Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Компас



План:


Введення

Гірський компас Брайтона, точний інструмент
Компас
Компас Cammenga (США)
Рідинний компас

Компас (у професійній мові моряків: компас) - пристрій, що полегшує орієнтування на місцевості. Існують три принципово різних види компасу: магнітний компас, гірокомпас і електронний компас.


1. Магнітний компас

1.1. Історія створення

Модель китайського компаса періоду династії Хань
Дорожній компас і сонячні годинники, XVIII століття

Імовірно, компас був винайдений в Китаї при династії Сун і використовувався для вказівки напряму руху по пустелях (докладніше див чотири великих винаходи). В Європі винахід компаса відносять до XII - XIII ст., проте пристрій його залишалося дуже простим - магнітна стрілка, укріплена на пробці і опущена в посудину з водою. У воді пробка зі стрілкою орієнтувалася потрібним чином. На початку XIV ст. італієць Флавіо Джойя значно удосконалив компас. Магнітну стрілку він надів на вертикальну шпильку, а до стрілки прикріпив легкий коло - картушку, розбиту по колу на 16 румбів. В XVI ст. ввели поділ картушка на 32 румба, і коробку зі стрілкою стали поміщати в кардановому підвісі, щоб усунути вплив хитавиці корабля на компас. В XVII в. компас забезпечили пеленгатором - обертається діаметральної лінійкою з візирами на кінцях, укріпленої своїм центром на кришці коробки над стрілкою.

Слово "компас", очевидно, походить від старовинного англійського слова compass, що означало в XIII-XIV ст. "Коло".

Розглянемо для прикладу компас Адріанова. Компас Адріанова складається з корпусу, в центрі якого на вістря голки поміщена магнітна стрілка 3. В разарретірованном стані стрілки її північний кінець встановлюється (не точно) в напрямку на Північний магнітний полюс, а південний - на Південний магнітний полюс. В неробочому стані стрілка закріплюється гальмом ( арретиром) 6. Усередині корпусу компаса поміщена кругова шкала (лімб) 2, розділена на 120 поділок. Ціна одного ділення становить 3 , або 50 малих поділок кутоміра (0-50). Шкала має подвійну оцифровку. Внутрішня оцифровка нанесена по ходу годинникової стрілки від 0 до 360 через 15 (5 поділок шкали). Зовнішня оцифровка шкали нанесена проти ходу годинникової стрілки через 5 великих розподілів кутоміра (10 розподілів шкали). Для візування на місцеві предмети (орієнтири) і зняття відліків по шкалі компаса на обертовому кільці компаса закріплене візирне пристосування (мушка і цілик) 4 і покажчик відліків 5.


1.2. Принцип дії

Принцип дії заснований на взаємодії поля постійних магнітів компаса з горизонтальної складової магнітного поля Землі. Вільно обертається магнітна стрілка повертається навколо осі, розташовуючись уздовж силових ліній магнітного поля. Таким чином, стрілка завжди паралельна напрямку лінії магнітного поля.

2. Електромагнітний компас

Електромагнітний компас є "розгорнутим" електрогенератором, в якому магнітне поле Землі відіграє роль статора, а одна або кілька рамок з обмотками - ротора. Співвідношення напруг, що наводяться в обмотках при русі в магнітному полі, показує курс, або одна обмотка встановлюється під заздалегідь заданим кутом до поздовжньої осі літака або корабля, і для підтримки курсу пілоту або рульовому слід кермом напрямку утримувати стрілку на нулі.

Перевага електромагнітного компаса перед звичайним магнітним - у відсутності девіації від феромагнітних деталей транспортного засобу, так як вони нерухомі щодо обмоток і не наводять в них струмів.

Для роботи простого варіанту електромагнітного компаса з індикатором у вигляді гальванометра потрібне швидке рух, тому перше застосування електромагнітний компас знайшов в авіації. Був використаний Чарльзом Ліндбергом при перельоті через Атлантику в 1927. Див Earth Inductor Compass


3. Гірокомпас

Гірокомпас - прилад, який вказує напрямок на земній поверхні; до його складу входить один або кілька гіроскопів. Використовується майже повсюдно в системах навігації і управління великих морських суден; на відміну від магнітного компаса його показання пов'язані з направленням на істинний географічний (а не магнітний) Північний полюс. Зазвичай гірокомпас застосовується як опорна навігаційний пристрій в суднових рульових системах з ручним або автоматичним управлінням, а також при вирішенні різних завдань іншого роду, наприклад, для визначення точного напрямку при наводкою знаряддя бойового корабля. Морський гірокомпас, як правило, дуже важкий; в деяких конструкціях вага гіроскопічного ротора перевищує 25 кг. Для нормальної роботи гірокомпас необхідно стійке підставу, не відчуває прискорень і фіксоване відносно земної поверхні, причому швидкість його переміщення повинна бути пренебрежимо мала в порівнянні зі швидкістю добового обертання Землі на даній широті.


3.1. Історія створення

Прототип сучасного гірокомпас першим створив Герман Аншютц-Кемпфе (запатентований в 1908), незабаром подібний прилад побудував Е. Сперрі (запатентований в 1911). У наступні роки розроблялося безліч гірокомпас різних модифікацій, але найбільш вдалі з них принципово майже не відрізнялися від пристроїв Аншютца і Сперрі. Прилади сучасної конструкції значно удосконалені в порівнянні з першими моделями, вони відрізняються високою точністю і надійністю і зручніше в експлуатації.


3.2. Пристрій

Найпростіший гірокомпас складається з гіроскопа, підвішеного усередині полого кулі, яка плаває в рідині; вага кулі з гіроскопом такий, що його центр ваги розташовується на осі кулі в його нижній частині, коли вісь обертання гіроскопа горизонтальна. :)

3.3. Принцип дії

Припустимо, що гірокомпас знаходиться на екваторі, а вісь обертання його гіроскопа збігається з напрямком захід - схід, вона зберігає свою орієнтацію в просторі під час відсутності впливу зовнішніх сил. Але Земля обертається, здійснюючи один оборот в добу. Так як спостерігач, що знаходиться поруч, обертається разом з планетою, він бачить, як східний кінець (E) осі гіроскопа піднімається, а західний (W) опускається; при цьому центр ваги кулі зміщується на схід і вгору (позиція б). Однак сила земного тяжіння перешкоджає такому зміщення центру ваги, і в результаті її впливу вісь гіроскопа повертається так, щоб співпасти з віссю добового обертання Землі, тобто з напрямком північ - південь (це обертальний рух осі гіроскопа під дією зовнішньої сили називається прецесією). Коли вісь гіроскопа співпаде з напрямком північ - південь (N - S, позиція в), центр тяжіння опиниться в нижньому положенні на вертикалі і причина прецесії зникне. Поставивши мітку " Північ "(N) на те місце кулі, в яке впирається відповідний кінець осі гіроскопа, і, віднісши їй шкалу з потрібними поділками, отримують надійний компас. У реальному гірокомпас передбачені компенсація девіації компаса і поправка на широту місця. Дія гірокомпас залежить від обертання Землі і особливостей взаємодії ротора гіроскопа з його підвісом.


4. Електронний компас

Електронний компас в системі навігації NAVSTAR

Тут розглядається компас, побудований на принципі визначення координат через супутникові системи навігації. Існують також компаси (так звані цифрові), що використовують як датчика блок магніторезістора або елементів Холла. Останні є мікроелектромеханічні системи, здатні визначати своє відносне становище в магнітному полі Землі, на відміну від використовують супутниковий сигнал пристроїв, які компасами в класичному сенсі не є, тому що являють собою лише прилади з індикацією колійного кута у вигляді компаса.


4.1. Історія створення

Історія створення електронного компаса тісно пов'язана з системами супутникової навігації.

4.2. Принцип дії

Принцип дії такого компаса вельми простий:

  1. На підставі сигналів з супутників визначаються координати приймача системи супутникової навігації (і, відповідно, об'єкта)
  2. Засікається момент часу, в який було зроблено визначення координат.
  3. Вичікує деякий інтервал часу.
  4. Повторно визначається місце розташування об'єкта.
  5. На підставі координат двох точок та розміру тимчасового інтервалу обчислюється вектор швидкості руху і з нього:
    • напрям руху
    • швидкість руху
  6. Здійснюється перехід до кроку 2.

Обмеження:

  • Природно, якщо об'єкт не переміщується, напрямок руху дізнатися не вийде. Виняток становлять досить великі об'єкти (наприклад, літаки), де є можливість встановити 2 приймача (наприклад, на кінцях крил). При цьому координати двох точок можна отримати одразу, навіть якщо об'єкт нерухомий, і перейти до пункту 5.
  • Ще одне обмеження обумовлено точністю визначення координат супутниковими системами позиціонування і впливає, головним чином, на тихохідні об'єкти (пішоходів).
Старий корабельний компас.

5. Орієнтування на місцевості

Визначення напрямків на сторони горизонту по компасу виконується наступним чином. Мушку візирного пристрою ставлять на нульове ділення шкали, а компас - в горизонтальне положення. Потім відпускають гальмо магнітної стрілки і повертають компас так, щоб північний її кінець збігся з нульовим відліком. Після цього, не змінюючи положення компаса, візуванням через цілик і мушку помічають віддалений орієнтир, який і використовується для вказівки напряму на північ. Напрямки на сторони горизонту взаємопов'язані між собою, і, якщо відомо хоча б одне з них, можна визначити інші. У протилежному напрямку по відношенню до півночі буде південь, праворуч - схід, а ліворуч - захід.


Примітки

Література


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Компас (сузір'я)
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru