Глава IX . Навигационные приборы и инструменты.

Для обеспечения безопасности плавания, контроля за движением судна и его местонахождением относительно береговых предметов в судовождении применяются различные навигационные приборы и инструменты:

а) для определения направлений - компасы, пеленгаторы;

б) для определения скорости хода судна и пройденного им расстояния - лаги (ручные, механические и т. д.);

в) для определения глубины моря - лоты (ручные, механические и эхолоты);

г) угломерные инструменты (секстаны), часы, бинокли, оптические дальномеры;

д) инструменты для работы на карте - транспортир штурманский, линейка параллельная, циркуль, протрактор, грузики для карт.

Для маломерных судов основными навигационными приборами являются магнитные компасы, ручные лаги, лоты, прокладочный инструмент, бинокль и часы.

§ 30. Магнитные компасы.

1. Назначение и принцип действия.

Компасом называют навигационный прибор, предназначенный для определения курса судна и направлений на различные береговые или плавучие предметы, находящиеся в поле зрения судоводителя. Компас используется также для определения направления ветра и дрейфа судна. По показанию магнитного компаса производится управление судном, с его помощью определяют пеленги на береговые предметы. Обычно магнитный компас устанавливается на высоком открытом месте в диаметральной плоскости судна.

В магнитном компасе использовано свойство магнитной стрелки устанавливаться своими концами в направлении действующего на нее магнитного поля. На стрелку судового компаса, кроме магнитного поля земли, действует также магнитное поле, создаваемое на судне железным корпусом и железными предметами оборудования. Под действием этих двух сил магнитная стрелка устанавливается в плоскости компасного меридиана. Магнитный компас подвержен влиянию и других внешних сил, возникающих при качке, поворотах судна, которые выводят стрелку из устойчивого положения. На стрелку компаса влияет также вибрация корпуса от работы двигателя.

У морских * магнитных компасов роль стрелки выполняет система из четырех, шести и более тонких магнитов, помещенных в котелок с жидкостью, обеспечивающей быстрое гашение колебаний магнитной системы.

Воздушный поплавок поддерживает магнитную систему на плаву, что обеспечивает минимальное трение в точке подвеса. Морской магнитный компас снабжен специальным устройством - девиационным прибором, уменьшающим воздействие на магнитную систему компаса магнитного поля железного корпуса судна. С помощью карданового подвеса обеспечивается горизонтальное положение котелка во время качки, крена и дифферента.

2. Устройство 127-миллиметрового магнитного компаса марки ГУ.

Морской магнитный 127-миллиметровый компас состоит из картушки, котелка, заполненного компасной жидкостью, пеленгатора, нактоуза. Для защиты в непогоду и для освещения картушки ночью имеется устройство, названное шаровым осветительным прибором.

Рис. 62 Картушка магнитного компаса: 1 - магнитные стрелки; 2 - картушка; 3 - поплавок

Картушка (рис. 62) является основной частью компаса. Она состоит из системы магнитных стрелок, поплавка с латунным ободком и диска со шкалой. Магнитная система состоит из шести стрелок. Поплавок изготовляется из тонкой листовой латуни. К нему припаиваются стрелки, помещенные в латунные пеналы. Поплавок уменьшает вес картушки и снижает давление на шпильку. Вдоль вертикальной оси поплавка сделано сквозное отверстие для топки, изготовленной из сапфира или агата. Своим нижним вогнутым основанием она соприкасается с острием компасной шпильки. Латунный ободок припаян к поплавку. К ободку винтами крепится опорный диск, вырезанный из слюды, на который наклеен бумажный диск картушки с градусной шкалой. Цена одного деления шкалы 1°. Большими латинскими буквами отмечены главные N , S , О, W и четвертные NO , NW , SO , SW румбы.

