Работа с компасом
Магнитное поле Земли – магнитное поле, генерируемое внутри земными источниками – (пространство вокруг земной поверхности, в котором обнаруживаются действия магнитных сил).
Слово «компас», по-видимому, происходит от старинного английского слова compass, означавшего в XIII—XIV вв. «круг».
История создания
Предположительно, компас был изобретён в Китае при династии Сун и использовался для указания направления движения по пустыням. Магнитное приспособление для определения сторон света в дневное время суток” впервые упоминается в китайской книге 1044 года. Усовершенствованный компас был обстоятельно описан Шэнь Ко в сочинении, датируемом 1088 годом.
В Европе изобретение компаса относят к XII—XIII вв., однако устройство его оставалось очень простым — магнитная стрелка, укрепленная на пробке и опущенная в сосуд с водой. В воде пробка со стрелкой ориентировалась нужным образом.
В начале XIV в. 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 в. ввели деление картушки на 32 румба, и коробку со стрелкой стали помещать в кардановом подвесе, чтобы устранить влияние качки корабля на компас. В XVII в. компас снабдили пеленгатором — вращающейся диаметральной линейкой с визирами на концах, укрепленной своим центром на крышке коробки над стрелкой.
ЖИДКОСТНЫЙ (СУДОВОЙ) КОМПАС, самый точный и стабильный из всех видов магнитного компаса. 1 – отверстия для перелива компасной жидкости при ее расширении; 2 – заливочная пробка; 3 – каменный подпятник; 4 – внутреннее кольцо универсального шарнира; 5 – картушка; 6 – стеклянный колпак; 7 – маркер курсовой черты; 8 – ось картушки; 9 – поплавок; 10 – диск курсовой черты; 11 – магнит; 12 – котелок: 13 – расширительная камера.
Компас Адрианова:
СТРЕЛОЧНЫЙ КОМПАС с арретиром для стрелки. При нажатии арретира освобожденная стрелка сама устанавливается параллельно магнитному полю Земли. 1 – намагниченная стрелка; 2 – стеклянная или пластиковая крышка с разметкой компасных направлений; 3 – каменный (часовой) подпятник; 4 – арретир для закрепления стрелки в нерабочем положении; 5 – ось.
Ко́мпас (в профессиональной речи моряков: компа́с) — устройство, облегчающее ориентирование на местности.
Существуют три принципиально различных вида компаса: магнитный компас, гирокомпас и электронный компас.
Гирокомпас — (в морском профессиональном жаргоне — гирокомпа́с) — механический прибор указывающий направление истинного (географического) меридиана, предназначенный для определения курса объекта, а также азимута (пеленга) ориентируемого направления.

Магнитный компас – 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.
Современные модели компасов иногда имеют дополнительные функции такие как:
Регулировка склонения – усложненная направляющая линия, позволяющая вычислить «магнитное склонение».
Увеличительная линза – встроена в основу компаса и предназначена для чтения мелких обозначений на карте.
Зеркало – позволяет снять азимут практически с любого объекта. Для этого нужный предмет визируется через прорезь, мушку и отверстие в откидной крышке, а самой крышке придается такое положение, чтобы в зеркале было видно – совмещена магнитная стрелка с нулем на лимбе или нет.
Люминесцентные метки – необходимы при ночном ориентировании. Метки могут располагаться на двух концах стрелки, на направляющих линиях и на круговой шкале.
Клинометр – измеряет наклон вертикального угла. Необходим для оценки крутизны или лавиноопасности склонов, высоты объектов.
Ремешок – позволяет прикрепить компас к поясу, к рюкзаку или к запястью руки.
Магнитным азимутом (Am) называется горизонтальный угол, измеряемый по ходу часовой стрелки (от 0 до 360 градусов) от северного направления магнитного меридиана до определяемого направления.
Магнитным склонением называется угол между геодезическим меридианом данной точки и ее магнитным меридианом, направленным на север.
