Компас магнитный: описание, принцип действия и устройство

Сложно назвать более распространенный и популярный прибор навигации, чем компас. С данным инструментом путешественника многие знакомятся еще в детстве, совершая первые в своей жизни походы. Но далеко не все знакомы с его принципом работы и техническими характеристиками. И хотя сегодня появляется все больше альтернативных устройств, сохраняет свою востребованность классический магнитный компас, который используют и геологи, и туристы, и любители экстремальных видов спорта.

Устройство прибора

Функциональную основу любого компаса такого типа составляет чувствительный элемент в виде картушки. Он представляет собой магнитное устройство с латунным поплавком, топкой и ободным элементом, который фиксирует панель с градусной шкалой. В латунные пазы интегрируются стрелки магнитного компаса – система обычно формируется шестью элементами, которые выставляются парами и симметрично относительно друг друга. Центральную часть устройства представляет донная часть поплавка с конусом, вершина которого выступает базой для агатовой топки. Здесь стоит отметить, что исполнения магнитных систем могут быть разными – жидкостными и стрелочными, что обуславливает уже другие особенности конструкции.

Принцип работы

В устройстве, которое предназначено для указания полюса, обязательно предусматривается базовая направленность. От нее берут отчет все другие направления. Указателем выступает линия, которая соединяет Южный и Северный полюса. Как раз по этому контуру и проходит магнитный стержень. К слову, его можно разместить в подвешенном состоянии и он по умолчанию будет ориентироваться именно на эту линию. Связано это с тем, что магнитное поле компаса в естественном режиме управляется вращающейся парой магнитных сил Земли. В качестве стержня используется стрелка, которая служит для наглядного измерения направлений по градусной шкале.

Разновидности

Как уже говорилось, выделяют стрелочный и жидкостный приборы, работающие на магнитном основании. Чаще используются модели первого типа. Это ручные портативные устройства, в которых применяется магнитная тонкая стрелка. Она свободно располагается в средней точке относительно вертикальной оси и без препятствий перемещается по горизонтали. Окончание стрелки на северной части имеет пометку, а в соосном сопряжении с ней устанавливается катушка. В процессе измерения прибор можно держать в руках или на специальной базе штатива.

Жидкостный магнитный компас обеспечивается плавающим чувствительным элементом. У него более точный принцип измерения по сравнению со стрелочным аналогом. Такие приборы также называют судовыми, так как их используют мореплаватели. Конструкции жидкостных компасов разнообразны. Классический вариант представляет собой так называемый «котелок» с алюминиевой катушкой, зафиксированной на вертикальной оси. На разных сторонах относительно нее закрепляются пары магнитов, а в центральной части – поплавок. В зависимости от сил, компенсирующих давление или температуру, жидкость переходит в сопряженную камеру, управляя показаниями прибора.

Девиация компаса

На действие магнитного поля могут оказывать влияние сторонние металлические элементы. Особенно это явление распространено на суднах, обшивка которых с момента строительства обретает выраженные магнитные свойства. Соответственно, окружающие компас конструкции могут искажать его показания, что и обеспечит эффект девиации. Критическое воздействие приводит к отклонению стрелки от меридиана. Это происходит, если на прибор действуют не только магнитные силы, но и электрический ток. Пользователи часто фиксируют девиацию, которая проявляется в виде сформированного угла плоскости между подлинным горизонтом и указанным меридианом. При этом различают несколько типов отклонений. Если наблюдается, что северная часть меридиана имеет отклонение от истинного направления к востоку, то, соответственно, девиация магнитного компаса будет называться остовой. В случае отклонения к западной стороне – вестовой. Существенное отклонение создает трудности для штурмана, что обуславливает необходимость восстановления изначальной работоспособности прибора. Решается эта задача посредством искусственного создания сил, компенсирующих девиацию. Для этого изначально готовятся металлические бруски, которыми обкладывается прибор.

Что такое магнитное склонение?

Отчасти связанное с девиацией отклонение от истинных показаний компаса, при котором отмечается угловая разница между указанным и настоящим нордом. Возникает склонение по той причине, что магнитный полюс в северной части смещен на 2100 км относительно подлинного географического. Степень склонения может меняться в зависимости от времени и положения точки на земной поверхности. Практические исследования этого явления на данный момент позволили сформировать карту, на которой обозначены величины коррекции в виде изотонических линий. С другой стороны, магнитное склонение компаса должно ориентироваться и на агонические контуры, которые показывают истинные северные полюса.

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.

Техобслуживание прибора

Если сторонних помех не наблюдается и нет оснований для устранения склонений, то некорректная работа устройства может свидетельствовать о его неисправности. В этом случае необходимо произвести комплексное обследование конструкции прибора, выполнить чистку его рабочих элементов и проверить жидкостный наполнитель. Особое внимание уделяется наружным частям и котелку. Их следует протирать ветошью с мягким ворсом при минимальных колебаниях для чувствительной начинки. Если планируется оставлять магнитный компас на длительное время хранения, то его поверхности покрываются защитной смазкой для консервации. Также проверяется и качество работы осветительных элементов, если они предусматриваются конструкцией. Если к прибору подведены электротехнические соединения для питания вспомогательных рабочих компонентов, нужно оценить и качество изоляции проводки.

Преимущества магнитных моделей компаса

Несмотря на устаревающий принцип действия, такие приборы продолжают использоваться в том же морском транспорте. К их сильным сторонам относят не только высокую точность, но и надежность. К тому же, современные версии приборов обретают все новые свойства и улучшаются в базовых эксплуатационных качествах. Это в первую очередь относится к технико-конструкционной части, ориентирующейся на многолетнюю эксплуатацию. Конечно, и электронные модели обеспечиваются высокопрочными стойкими корпусами, а также имеют компактные размеры. Но магнитный компас в процессе работы не зависит от погодных явлений и энергообеспечения. Единственное условие сохранения надлежащей работоспособности сводится к качественному выполнению настройки с поправкой и техническому обслуживанию.

В заключение

Использование магнита как чувствительного элемента в системах навигации не только не уходит в прошлое, но и обретает новые формы применения. Компас как средство обработки сигналов и демонстрации показаний действительно устаревает, но взамен приходят цифровые приборы. Так, с помощью магнитных датчиков и специальных приложений в современных смартфонах можно определять части света даже без Интернета. В то же время компас без магнитного датчика в мобильном устройстве может работать с подключенной спутниковой связью GPS, но это уже совсем другой принцип действия. Сам же физический корпус прибора продолжает сохранять актуальность в областях, где предъявляются высокие требования к защите устройства. Несколько слоев изоляции, ударопрочное стекло и прорезиненные накладки для удобного хвата – первостепенные качества, на которые обращают внимание путешественники, охотники и штурманы. Очевидно, что в диких и суровых условиях эксплуатации добротный классический компас не может быть заменен ни смартфоном с датчиками, ни другой навигационной электроникой.