Котелок (рис. 63) представляет собой латунный резервуар, разделенный на две камеры: верхнюю - основную и нижнюю - дополнительную. В центре дна верхней камеры установлена латунная колонка со сквозным отверстием внутри. На верхнюю часть колонки на резьбе посажена компасная шпилька с напаянным на конце кусочком иридия. Внутри верхней камеры установлены две курсовые нити. Носовая курсовая черта служит индексом для отсчета курса судна. Внутренняя часть камеры окрашена в белый цвет. Дополнительная камера предназначена для компенсации объема жидкости при изменении температуры. Дном дополнительной камеры является тонкая латунная гофрированная диафрагма. При увеличении объема жидкости латунная диафрагма прогибается вниз, увеличивая объем нижней камеры. В среднюю часть диафрагмы вставлено небольшое световое стекло с отверстием посредине, закрытым пробкой. Через это отверстие производится замена или затачивание шпильки. Снизу картушка освещается электрической лампочкой, ввернутой в гнездо донной части котелка. Сверху котелок закрывается толстым стеклом, установленным на резиновой прокладке. Стекло закрепляется латунным азимутальным кольцом, разбитым на градусы от 0 до 360. По шкале азимутального кольца определяются курсовые углы видимых предметов с помощью пеленгатора. Нулевое деление шкалы азимутального круга смещено от диаметральной плоскости судна влево на 30° для удобства пользования пеленгатором. В нижней части котелка имеется свинцовый груз, удерживающий плоскость азимутального круга котелка в горизонтальном положении. Котелок заполнен компасной жидкостью из 43% раствора этилового спирта. Доливка компасной жидкости производится через боковое отверстие в нижней камере котелка. Кардановый подвес позволяет котелку сохранять горизонтальное положение при качке.

Рис. 63. 127-миллиметровый компасный котелок с донным освещением системы ГУ: 1 - отражатель света; 2 - шпилька; 3-магнитные стрелки; 4 - курсовая черта; 5 - карданное кольцо; 6 - цапфа; 7-картушка; 8 - топка; 9 - поплавок; 10 - стекло; 11 - азимутальный круг; 12 - резиновая прокладка; 13 -верхняя камера; 14 - нижняя камера; 15 - диафрагма; 16 - световое окно; 17 - кольцо для вытаскивания патрона; 18 - патрон; 19 - электрическая лампочка

Пеленгатор (рис. 64) служит для определения направления на видимые предметы. Он состоит из основания, предметной и глазной мишеней, чашки для установки дефлектора. Основание пеленгатора изготовляется в виде крестовины или кольца. Пеленгатор ставится на азимутальном кольце компаса и поворачивается на нем в любом нужном направлении. Слева от глазной мишени расположен индекс для снятия отсчета с азимутального круга. Предметная мишень - это рамка, укрепленная на шарнире. Вдоль рамки натянута медная проволока - прицельная нить предметной мишени. Предметная мишень снабжена темным откидным зеркалом, которое необходимо для пеленгования небесных светил.

Глазная мишень представляет собой планку с прорезью. На мишень надета передвижная каретка с закрепленной в ней призмой, через которую производится отсчет с картушки компаса. 3 солнечную погоду глазная мишень прикрывается светофильтром. Чашка входит в комплект пеленгатора и служит для установки на нее прибора - дефлектора при производстве девиационных работ. При работе с пеленгатором судоводитель должен помнить, что призма дает отсчет шкалы в перевернутом изображении (справа налево).

Нактоуз (рис 65) представляет собой шкафчик с открывающейся в корму дверцей. Устанавливается и крепится к палубе на деревянной подушке. В нактоузе помещается девиационный прибор, предназначенный для уничтожения девиации. В верхнем части снаружи нактоуза размещены бруски, шары мягкого железа и магниты-уничтожители, предназначенные для компенсации девиации. На верхнем основании нактоуза укреплена латунная шейка с пружинным подвесом, на который подвешивается компас с карданным кольцом.

Рис 64. Пеленгатор 127-миллиметрового компаса: 1 - стойка для проворачивания пеленгатора; 2 -индекс; 3 - чашка пеленгатора; 4 - откидное зеркало; 5 - пеленгаторная нитка; 6 - предметная мишень; 7 - глазная мишень; 8 - откидной щиток; 9 - щель для дневного пеленгования; 10 - призма, 11 - откидной щиток призмы; 12 -винтики, крепящие оправу призмы; 13 - цветные стекла; 14 - лапки

Шаровой осветительный прибор (рис. 66) предназначен для освещения котелка компаса в случае отсутствия донного электрического освещения. С обеих сторон прибора вставлено по одному масляному фонарю. Кроме фонарей, в устройстве осветительного прибора предусмотрена электрическая лампочка. Пеленгование предметов с осветительным прибором производится через открывающиеся окна. Большое окно должно быть обращено к наблюдателю. Кроме осветительного прибора, может использоваться бра со щелевым отверстием и лампой внутри.

Лабораторная работа №1

МагнитныЕ компасЫ УКП-М и КМО-Т

Цель работы:

1. Изучить принцип действия и устройство магнитного компаса УКП - М.