Магнитное склонение считается положительным, если северный конец магнитной стрелки отклонен к востоку от геодезического меридиана (восточное склонение), и отрицательным, если он отклонен к западу (западное склонение). В течение суток магнитное склонение совершает два колебания. К 8 ч магнитная стрелка занимает крайнее восточное положение, после чего до 14 ч она перемещается к западу, а затем до 23 ч движется к востоку. До 3 ч вторично перемещается к западу, а к восходу Солнца опять занимает крайнее восточное положение. Амплитуда такого колебания для средних широт достигает 15′. С увеличением широты места амплитуда колебаний увеличивается. Сведения о среднем на территорию листа карты магнитном склонении, относящиеся к моменту его определения, и годовом изменении магнитного склонения помещают на топографических картах масштаба 1 :200 000 и крупнее.
Для облегчения учета магнитного склонения в разных точках земной поверхности составляют специальные карты магнитных склонений, на которых точки с одинаковыми магнитными склонениями соединяют кривыми линиями. Эти линии называются
Залежи железных, никелевых и других руд в недрах Земли оказывают большое влияние на положение магнитной стрелки. В таких местах возникают магнитные аномалии. Небольшие магнитные аномалии встречаются довольно часто, особенно в горных районах. В районах магнитных аномалий нельзя пользоваться магнитной стрелкой для определения ориентирных направлений. Районы магнитных аномалий отмечают на топографических картах специальными условными знаками.
Компас | это… Что такое Компас?
Запрос «Компас» перенаправляется сюда; см. также другие значения.
Горный компас Брантона, точный инструмент
Компас
Компас Cammenga (США)
Жидкостный компас
Ко́мпас (в профессиональной речи моряков: компа́с) — устройство, облегчающее ориентирование на местности. Существуют три принципиально различных вида компаса: магнитный компас, гирокомпас и электронный компас.
Содержание
|
Магнитный компас
История создания
Модель китайского компаса периода династии Хань
Дорожный компас и солнечные часы, XVIII век
Предположительно, 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 вв., однако устройство его оставалось очень простым — магнитная стрелка, укрепленная на пробке и опущенная в сосуд с водой. В воде пробка со стрелкой ориентировалась нужным образом. В начале XIV в. 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 в. ввели деление картушки на 32 румба, и коробку со стрелкой стали помещать в кардановом подвесе, чтобы устранить влияние качки корабля на компас. В XVII в. компас снабдили пеленгатором — вращающейся диаметральной линейкой с визирами на концах, укрепленной своим центром на крышке коробки над стрелкой.
Слово «компас», по-видимому, происходит от старинного английского слова compass, означавшего в XIII—XIV вв. «круг».
Рассмотрим для примера компас Адрианова. Компас Адрианова состоит из корпуса, в центре которого на острие иглы помещена магнитная стрелка 3. В разарретированном состоянии стрелки её северный конец устанавливается (не точно) в направлении на Северный магнитный полюс, а южный — на Южный магнитный полюс. В нерабочем состоянии стрелка закрепляется тормозом (арретиром) 6. Внутри корпуса компаса помещена круговая шкала (лимб) 2, разделенная 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) 4 и указатель отсчетов 5.
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.
Электромагнитный компас
Электромагнитный компас является «развёрнутым» электрогенератором, в котором магнитное поле Земли играет роль статора, а одна или несколько рамок с обмотками — ротора. Соотношение напряжений, наводимых в обмотках при движении в магнитном поле, показывает курс, либо одна обмотка устанавливается под заранее заданным углом к продольной оси самолёта или корабля, и для поддержания курса пилоту или рулевому следует рулём направления удерживать стрелку на нуле.
Преимущество электромагнитного компаса перед обычным магнитным — в отсутствии девиации от ферромагнитных деталей транспортного средства, так как они неподвижны относительно обмоток и не наводят в них токов.
