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.

1. Магнитные компасы

По назначению компасы подразделяются на главные, путевые и шлюпочные. По главному компасу назначается курс корабля, а также берутся отсчеты пеленгов на предметы для решения задач по безопасности кораблевождения. Путевым является тот компас, по которому рулевой удерживает корабль на заданном курсе. Шлюпочные компасы имеют меньшие размеры и используются на катерах и шлюпках при сообщении корабля, стоящего на рейде, с берегом, при проведении различных гидрографических работ с катеров и шлюпок и т. п.

На кораблях Военно-Морского Флота применяется морской магнитный 127-мм (5-дюймовый) компас. Его основными частями являются: котелок с картушкой и пеленгатором, нактоуз с амортизирующим подвесом для установки котелка и устройством для уничтожения девиации.

Котелок компаса (рис. 25) представляет собой латунный цилиндрический резервуар, разделенный перегородкой на две камеры. Обе камеры сообщаются между собой с помощью четырех отверстий, прикрытых снизу воронкой. Верхняя - основная камера - окрашивается в белый цвет и служит для размещения в ней главной части компаса - картушки. Сверху камера герметически закрывается стеклом на резиновой прокладке. Стекло с помощью шурупов прижимается к верхнему срезу котелка кольцом, имеющим деления от 0 до 360° через 1° (азимутальный круг). С двух противоположных сторон камеры вертикально внутри укреплены проволоч-,ки, называемые курсовыми чертами. Компас устанавливается так, чтобы его курсовые черты совпадали с диаметральной плоскостью корабля или были строго параллельны ей.

Камера котелка 127-мм компаса заполняется жидкостью - смесью этилового спирта (43 % по объему) с дистиллированной водой. Температура замерзания такой смеси -26 °C.

Рис. 25. Устройство котелка 127-мм магнитного компаса:

1 - перегородка, 2 - верхняя камера; 3 - нижняя камера; 4 - отверстие; 5 - воронка, 6 - картушка; 7 - стекло; 8 - азимутальное кольцо; 9 - курсовые черты; 10 - втулка; 11 - колонка; 12 - шпилька; 13 - топка картушки; 14 - диафрагма; 15 - конический стакан; 16 - пробка; 17 - чашка; 18 - цапфы; 19 - поплавок; SO - магнитные стрелки; 21, 23 - кронштейны; 22 - конус топки

Перегородка в центральной части имеет втулку. Во втулку ввинчивается латунная шпилька с иридиевым или стальным острием, на которое накладывается своей топкой картушка.

Нижняя - дополнительная камера - с помощью кольца на резиновой прокладке закрывается снизу диафрагмой, имеющей в центре конический стакан с ввинченной в него пробкой, через которую можно заменить шпильку и долить компасную жидкость. Нижняя камера заливается жидкостью до уровня нижнего выходного отверстия воронки. Она служит для компенсации изменения объема жидкости при колебаниях температуры окружающего воздуха.

Для увеличения устойчивости котелка вовремя качки к нижней части его корпуса шурупами прикреплена залитая свинцом латунная чашка, в центре которой имеется отверстие для доступа к пробке.

С внешней стороны, в верхней части котелка, прямофы, которыми котелок кладется в специальные гнезда кольца карданового подвеса, а кольцо своими цапфами, ось которых перпендикулярна оси цапф котелка, кладется в гнезда пружинного подвеса, укрепленного в верхней части нактоуза. Такое устройство смягчает динамические воздействия на компас и при качке позволяет котелку сохранять горизонтальное положение.

Картушка состоит из пустотелого поплавка и шести симметрично припаянных к нему магнитных стрелок, заключенных в латунные пенальчики. К поплавку на шести кронштейнах прикреплен ободок и слюдяной диск, на который наклеивается бумажный диск картушки, разделенный по круговой системе на 360° со счетом по часовой стрелке. Диск имеет также деление на главные и четвертные румбы с буквенным их обозначением. Нуль разбивки картушки N находится против северного конца магнитных стрелок. В центре поплавка впаян конус топки.

Топка представляет собой сапфировую или агатовую чашечку, которой картушка накладывается на острие шпильки.

Компасная жидкость обеспечивает картушке легкость и плавность вращения на шпильке, уменьшает трение при вращении, увеличивает устойчивость ее в меридиане во время качки.