2. Изучить принцип действия и устройство магнитного компаса КМО - Т.

План проведения занятия

1. Ознакомление с принципом действия и устройством магнитного компаса УКП-М.

2. Ознакомление с принципом действия и устройством магнитного компаса КМО – Т.

Теоретические положения

Конструкция магнитного компаса УКП-М

Магнитные компасы используются на судах в качестве курсоуказателя, а также для определения места судна в море по пеленгам береговых ориентиров и небесных светил. Компас, используемый для пеленгования и для контроля курса, называется главным . Он устанавливается на верхнем мостике в диаметральной плоскости судна или, как исключение, вблизи нее. Компас, находящийся в рулевой рубке, по показаниям которого рулевой удерживает судно на заданном курсе, называется путевым .

Чувствительный элемент магнитного компаса УКП-М представляет собой шестистрелочную магнитную систему (рис.1.1), помещенную в котелок с поддерживающей жидкостью. Чувствительный элемент имеет круговую шкалу для отсчета курса судна. Магнитная система со шкалой называется картушкой магнитного компаса, центрируемой при помощи шпильки.

Так как концы стрелок 1 находятся на одной окружности и под заданными углами по отношению к диаметру их магнитной системы, то этим с достаточной для практики точностью достигается автоматическое уничтожение коэффициентов девиации высших порядков. Такое обстоятельство позволяет во всех случаях судовой практики ограничиваться определением остаточной девиации у компаса только на восьми равноотстоящих компасных или магнитных курсах.

Кроме того, таким расположением стрелок достигается еще равенство моментов инерции картушки относительно любой экваториальной оси ее диска с делениями, что исключает беспорядочные колебания самой картушки во время качки судна.

Рис.1.1 Картушка магнитного компаса

Оправа картушки (рис. 1.1) состоит из поплавка 2 , изготовленного из тонкой листовой латуни с ободком, конуса 7 , снабженного агатовой топкой 3 и крепительным винтом 4 к ней, бумажного диска 5 и опорного диска 6 . Конус 7 служит для того, чтобы картушка могла приобретать на шпильке, ввинченной до отказа в колонку котелка, угол наклона ≤ 12°, не касаясь этой колонки.

Бумажный диск 5 разбит на 360° через 1°, причем цифрами обозначены десятки градусов, начиная от 0°. Латинскими буквами обозначены главные и четвертные румбы.

Котелок компаса с жидкостью, в которой находится картушка, установлен в кардановом подвесе в верхней части нактоуза, предназначенного для подвеса магнитного компаса и размещения девиационного прибора. Нактоуз крепится к верхней палубе и, как правило, располагается в диаметральной плоскости судна. Такое его расположение обеспечивает наиболее благоприятные магнитные условия для работы магнитного компаса.

На боковой стенке котелка имеется отверстие, закрываемое винтовой пробкой. Через указанное отверстие котелок заполняется поддерживающей жидкостью (водным раствором этилового спирта крепостью 43º), не замерзающей до -26º. При наличии в основной камере котелка воздушных пузырей, необходимо их удалить. Для этого котелок компаса аккуратно переворачивают стеклянной крышкой вниз и покачивают вокруг горизонтальной оси или, убрав из чашки с грузом патрон электрической лампочки, несколько раз слегка нажимают на пробку диафрагмы. Если эти меры не дают желаемого результата, то следует долить в котелок некоторое количество компасной жидкости.

В комплект компаса входит пеленгатор - приспособление для пеленгования предметов и небесных светил, а также для определения курсовых углов .

Магнитный компас, установленный на немагнитном судне, показывает магнитный курс (МК ), отличающийся от истинного курса (ИК ) на величину магнитного склонения d :

ИК = МК + d (1.1)

Судовое железо влияет на показания магнитного компаса. В его отсчете - компасном курсе (КК ) – появляется погрешность, называемая девиацией δ . Общая поправка магнитного компаса будет

∆ = d + δ. (1.2)

Истинный курс судна при этом определяется из выражения

ИК = КК + ∆ , (1.3)

ИК = КК + δ + d (1.4)

Компасный курс (КК ), исправленный девиацией δ , определяет величину магнитного курса (МК ),

МК = КК + δ (1.5)

На рис. 1.2 представлены соотношения (1.1)-(1.5). Девиация магнитного компаса δ - это погрешность, в которую входят четыре ее составляющие:

-постоянная девиация, возникающая от мягкого железа;

-полукруговая девиация, обусловленная влиянием в основном твердого судового железа;

-четвертная девиация, вызываемая мягким судовым железом;

-креновая девиация , возникающая при крене и качке судна, и обусловленная в основном действием вертикальных ферромагнитных элементов корпуса судна.

