Магнитная стрелка

Алан-э-Дейл       27.08.2022 г.

Как выбрать компас

Разновидности. Сначала следует определиться, какими бывают приборы. Существует три главные группы: жидкостные – несложные устройства, отличающиеся компактными габаритами, приемлемой стоимостью и точностью. Такие приборы не нуждаются в настройке и проведении калибрования

Из-за того, что резервуар обычно стеклянный, обращаться с компасом следует осторожно, уберегая его от тряски и падений; магнитные – известные почти всем приборы, которые считаются старой доброй классикой и имеют широкий спектр использования. Отличаются высокой точностью, удобством эксплуатации, небольшими габаритами

Правда, следует помнить, что при наличии вблизи сильных магнитных полей могут давать неточные показания; электронные – современная модификация магнитного компаса только с расширенной функциональностью. Отличаются точностью, простотой использования, компактностью. Правда, стоят электронные компасы довольно дорого. Бывает, что подобные приборы совмещают с GPS-навигаторами.

Для каких целей приобретается. Базовые модели подойдут начинающим искателям приключений, а также людям, которые в силу небольшой подготовки придерживаются маршрута, сильно не отклоняясь, и передвигаются преимущественно днём. Такие компасы имеют важнейшие компоненты без усложняющих эксплуатацию деталей вроде регулировки отклонений и зеркал. Многофункциональные устройства с полным набором возможностей (оснащены увеличительным стеклом, зеркалом и т. д.) позволяют повысить точность навигации. Отличаются высокой стоимостью и сложностью настройки, поэтому подойдут опытным путешественникам, военным, геологам и прочим. Компасы-аксессуары представляют собой брелоки, часы и т. д. Не все подобные приборы способны работать с высокой точностью, поэтому нужно быть особенно внимательными во время выбора.

Размеры корпуса
Важно, чтобы модель отличалась компактностью. Компас должен быть небольшим, чтобы всегда находиться под рукой и не доставлять туристу неудобств при транспортировке и эксплуатации
Предпочтите устройства с влагозащитным и ударопрочным корпусом.

Глобальная стрелка. Нужна на компасе, если путешественник планирует отправиться в Южное полушарие. Отклонения магнитных полей Земли позволяют стрелке классического компаса свободно вращаться в Северной Америке, но она же может дать сбой в других частях света. Глобальная стрелка нивелирует отклонения, поэтому свободно вращается в любой точке мира.

Гироскоп. Нужны компасы с гироскопом только при водной и воздушной навигации. С ними определяется не магнитный, а истинный северный полюс. Благодаря этому сводится к нулю искажение показаний из-за воздействия электроники. Если не планируется подобных путешествий по воде или воздуху, то не стоит переплачивать.

Барометр, альтиметр и клинометр . Необходимы в компасах для туристов, предпочитающих восхождения в горы. Барометр измеряет давление, показывая предполагаемые изменение погоды; альтиметр измеряет высоту над уровнем моря, а клинометр – вертикальный угол (наклон), позволяя оценить высоту объектов. С компасом, в котором есть барометр, альтиметр и клинометр легко контролировать процесс восхождения, избегая бурь, лавин и других погодных катаклизмов.

Функциональные возможност и. Геологические и армейские компасы обычно бывают продвинутыми и оснащаются подсветкой, увеличительным стеклом, инженерной линейкой, визирем. Выбирая конкретную модель, отталкивайтесь от тех задач, с которыми должен справиться прибор.

Ремешок. Прочный шнурок, при помощи которого компас прикрепляется в удобном месте: на поясе, запястье, рюкзаке и т. д.

Магнитный компас

Модель китайского компаса периода династии Хань

Дорожный компас и солнечные часы, XVIII век

Компас был изобретён в Китае при династии Сун и использовался для указания направления движения по пустыням (подробнее см. четыре великих изобретения).

