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
.jpg)
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
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
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:
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.
КОМПАС
Смотреть что такое КОМПАС в других словарях:
КОМПАС
(морск.) — важнейший инструмент для кораблевождения, указывающий направление стран света и ту из них, по которой корабль правят. В Европе К. стал извес. смотреть
КОМПАС
КОМПАС
компас м. 1) Прибор для ориентирования относительно сторон горизонта, указывающий направление географического или магнитного меридиана. 2) перен. разг. Тот, кто определяет направление чьей-л. жизни, деятельности и т.п.
КОМПАС
компас с.compass главный компас — standard compass морской компас — mariner‘s compass
КОМПАС
КОМПАС
КОМПАС
*КОМПАС, инструмент для определения направления магнит. меридиана. Свойство магнит. стрелки становиться по напр-нию магнит. меридиана б. открыто китайц. смотреть
КОМПАС
прибор для определения горизонтальных направлений на местности. Применяется для определения направления, в котором движется морское, воздушное судно, н. смотреть
КОМПАС
Слово «компас» происходит от итальянского compassare – измерять шагами. Компас предназначен для ориентирования на местности. Считается, что первый компас был создан более двух тысяч лет тому назад в Китае. В китайских летописях повествуется и о магнитных путеуказательных повозках, в которых фигурка воина или жреца указывала рукой на юг. Это изобретение приписывается императору Чжеу Кунгу, жившему за 1100 лет до н. э. Ему же приписывают и изобретение компаса. По другим данным, путеводную повозку смастерил в царствование императора Хуан Ди его подданный для поимки отряда железнолобых разбойников. На повозке был установлен маленький железный человечек, укрепленный с помощью иглы на колесике. Он показывал своей рукой не на север или юг, а в сторону этого отряда. Это, несомненно, легенда, поскольку даже современные миноискатели не могут обнаружить железо на расстоянии более 10 метров. Реконструкция китайских компасов по их описаниям вызывает сомнения в их достоверности. Так, философу Фэй?цзы, жившему в III в. до н. э., приписывается изобретение компаса в виде разливательной ложки из магнетита с тонким черенком и шарообразной, хорошо отполированной выпуклой частью. Этой выпуклой частью ложка устанавливалась на отполированную медную или деревянную пластинку таким образом, чтобы черенок не касался пластинки, а свободно висел над ней. При этом ложка легко вращалась вокруг оси основания. Подтолкнув черенок ложки, ее начинали вращать. После остановки черенок указывал точно на юг. Такой компас не мог дать нужной точности из?за силы трения, которая пропорциональна весу магнитоуказателя. Это касается и других конструкций китайских компасов, описанных в летописях. Первые сведения о применении компаса в Европе относятся к XII веку. Первоначально европейские компасы представляли собой швейную иголку, намагниченную при помощи магнитного камня. Ее клали на соломинку или пробочку, последнюю – на воду в круглой чаше. Иголка всей своей длиной становилась в плоскость меридиана. Поскольку железо быстро теряло свой магнетизм, иголку постоянно подмагничивали. Позже был описан компас, в котором намагниченная иголка пропускалась через ось, оканчивавшуюся вверху и внизу остриями. Этими остриями она свободно поддерживалась в подпятниках, сделанных в дне и прозрачной крышке котелка. Через ту же ось перпендикулярно к первой стрелке пропускалась вторая, медная, стрелка – указатель востока и запада. Этот компас тоже требовал постоянного подмагничивания, которое, судя по описанию, проводилось без вынимания стрелки из котелка поднесением магнитного камня. Петрус Перигринус в 1269 г. снабдил магнитную стрелку круглой градуированной шкалой и при ее помощи определял направление. Создание компаса с бумажным кругом, снабженным для удобства ориентирования делениями – картушкой, стальной стрелкой и стойкой, которой картушка накладывается на шпильку, укрепленную в центре котелка, принадлежит, по мнению большинства ученых, итальянцу Флавио Джойя из Амильфи. Он сконструировал его в 1302 