Для уничтожения этих трех девиаций в конструкции магнитного компаса имеется три самостоятельных приспособления.

Компенсаторы полукруговой девиации – две пары постоянных магнитов-уничтожителей, установленных внутри компаса. Одна пара - продольные магниты, другая - поперечные. Уничтожение полукруговой девиации заключается в отыскании надлежащего положения магнитов при помощи кареток или маховиков В и С .

Компенсаторы четвертой девиации выполнены в виде горизонтальных пластин из мягкого ферромагнитного материала, которые устанавливают с снаружи нактоуза, в его верхней части.

Вертикальный постоянный магнит для уничтожения креновой девиации помешен внутри нактоуза в девиационной трубе. Маховиком Z устанавливают его соответствующее положение.

Магнитный компас дает возможность определить не только курс судна, но также курсовой угол и пеленг какого-либо объекта.

Проверки магнитного компаса

Проверка картушки на застой

Застой картушки вызывается сухим трением в подвесе чувствительного элемента. Для определения величины застоя картушку отклоняют на небольшой угол, воздействуя на нее каким-либо магнитом. После того, как магнит будет убран, она должна вернуться на первоначальный отсчет. При наличии застоя картушка установится в другом положении. Разность отсчетов характеризует величину застоя.

Для увеличения точности определения угла застоя отсчеты по картушке измеряют через призму пеленгатора. Работу выполняют на берегу в приведенной далее последовательности:

– устанавливают пеленгатор на отсчет 0° по азимутальному кругу и поворачивают нактоуз компаса так, чтобы под призмой пеленгатора оказался отсчет 180° (S ) картушки.

– воздействуя небольшим магнитом, отклоняют картушку на 2 - 3 градуса, убирают магнит и, после того, как картушка успокоится, снимают отсчет под призмой пеленгатора (с точностью до 0,2°); процедуру повторяют несколько раз;

– находят угол застоя как среднюю разность отсчетов по сравнению с первоначальным значением 180°.

Застой картушки считаемся нормальным, если угол застоя не превышает 0,2°. При большом застое необходимо заточить или заменить шпильку компаса.

Содержание статьи

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).

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.

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.

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.

Магнитный компас - выдающееся изобретение древнекитайских мыслителей. Естественно, в наши дни прибор используется не настолько часто, как в былые века. Однако туристам, пилотам и морякам без него иногда сложно обойтись. Что же представляет собой магнитный компас? В чем заключается принцип работы устройства? Каковы особенности его применения? Давайте вместе в это разберемся.

Краткий экскурс в историю

Прибор, который является прототипом современного магнитного компаса, был разработан еще в III веке до нашей эры. В это время китайским изобретателям удалось сконструировать устройство, которое указывало стороны света. Древнее приспособление состояло из магнетитовой ложки, что с одной стороны содержала выпуклую шарообразную часть, а с другой тонкий черенок. Элемент укладывался на отполированную с разметкой в виде сторон света. Находясь в свободном вращении, черенок ложки всегда останавливался, указывая на юг.

Как видно, первый магнитный компас имел примитивное строение. Устройство обладало целой массой недостатков. Магнетит, из которого была изготовлена вращающаяся ложка, сложно поддавался обработке. В свою очередь, между выпуклой частью такого указателя направления и поверхностью размеченной пластины создавалось трение. Поэтому компас указывал на юг с существенными погрешностями.

Изобретение было основательно доработано в XI веке. Китайский ученый по имени Шэнь Гуа предложил использовать в качестве указателя сторон света намагниченную иголку. Последняя свободно закреплялась на тонкой шелковой нити. Факт того, что кончик иглы всегда указывает на юг, мыслитель объяснил несовпадением магнитных и географических меридиан.

В XIII веке магнитный компас стал широко применяться европейскими мореплавателями. Если поначалу прибор состоял лишь из намагниченной иглы, которая вращалась подвешенной на нити либо плавала в сосуде на кусочке древесины, то позже конструкцию начали помещать в корпус, закрытый стеклом.