В Европе изобретение компаса относят к XII—XIII векам, однако устройство его оставалось очень простым — магнитная стрелка, укреплённая на пробке и опущенная в сосуд с водой. В воде пробка со стрелкой ориентировалась нужным образом. В начале XIV века итальянец Флавио Джойя значительно усовершенствовал компас. Магнитную стрелку он надел на вертикальную шпильку, а к стрелке прикрепил лёгкий круг — картушку, разбитую по окружности на 16 румбов. В XVI веке ввели деление картушки на 32 румба, и коробку со стрелкой стали помещать в кардановом подвесе, чтобы устранить влияние качки корабля на компас. В XVII веке компас снабдили пеленгатором — вращающейся диаметральной линейкой с визирами на концах, укреплённой своим центром на крышке коробки над стрелкой.

История создания

По имеющимся данным, изобретён в Китае примерно в 200 году до н. э.

Александр Неккам рассказывает о магнитном компасе и его употреблении в навигации в трактате «О природе вещей» (De naturis rerum).

Древнегреческий учёный Геродот пишет: «Итак, о гипербореях сказано достаточно. Я не хочу ведь упоминать сказание об Абарисе, который, как говорят, также был гипербореем: он странствовал по всей земле со стрелкой в руке…». И хотя официально считается, что использование магнитного компаса в Европе для навигации началось приблизительно в XII веке нашей эры, тем не менее, судя по косвенным указаниям античных историков средиземноморья, магнитный компас использовался для ориентации в пространстве различными народами Средиземноморья и Европы ещё во втором тысячелетии до нашей эры. То, что для этого прибора не было определённого общепринятого названия в те годы, и авторы вынуждены были описывать этот прибор по-разному, говорит о том, что действительно секрет навигации по компасу хранился в строгой тайне и передавался только избранным. Широкому распространению использования компаса, наверное, мешало и то, что намагниченный материал был большой редкостью в то время. Следует добавить, что древние индийцы знали о намагниченном железе, а Ayas-kanta означает на санскрите магнит.[источник не указан 150 дней]

Наручный компас Адрианова с фиксатором арретира («тормозом стрелки»)

Рассмотрим для примера компас Адрианова.
Компас Адрианова состоит из корпуса, в центре которого на острие иглы помещена магнитная стрелка. В разарретированном состоянии стрелки её северный конец (обычно красного цвета) устанавливается приблизительно в направлении на Северный магнитный полюс, а южный — на Южный магнитный полюс. В нерабочем состоянии стрелка закрепляется тормозом (арретиром) Внутри корпуса компаса помещена круговая шкала (лимб) , разделённая на 120 делений. Цена одного деления составляет 3°, или 50 малых делений угломера (0—50). Шкала имеет двойную оцифровку. Внутренняя оцифровка нанесена по ходу часовой стрелки от 0 до 360° через 15° (5 делений шкалы). Внешняя оцифровка шкалы нанесена против хода часовой стрелки через 5 больших делений угломера (10 делений шкалы). Для визирования на местные предметы (ориентиры) и снятия отсчетов по шкале компаса на вращающемся кольце компаса закреплено визирное приспособление (мушка и целик) и указатель отсчетов .

Принцип действия

Принцип действия основан на взаимодействии поля постоянных магнитов компаса с горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Свободно вращающаяся магнитная стрелка поворачивается вокруг оси, располагаясь вдоль силовых линий магнитного поля. Таким образом, стрелка всегда параллельна направлению линии магнитного поля.

На магнитном полюсе Земли силовые магнитные линии перпендикулярны поверхности. Из-за этого вблизи от магнитных полюсов Земли (в пределах 200 км) магнитный компас бесполезен для определения направления. На бо́льших расстояниях необходимо учитывать поправку на разницу координат географического и магнитного полюсов.

Магнитный компас начинает давать неверные показания вблизи магнитов, месторождений железа и других ферромагнитных минералов, а также предметов из ферромагнитных материалов (железных, стальных и пр.).

Где используется гирокомпас?

Гирокомпасы получили широкое применение в морском и военном деле, а также в ракетной технике. Так, например, на сегодняшний день в Интернете можно найти и купить множество разных моделей гирокомпасов — от простых до сложных, от бюджетных до дорогих — для морских судов и других транспортных средств.

Многие слышали, что в современных средствах связи — телефонах, смартфонах и планшетах — также используются гироскопы. Здесь гироскопы применяют для упрощения эксплуатации устройства, а также для различных видеоигр.

