Компас

Эта статья о пеленгаторе, используемом в навигации. Чтобы узнать о других значениях, см. Компас (значения) .

Современный военный компас с прицелом для выравнивания.

Компас — это устройство, показывающее стороны света, используемое для навигации и географической ориентации. Обычно он состоит из намагниченной стрелки или другого элемента, например карты компаса или компасной розы , который может поворачиваться, выравниваясь по магнитному северу . Могут использоваться и другие методы, включая гироскопы, магнитометры и приемники GPS .

Компасы часто показывают углы в градусах: север соответствует 0°, а углы увеличиваются по часовой стрелке , поэтому восток составляет 90°, юг — 180°, а запад — 270°. Эти числа позволяют компасу показывать азимуты или пеленги , которые обычно указываются в градусах. местные различия между магнитным севером и истинным севером Если известны , то направление магнитного севера также дает направление истинного севера.

Среди четырех великих изобретений магнитный компас был впервые изобретен как устройство для гадания еще во времена китайской династии Хань (ок. 206 г. до н. э.). и позже принят для навигации китайской династией Сун в 11 веке. Первое использование компаса, зарегистрированное в Западной Европе и исламском мире, произошло около 1190 года.

Магнитный компас — самый распространенный тип компаса. Он функционирует как указатель на « магнитный север », местный магнитный меридиан, поскольку намагниченная игла в его сердце выравнивается с горизонтальной составляющей магнитного поля Земли . Магнитное поле оказывает крутящий момент на иглу , притягивая северный конец или полюс иглы примерно к северному магнитному полюсу Земли Земли, а другой - к южному магнитному полюсу . Игла установлена ​​на шарнире с низким коэффициентом трения, в лучшем случае на драгоценном подшипнике , поэтому она может легко вращаться. Когда компас удерживается ровно, стрелка поворачивается до тех пор, пока через несколько секунд, чтобы колебания затихли, она не установится в равновесное положение.

В навигации направления на картах обычно выражаются относительно географического или истинного севера , направления к географическому северному полюсу , оси вращения Земли. В зависимости от того, где расположен компас на поверхности Земли, угол между истинным севером и магнитным севером , называемый магнитным склонением , может широко варьироваться в зависимости от географического положения. Местное магнитное склонение указано на большинстве карт, чтобы можно было ориентировать карту по компасу параллельно истинному северу. Положения магнитных полюсов Земли медленно меняются со временем, что называется геомагнитным вековым изменением . Это означает, что следует использовать карту с последней информацией о склонении. Некоторые магнитные компасы включают средства ручной компенсации магнитного склонения, чтобы компас показывал истинные направления.

История

Модель компаса из магнита времен династии Хань.

Основная статья: История компаса

Первые компасы в древнем Китае династии Хань были сделаны из магнита , естественно намагниченной железной руды. Мокрый компас достиг Южной Индии в IV веке нашей эры. Более поздние компасы изготавливались из железных игл, намагниченных ударами по ним магнитом, который появился в Китае к 1088 году во времена династии Сун , как описано Шэнь Го . Сухие компасы начали появляться около 1300 года в средневековой Европе и исламском мире . В начале 20 века его заменил заполненный жидкостью магнитный компас.

Дизайн

Заполненный жидкостью транспортир или компас для ориентирования со шнурком.

В современных компасах обычно используется намагниченная игла или циферблат внутри капсулы, полностью заполненной жидкостью (обычно ламповое масло, минеральное масло, уайт-спирит, очищенный керосин или этиловый спирт). В то время как более старые конструкции обычно включали гибкую резиновую диафрагму или воздушное пространство внутри капсулы, чтобы обеспечить изменение объема, вызванное температурой или высотой, в некоторых современных жидкостных компасах используются корпуса меньшего размера и / или материалы гибкой капсулы для достижения того же результата. Жидкость внутри капсулы демпфирует движение иглы, сокращая время колебаний и повышая стабильность. Ключевые точки компаса, включая северный конец стрелки, часто отмечаются фосфоресцирующими , фотолюминесцентными или самосветящимися материалами. чтобы компас можно было читать ночью или при плохом освещении. Поскольку заполняющая жидкость компаса не сжимается под давлением, многие обычные компасы, наполненные жидкостью, будут точно работать под водой на значительных глубинах.