Огромный вклад в совершенствование магнитного компаса внес итальянский изобретатель Флаво Джулио. Именно он предложил размещать подвижный магнитный указатель в середине круглого циферблата, который был разделен на отдельные сектора, согласно сторонам света. Позже стрелку компаса стали фиксировать на карданном подвесе, что способствовало получению более точных показателей во время качки на кораблях.

Принцип действия

В современном компасе магнитная стрелка зафиксирована на оси. Поскольку элемент находится в свободном движении, требуется выбор контрольного направления, от которого будет вестись движение к цели. В магнитном компасе таковым является условная линия, что соединяет Южный и Северный полюс планеты. При удержании прибора в статичном всегда будет останавливаться параллельно указанной линии. Отклонения указателя могут наблюдаться лишь поблизости магнитов либо металлических предметов.

Шкала компаса

В целях определения точных показателей магнитная стрелка компаса перемещается по так называемой картушке. Последняя представляет собой круговую шкалу, на которой содержится 360 делений. Каждое из них соответствует одному градусу. Отсчет ведется от нулевого значения согласно движению часовой стрелки. Указателю на север соответствует деление 0 о. Восточное направление определяется по отметке в 90°. Юг можно идентифицировать по значению 180°, а на запад указывает деление 270°. Представленные значения называют основными компасными румбами. Именно по ним определяются стороны света.

Как проверить исправность компаса?

Чтобы определить работоспособность устройства, необходимо расположить компас в магнитном поле другого предмета. Это может быть металлическое изделие либо кусочек магнита. Важно, чтобы изначально стрелка компаса лежала параллельно линии оси север-юг.

Для проверки устройства необходимо уложить его на ровную поверхность, дождавшись остановки указателя направления. Далее достаточно поднести к компасу предмет с собственным магнитным полем. Как только стрелка начнет вращаться, нужно убрать вещь. Если затем указатель станет в исходную позицию, значит, компас работает исправно.

Применение компаса

Как использовать компас? Магнитное поле Земли позволяет найти правильные ориентиры в любой части света. Чтобы не заблудиться, достаточно отметить для самого себя отправную точку в начале движения. Это может быть любой ориентир, например, населенный пункт, автомобильная дорога, река. От отправной точки необходимо отойти на несколько десятков шагов в нужную сторону и развернуться. Далее останется положить компас на ровную поверхность и повернуть его так, чтобы стрелка лежала параллельно направлению север-юг. Как только это произойдет, станет видно, какой градус на шкале прибора соответствует стартовой точке, а какой целевому курсу. Эти числа необходимо запомнить, ведь они станут важны, если придется двигаться назад по этой условной линии.

1. При использовании магнитного прибора всегда нужно помнить о том, что на точности его показателей могут отразиться внешние факторы. Например, если в ходе определения координат за спиной у человека находится рюкзак, в котором содержится целая масса металлических предметов, стрелка, что должна указать на север, может давать сбои. Результатом станет хождение человека по кругу либо передвижение с существенным отклонением от цели.
2. Пользуясь магнитным компасом, всегда нужно принимать во внимание наличие поблизости высоковольтных линий электрического напряжения. Чтобы избежать неточностей в показателях прибора, достаточно отойти от проводов на расстояние порядка 50 метров.
3. Перед походом крайне важно проверить, все ли в порядке с компасом. Возможно, в ходе предыдущего использования прибор получил повреждения, которые помешают считыванию показателей.

В заключение

Вот мы и выяснили, что такое магнитный компас и как правильно пользоваться прибором. Чтобы всегда находить верное направление на незнакомой местности, важно регулярно упражняться с использованием такого устройства, тренировать наблюдательность и зрительную память.

Напоследок стоит отметить, что сегодня магнитными компасами продолжают пользоваться немногие люди. Ведь на смену таким некогда незаменимым приспособлениям пришли многофункциональные GPS-навигаторы, освоить которые гораздо проще. Однако позволить себе такие дорогостоящие устройства может не каждый. В то же время аккумуляторы электронных навигаторов нередко разряжаются в самый неподходящий момент. Именно в таких ситуациях на помощь придет старый добрый компас, с помощью которого можно отыскать дорогу домой.

Магнитный компас наиболее простой из всех видов компасов, известных на сегодняшний день. Но он продолжает использоваться многими людьми: туристами, военными, рыбаками и т.п.

Самые простые модели магнитного компаса состоят из:

• Стрелки — основного элемента любого такого прибора
• Шкалы с обозначениями основных сторон света
• Корпуса, в котором стрелка закреплена таким образом, чтобы иметь возможность вращаться
• Защитного стекла, которое предохраняет стрелку и шкалу от механических повреждений

Более сложные модели могут комплектоваться дополнительными элементами, такими как:

• Подвижный лимб с указателем для более быстрой и удобной работы
• Арретир для фиксации стрелки
• Жидкость для быстрой стабилизации стрелки
• Целик и мушка, позволяющие более точно проводить измерения
• Зеркало для контроля положения стрелки компаса во время измерений на местности
• Прямоугольная основа с линейкой для измерений по карте
• Клинометр, позволяющий узнавать наклон местности
• Линза для работы с мелкими деталями карты
• Элементы крепления для более комфортной работы с компасом
• Защитный корпус, защищающий колбу от повреждений

Теперь некоторые из перечисленных элементов рассмотрим более подробно.

Стрелка компаса

Стрелка — это основной элемент любого магнитного компаса, хотя бывают модели, у которых стрелка образует одно целое с диском, на который нанесена шкала.

Стрелка компаса сделана из ферромагнитного материала и представляет собой постоянный магнит, поворачивающийся на оси. Эта стрелка направлена в сторону магнитных полюсов Земли, если только на нее не оказывают существенного влияния посторонние магнитные поля (вот несколько вариантов ) .
Чаще всего она располагается на шпиле для уменьшения трения во время вращения. В некоторых моделях компасов она является одним целым с диском, на который нанесена шкала.

Как и любой другой магнит, стрелка магнитного компаса имеет северный и южный полюс, которые располагаются на двух ее противоположных концах. Северный показывает в сторону севера, южный — в сторону юга.

Чтобы не возникало путаницы при измерениях, противоположные концы стрелки должны каким-либо образом отличаться. Для этого их чаще всего красят в разные цвета, либо же красят только северный конец стрелки.

Как отличить северную стрелку магнитного компаса

Самый простой вариант - это стрелка на компасе с треугольной или иной формой стрелки на севере или точкой (как правило - светящейся).

Довольно часто стрелку красят в разные цвета, либо же красят только северный конец стрелки. Цвет северной стрелки может быть разным. Это решает производитель, и зачастую не совпадает с тем, что написано в различных источниках.

Обычно цветом помечают один конец стрелки. Это может быть синий, красный, оранжевый, зелёный и др. Вне зависимости от цвета, если помечен только один конец стрелки, то это северный. В этом случае белая или чёрная краска на стрелке — это фоновые краски.

Если у компаса красная и синя стрелки, то красная стрелка компаса указывала на юг, а синяя на север. Синий цвет ассоциировался с холодом, а красный с теплом.

Поэтому необходимо перед использованием компаса самостоятельно проверить свой компас, сориентировавшись на местности любым доступным способом (например, по карте, звездам или Солнцу) и сравнив результат с показаниями устройства.

Картушка на магнитном компасе

Если вы посмотрите на примеры компасов выше, то увидите что на них есть буквы и цифры, нанесенные по кругу на диск, расположенный около или под стрелкой. Они и называются картушкой или иногда некоторые называют это шкалами.

В первую очередь на картушке обозначаются . Всего существует 32 , делящих диск компаса на 32 равных части, но чаще всего используются лишь 8: 4 основных и 4 вспомогательных:

• N (North) — север.
• NE (North-East) — северо-восток.
• E (East) — восток.
• SE (South- East) — юго-восток.
• S (South) — юг.
• SW (South- West) — юго-запад.
• W (West) — запад.
• NW (North-West) — северо-запад.

В редких случаях для русскоязычного населения подписываются заглавными буквами русских названий сторон света — «С» (север), «Ю» (юг), «В» (восток) и «З» (запад).

Также на шкале компаса есть цифры, которые в зависимости от модели компаса показывают или градусы или тысячные . Хотя встречаются модели одновременно с двумя шкалами.

Градусы используются туристами для работы с азимутами, а тысячные — это единицы измерения углов, применяемых в военном деле.

Если это градусная шкала, тогда цифры в ней располагаются в порядке возрастания по часовой стрелке. Полный оборот составляет 360 градусов.

Если же шкала дана в тысячных, то цифры тут могут располагаться, как по часовой, так и против часовой стрелки, в зависимости от модели компаса.

