручить каждого из такой беды.

А вы умеете пользоваться компасом?

Правила при использование классического магнитного компаса:

1. Для корректного направления устройство обязано быть в горизонтальном положении.
2. Необходимо снять прибор с фиксатора, который не позволяет его стрелке свободно вращаться.
3. Стрелка автоматически показывает на север. Для этого нужно повернуться прибор так, чтобы 0 и 360 соединились с направлением стрелки, которая указывает на север.
4. Необходимо в соответствии с картой местности выбрать направление для передвижения, подсчитав угол, по которому нужно двигаться.
5. После использования компас необходимо снова зафиксировать.

Учтите, что вблизи скоплений металла, под линией электропередач, в зоне магнитных аномалий, на высоте в горах магнитный компас делает погрешности.

Классический магнитный компас

Классический магнитный компас представляет собой компактный круглый прибор в корпусе из металла или пластика. Под прозрачной верхней крышкой расположен плоский циферблат (лимб), куда нанесены угловые градусы с возрастанием по часовой стрелке. Делений может быть разное количество, в зависимости от модели, но всегда имеется полный охват измерения окружности — 360º.
Напротив 0 расположен север с международным обозначением N (north) либо русским С (север). Напротив 180 градусов — юг с обозначением S (south) либо Ю (юг). Напротив 90 градусов — восток с обозначением E (east) либо В (восток). Напротив 270 — запад с обозначением W (west) либо З (запад).
В центре лимба на иглу нанизана магнитная двухсторонняя стрелка, одна половина которой окрашивается в красный цвет либо специально помечается. Она всегда показывает остриём туда, где сторона северного магнитного полюса. В нерабочем состоянии стрелку удерживает арретир — механический рычажок, выполняющий роль стопора. Если его отпустить, стрелка тут же развернётся помеченным концом на север.

В последнее время в печати появились материалы об электронном компасе, как правило, эти материалы предполагают использование в таких приборах магниторезистивных датчиков магнитного поля .

Ниже предлагается рассмотреть отдельные вопросы создания электронного компаса с применением магниточувствительных интегральных схем, именуемых в зарубежной печати “схемами Холла”.Такие схемы сегодня доступны для радиолюбителей, проживающих в странах СНГ .

В настоящее время для определения координат относительно сторон света используются различные навигационные приборы и оборудование. К таким приборам относятся: магнитный и радиокомпас, радиополукомпас, гирокомпас и гирополукомпас, приемники системы GPS и др.

Каждому из этих приборов присущи как определенные преимущества, так и очевидные недостатки. Следует отметить, что ни один из известных навигационных приборов не может обеспечить точного определения азимута во всех районах Земли при любой погоде, различных состояниях магнитосферы и радиопомехах.

Точное определение положения объектов на поверхности Земли и в пространстве представляет собой достаточно сложную техническую задачу, которая решается при помощи магнитометрических систем контроля пространственного положения (МСКПП) с учетом многих факторов.

В связи с этим в морском деле, в авиации, в военном деле применяют совместно компасы различных типов, и на их основе созданы единые (комплексные) курсовые системы.

Однако, в «бытовых целях” наибольшее распространение получили устройства, предназначенных для регистрации магнитного поля Земли (МПЗ) и ориентирования различной аппаратуры на плоскости и в пространстве относительно направления МПЗ.

Наиболее распространенными и доступными (по стоимости) для “обычного пользователя» являются устройства, использующие принцип магнитного компаса.

Немного теории. Для понимания принципов ориентирования по магнитному полю Земли ниже приведем некоторые основные понятия и принципы.

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли (часто называемое еще и геомагнитным — ГМП) в каждой точке пространства характеризуется вектором напряженности Т, направление которого определяется тремя составляющими X, Y, Z (северной, восточной и вертикальной составляющей) в прямоугольной системе координат (рис. 1), или тремя элементами Земли: горизонтальной составляющей напряженности Н, магнитным склонением D (угол между Н и плоскостью географического меридиана) и магнитным наклонением I (угол между Т и плоскостью горизонта).

Для изучения пространственного распределения основного геомагнитного поля, измеренные в разных местах значения Н, D, I наносят на специальные карты (которые носят наименование магнитных карт Земли) и соединяют линиями точки равных значений элементов. Такие линии называют соответственно изодинамами, изогонами, изоклинами.

Линия (изоклина) I = 0, т.е. магнитный экватор, не совпадает с географическим экватором. С увеличением широты значение I возрастает до 90° в магнитных полюсах. Полная напряженность Т от экватора к полюсу растет от 33,4 до 55,7 А/м (от 0,42 до 0,7 э или от 42 до 70 мкТл).