Многие современные компасы включают в себя опорную плиту и транспортир , и их называют по-разному: конструкциями для ориентирования , опорной плитой, картографическим компасом или транспортиром. В этом типе компаса используется отдельная намагниченная игла внутри вращающейся капсулы, ориентирующая «коробка» или ворота для выравнивания стрелки по магнитному северу, прозрачное основание, содержащее линии ориентации карты, и безель (внешний циферблат), отмеченный в градусах или других единицах измерения. углового измерения. Капсула установлена ​​на прозрачной опорной пластине, содержащей индикатор направления движения (DOT), который можно использовать для определения пеленга прямо по карте.

Линзатический компас Камменги, наполненный воздухом

Другими особенностями современных компасов для ориентирования являются масштабы карт и ромеров для измерения расстояний и нанесения положений на карты, светящиеся отметки на лицевой стороне или безелях, различные визирные механизмы (зеркало, призма и т. д.) для более точного определения координат удаленных объектов. «глобальные» стрелки, установленные на карданном подвесе, для использования в разных полушариях, специальные редкоземельные магниты для стабилизации стрелок компаса, регулируемое отклонение для мгновенного получения истинных пеленгов, не прибегая к арифметике, и такие устройства, как инклинометры, для измерения уклонов. Спортивное ориентирование также привело к разработке моделей с чрезвычайно быстро устанавливающимися и стабильными иглами, в которых используются редкоземельные магниты для оптимального использования с топографической картой - метод наземной навигации, известный как ассоциация местности . Во многих морских компасах, предназначенных для использования на лодках с постоянно меняющимися углами, используются демпфирующие жидкости, такие как изопар M или изопар L, чтобы ограничить быстрые колебания и направление стрелки.

Военные силы некоторых стран, в частности армия США, продолжают выпускать полевые компасы с намагниченными циферблатами или карточками вместо игл. Компас с магнитной картой обычно оснащен оптическим, линзовым или призматическим прицелом , который позволяет пользователю считывать направление или азимут с карты компаса, одновременно выравнивая компас с объективом (см. Фото). Для конструкции компаса с магнитной картой обычно требуется отдельный транспортир, чтобы определять направление непосредственно по карте.

В военном линзовом компасе США M-1950 в качестве демпфирующего механизма используется не заполненная жидкостью капсула, а электромагнитная индукция для управления колебаниями его намагниченной карты. Конструкция «глубокого колодца» позволяет использовать компас по всему миру с наклоном карты до 8 градусов без ущерба для точности. Поскольку силы индукции обеспечивают меньшее демпфирование, чем конструкции, заполненные жидкостью, для уменьшения износа на компасе установлен игольчатый фиксатор, приводимый в действие за счет складывания целика/держателя линзы. Использование наполненных воздухом индукционных компасов с годами сократилось, поскольку они могут выйти из строя или дать неточную информацию при отрицательных температурах или в чрезвычайно влажной среде из-за конденсации или попадания воды.

США M-1950 ( Cammenga Некоторые военные компасы, такие как военный линзовый компас 3H), Silva 4b Militaire и Suunto M-5N(T), содержат радиоактивный материал тритий ( ³
₁ час
) и сочетание люминофоров. Американский М-1950, оснащенный самосветящимся освещением, содержит 120 мКи (миликюри) трития. Назначение трития и люминофоров - обеспечить освещение компаса посредством радиолюминесцентного тритиевого освещения , которое не требует «перезарядки» компаса солнечным или искусственным светом. Однако период полураспада трития составляет всего около 12 лет. поэтому компас, который содержит 120 мКи трития в новом состоянии, будет содержать только 60, когда ему 12 лет, 30, когда ему 24 года, и так далее. Следовательно, подсветка дисплея угаснет.

Морские компасы могут иметь два или более магнита, постоянно прикрепленных к карте компаса, которая свободно перемещается на шарнире. Толстая линия , которая может представлять собой отметку на корпусе компаса или небольшую неподвижную иглу, указывает курс корабля на карте компаса. Традиционно карта разделена на тридцать две точки (известные как румыны ), хотя современные компасы отмечены в градусах, а не в кардинальных точках. Застекленный ящик (или чаша) содержит подвесной подвес внутри нактоуза . При этом сохраняется горизонтальное положение.

Фотография геологического компаса крупным планом.

Магнитный компас очень надежен в умеренных широтах, но в географических регионах вблизи магнитных полюсов Земли он приходит в негодность. По мере приближения компаса к одному из магнитных полюсов магнитное склонение, разница между направлением на географический север и магнитным севером, становится все больше и больше. В какой-то момент вблизи магнитного полюса компас не будет указывать какое-либо конкретное направление, а начнет дрейфовать. Кроме того, при приближении к полюсам стрелка начинает указывать вверх или вниз из-за так называемого магнитного наклона . Дешевые компасы с плохими пеленгами могут из-за этого застрять и, следовательно, указать неверное направление.