Для работы простого варианта электромагнитного компаса с индикатором в виде гальванометра требуется быстрое движение, поэтому первое применение электромагнитный компас нашёл в авиации. Был использован Чарльзом Линдбергом при перелёте через Атлантику в 1927 году. См. Earth Inductor Compass
Гирокомпас
Основная статья: Гирокомпас
Гирокомпас — прибор, указывающий направление на земной поверхности; в его состав входит один или несколько гироскопов. Используется почти повсеместно в системах навигации и управления крупных морских судов; в отличие от магнитного компаса его показания связаны с направлением на истинный географический (а не магнитный) Северный полюс. Обычно гирокомпас применяется как опорное навигационное устройство в судовых рулевых системах с ручным или автоматическим управлением, а также при решении различных задач иного рода, например, для определения точного направления при наводке орудия боевого корабля. Морской гирокомпас, как правило, очень тяжел; в некоторых конструкциях вес гироскопического ротора превышает 25 кг. Для нормальной работы гирокомпаса необходимо устойчивое основание, не испытывающее ускорений и фиксированное относительно земной поверхности, причем скорость его перемещения должна быть пренебрежимо мала по сравнению со скоростью суточного вращения Земли на данной широте.
История создания
Прототип современного гирокомпаса первым создал Герман Аншютц-Кэмпфе (запатентован в 1908), вскоре подобный прибор построил Э. Сперри (запатентован в 1911). В последующие годы разрабатывалось множество гирокомпасов различных модификаций, но наиболее удачные из них принципиально почти не отличались от устройств Аншютца и Сперри. Приборы современной конструкции значительно усовершенствованы по сравнению с первыми моделями; они отличаются высокой точностью и надежностью и удобнее в эксплуатации.
Устройство
Простейший гирокомпас (не «гидро», так как гидрос — вода) состоит из гироскопа, подвешенного внутри полого шара, который плавает в жидкости; вес шара с гироскопом таков, что его центр тяжести располагается на оси шара в его нижней части, когда ось вращения гироскопа горизонтальна.
Принцип действия
Предположим, что гирокомпас находится на экваторе, а ось вращения его гироскопа совпадает с направлением запад — восток; она сохраняет свою ориентацию в пространстве в отсутствие воздействия внешних сил. Но Земля вращается, совершая один оборот в сутки. Так как наблюдатель, находящийся рядом, вращается вместе с планетой, он видит, как восточный конец (E) оси гироскопа поднимается, а западный (W) опускается; при этом центр тяжести шара смещается к востоку и вверх (позиция б). Однако сила земного притяжения препятствует такому смещению центра тяжести, и в результате её воздействия ось гироскопа поворачивается так, чтобы совпасть с осью суточного вращения Земли, то есть с направлением север — юг (это вращательное движение оси гироскопа под действием внешней силы называется прецессией). Когда ось гироскопа совпадет с направлением север — юг (N — S, позиция в), центр тяжести окажется в нижнем положении на вертикали и причина прецессии исчезнет. Поставив метку «Север» (N) на то место шара, в которое упирается соответствующий конец оси гироскопа, и, соотнеся ей шкалу с нужными делениями, получают надежный компас. В реальном гирокомпасе предусмотрены компенсация девиации компаса и поправка на широту места.
Действие гирокомпаса зависит от вращения Земли и особенностей взаимодействия ротора гироскопа с его подвесом.
Электронный компас
Электронный компас в системе навигации NAVSTAR
Здесь рассматривается компас, построенный на принципе определения координат через спутниковые системы навигации. Существуют также компасы (так называемые цифровые), использующие в качестве датчика блок магниторезисторов или элементов Холла. Последние представляют собой микроэлектромеханические системы, способные определять своё относительное положение в магнитном поле Земли, в отличие от использующих спутниковый сигнал устройств, которые компасами в классическом смысле не являются, так как представляют собой лишь приборы с индикацией путевого угла в виде компаса.
История создания
История создания электронного компаса тесно связана с системами спутниковой навигации.
Принцип действия
Принцип действия такого компаса весьма прост:
- На основании сигналов со спутников определяются координаты приёмника системы спутниковой навигации (и, соответственно, объекта)
- Засекается момент времени, в который было сделано определение координат.
- Выжидается некоторый интервал времени.
- Повторно определяется местоположение объекта.
- На основании координат двух точек и размера временного интервала вычисляется вектор скорости движения и из него:
- направление движения
- скорость движения
- Осуществляется переход к шагу 2.