Возникает вполне нормальный вопрос «Как же такое большое и массивное устройство, как гироскоп, может вместиться в такой маленький телефон?».

Ответ прост. Дело в том, что в этих гаджетах наряду с другими датчиками используется не обычный гироскоп, а микросхема, которая улавливает любые изменения в положении устройства, а также скорость этих изменений. Тем не менее, из-за ограничений в подаче сигналов от датчика к схеме, обрабатывающей этот сигнал, со временем показания гироскопа могут значительно отклоняться от истинных. Для того же, чтобы подкорректировать работу гироскопа, устройство связи обычно укомплектовывают еще одной микросхемой — акселерометром.

Это значит, что в качестве компаса гироскоп из гаджета работать не способен. Если в телефоне и приложение, указывающее на север, то работа его никак не связана с гироскопом.

Разновидности приборов

За время, прошедшее от изобретения компаса, прибор неоднократно усовершенствовался. Сейчас существует около десятка его разновидностей:

Магнитный

О нем мы уже рассказали выше. Такой вид считается самым распространенным. Это надежный спутник геологов, путешественников, туристов. Его неоценимое преимущество – независимость от явлений погоды и энергообеспечения. Но есть у него и большой недостаток: стрелка из-за расположения в воздушной среде при ходьбе долго пытается обрести стабильное положение, и для этого пользователю надо останавливаться и дожидаться, пока она «успокоится».

Жидкостный

Его изобретатель Туомас Вохлонен поместил стрелочку в незамерзающую жидкость, которая способна амортизировать ее колебания. Точность и скорость показаний при этом увеличиваются.

Электронный, или цифровой

Намагниченную стрелочку в таком компасе заменил датчик специального назначения, однако и он «ориентируется» на магнитное поле планеты Земля. Действие подобного компаса обеспечивается электробатарейками или же портативным аккумулятором.

Радиокомпас

в принципе уже его можно считать моделью устаревшей, но его все еще используют в самолетах. Этот навигатор «вычисляет» направление, не «отталкиваясь» от все того же магнитного поля, а при помощи радиосигнала с какого-то объекта, местоположение которого четко определено.

  • Работа спутникового компаса основывается на сигналах, которые отправляются со спутников.
  • Есть еще электромагнитный и гирокомпас. Но принципы их работы совершенно другие, и они не пригодны для походно-полевых условий.

Первый в истории

Первым в истории стал компас магнитный. Он, как многие великие вещи, был изобретён в Китае в период правления династии Сун 960 – 1279 годы нашей эры. Подробности создания не сохранились, зато осталась потомкам легенда. Пять тысяч лет прошло, как китайский император Ху Ан-ди вёл войну с монгольским ханом.

Монгольское войско стало отступать в пустыню, теснимое китайцами. Когда монголы оказались в родных местах, они подняли страшную пыль, затмившую солнце. Хорошо зная местность, всадники скрылись, а вот китайцы совершенно потеряли ориентир — куда идти?
Когда положение стало критическим: кончилась вода, съедены припасы — император вдруг вспомнил, что с ним — странный крошечный железный человечек, подаренный когда-то древним мудрецом. Как ни ставь человечка, он всегда покажет рукою на юг.

Закрепил император человечка на колеснице и повёл воинов строго по указанию руки человечка-игрушки. Через несколько дней те, кто выжил, увидели родные места…

Легенда слишком отдаляет реальные сроки изобретения компаса. Однако отражает суть изобретения — ориентацию стрелки на север-юг.

Сохранились сведения и о том, что около 800 лет назад магнитные компасы в виде рыбки были у египетских моряков. Чтобы воспользоваться компасом, его опускали на воду, и «рыбка» неизменно поворачивала голову на север.

В Европу магнитный компас попал в XII веке с венецианскими купцами. Он тут же начал с невероятной скоростью распространяться, особенно — среди мореплавателей. Компас совершенствуют, наделяя стрелкой, насаженной на острую иглу: преображение инструмента — заслуга Флавио Джойя (Италия).

В XVI веке, чтобы исключить воздействие качки, компас помещают в кардановый подвес; в XVII веке — снабжают пеленгатором.
Но каким бы преобразованиям ни подвергался магнитный компас, остаётся неизменным принцип его действия — расположение свободной магнитной стрелки по направлению силовых линий земного магнитного поля.

Подложка

Подложка — это прямоугольная прозрачная основа, на которой размещен компас.
Обычно на подложку наносится разметка линейки, что позволяет более 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.

Компасы на такой подложке называются «планшетными» (в англоязычной версии «plate compass»).

Устройство планшетного компаса
Планшетный компас

Колба компаса (капсула)

Колба компаса — это герметичный поворачиваемый блок на компасе, в котором находится магнитная стрелка (см. изображение планшетного компаса выше). Колбу делают прозрачной с тем, чтобы всегда было видно магнитную стрелку и важные детали карты.
Для того чтобы замедлить или остановить колебание стрелки компаса, колбу обычно наполняют специальной жидкостью. Но внутри может быть и воздух.

Ношение магнитного компаса

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

Ношение магнитного компаса на большой палец руки

Такое ношение компасов используются для спортивного ориентирования. Такая конструкция увеличивает скорость ориентирования, т.к. пользователь удерживает карту и компас в одной руке.

Однако компас с пальцевым ношением (которые в англоязычной версии называются «thumb compass») 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
Ношение компаса на большом пальце руки

Ношение магнитного компаса на запястье руки

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

Ношение компаса на запястье руки

Ношение 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.

Светящиеся шкала и стрелка на компасе
Светящийся компас

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.

Принцип работы гирокомпаса

В основу работы гирокомпаса положен принцип работы гироскопа, что вполне понятно из названия этого средства навигации. Будучи раскрученным, гироскоп сохраняет свое положение благодаря кардановому подвесу, всегда указывая в одном направлении.

Однако сам по себе гироскоп не может служить гирокомпасом по двум основным причинам. Во-первых, будучи отклоненным от плоскости меридиана, гироскоп не возвращается к ней, а во-вторых, ось гироскопа совершает колебания около плоскости меридиана, что также мешает точности определения курса при навигации.

Для того, чтобы гироскоп стал гирокомпасом, нужно каким-либо образом сделать так, чтобы ось его вращения постоянно находилась в плоскости меридиана. Это становится возможным благодаря смещению центра тяжести гироскопа ниже уровня его подвеса. Такой гирокомпас со смещенным вниз центром тяжести называется маятниковым.

В современных гироскопах вместо карданового подвеса используют камеры с разными способами снижения сопротивления при вращении гироскопа. Например, в судовых гирокомпасах используется герметичная сферическая камера, заполненная водородом и имеющая в придонной части небольшое количество смазывающего масла. Чтобы исключить соприкосновение камеры с дном сосуда и крышкой, в самых современных вариантах гироскопа ее удерживают в подвешенном состоянии с помощью водной струи, что получается дешевле старых вариантов, использующих различные жидкие смеси и ртуть.

В гирокомпасе во время его работы может возникать прецессия (колебания), которая пытается выровнять ось гирокомпаса параллельно оси вращения Земли. Девиации (отклонения в показаниях) гирокомпаса возникают во время движения транспорта, на котором установлено это навигационное устройство. Они возникают также при смене широты и курса и требуют поправок.

Современные сложные модели гирокомпасов самостоятельно устраняют девиации с помощью специальных схем с микропроцессором, но на случай сбоя электроники прилагаются таблицы, позволяющие сделать поправки самостоятельно.

Поправка прибора

Не во всех случаях удается исключить и даже минимизировать негативные воздействия на компас, обусловливающие разного рода отклонения. Поэтому выходом становится поправка работы компаса, в которой делается искусственная компенсация с учетом величины отклонения. Главная задача пользователя как раз заключается в определении степени искажения. Универсальная же поправка магнитного компаса в случае склонения делается с плюсовой и минусовой коррекцией. Первый вариант применяется, если речь идет об отклонении к востоку, а второй способ поправки – если имеет место вестовое склонение.

Целик и мушка

Целик и мушка 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. Это может быть вариант, сходный с тем, что стоит на винтовках, то есть целик напоминает английскую букву «U», а мушка — русскую букву «А». Мушка может представлять собой тонкую вертикально натянутую проволочку. Выравнивание же компаса на объект может осуществляться не совмещением целика с мушкой, а благодаря зеркальцу, вмонтированному в крышку компаса.

Я привел лишь некоторые варианты, а в реальности их разнообразие может быть намного больше. И в каждом отдельном случаем приходится самостоятельно разбираться с тем, как именно пользоваться данной моделью, ведь инструкция по эксплуатации, даже если она и идет в комплекте с компасом, далеко не всегда приводит подробный алгоритм работы с данным прибором.

Разновидности исполнений

Интересуясь, какой из предложенных компасов лучше, даже не надейтесь получить мгновенный ответ. И не нужно поспешно обвинять продавца в некомпетенции. Он не умеет читать мысли. Сначала определитесь, в каких условиях будет эксплуатироваться прибор и обозначьте ценовой барьер.

К примеру, крохотные, невесомые детские компасы, не отличаются высокой точностью. Вряд ли такая модель подойдет для покорения нового маршрута вдали от цивилизации.

И напротив, многофункциональное, предназначенное для решения важнейших специфических задач устройство, окажется бесполезным во время прогулок по парковым аллеям.

Ориентирующая стрелка

Прежде чем выйти на маршрут, опытные путешественники рассчитывают направление по карте, определяют угол отклонения азимута следования от магнитного меридиана. Запоминаются данные при помощи дополнительной стрелки. На всём протяжении пути она «смотрит» по наравлению точки прибытия. С ориентирующей стрелкой, составление маршрута превращается в детскую забаву.

Оптические линзы

Установленные на подложке увеличительные стекла – непременный спутник планшетных приборов. С их помощью намного проще рассмотреть мелкие условные знаки, обозначенные на топографической карте.

Флуоресцентная разметка

Светящийся кончик стрелки и символы на шкале существенно упрощают процесс ориентирования в условиях плохой видимости: ночью, в тумане, под ливнем и т. д. В походных условиях, особенно при серьезных осадках, это очень ценное свойство.

Клинометр

Приспособление, предусмотренное для инженерных приборов, позволяющее определить угол наклона склона и спроектировать предстоящие операции: строительство, земельные работы (как вариант, строительство хранилищ плотинного типа). Во время покорения горных вершин позволит оценить степень опасности лавины.

Прицельное зеркало

Отправляясь в лес, лучше иметь при себе устройство с небольшим складным зеркальцем со сквозным отверстием. Через установленное в начальное положение приспособление особенно удобно рассмотреть направление следования и ориентир, расположенный по прямой. Это существенно ускоряет передвижение туристической группы. Кроме того, зеркальце подходит для подачи сигнала SOS, если вдруг потребуется помощь спасателей.

Глобальная стрелка

Функцию оценят покорители просторов Южного полушария. Стрелка, предназначенная для свободного вращения в Северной Америке, может отказать в других частях света. Это связано с отклонениями в магнитных полях земли. Компас, оснащенный глобальной стрелкой одинаково функционален повсюду.

Устройство компаса Адрианова

Основными элементами, из которых состоит компас Адрианова, являются корпус, магнитная стрелка и ремешок.

Данная модель имеет кольцевой лимб с двумя кольцевые шкалами — внешней и внутренней. Внешняя шкала размечена в тысячных, при этом вся окружность поделена на 12 равных сегментов, разметка цифр идет против часовой стрелки с шагом 5 единиц. Внутренняя шкала размечена в градусах и поделена на 120 делений, то есть цена деления внутренней шкалы соответствует 3°.

Прибор имеет целик и мушку, которые свободно вращаются на колбе устройства, для более точного визирования на ориентир.

Также эта модель снабжена арретиром — механическим фиксатором стрелки. Его задача при необходимости прижать стрелку к стеклу колбы, тем самым лишив ее возможности совершать движения на оси.

Некоторые элементы этой модели помечены светящейся в темноте краской.

Для удобства пользования этот компас снабжен ремешком для крепления его на запястье.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.