На магнитные компасы влияют любые поля, кроме земного. Местная среда может содержать магнитные минеральные отложения и искусственные источники, такие как МРТ , большие железные или стальные тела, электрические двигатели или сильные постоянные магниты. Любое электропроводящее тело создает собственное магнитное поле, когда по нему протекает электрический ток. Магнитные компасы склонны к ошибкам в окрестности таких тел. Некоторые компасы оснащены магнитами, которые можно регулировать для компенсации внешних магнитных полей, что делает компас более надежным и точным.

Основная статья: Магнитное падение § Ошибка ускорения

Компас также подвержен ошибкам, когда компас ускоряется или замедляется в самолете или автомобиле. В зависимости от того, в каком из полушарий Земли расположен компас и действует ли сила ускорения или замедления, компас будет увеличивать или уменьшать указанный курс. Компасы, в состав которых входят компенсирующие магниты, особенно подвержены этим ошибкам, поскольку ускорения наклоняют иглу, приближая или удаляя ее от магнитов.

Основная статья: Магнитное падение § Ошибка поворота

Эффект наклона приводит к тому, что карта компаса опережает при ошибке поворота на север (рис. А) и отстает при ошибке поворота на юг (рис. Б).

Еще одна ошибка механического компаса – ошибка поворота. Когда кто-то поворачивает с курса на восток или запад, компас будет отставать от поворота или опережать его. Магнитометры и их заменители, такие как гирокомпасы, более стабильны в таких ситуациях.

Варианты

Компас для большого пальца слева

Компас для большого пальца — это тип компаса, обычно используемый в спортивном ориентировании , виде спорта, в котором чтение карт и сопоставление с местностью имеют первостепенное значение. Следовательно, большинство компасов для большого пальца имеют минимальную маркировку градусов или вообще не имеют ее вообще и обычно используются только для ориентации карты на магнитный север. Увеличенная прямоугольная стрелка или указатель севера улучшают видимость. Компасы для большого пальца также часто прозрачны , так что ориентировщик может держать карту в руке с компасом и видеть карту через компас. В лучших моделях используются редкоземельные магниты, позволяющие сократить время установления иглы до 1 секунды или меньше.

Основная статья: Магнитометр

Дополнительная информация: Экомпасс.

3-осевой электронный магнитометр AKM8975 производства AKM Semiconductor

Небольшие компасы, используемые в часах, мобильных телефонах и других электронных устройствах, представляют собой компасы твердотельных микроэлектромеханических систем (МЭМС), обычно состоящие из двух или трех датчиков магнитного поля , которые передают данные для микропроцессора. Часто устройство представляет собой дискретный компонент, который выдает цифровой или аналоговый сигнал, пропорциональный его ориентации. Этот сигнал интерпретируется контроллером или микропроцессором и либо используется внутри, либо отправляется на дисплей. Датчик использует тщательно откалиброванную внутреннюю электронику для измерения реакции устройства на магнитное поле Земли.

Стандартный Brunton Geo, обычно используемый геологами.

Помимо навигационных компасов, для конкретных целей были разработаны и другие специальные компасы. К ним относятся:

• Компас Киблы , который используется мусульманами, чтобы указать направление в Мекку для молитв.
• Оптический или призматический компас , чаще всего используемый геодезистами, а также спелеологами, лесниками и геологами. В этих компасах обычно используется капсула с жидкостным демпфированием. и намагниченный плавающий циферблат компаса со встроенным оптическим прицелом, часто оснащенный встроенной фотолюминесцентной подсветкой или подсветкой, работающей от батареи. С помощью оптического прицела такие компасы можно определить с предельной точностью при определении пеленга на предмет, зачастую с точностью до долей градуса. Большинство этих компасов предназначены для интенсивного использования, оснащены высококачественными иглами и подшипниками с драгоценными камнями, а многие из них приспособлены для установки на штатив для дополнительной точности.
• Кормовой компас , установленный в прямоугольной коробке, длина которой часто в несколько раз превышала ширину, датируется несколькими столетиями. Их использовали для межевания местности, в частности с помощью планшетов.
• Луопан — компас, используемый практикующими фэн-шуй.

Строительство

Магнитный стержень необходим при построении компаса. Его можно создать, совместив железный или стальной стержень с магнитным полем Земли, а затем закалив или ударив по нему. Однако этот метод производит только слабый магнит, поэтому предпочтительны другие методы. Например, намагниченный стержень можно создать, многократно натирая железный стержень магнитным магнитом . Затем этот намагниченный стержень (или магнитную иглу) помещают на поверхность с низким коэффициентом трения, чтобы он мог свободно вращаться и выравниваться с магнитным полем. Затем он маркируется так, чтобы пользователь мог отличить конец, указывающий на север, от конца, указывающего на юг; в современных традициях северный конец обычно каким-либо образом обозначается.

Если иглу потереть о магнит или другой магнит, игла намагничивается. Когда его вставляют в пробку или кусок дерева и помещают в чашу с водой, он становится компасом. Такие устройства повсеместно использовались в качестве компасов до изобретения коробчатого компаса с «сухой» вращающейся иглой, где-то около 1300 г.

Основная статья: Точки компаса

Наручный компас Советской Армии с двойной градуировкой против часовой стрелки: 60° (как часы) и 360°.

Первоначально на многих компасах было указано только направление магнитного севера или четыре стороны света (север, юг, восток, запад). Позже они были разделены в Китае на 24, а в Европе на 32 точки, расположенные на равном расстоянии друг от друга вокруг карты компаса. Таблицу тридцати двух точек см. в разделе « Точки компаса» .

В современную эпоху прижилась система 360 градусов. Эта система до сих пор используется гражданскими штурманами. Градусная система состоит из 360 равноудаленных точек, расположенных по часовой стрелке вокруг циферблата компаса. В 19 веке некоторые европейские страны вместо этого приняли систему « град » (также называемую град или гон), где прямой угол равен 100 градам, что дает круг в 400 град. Деление градов на десятые доли, чтобы получить круг в 4000 дециград, также использовалось в армиях.

Большинство вооруженных сил приняли французскую систему « миллием ». Это приблизительное значение миллирадиана (6283 на круг), в котором циферблат компаса разделен на 6400 единиц или «мил» для дополнительной точности при измерении углов, наведении артиллерии и т. д. Ценность для военных состоит в том, что один угловой мил составляет примерно один метр на расстоянии один километр. Императорская Россия использовала систему, полученную путем деления окружности круга на хорды той же длины, что и радиус. Каждый из них был разделен на 100 ячеек, что дало круг из 600 единиц. Советский Союз разделил их на десятые части, чтобы получить круг из 6000 единиц, что обычно переводится как «милы». Эта система была принята бывшими странами Варшавского договора , например , Советским Союзом, Восточной Германией и т. д., часто против часовой стрелки (см. изображение наручного компаса). Это до сих пор используется в России.

Поскольку наклон и интенсивность магнитного поля Земли различаются на разных широтах, компасы часто балансируют во время производства так, чтобы циферблат или стрелка были ровными, что исключает сопротивление стрелки. Большинство производителей балансируют стрелки компаса по одной из пяти зон: от зоны 1, охватывающей большую часть Северного полушария , до зоны 5, охватывающей Австралию и южные океаны. Эта индивидуальная балансировка зон предотвращает чрезмерное погружение одного конца иглы, что может привести к залипанию карты компаса и получению ложных показаний.

Некоторые компасы оснащены специальной системой балансировки стрелки, которая точно указывает магнитный север независимо от конкретной магнитной зоны. Другие магнитные компасы имеют на стрелке небольшой скользящий противовес. Этот скользящий противовес, называемый «наездником», можно использовать для уравновешивания стрелки при падении, вызванном наклоном, если компас перемещается в зону с более высоким или меньшим падением.

Основная статья: Магнитное отклонение

Нактоуз , содержащий стандартный корабельный компас с двумя железными шариками, корректирующими воздействие ферромагнитных материалов. Этот аппарат выставлен в музее.

Как и любое магнитное устройство, на компас влияют близлежащие железосодержащие материалы, а также сильные местные электромагнитные силы. Компасы, используемые для навигации по суше, не следует использовать вблизи предметов из черных металлов или электромагнитных полей (автомобильных электрических систем, автомобильных двигателей, стальных крюков и т. д.), поскольку это может повлиять на их точность. Компасы особенно трудно точно использовать в грузовиках, автомобилях или других механизированных транспортных средствах или рядом с ними, даже если отклонение корректируется с помощью встроенных магнитов или других устройств. Большое количество черных металлов в сочетании с периодическими электрическими полями, создаваемыми системами зажигания и зарядки автомобиля, обычно приводят к значительным ошибкам компаса.