Значения шкалы, показывающей тысячные, могут лежать в разных пределах. Существует три возможных варианта:

• от 0 до 60
• от 0 до 63
• от 0 до 64

Это связано с тем, что тысячная представляет собой примерно 1/6283 полного оборота, что выводится из формулы 1 / (2π × 1000), а такое значение не совсем удобно для использования на практике. Поэтому в целях упрощения задачи использования тысячной, указанное число округлили, причем в разных странах это сделали по-своему:

• в бывшем СССР и некоторых других армиях тысячную приняли равной 1/6000
• в армии Швеции — 1/6300
• в армии НАТО — 1/6400

Отсюда и разное число тысячных в шкалах разных моделей.
Чтобы узнать цену деления шкалы нужно взять соседние засечки, на которых указаны цифры и поделить их разницу на количество отрезков, отделенных засечками между этими цифрами.

Например, для того, чтобы узнать цену деления внутренней шкалы компаса Адрианова:

1. Берем навскидку два его значения, лежащих по соседству на шкале, — 45° и 60°.
2. Определяем разницу между ними: 60° – 45° = 15°.
3. Подсчитываем количество промежутков, разграниченных штрихами между значениями 45° и 60°, — их получается 5.
4. Рассчитываем цену деления градусной (внутренней) шкалы данной модели: 15° / 5 = 3°.

Корпус магнитного компаса

Корпус компаса может быть как металлическим, так и пластмассовым.

Металлические корпуса, как правило, более крепкие. Существуют даже специальные ударопрочные модели, выдерживающие значительные механические воздействия. Однако вместе с тем компасы в металлической оправе, как правило, более тяжелые по сравнению с моделями, корпус которых состоит из пластика.

Считается, что латунный корпус способствует более быстрой стабилизации стрелки за счет возникающих индукционных токов. Но в большинстве современных моделей туристических компасов и компасов для спортивного ориентирования эта задача решена другим путем — наполнением герметичной колбы прибора специальной жидкостью, создающей дополнительное сопротивление для стрелки и мгновенно гасящей любые ее колебания, что очень удобно, особенно, если ориентироваться приходится прямо на ходу.

Подвижный лимб магнитного компаса

Подвижный лимб с указателем служит для более быстрой и удобной работы с компасом.

На лимбе компаса деления идут от 0° до 360° в направлении против движения часовой стрелки или тысячные.

Арретир - это специальное устройство, которое служит для фиксации стрелки компаса в неподвижном положении.
Арретир прижимает стрелку к верхнему стеклу колбы и таким образом не дает ей двигаться, что особенно актуально при передвижении человека по пересеченной местности, когда колебания стрелки компаса могут быть значительными.

Одним из самых известных компасов, имеющих арретир, является компас Адрианова. В этой модели стрелка фиксируется в неподвижном положении при нажатии на арретир и приводится в движение, если рычажок арретира немного вытянуть из корпуса.

Целик и мушка (визир)

Целик и мушка (визир) дают возможность точно определять азимут на выбранный объект либо по известному азимуту находить направление на местности.

Целик с мушкой, как правило, расположены по разные стороны от места крепления стрелки компаса, и даже, будучи повернуты, сохраняют свое положение относительно центра стрелки. Хотя, конечно, далеко не во всех моделях предусмотрена подвижность этих элементов.

Существуют разные варианты исполнения целиков и мушек.

Зеркало

Зеркало в составе конструкции компаса обычно служит для более точных измерений, поскольку позволяет следить за положением стрелки во время визирования прибора на объект, расположенный на местности.

В некоторых моделях зеркало также позволяет более точного направить компас на нужный объект.

Обычно такое зеркало представляет собой ровную гладкую металлическую пластину, что делает его неуязвимым к падениям, ведь в отличии от стеклянного зеркала металлическая пластина никогда не разобьется.

Кроме более точных измерений зеркало на компасе позволяет использовать зеркало по прямому назначению, например, для того, чтобы самостоятельно извлечь попавшее в глаз инородное тело (мошка, соринка). А в аварийной ситуации таким зеркалом можно отражать солнечные лучи, подавать сигналы бедствия.

Жидкость для быстрой стабилизации стрелки

Эта незамерзающая жидкость замедляет движение стрелки компаса и останавливает её быстрее, чем в корпусе заполненным воздухом.

На большой высоте или при низкой температуре жидкость может сжиматься и образовывать пузырьки. Пузырьки не влияют на точность. Они исчезают, когда компас снова оказывается в нормальных условиях.

Подложка

Подложка - это прямоугольная прозрачная основа, на которой размещен компас.

Обычно на подложку наносится разметка линейки, что позволяет эффективно использовать его для работы с картой.