Ось центрального диполя не совпадает с осью вращения Земли. Северный магнитный полюс расположен в Гренландии близ города Туле (78° северной широты, 69° западной долготы), а южный магнитный полюс расположен в Антарктиде (78° северной широты, 249° западной долготы).

Таким образом, магнитная ось наклонена на 12° к оси вращения Земли. Следует отметить, что понятие “северный магнитный полюс» и «северный магнетизм», как и “южный магнитный полюс” и “южный магнетизм» не совпадают.

Северный магнитный полюс Земли включает понятие южного магнетизма, а южный магнитный полюс — северного. Материковое магнитное поле Земли имеет среднюю напряженность Н около 0,45 э.

Рис. 1. Составляющие магнитного поля Земли.

Однако на земном шаре существуют области магнитных аномалий, где напряженность магнитного поля может превышать среднюю в 2-3 раза. Обычно сильные магнитные аномалии связываются с залежами магнетитовых (FeO, Fe203) и гитаномагнетитовых (примеси ТiO2) руд, с залежами других пород, обогащенных магнетитом, с некоторыми пирроктиловыми (FeS) месторождениями.

Приметами таких аномалий являются Кривой Рог, Кольские аномалии, аномалии на Урале и т.п. Наиболее сильной аномалией на земном шаре является аномалия в районе г. Курска и г. Белгорода, получившая наименование Курской магнитной аномалии (КМА).

Напряженность поля КМА (вертикальная составляющая) достигает здесь 1,Б…1,91 э (150…190 мкТл), Эта аномалия объясняется наличием большого рудного тела под поверхностью Земли. Наиболее известным применением явления земного магнетизма является компас, изобретенный в Китае более 2000 лет тому назад, который начал использоваться примерно в XII веке.

Принцип действия компаса основан на взаимодействии магнитного поля постоянных магнитов компаса с горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.

Простейший компас представляет собой круглую коробку из немагнитного материала, в центре которой располагается магнитная стрелка, установленная на остром основании (например, на игле).

Свободно вращающаяся магнитная стрелка поворачивается вокруг оси, располагаясь вдоль силовых линий магнитного поля. Таким образом, стрелка всегда указывает одним из концов в направлении Северного магнитного полюса.

Для определения азимута компас должен находиться в строго горизонтальном положении. Точность определения направления (или азимута) простым компасом составляет З…5п.

Точность современных судовых магнитных компасов в средних широтах и при отсутствии качки достигает 0,3…0,5°. К недостаткам магнитного компаса относится необходимость внесения поправки в его показания на несовпадение магнитного и географического меридианов (поправка на магнитное склонение) и поправки на девиацию (вращение Земли).

Вблизи магнитных полюсов Земли и крупных магнитных аномалий точность показаний магнитного компаса резко снижается, в этих районах приходится пользоваться навигационными приборами других типов .

В связи с бурным развитием микромагнитоэлектроники в последнее время широкое распространение получили т.н. электронные компасы. Электронные компасы имеют массу преимуществ перед традиционными (стрелочными).

Они вибро- и удароустойчивы, к тому же конструкции современных компасов предусматривают: возможность введения местоположения пользователя, установку магнитного склонения, автоматическую компенсацию при воздействии внешних полей, установку маршрута и его запись, прямой интерфейс с электронной системой навигации и т.д.

Рис. 2. Разложение вектора магнитного поля Земли на составляющие.

Точность определения азимута электронным компасом может достигать 0,1°. В таких приборах роль “магнитной стрелки” выполняет преобразователь магнитного поля.

Принципы определения направления вектора МПЗ

На практике определение направления вектора магнитного поля Земли (Н) сводится к измерению напряженности двух его составляющих Нx и Нy (рис. 2) с дальнейшим вычислением угла. Угол ф, в общем случае, определяется по формуле:

Следует отметить, что значения напряженности магнитного поля, определенные преобразователем (датчиком) МП, могут колебаться как по амплитуде (дельта Н), так и по постоянной составляющей (Hy0 и Hx0). С учетом этого уравнение (1) принимает следующий вид (2) (см. врезку).

Так как абсолютные значения синуса и косинуса угла равны при 45 градусах, то вычисления производят только в этой области. Если предположить, что погрешность измерения H составляет 1 %, то при угле 45 градусов получают максимальное отклонение 1,1 градуса.