Для определения направлений на объекты применяется специальное приспособление - пеленгатор, который устанавливается сверху на котелок компаса. Обыкновенный пеленгатор состоит из основания (латунного кольца с крестовиной) и смонтированных на нем предметной мишени, глазной мишени и чашки для установки дефлектора.

Глазная мишень снабжена зеркальной призмой, служащей для того, чтобы наблюдатель мог одновременно видеть пеленгуемый предмет и отсчет направления по картушке. На специальной колонке глазной мишени укреплены два откидных светофильтра.

Для определения направлений на небесные светила предметная мишень снабжена откидным черным зеркалом, укрепленным у ее основания впереди.

Нактоуз 127-мм компаса представляет собой шкапик из дереза или фигурную отливку из силумина. И в том и в другом случае нактоуз имеет дверцы для доступа к девиационному прибору. Нактоуз имеет пружинный подвес для амортизации котелка, девиационный прибор, а также защитный колпак или шаровой осветительный прибор (ШОП). В верхнем основании нактоуза или на специальных кронштейнах прикрепляется мягкий (в магнитном отношении) металл, предназначенный для уничтожения влияния вредных магнитных сил корабельного металла на стрелку компаса.

Шаровой осветительный прибор служит для освещения картушки при работе в ночное время и предохранения компаса от ударов и загрязнения. Он представляет собой латунный сферический колпак с тремя специальными окнами. По бокам в колпак вмонтированы гнезда для установки масляных фонарей. В верхней части внутри колпака вмонтирована электрическая пальцеобразная лампочка.

В настоящее время выпускаются компасы с донным освещением, в которых подсветка картушки производится снизу специальной электрической лампочкой, вмонтированной в гнездо латунной чашки, закрывающей нижнюю часть котелка.

Повседневный уход за магнитными компасами поручается определенному лицу из числа рулевых. Необходимо помнить, что от точности показаний главного и путевого магнитных компасов зависит безопасность плавания. Особенно осторожно следует обращаться с котелком и пеленгатором - оберегать их от ударов, резких толчков и от воздействия непогоды. Удаление с компаса капель морской воды, налета пыли производят чистой мягкой ветошью, а призмы, светофильтры и зеркало пеленгатора протирают мягкой фланелевой тряпочкой или замшей.

Чистить азимутальное кольцо порошком, пастой или мазью запрещается. Азимутальное кольцо, пеленгатор и острия цапф должны быть смазаны тонким слоем технического вазелина.

При стоянке корабля у причала магнитный компас должен быть закрыт защитным колпаком и накрыт парусиновым чехлом. Пеленгатор снимается с компаса и хранится в специальном футляре или ящике.

Дверца нактоуза для доступа к девиационному прибору должна быть всегда закрыта на замок, ключ от которого хранится у заведующего. Силуминовые нактоузы - вместо дверцы имеют люки, закрывающиеся крышками на специальных болтах.

Судовой магнитный компас и другие виды судовых компасов

Магнитный компас - незаменимая составляющая навигационного оборудования

Магнитный компас – это навигационный прибор, реализующий физический принцип способности магнитной стрелки ориентироваться вдоль магнитных линий Земли, при помощи которого определяется судовой курс, а также направления на объекты, непосредственно наблюдаемые судоводителем. Идеальный магнитный компас указывает направление на север вдоль магнитного меридиана Земли, проходящего через магнитные полюса. Точность магнитных компасов уменьшается по мере приближения к магнитным полюсам.

При определении направления движения судна учитывается, что магнитный и географический полюс не совпадают, и угол между соответствующими магнитным и истинным меридианами, называемый магнитным склонением, отличен от нуля. Кроме этого, колебания магнитосферы Земли и собственное магнитное поле судов, в конструкции которых присутствуют магнетики, вносят в показания магнитного компаса помехи, именуемые девиацией магнитного компаса . Направление, указываемое магнитным компасом , соответствует компасному меридиану, поэтому девиация магнитного компаса определяется как угол между магнитным меридианом и компасным. Для определения истинного курса учитывается магнитное склонение и девиация магнитного компаса .

Состав судового магнитного компаса:

• Котелок с картушкой
• Нактоуз
• Пеленгатор
• Девиационный прибор

Котелок магнитного компаса представляет собой цилиндрическую ёмкость из двух частей, расположенных друг под другом. Верхняя содержит свободно перемещаемую в растворе этилового спирта картушку - немагнитный диск с нанесенной шкалой и магнитными стрелками, а нижняя - компенсирует изменение объема компасной жидкости, зависящие от внешних причин, например, температуры окружающей среды. Карданный подвес компенсирует судовую качку.

Нактоуз магнитного компаса – по сути, корпус с защитным колпаком, амортизирующим подвесом и подсветкой, внутри него также расположен девиационный прибор, назначение которого – «уничтожение» девиации магнитного компаса . Однако даже с учетом "уничтожения" в расчетах направления учитывается остаточная девиация, изменяющаяся по мере движения судна.

Пеленгатор магнитного компаса определяет угловые направления на видимые объекты. Упрощенно пеленгатор состоит из закрепленных на основании мишеней (глазная и предметная) и чашки дефлектора. Пеленгатор вращается относительно азимутального круга. Предметная мишень имеет откидное зеркало для получения пеленга небесных объектов.

Виды судовых компасов:

Магнитный компас – не единственный вариант конструкции судового компаса . Также производителями предлагаются гироскопические компасы (на основе гироскопа), указывающие направление истинного полюса, а не магнитного, и гарантирующие точность показаний в высоких широтах, однако чувствительные к ускорениям судна; электронные компасы , работающие через интерфейсы передачи данных, передавая информацию на совместимое судовое оборудование ; спутниковые компасы – устройства, работа которых основана на информации спутникового позиционирования – распространенный вид судовых компасов , предлагаемый большим числом производителей и обеспечивающий точность измерений. Выбор конструктивного типа судового компаса зависит от типа судна и оснащения, экономической целесообразности и благосостояния судовладельца.

Чтобы выбрать и купить судовой компас , надо либо понимать отрасль, либо обратиться в компанию « », инженеры которой реализовали десятки проектов оснащения судов любых типов всеми видами судового оборудования, включая магнитные компасы , характерные для маломерного флота.

На страницах каталога Интернет-магазина « » представлены магнитные компасы производителей мирового уровня, а также не уступающие по качеству российские приборы. Компания принимает заказы на оснащение судов магнитными компасами мировых брендов, таких как:

• Магнитные компасы , купленные в «Маринэк », проверены практикой и временем.

  Рынок судовых компасов широк, поэтому при выборе конкретной модели будет полезным послушать мнение инженеров. Оснащая собственное судно оборудованием, помните, что комфорт на борту складывается из безотказной работы всех судовых систем, включая магнитный компас и прочие "мелочи", без которых невозможно представить современное судно.

Неотъемлемым мореходным инструментом примерно с конца средневековья является магнитный компас, магнитная стрелка которого, свободно вращающаяся в горизонтальной плоскости, под действием магнитного поля Земли всегда показывает на север. Однако два явления - магнитное склонение и девиация - затрудняют пользование компасом. Причина магнитного склонения заключается в том, что северный и южный магнитные полюсы не совпадают с географическими. Северный магнитный полюс расположен примерно в 1600 км от географического Северного полюса на северо-востоке Канады. Стрелка компаса в месте, не содержащем железа, совпадает с магнитным меридианом и поэтому в зависимости от места снятия показаний с компаса имеет большее или меньшее отклонение. В высоких широтах пользование магнитным компасом для определения направления становится неэффективным. Чем больше расстояние от географического Северного полюса, тем меньше получается ошибка в направлении, поскольку уменьшается угол между северным магнитным полюсом и географическим Северным полюсом. На меридиане, где находится северный магнитный полюс и географический Северный полюс, магнитное склонение разно 0°. В Бискайском заливе оно составляет около 10° к западу, а в Средиземном море - около 2° к востоку. Поскольку магнитный полюс, хотя и очень медленно, меняет свое положение, магнитное склонение должно ежегодно корректироваться. Девиация вызывается постоянным и переменным магнитными полями корабля, которые оказывают дополнительное влияние на магнитную стрелку. Путем установки постоянных магнитов и магнитно-мягкого железа вблизи магнитного компаса (компенсирующие средства, вызывающие аналогичные поля противоположного направления и такой же напряженности, как магнитные поля корабля) исправляются (компенсируются) девиационные погрешности. Компенсация должна повторяться ежегодно. В соответствии с ней составляется таблица отклонений, которая должна постоянно контролироваться в связи с возможными изменениями отклонения в зависимости от магнитной широты и времени. Такие контрольные замеры фиксируются в девиационном дневнике.