г. Компас Джойя представлял собой соединение магнитной иглы с розой ветров. Для обозначения главных точек компаса применялись различные названия ветров и Полярная звезда. Сначала круг делился на 16, а затем на 32 румба. После появления компаса Джойи на морских картах в важнейших пунктах помещали центры розы ветров, соединяя их между собой лучами. Для прокладки курса от точки нахождения корабля строили направление до ближайшего луча, идущего из нужного центра. Арабы использовали для обозначения компаса итальянские, а не китайские термины, что также является доводом в пользу европейского происхождения компаса. Склонение стрелки компаса было открыто Колумбом во время его первого плавания через Атлантический океан. Он также обратил внимание на изменение склонения в соответствии с местом. Склонение компаса связано с тем, что географический северный полюс не совпадает с магнитным. Последний находится юго?западнее и постоянно перемещается к югу. Координаты магнитного полюса вычислил в XVI в. фламандский ученый Герард Меркатор. В 1544 г. пастор из Нюрнберга Гартман, исследуя свойства магнита, обнаружил, что тот не только стремится ориентироваться с севера на юг, но и северный конец его уклоняется книзу. Один компас без остальных навигационных инструментов – лага, сектанта, точных часов не мог определить положение корабля в океане. В XVI в. для уменьшения воздействия на компас механических колебаний, например качки, его стали укреплять на кардановом подвесе. В XVII в. морской компас был снабжен пеленгатором – вращающейся диаметральной линейкой с визирами на концах. Это позволило точнее отсчитывать направления на объекты – пеленги. Внесенные в конструкцию компаса усовершенствования сделали компас основным навигационным прибором в судовождении. Точность показаний современных магнитных компасов в средних широтах при отсутствии качки составляет 0,3–0,5 градуса. Авиационный магнитный компас схож по конструкции с судовым, но сделан с учетом условий работы: сильных вибраций и больших ускорений. Среди недостатков магнитного компаса – необходимость внесения поправок с учетом магнитного склонения данной местности и девиации – отклонения стрелки от направления на магнитный полюс под влиянием намагниченных тел, например стального корпуса судна, а также электромагнитных полей электрических и радиоустановок. Точность магнитного компаса резко снижается вблизи магнитных полюсов и крупных магнитных аномалий, например крупных залежей железной руды. В XIX в. возросли требования, предъявляемые к компасам. Появление кораблей с металлическими корпусами повлияло на их точность. Кроме того, стали осваиваться высокие широты, где магнитный компас, практически, бесполезен. Поэтому, в добавление к магнитному, был создан гирокомпас. Его действие основано на использовании свойств гироскопа и суточного вращения Земли. Принцип работы гироскопа такой же, как у детского волчка: быстро вращающееся твердое тело, ось вращения которого может менять направление в пространстве. Свойства гироскопа проявляются при выполнении двух условий: его ось вращения должна иметь возможность изменять свое направление в пространстве, а угловая скорость вращения гироскопа должна быть намного выше, чем угловая скорость, с которой сама ось меняет свое направление. Основное свойство уравновешенного гироскопа с тремя степенями свободы, позволяющее применять его для определения направления, – стремление его оси сохранять приданное ей первоначальное направление, независимо от перемещения основания и толчков. Идея гироскопа была предложена французским ученым Фуко. Его гирокомпас представлял собой прибор с двумя степенями свободы, ось которого перемещается в плоскости горизонта благодаря возникающему из?за вращения Земли гироскопическому моменту стремиться к совмещению с плоскостью географического меридиана. Гироскоп Фуко не нашел применения на подвижных объектах из?за подверженности колебаниям. На подвижных объектах применяются гирокомпасы, в которых используются гироскопы с тремя степенями свободы. Преимущества гирокомпаса по сравнению с магнитным состоят в том, что он показывает направление географического, а не магнитного меридиана, на его работу меньше влияют большие массы металла. Его точность в условиях колебаний намного выше. Существуют также астрономические компасы, в которых применяются пеленгаторы, постоянно следящие за положением какого?либо небесного светила, например Солнца. Помимо пеленгатора астрономический компас состоит из вычислителя азимута светила и указателя курса. Его принцип – алгебраическое сложение курсового угла и вычисленного азимута светила. Такой компас позволяет определять курс в любом месте Земли, независимо от скорости и высоты. Радиокомпасы автоматически фиксируют направление на радиомаяк. Ни один из существующих типов компасов не может обеспечить точного измерения курса в любом месте Земли, независимо от погоды и других факторов. Поэтому компасы разных типов объединяют в единые курсовые системы. смотреть
КОМПАС
КОМПАС а, м. compas (de mer), гол. kompas, ит. compasso. 1. Прибор с намагниченной стрелкой для определения стран света. Сл. 18. Компас есть стрелка п. смотреть
КОМПАС
Полезное
Смотреть что такое «КОМПАС» в других словарях:
компас — а, м. compas (de mer), гол. kompas, ит. compasso. 1. Прибор с намагниченной стрелкой для определения стран света. Сл. 18. Компас есть стрелка помазана магнитом которая на полночь оборачивается. Лекс. вокабулам новым. // Сморгонский Термины 77.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
КОМПАС-3D — Тип САПР Разработчик АСКОН Написана на C++ ОС Windows (XP/Vista) Версия V11 (2009) Сайт … Википедия
Компас-М3 — Производитель … Википедия
Компас-М4 — Производитель … Википедия
Компас-G5 — Производитель … Википедия
КОМПАС — (Compass) мореходный инструмент, служащий для непрерывного указания в море компасного курса корабля и для определения в случае надобности направлений на различные видимые с корабля земные предметы или небесные светила. К. для мореплавателя… … Морской словарь
компас — и устарелое компас. Ударение компас сохраняется в речи моряков. Ср. у Л. Соболева: «Но флот во многом отличается от армии. обыкновенный рапорт по флотски рапорт, на север указывает компас, во флоте компас» (Капитальный ремонт) … Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке
КОМПАС — КОМПАС, прибор для ориентировки по странам света, служащий также для указания направленности магнитного поля. Состоит из горизонтально расположенной, подвижной закрепленной намагниченной иглы, которая, поворачиваясь, указывает направление на… … Научно-технический энциклопедический словарь
Компас — Компас снится людям, которые ведут отчаянную борьбу весьма ограниченными средствами. Добиться успеха в такой борьбе достаточно трудно, но зато почетно. Снится вам морской или обычный компас – не важно. Этот сон в любом случае предвещает,… … Большой универсальный сонник
Компас — и рулевое колесо. КОМПАС (немецкое Kompass), прибор, указывающий направление географического или магнитного меридиана; служит для ориентирования относительно сторон горизонта. Различают магнитный, механический, радиокомпас и другие. Старейший… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Компас
Ко́мпас — прибор для определения горизонтальных направлений на местности. Применяется для определения направления, в котором движется морское, воздушное судно, наземное транспортное средство; направления, в котором идет пешеход; направления на некоторый объект или ориентир. Компасы подразделяются на два основных класса: магнитные компасы типа стрелочных, которыми пользуются топографы и туристы, и немагнитные, такие, как гирокомпас и радиокомпас.
Содержание
Описание конструкции
Для определения направления в компасе есть картушка – это круговая шкала с 360 делителями (каждая из них отвечает одному угловому градусу), размеченными так, что отчет ведется от нуля по часовой стрелке.
Обычно направлению на север (норд, N) отвечает 0°, на восток (ост, O, E) — 90°, на юг (зюйд, S) — 180°, на запад (вест, W) — 270°. Это главные компасные румбы (страны мира).
Между ними расположены «четвертные» румбы: норд-ост, или (45°), зюйд-ост, или (135°), зюйд-вест, или (225°) и норд-вест, или (315°).
Между четвертными и главными расположены 16 «основных» румбов, таких как, норд-норд-ост и норд-норд-вест (когда-то было еще 16 румбов, таких как, «норд-тень-вест», которые назывались просто румбами).
История возникновения
История создания компаса была продолжена в XIV веке. Эстафету принял итальянец Ф. Джойя, который сумел значительно усовершенствовать этот прибор. В частности, он решил надеть магнитную стрелку на вертикальную шпильку. Это нехитрое, на первый взгляд, приспособление помогло значительно улучшить компас. Кроме того, к стрелке была прикреплена катушка, разбитая на 16 румбов. Спустя два столетия деление катушки уже составляло 32 румба, а коробку со стрелкой начали помещать в специальном карданном подвесе. Таким образом, качка корабля переставала влиять на компас. В XVII в. компас оборудовали вращающейся линейкой, что помогло более точно отсчитывать направление. В XVIII в. у него появился пеленгатор.
Но на этом история создания компаса не заканчивается. В 1838 г. был найден способ нейтрализации влияния на данное устройство железных изделий корабля. А в 1908 г. появился гирокомпас, ставший основным навигационным прибором. Именно он всегда указывает на север. Сегодня точное направление движения можно узнать при помощи спутниковой навигации, тем не менее много судов оснащены магнитными компасами. Их используют для дополнительной проверки или на случай технических неполадок. Таким образом, история создания компаса насчитывает даже не сотни, а тысячи лет.
Магнитный компас
В приборе, указывающем направление, должно быть некое опорное направление, от которого отсчитывались бы все другие. В магнитном компасе таким направлением служит линия, соединяющая Северный и Южный полюса Земли. В этом направлении сам собой устанавливается магнитный стержень, если его подвесить так, чтобы он мог свободно поворачиваться в горизонтальной плоскости. Дело в том, что в магнитном поле Земли на магнитный стержень действует вращающая пара сил, устанавливающая его в направлении магнитного поля. В магнитном компасе роль такого стержня играет намагниченная стрелка, которая при измерении сама устанавливается параллельно магнитному полю Земли.
Стрелочный компас
Это самый распространенный вид магнитного компаса. Он часто применяется в карманном варианте. В стрелочном компасе имеется тонкая магнитная стрелка, установленная свободно в своей средней точке на вертикальной оси, что позволяет ей поворачиваться в горизонтальной плоскости. Северный конец стрелки помечен, и соосно с ней закреплена картушка. При измерении компас необходимо держать в руке или установить на штативе так, чтобы плоскость вращения стрелки была строго горизонтальна. Тогда северный конец стрелки будет указывать на северный магнитный полюс Земли. Компас, приспособленный для топографов, представляет собой пеленгаторный прибор, т.е. прибор для измерения азимута. Он обычно снабжен зрительной трубой, которую поворачивают до совмещения с нужным объектом, чтобы затем считать по картушке азимут объекта.
Жидкостный компас
Гирокомпас
Гироко́мпас — механический указатель направления истинного (географического) меридиана, предназначенный для определения курса объекта, а также азимута (пеленга) ориентируемого направления. Его идея была предложена французским учёным Фуко.
Устройство
Простейший гирокомпас состоит из гироскопа, подвешенного внутри полого шара, который плавает в жидкости; вес шара с гироскопом таков, что его центр тяжести располагается на оси шара в его нижней части, когда ось вращения гироскопа горизонтальна.
Принцип действия
Предположим, ротор начал вращаться вокруг своей оси, направление которой отлично от земной оси. В силу закона сохранения момента импульса, ротор будет сохранять свою ориентацию в пространстве. Поскольку Земля вращается, неподвижный относительно Земли наблюдатель видит, что ось гироскопа делает оборот за 24 часа. Такой вращающийся гироскоп сам по себе не является навигационным средством. Для возникновения прецессии ротор удерживают в плоскости горизонта, например, с помощью груза, удерживающего ось ротора в горизонтальном положении по отношению к земной поверхности. В этом случае сила тяжести будет создавать крутящий момент, и ось ротора будет поворачиваться на истинный север. Поскольку груз удерживает ось ротора в горизонтальном положении по отношению к земной поверхности, ось никогда не может совпадать с осью вращения Земли (кроме как на экваторе).