Для достижения необходимой точности при определении направления менее 1% в работе (2) были сформулированы следующие основные требования к Измерительной системе, предназначенной для определения вектора МПЗ (формула):

  • Должны использоваться, как минимум, два датчика МПЗ. При этом их магниточувствительные элементы располагаются перпендикулярно друг к другу Один датчик МП регистрирует другой
  • Диапазон измерений должен составлять от 20 до ЮОА/м {от 0,25 до 1,25 гс или от 25 до 125 мкТп).
  • Отклонение амплитуды смещения не должно превышать 1% от максимального значения.

Структурная схема электронного компаса

В последние годы на отечественном рынке появилось достаточно много моделей электронных компасов, выпускаемых зарубежными производителями. Эти модели имеют различные характеристики, различный набор функций и различное конструктивное оформление. Стоимость таких устройств составляет от 20 до 1000 USD.

Рис. 3. Возможный вариант структурной схемы электронного компаса.

В зависимости от назначения структурные и электрические схемы электронных компасов могут быть весьма разнообразными. Однако все они содержат некоторые общие узлы уі блоки.

Возможный вариант структурной схемы электронного компаса приведен на рис, 3. Структурная схема электронного компаса содержит следующие основные узлы и блоки:

  • Два канала для измерения напряженности МПЗ по осям X и Y
  • Канал определения угла наклона устройства.
  • Микропроцессор
  • Блок ввода местоположения пользователя.
  • Блок памяти.
  • Интерфейс,
  • Графический и (или) цифровой индикаторы.
  • Стабилизированный источник питания.

Назначение основных узов и блоков

Каналы определения азимута. Представляют собой измерители напряженности магнитного поля Земли по осям X и Y. Выходной сигнал каждого канала выдается через АЦП в цифровой форме и поступает в микропроцессор. Конструктивно каналы могут быть реализованы в виде ИМС.

Канал определения угла наклона, Представляет собой устройство, определяющее угол наклона устройства относительно Земли. Задача данного канала заключается в вы работке специальной поправки в данные канала определения азимута, при углах наклона до ±45° относительно Земли.

Выходной сигнал данного канала выдается через АЦП в цифровой форме и поступает в микропроцессор. Конструктивно канал может быть реализован в виде ИМС.

Микропроцессор служит для обработки сигналов, поступающих с каналов определения азимута и угла наклона, выработки соответствующих поправок и передаче выходных данных, через интерфейс, на графический и цифровой индикаторы направления. Обычно реализуется в виде БИС. Блок ввода местоположения пользователя.

Предназначен для ручного («клавиатурного”) ввода информации о местоположении (например, страны или города) пользователя. Сигнал с этого блока поступает в микропроцессор, где сравнивается с фиксированной информацией о местоположении стран и городов, хранящейся в блоке памяти.

Блок памяти. Энергонезависимое электронное устройство, предназначенное для хранения сведений о географических координатах стран и городов. Может хранить данные о 500 и более объектах. Интерфейс или блок сопряжения.

Представляет собой электронное устройство, преобразующее выходной сигнал микропроцессора в форму, необходимую для работы графического и цифрового индикаторов.

Основную проблему при разработке электронных компасов составляет оптимальный выбор типа датчика или преобразователя магнитного поля (ПМП).

В качестве датчиков МП в таких устройствах могут использоваться различные типы преобразователей магнитного поля: магниторезисторы, высокочувствительные элементы Холла, магнитодиоды и магнитотранзисторы, магниточувствительные интегральные схемы, миниатюрные индуктивные и феррозондовые датчики и т.п.

Выбор типа ПМП осуществляется с учетом требуемых параметров и характеристик разрабатываемой аппаратуры, условий ее эксплуатации и целого ряда экономических факторов.

Основное требование, предъявляемое к ПМП, предназначенных для этих целей, — это высокая и явно выраженная координатная магнитная чувствительность.

В настоящее время наиболее широкое применение в составе электронных компасов получили тонкопленочные магниторезисторы и миниатюрные индуктивные датчики МП.

Принцип действия таких устройств рассматривается в работах . Следует отметить, что разработка современного электронного компаса в “домашних условиях” представляет собой достаточно сложную задачу даже для квалифицированного радиолюбителя.

Однако, для понимания принципов работы и оценки возможностей подобных приборов, ниже рассматриваются два простейших варианта “электронного компаса», реализованных с применением магниточувствительной ИС, построенной с использованием элемента Холла.

М. Бараночников. г. Москва. E-mail: baranochnikovmail.ru РМ-07-17.

Литература:

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *