Магнитный компас

30.11.2021

Земля напоминает большой магнит, поле которого, можно обнаружить с помощью магнитных компасов. К сожалению, магнитные полюса не совпадают с географическими, но расположены на некотором не очень большом расстоянии. Величина этой ошибки достаточно мала, чтобы на большей части земной поверхности мы могли использовать магнитное поле Земли в качестве эталона.

Магнитное поле на полюсах направлено под углом 90° к поверхности земли, в то время как в области между полюсами (магнитный экватор) оно имеет горизонтальную ориентацию. Угол между силовыми линиями магнитного поля и горизонтальной плоскостью называется углом наклона.

Магнитный компас управляется горизонтальной составляющей магнитного поля. На магнитных полюсах такой компас бесполезен, потому что горизонтальная составляющая равна нулю. Магнитный компас состоит из одного или нескольких магнитов, подвешенных под розой компаса, градуированной на 360°. Для повышения чувствительности, компасная роза установлена на подшипнике, обычно из сапфира, который опирается на иглу. Чаша компаса заполнена жидкостью, чтобы объединить высокую чувствительность с плавным движением розы компаса.

Магнитное поле Земли выглядит так, как если бы оно создавалось большим магнитом внутри земного шара с синим полюсом в северном полушарии. Поле наклонено под углом к оси Земли

  

Датчики (магниты) компаса объединены с устройством показа "роза компаса". Магнитный компас регистрирует магнитное поле в непосредственном положении компаса.
Компас поддерживается шарнирами, двумя концентрическими кольцами с опорными осями, ориентированными под углом 90° друг к другу

 Курсовая черта

Жидкость гасит движения розы компаса, а также поддерживает ее с помощью поплавка. Это уменьшает трение в точке, так что можно использовать более крупные и, следовательно, более сильные магниты. Расширительный сосуд необходим для того, чтобы компенсировать колебания температуры жидкости. Больше жидкости для компаса можно добавить через отверстие с пробкой, например, при наличии пузырька воздуха.

Курс компаса считывается по курсовой линии, вертикальной отметке на стенке чаши компаса и близко к краю розы компаса.

Обычно компас устанавливается на носовой и кормовой линиях судна, но если это не так, линия, проходящая через центр компаса и курсовая линя, должны быть параллельны   носовой и кормовой линиям судна.

Жидкость гасит движения розы компаса, а также поддерживает ее с помощью поплавка. Это уменьшает трение в точке, так что можно использовать более крупные и, следовательно, более сильные магниты. Расширительный сосуд необходим для того, чтобы компенсировать колебания температуры жидкости. Больше жидкости для компаса можно добавить через отверстие с пробкой, например, при наличии пузырька воздуха.

Курс компаса считывается по курсовой линии, вертикальной отметке на стенке чаши компаса и близко к краю розы компаса.

Обычно компас устанавливается на носовой и кормовой линиях судна, но если это не так, линия, проходящая через центр компаса и курсовая линя, должны быть параллельны   носовой   и   кормовой   линиям судна.

Сферические магнитные компасы имеют ту же базовую конструкцию и внутреннее шарнирное крепление. (Nexus)

                    

Крепление компаса на потолке иногда может помочь, если магнитное поле экранируется. (Plath)

Сферический магнитный компас с внутренним карданным подшипником

Нактоуз, который вмещает компас, подсветку и магниты для компенсации магнитной среды судна

Другие датчики магнитного поля

В дополнение к стрелке компаса/магнитной системе для определения магнитного поля, в электронных компасах используются три других типа датчиков: индукции, эффекта Холла и магниторезистивный датчик.

Преимущества этих датчиков заключаются в том, что они могут быть установлены в магнитно-чувствительных местах на борту, одновременно подавая сигнал, который может быть отправлен на ведомые приборы в других частях судна. Сигнал также может использоваться для управления автопилотом и в навигационных системах.

Датчик индукции состоит из серии катушек, построенных вокруг железного сердечника, между изготовителями существуют некоторые различия. Когда судно поворачивается, датчик индукции запаздывает на 2−3 секунды, что неудобно для быстроходных судов.

Чувствительность индукционного компаса может быть улучшена с помощью так называемого быстрого гироскопа, обычно гироскопа, которые чувствительны к движениям. Это позволяет быстрее реагировать индукционному компасу на повороты. Улучшает производительность в качестве источника сигнала для автопилота и различных функций, связанных с радаром и источником местоположения при использовании электронных карт. Индукционные компасы обычно имеют встроенный процессор и поэтому способны выполнять несколько задач.

   Индукционный компас с карданным креплением

Датчик эффекта Холла представляет собой тонкий слой полупроводящего материала (кремния), способного генерировать электрический сигнал при воздействии магнитного поля. Сила сигнала пропорциональна силе магнитного поля. .

Магниторезистивный датчик (MR) состоит из тонких слоев никель-железа, электрическое сопротивление которых изменяется при изменении магнитной среды.

Компасы, использующие датчик Холла или датчик MR, состоят из трех сенсорных элементов, установленных под углом 90° друг к другу (x, y, z). Для того чтобы задать правильный курс, компас должен быть установлен горизонтально. Если это невозможно, то можно ввести математический коэффициент компенсации. Некоторые производители избегают этой необходимости, добавляя встроенные ускорители/акселерометры. Они также установлены в плоскостях x, y и z под прямым углом друг к другу.

Существуют электронные компасы, которые используют датчики магнитного поля, карданные подшипники, акселерометры и скоростные гироскопы в различных комбинациях.

Курс компаса, полученный с помощью электронных компасов, может отображаться на различных приборах, корректироваться электронным способом для выявления источников ошибок и связываться в сети.

  

Некоторые датчики магнитного поля

                                   

Индикатор курса отображает любое отклонение от заданного курса (зафиксировано на курсе))

Прибор как с компасом, так и с цифровым дисплеем

Расположенный на компасе, этот датчик передает сигналы автопилоту