Магнитный компас имеет отметку, называемую курсовым румбом; он расположен в диаметральной плоскости судна или параллельно ей и показывает на картушке компаса курс корабля. Картушка компаса представляет собой диск с градуировкой в 360°, где 0° обозначает северное, а 180° - южное направление. На ее нижней стороне укреплены параллельно друг другу магнитные стрелки. Для того чтобы картушка компаса со своей магнитной осью могла устанавливаться в направлении северного магнитного полюса, она крепится на подвижном острие и может вращаться относительно своего центра. Корпус компаса вместе с магнитами, включая картушку, имеет карданов подвес, что обеспечивает его независимость от движений судна и благодаря чему ось вращения картушки всегда вертикальна. Для улучшения компенсации качки используются преимущественно жидкостные компасы, у которых картушка помещается в котелке компаса, заполненном жидкостью. Таким образом, независимо от движений судна в горизонтальной плоскости можно определить курс корабля и части света. На изображении картушки с силуэтом корабля в вертикальной проекции даны курс корабля и магнитное склонение, составляющие в этом месте Северного моря 7° к западу. Это означает, что северный магнитный полюс имеет в этом месте пеленг 7° к западу от географического Северного полюса. Таким образом, в приведенном примере судно следует курсом не 339° а 332°.

Движение гироскопа с карданным подвесом (а) и поплавкового гироскопа (b) под воздействием приложенных к оси сил

1 - гироскоп; 2 - сила; 3 - отклонение следствие приложения силы

С увеличением скорости судна возрастают также требования к точности компаса. На всех морских судах наряду с магнитным компасом используется гирокомпас, позволяющий независимо от всех магнитных влияний определить направление географического Севера и тем самым курс судна. Как известно, ось гироскопа стремится сохранить неизменным свое положение в мировом пространстве. Параллельному смещению оси гироскоп не оказывает противодействия, силам же, стремящимся изменить направление оси противодействует, и стрелка отклоняется в направлении вращения гироскопа. Вместо магнитной стрелки жидкостный компас имеет в качестве указательного элемента гироскоп с электрическим приводом с частотой вращения примерно 20 тыс. об/мин, время пуска которого составляет около 5 ч. Гироскоп крепится или помещается в поплавке таким образом, что его ось всегда стремится занять горизонтальное положение, так как только в таком случае она всегда устанавливается в направлении север - юг. Момент, направленный на север, гироскоп получает при вращении Земли, которое, если смотреть с севера, осуществляется против часовой стрелки; при этом на север обращен тот конец оси гироскопа, относительно которого против часовой стрелки вращается и сам гироскоп.

Установка гироскопа компаса в направлении север - юг на экваторе и на средних широтах

1 - направление движения оси гироскопа; 2 - подъем оси гироскопа из-за вращения Земли; 3 - сила поплавка; 4 - направление вращения Земли.

Проще всего показать действие гироскопа в качестве указателя направления на экваторе. Например, гироскоп приводится в движение при восточно-западном расположении оси, тогда благодаря повороту Земли происходит подъем оси гироскопа. Этому подъему противодействует перпендикулярная сила поплавка, стремящаяся удержать ось гироскопа в горизонтальном положении. При этом гироскоп отклоняется перпендикулярно к направлению силы таким образом, что его ось поворачивается к меридиану, т. е. в направлении север - юг. Когда ось устанавливается в направлении меридиана, т. е. параллельно оси вращения Земли, то благодаря повороту Земли она получает еще параллельное смещение в пространстве, которому не оказывает сопротивления. Вследствие воздействия силы поплавка и инерции гироскопа при вращении в направлении меридиана ось гироскопа отклоняется от направления север - юг, но благодаря вращению Земли и силе поплавка, возникающей на другом конце оси гироскопа, вновь возвращается к меридиану. Таким образом, гироскоп постоянно" колеблется вблизи меридиана (его собственное исходное положение) и вследствие незначительного трения между поплавком и жидкостью (ртутью) очень медленно принимает положение меридиана. Для ускорения этого процесса в установку компаса вмонтирована система стабилизации качки по типу успокоительной цистерны Фрама. Успокоительная цистерна способствует тому, что сила поплавка, стремящаяся повернуть ось гироскопа в горизонтальную плоскость, лишь частично используется для этого поворота, другая же часть при смещении центра тяжести всей гироскопической системы уничтожается за счет переливающейся жидкости.

Принцип демпфирования гироскопа компаса

Гирокомпас имеет так называемую ошибку курса, которую необходимо учитывать в навигации. Скорость судна представляет собой в определенной степени очень медленное вращение Земли, которое оказывает на гироскоп такое же влияние, как и само вращение Земли. Если судно следует курсом юг - север, изменяется горизонтальная плоскость и тем самым направление оси гироскопа в пространстве, в результате чего происходит отклонение оси гироскопа на запад, а при противоположном курсе:- на восток. При движении судна в восточно-западном направлении исключается возникновение ошибки курса, поскольку лишь одно вращение горизонтальной плоскости поперек направления осей создает отклоняющую силу. При вращении горизонта вокруг оси гироскопа, как при восточно-западном курсе, отклонения оси не происходит. Отклонение оси гироскопа от меридиана зависит от скорости судна, его курса и географической широты; величина отклонения берется из таблицы ошибок курса и учитывается при определении курса корабля. Для компенсации сил, возникающих прежде всего при бортовой качке судна, широко используются гирокомпасы с двумя или тремя гироскопами, отличающиеся очень высокой точностью работы в качестве указателей направления и позволяющие снимать показания с точностью до десятых долей градуса. В большинстве случаев к гирокомпасу подключается несколько компасов-репиторов (вторичных компасов). Посредством специального электродвигателя каждое вращение плавающей системы гироскопа (изменение направления) в главном компасе передается вторичным компасам. Поэтому главный компас может устанавливаться в любом месте судна. Как правило, главный компас имеет воздушное охлаждение и устанавливается также на ходовом мостике. Вторичные компасы размещают не только в рулевой рубке на ходовом мостике, но и на крыльях мостика, на навигационном мостике и в аварийном рулевом посту. Кроме того, они могут быть вмонтированы в пеленгаторные компасы, радиопеленгаторы, радиолокационные приборы и в системы автоматического управления судном.

Гироскоп

а - картушка компаса (в упрощенном виде); b - конструкция гирокомпасной системы; с - конструкция компаса с тремя гироскопами; d - конструкция компаса с двумя гироскопами; е - главный компас

1 - пеленгаторный компас; 2 - рулевая колонка; 3 - сигнальное устройство; 4 - задатчик ошибки курса; 5 - вторичный компас; 6 - штекерное устройство; 7 - насос охлаждающей воды; 8 - главный компас; 9 - распределительная коробка; 10 - преобразователь; 11 - коробка управления и включения; 12 - сеть; 13 - пускатель; 14 - курсограф.

Производится размагничивание судна, т. е. компенсация его собственного магнитного поля на глубине защиты, под днищем, и вероятность срабатывания магнитных мин уменьшается.

При включенных размагничивающих обмотках происходит искажение поля в той точке, где располагается магнитный компас, т. е. возникает электромагнитная девиация .

Под влиянием трех составляющих магнитного поля Земли корпус судна приобретает индуктивную намагниченность, которую можно представить тремя векторами: Мx, Мy, Мz (рис. 7.1), причем:

Мх = n1Х = n1Hcosk;

My = n2Y = n2Hsink;

где n1, n2, n3 - коэффициенты, зависящие от материала и размеров корпуса, соответственно.

Рис. 7.1 Индуктивная намагниченность судна

Помимо индуктивного намагничивания, судно обладает также постоянным магнитным моментом, который можно выразить таким же образом - тремя векторами Nx, Ny, Nz, не зависящими ни от курса, ни от широты.

Для компенсации судового магнетизма применяют систему обмоток, которые, охватывая корпус судна, образуют как бы три больших соленоида по трем судовым осям: z, y, х. Обмотки называются: основная 1, батоксная 2 и шпангоутная 3. Они компенсируют намагниченность по соответствующим осям (z, у, х). Каждая обмотка имеет несколько секций, в которых сила тока регулируется в зависимости от изменения курса и широты.

Для уничтожения электромагнитной девиации применяют компенсирующее устройство (КУС), в которое входят электромагнитный компенсатор и регулировочные потенциометры. Электромагнитный компенсатор представляет собой систему из трех взаимно перпендикулярных соленоидов (х, у, z). В каждом соленоиде есть независимые секции витков: постоянная, широтная, курсовая синусная и курсовая косинусная.

Компенсатор устанавливают в верхней части нактоуза под котелком компаса. Секции соленоидов КУС подключают параллельно соответствующим секциям обмоток размагничивания. Силу тока в каждой секции подбирают при начальной регулировке с помощью отдельных потенциометров таким образом, чтобы обеспечить компенсацию в центре компаса сил, обусловленных действием обмоток размагничивания. Процесс начальной регулировки тока в обмотках КУС с одновременным изменением проекций магнитных сил в точке, где находится центр картушки компаса, называется уничтожением электромагнитной девиации. Эту работу выполняют на стоянке на произвольном курсе, близком к четвертному.

Уничтожение электромагнитной девиации выполняется в три этапа.

Первый этап - это компенсация вертикальных магнитных сил. Котелок компаса заменяют судовым инклинатором, работающим в режиме магнитных весов. Вертикальным вспомогательным магнитом устанавливают стрелку инклинатора в горизонтальное положение. Затем, не снимая инклинатора, включают постоянные секции всех обмоток размагничивания. При этом появляются три силы: горизонтальные - Pэ, Qэ и вертикальная - Rэ. Горизонтальные силы Pэ и Qэ не оказывают влияния на инклинатор, а вертикальная составляющая Rэ выведет стрелку инклинатора из горизонтального положения. Регулировкой тока в постоянной секции z - соленоида КУС добиваются, чтобы стрелка инклинатора снова вернулась в горизонтальное положение. Вертикальная составляющая оказывается скомпенсированной.

После этого, не снимая инклинатора и оставляя под током постоянные секции обмоток размагничивания, включают широтную секцию КУС (основной обмотки). Появляется вертикальная сила, которая отклоняет стрелку инклинатора. Регулировкой тока в широтной секции вертикального соленоида КУС добиваются, чтобы стрелка инклинатора снова заняла горизонтальное положение. Вертикальная сила оказывается скомпенсированной.

Второй этап - компенсация продольных сил выполняется с использованием дефлектора, подготовленного для измерения проекций горизонтальных сил (без вспомогательного магнита).

Третий этап - компенсация поперечных магнитных сил. Эту операцию выполняют также с использованием дефлектора и соответствующих потенциометров КУС.

После уничтожения электромагнитной девиации определяют остаточную девиацию и составляют две рабочие таблицы девиации: одну для включенных и другую для выключенных обмоток размагничивания.

На многих судах нет стационарных обмоток размагничивания. Такие суда подвергают периодическому размагничиванию с помощью временных обмоток, сооружаемых из переносного кабеля. Такой способ размагничивания снимает только постоянный магнетизм от твердого судового железа.

8 Устройство и выверки магнитного компаса укпм-м

8.1 Устройство магнитного компаса

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 УКПМ-М (рис.8.1) представляет собой шестистрелочную магнитную систему (рис.8.2), 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.

Оправа картушки (рис. 8.2) 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.

8.2 Выверки магнитного компаса

Проверка работоспособности магнитного чувствительного элемента (МЧЭ) - это определение погрешности от трения в опоре картушки компаса - определение застоя картушки. 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 берут через призму пеленгатора. Работу выполняют 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 считается нормальным, если угол застоя не превышает ±0,2°. При большем застое необходимо заточить или заменить шпильку компаса.

Нить предметной мишени пеленгатора не должна иметь слабины и изгибов. Если она не удовлетворяет этим требованиям, то ее следует заменить, взяв запасную нить из комплекта дефлектора.

Нить предметной мишени должна располагаться в вертикальной плоскости. Выверку положения мишени выполняют путем пеленгования отвеса, расположенного на расстоянии 3 - 4 м от компаса. Если мишень имеет наклон, нужно отдать винты, крепящие ее к основанию пеленгатора, и подложить под соответствующую лапку прокладку из фольги.

Глазная мишень должна быть вертикальна и находиться в визирной плоскости пеленгатора. Нижняя грань призмы глазной мишени должна лежать в горизонтальной плоскости. Проверка призмы глазной мишени производится при положении пеленгатора на отсчете 180° азимутального круга котелка. Глазную мишень слегка наклоняют вперед и наблюдают одновременно нить предметной мишени и видимую в призме носовую курсовую нить, которые должны лежать на одной вертикали. Неправильное положение призмы заключается в том, что курсовая черта располагается не вертикально, а под некоторым углом к нити предметной мишени. Для устранения этой погрешности необходимо так повернуть призму вокруг продольно-горизонтальной оси, чтобы ось носовой курсовой черты, видимой в призму, составляла продолжение оси нити предметной мишени.