Очень часто вместо одной линейки, на планшет нанесено две шкалы, одна из которых расчерчена таким образом, чтобы измерять расстояния в дюймах или для автоматического перевода сантиметров карты в километры на местности. Второй вариант работает лишь на картах определенного масштаба, который и указывается на линейке с такой шкалой.

Если же подложка прозрачная, то на неё могут быть нанесены дополнительные шкалы.

Также на подложке могут быть сделаны вырезы в форме различных геометрических фигур разного размера для зарисовки обозначений на карте, а также в него может быть встроена линза для разглядывания мелких деталей плана местности/карты.

Крепление магнитного компаса

Существуют три основных варианта крепления компаса: на большой палец руки, на запястье руки, подвешивание на шею.

Такое крепление компасов используются для спортивного ориентирования. Оно позволяет без дополнительных манипуляций быстро сориентироваться по сторонам света.

Однако устройства с пальцевым креплением менее точны по сравнению с другими по двум причинам:

• их размеры слишком малы, чтобы на них можно было нанести шкалу с минимальной ценой деления
• в их конструкции отсутствует линейка, что не дает возможности делать точные измерения по карте

Обычно такие компасы более точны при измерениях на местности, так как имеют более «подробную» шкалу, да и зачастую оснащены элементами визирования.

Крепление магнитного компаса подвешиванием на шею

Для подвешивания компаса на шею многие модели снабжены тонкой веревочкой.

Во время передвижения компас прячется под верхнюю одежду, чтобы не болтаться на шее, не цепляться за окружающие предметы (например, ветки деревьев, выпирающие части рельефа) и не биться о них, а при необходимости — быстро извлекается и используется по назначению, после чего снова прячется под одежду

Светящиеся шкала и стрелка

Часто на стрелку и на шкалу наносится состав, который светится в темноте. Что, конечно же, улучшает возможность ориентироваться в темное время суток.

Вначале для светящегося компаса на магнитную стрелку и циферблат наносились специальные вещества фосфоры, обладающие свойством фосфоресценции — свечения в темноте после их облучения («зарядки») солнечным светом. Однако длительность такого свечения была небольшой.

В 20-х гг. прошлого века для этих целей стали использоваться вещества (обычно на основе изотопов тория или радия), свечение которых было обусловлено мягким и жестким излучением (радиолюминесценция). При этом не требовалась «подзарядка» солнечным светом, и свечение сохранялось на протяжении десятков лет. Однако из-за вредного влияния на здоровье в середине прошлого века им на смену пришли новые виды фосфоресцирующих материалов, длительность свечения превышала 10 часов.

В 1960-х гг. швейцарской компанией «Mb-microtec AG» была разработана новая технология радиолюминесцентной подсветки GTLS (Gaseous Tritium Light Source — газовые тритиевые источники света), получившая торговое обозначение «Тригалайт» (Trigalight). Основу этой технологии составляют крошечные трубки-колбочки, заполненные тритием (изотоп водорода). Их внутренняя поверхность была покрыта люминофором, светящимся под воздействием мягкого излучения трития. Поскольку химический элемент тритий имеет обозначение 3 H, то иногда такую технологию называют «3 Н» или «H3» подсветкой.

В зависимости от состава люминофора свечение тритиевых трубок может быть разного цвета – от зеленого и желтого до синего и красного. В военных компасах обычно используются люминофоры, дающие зеленый цвет (самое яркое и интенсивное свечение).
Гарантированная длительность эксплуатации тритиевой подсветки составляет не менее 10 лет (в зависимости от состава люминофора и технологии изготовления свечение может сохраняться на протяжении 15–20 лет).
Безопасность компасов с тритиевой подсветкой подтверждается современными медицинскими исследованиями, которыми установлено, что ежегодная доза излучения тригалайт почти в 500 раз меньше, чем от излучения естественного радиационного фона.
Несмотря на множество достоинств, технология тритиевой подсветки имеет и существенный недостаток — высокую трудоемкость изготовления тригалайт трубок и как следствие высокую стоимость изделий, применяющих эту технологию.

Клинометр это прибор для измерения углов наклона, высоты или падения пласта горной породы по отношению к уровню земли.

Обычно используется в геологических и в некоторых военных компасах.

Линейка на магнитном компасе

Если вы внимательно рассматривали приведенные выше компасы то довольно часто видели на них линейку.

Линейка нужна для прокладки маршрута и измерения расстояний на карте.