Ограничения:
- Естественно, если объект не перемещается, направление движения узнать не получится. Исключение составляют достаточно большие объекты (например, самолёты), где есть возможность установить 2 приёмника (например, на концах крыльев). При этом координаты двух точек можно получить сразу, даже если объект неподвижен, и перейти к пункту 5.
- Ещё одно ограничение обусловлено точностью определения координат спутниковыми системами позиционирования и влияет, главным образом, на тихоходные объекты (пешеходов).
Старый корабельный компас.
Ориентирование на местности
Определение направлений на стороны горизонта по компасу выполняется следующим образом. Мушку визирного устройства ставят на нулевое деление шкалы, а компас — в горизонтальное положение. Затем отпускают тормоз магнитной стрелки и поворачивают компас так, чтобы северный её конец совпал с нулевым отсчетом. После этого, не меняя положения компаса, визированием через целик и мушку замечают удаленный ориентир, который и используется для указания направления на север. Направления на стороны горизонта взаимосвязаны между собой, и, если известно хотя бы одно из них, можно определить остальные. В противоположном направлении по отношению к северу будет юг, справа — восток, а слева — запад.
См. также
- Буссоль
- Геологический компас
- Колесница, указывающая на юг
- Пелорус
- Ватерпас (строительный уровень)
- Компасные растения
Примечания
Литература
- Компас // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Краснов В. Н. История навигационной техники: Зарождение и развитие технических средств кораблевождения / Институт истории естествознания и техники им.
С. И. Вавилова РАН.. — М.: Наука, 2001. — 312 с. — 420 экз. — ISBN 5-02-013119-9 (в пер.)
- Коваленко А. П. Приключения путеводной стрелки. — Изд. 2-е. — М.: МАИК «Наука/Интерпериодика», 2001. — 256 с. — 5 000 экз. — ISBN 5-7846-0068-0 (обл.)
Ссылки
- Компас на базе гироскопа, на сайте студентов МГУ
- Краткий обзор туристических компасов по их видам
История компаса – Кто изобрел компас?
HistoryOfCompass.com – это место, где вы можете прочитать все об изобретении компаса, включая его историю, изобретателей, процесс изготовления, типы, интересные факты и другую информацию.
Люди знали о магните и его влиянии на железо за 600 лет до того, как его впервые использовали в качестве компаса. Даже тогда он использовался не для навигации, а для геомантии. 900 лет спустя он использовался в астрономии и для ориентирования и в тех же целях используется до сих пор.
Циркули различаются по назначению, сложности, материалам и некоторым решениям, которые применялись для решения некоторых проблем, которые могли возникнуть при их использовании. Они тоже менялись на протяжении истории, с момента их изобретения.
Как бы это ни было просто, есть навык использования компаса, особенно когда он используется с другими инструментами и инструментами, и знание того, как он работает. По мере совершенствования компаса его использование усложнялось.
Краткая история
Компас — это инструмент для навигации и ориентирования. У него есть магнитная стрелка или карта, которая может свободно вращаться, и, если ее расположить горизонтально, она выровняется с магнитным полем Земли и направит Магнитный Север-Юг. Первый компас был изобретен в Китае во времена династии Хань между 2 веком до нашей эры и 1 веком нашей эры (точное время неизвестно). Сначала его использовали для гадания, гадания и геомантии, для поиска драгоценных камней и в фэн-шуй, но со временем люди обнаружили, что его можно использовать для навигации и ориентирования. Люди знали о магнетите и раньше, но потребовались столетия, чтобы он обрел хоть какое-то назначение.
Самые ранние компасы были сделаны из магнетита, особой формы минерала магнетита. Первый компас представлял собой кусок магнитного камня, привязанный к веревке и оставленный свободно висеть. Другие также были сделаны из магнитного камня, но имели форму ложки или ковша, ручка которого была направлена на юг. Где-то заставили работать, когда его оставили на земле, в то время как у другого была тарелка, на которой он стоял, и на которой были отмечены стороны света. Китайские военные использовали компас для навигационного ориентирования в 11 веке и для морского ориентирования в 12 веке. Компасы тогда были сделаны из намагниченного железа вместо магнитного камня и были так называемой «рыбой, указывающей на юг», которая представляла собой намагниченную железную рыбу, которая плавала в чаше с водой и указывала на юг. Позже был изобретен черепаший компас, который был разновидностью сухого компаса. Его основной частью была деревянная черепаха, в которой был магнит, закрепленный воском, из которого торчала игла. Деревянная черепаха балансировала на бамбуковой игле, что позволяло ей свободно вращаться, а игла указывала на север.
В 12 веке в Европе появился компас. Появились оба типа компаса: плавучий компас для астрономических целей и сухой компас для мореплавания. Это улучшило парусный спорт, который до этого зависел от ориентации по солнцу или звездам и был ограничен морскими путешествиями в период с октября по апрель. Теперь корабли могли плавать круглый год.
Исламский мир импортировал компас в 13 веке и использовал его для тех же целей, что и остальной мир: астрономии и мореплавания. Они также изобрели тип компаса для использования в молитвах. Они сделали сухой компас для использования в качестве «указателя Киблы (Каббы)», чтобы найти направление на Мекку для своих ежедневных молитв.
Компас используется и сегодня, но в его усовершенствованных формах, изготовленных из современных материалов.
- Первым компасом, использовавшимся на лодках и не имевшим жидкости, удерживающей его в горизонтальном положении, был сухой компас.
Его основной частью был стандартный магнитный компас, который размещался на трехкольцевом подвесе, удерживавшем горизонтальное положение компаса во время волнения на море.
- Магнитный компас указывает не на географический полюс (так называемый истинный полюс), а на магнитный полюс. Поэтому перед определением истинного севера необходимо сделать некоторую поправку.
- Западный и арабский компас имеет 32 точки на розе ветров. У Восточной 24 и 48 очков.
- На старых розах ветров не было обозначено сторон света, а были названия ветров.
Компас – Эпоха исследований
Анатомия компаса
Анатомия компаса, Description de L’Univers, 1683, из библиотеки Музея мореплавателей, G114.M25 редкий.
Введение
Компас — это навигационный инструмент с магнитной стрелкой, указывающей на северный магнитный полюс. Люди использовали это устройство на протяжении сотен лет. Благодаря этому маленькому, но удобному инструменту исследователи в прошлом могли плавать и перемещаться по земному шару.
История
Компас — полезный навигационный инструмент, работа которого зависит от магнетизма. Хотя существуют разные типы компасов, ранние исследователи полагались на магнитные компасы в навигации. Поверхность Земли покрыта невидимым магнитным полем. Северный и южный полюса выровнены с земной осью. Следовательно, магнитные объекты, такие как стрелка компаса, будут выравниваться вдоль оси север-юг. 1 Магнитные компасы произошли от использования магнитных камней. Магнит представляет собой тип магнитного минерала, называемого магнетитом. В море было два способа использования магнита: первый заключался в том, чтобы повесить его на веревке и позволить ему поворачиваться и указывать на север. Второй заключался в том, чтобы пустить его на куске дерева в чашу с водой, где он будет дрейфовать на север. Использование метода чаши с водой было лучше для моряков, потому что иногда было трудно удерживать веревку на движущемся корабле. Многие историки прослеживают эти ранние устройства, подобные компасу, до Древнего Китая до 1040 года. По мере роста торговли между Азией и Европой европейские путешественники, скорее всего, привезли с собой эту концепцию.0003
Примерно с конца 1200-х до начала 1300-х годов моряки начали использовать сухой компас. В этом новом усовершенствовании использовалась поворотная стрелка, прикрепленная к карточке компаса в деревянном ящике. Направления карты компаса выглядели как роза. Поэтому мореплаватели часто называют этот тип компаса «компасной розой». В течение следующих ста лет мореплаватели и моряки, такие как Христофор Колумб, полагались на компас, чтобы плыть в новые части земного шара.
Как это работает
Компасная роза помещается в коробку. На розе компаса будут общие отметки направления – север, юг, восток и запад. Однако более подробные узоры роз могут включать эти направления, а также более конкретные направления, такие как северо-восток или юго-запад. Название этого типа шаблона fleur de lis — по-французски «цветок лилии».