В море корабельный компас также должен быть исправлен на ошибки, называемые отклонениями , вызванные железом и сталью в его конструкции и оборудовании. Корабль раскачивается , то есть вращается вокруг фиксированной точки, а его курс отмечается путем совмещения с фиксированными точками на берегу. Подготавливается карта отклонения компаса, чтобы навигатор мог переключаться между компасным и магнитным курсами. Компас можно корректировать тремя способами. Сначала можно отрегулировать смазочный трос так, чтобы он соответствовал направлению движения корабля, затем можно скорректировать влияние постоянных магнитов с помощью небольших магнитов, установленных в корпусе компаса. Влияние ферромагнитных материалов в окружающей среде компаса можно исправить с помощью двух железных шариков, установленных по обе стороны нактоуза компаса вместе с постоянными магнитами и стержнем Флиндерса . Коэффициент $a_{0}$ представляет ошибку в линии смазки, в то время как $a_{1},b_{1}$ ферромагнитные эффекты и $a_{2},b_{2}$ неферромагнитная составляющая.

Аналогичный процесс используется для калибровки компаса в легких самолетах авиации общего назначения, при этом карта отклонения компаса часто устанавливается постоянно чуть выше или ниже магнитного компаса на приборной панели. Электронные компасы Fluxgate могут калиброваться автоматически, а также могут быть запрограммированы на правильное местное изменение компаса, чтобы указывать истинный курс.

Использовать

Поворот шкалы компаса на карте (D – местное магнитное склонение)

Когда игла совмещена с очерченной ориентирующей стрелкой на нижней части капсулы и наложена на нее, цифра градуса на кольце компаса у указателя направления движения (DOT) указывает магнитный пеленг на цель (гору).

Магнитный компас указывает на северный магнитный полюс, который находится примерно в 1000 милях от истинного географического Северного полюса. Пользователь магнитного компаса может определить истинный север, найдя магнитный север и затем исправив отклонения и отклонения. Вариация определяется как угол между направлением истинного (географического) севера и направлением меридиана между магнитными полюсами. Значения вариаций для большинства океанов были рассчитаны и опубликованы к 1914 году. Отклонение относится к реакции компаса на местные магнитные поля, вызванные присутствием железа и электрических токов; Частично компенсировать это можно тщательным расположением компаса и размещением компенсирующих магнитов под самим компасом. Морякам давно известно, что эти меры не устраняют полностью девиацию; следовательно, они выполнили дополнительный шаг, измерив компасный пеленг ориентира с известным магнитным пеленгом. Затем они направили свой корабль на следующую точку компаса и снова провели измерения, показав результаты на графике. Таким образом, можно было бы создать таблицы поправок, к которым можно было бы обращаться при использовании компасов во время путешествий в этих местах.

Моряки обеспокоены очень точными измерениями; однако обычным пользователям не следует беспокоиться о различиях между магнитным и истинным севером. За исключением областей с резким отклонением магнитного склонения (20 градусов и более), этого достаточно, чтобы защититься от движения на коротких расстояниях в направлении, существенно отличающемся от ожидаемого, при условии, что местность достаточно ровная и видимость не ухудшена. Тщательно записывая пройденные расстояния (время или шаги) и магнитные пеленги, можно проложить курс и вернуться в исходную точку, используя только компас.

Солдат использует призматический компас, чтобы определить азимут

Навигация по компасу в сочетании с картой ( ассоциацией местности ) требует другого метода. Чтобы определить направление по карте или истинное направление (направление, взятое относительно истинного, а не магнитного севера) к пункту назначения с помощью компаса-транспортира , край компаса размещается на карте так, чтобы он соединял текущее местоположение с желаемым пунктом назначения. (некоторые источники рекомендуют физически провести линию). Затем ориентирующие линии в основании циферблата компаса поворачиваются для выравнивания с фактическим или истинным севером путем совмещения их с отмеченной линией долготы (или вертикальным краем карты), полностью игнорируя стрелку компаса. Полученный в результате истинный пеленг или картографический пеленг затем может быть считан по указателю градуса или линии направления движения (DOT), по которой можно отслеживать азимут (курс) на пункт назначения. Если требуется магнитный северный пеленг или компасный пеленг , перед использованием компаса необходимо отрегулировать величину магнитного склонения так, чтобы карта и компас совпадали. В данном примере в качестве конечного пункта на карте была выбрана большая гора на второй фотографии. Некоторые компасы позволяют регулировать шкалу для компенсации местного магнитного склонения; при правильной настройке компас будет показывать истинный пеленг вместо магнитного пеленга.

Современный ручной компас-транспортир всегда имеет дополнительную стрелку или указатель направления движения (ТОЧКА), нанесенную на опорную плиту. Чтобы проверить продвижение по курсу или азимуту или убедиться, что видимый объект действительно является пунктом назначения, можно измерить новые показания компаса до цели, если она видна (здесь - большая гора). После наведения стрелки ТОЧКИ на опорной плите на цель компас ориентируют так, чтобы игла накладывалась на ориентирующую стрелку в капсуле. Полученный в результате указанный пеленг является магнитным пеленгом на цель. Опять же, если вы используете «истинный» или картографический пеленг, а компас не имеет заранее настроенного склонения, необходимо дополнительно добавить или вычесть магнитное склонение, чтобы преобразовать магнитный пеленг в истинный пеленг . Точное значение магнитного склонения зависит от места и меняется со временем, хотя склонение часто указывается на самой карте или его можно получить в Интернете на различных сайтах. Если турист следовал по правильному пути, скорректированный (истинный) пеленг компаса должен точно соответствовать истинному пеленгу, полученному ранее по карте.

Компас следует положить на ровную поверхность так, чтобы игла опиралась или висела только на подшипнике, приваренном к корпусу компаса – при использовании под наклоном игла может коснуться корпуса компаса и не двигаться свободно и, следовательно, не указывать. точно на магнитный север, что дает ошибочные показания. Чтобы проверить, хорошо ли выровнена игла, внимательно посмотрите на иглу и слегка наклоните ее, чтобы убедиться, что игла свободно покачивается из стороны в сторону и не касается ли игла корпуса компаса. Если стрелка наклоняется в одном направлении, слегка и осторожно наклоните компас в противоположном направлении, пока игла компаса не станет горизонтальной в продольном направлении. Предметы, которые следует избегать рядом с компасом, — это любые магниты и любая электроника. Магнитные поля электроники могут легко повредить стрелку, не позволяя ей совпадать с магнитными полями Земли, что приводит к неточным показаниям. Естественные магнитные силы Земли значительно слабы, их величина составляет 0,5 Гаусса , а магнитные поля бытовой электроники могут легко превысить ее, подавляя стрелку компаса. Воздействие сильных магнитов или магнитных помех иногда может привести к тому, что магнитные полюса стрелки компаса будут различаться или даже меняться местами. При использовании компаса избегайте отложений, богатых железом, например, некоторых пород, содержащих магнитные минералы, такие как Магнетит . На это часто указывает камень с темной поверхностью и металлическим блеском; не все породы, содержащие магнитные минералы, имеют этот признак. Чтобы проверить, не мешает ли камень или какой-либо участок работе компаса, выйдите из этого места и посмотрите, движется ли стрелка компаса. Если это так, это означает, что область или камень, на котором ранее находился компас, создают помехи, и их следует избегать.

Немагнитные компасы

Есть и другие способы найти север, кроме использования магнетизма, и с навигационной точки зрения существует в общей сложности семь возможных способов. (где магнетизм — один из семи). Два датчика, использующие два из оставшихся шести принципов, часто также называют компасами, то есть гирокомпас и GPS-компас.

Гирокомпас гироскоп похож . на Это немагнитный компас, который находит истинный север , используя быстро вращающееся колесо (с электрическим приводом) и силы трения, чтобы использовать вращение Земли. Гирокомпасы широко используются на судах . У них есть два основных преимущества перед магнитными компасами:

• они находят истинный север , то есть направление оси вращения Земли , в отличие от магнитного севера ,
• на них не влияют ферромагнитные металлы (включая железо, сталь, кобальт, никель и различные сплавы) в корпусе корабля. (Неферромагнитный металл не влияет на компас, хотя на магнитный компас будут влиять любые провода, по которым проходит электрический ток .)

Большие корабли обычно полагаются на гирокомпас, используя магнитный компас только в качестве резервного. Электронные феррозондовые компасы все чаще используются на небольших судах. Однако магнитные компасы по-прежнему широко используются, поскольку они могут быть небольшими, использовать простую надежную технологию, сравнительно дешевы, часто проще в использовании, чем GPS , не требуют энергоснабжения и, в отличие от GPS, на них не влияют объекты, например, деревья, которые могут блокировать прием электронных сигналов.

Приемники GPS, использующие две или более антенны, установленные отдельно и объединяющие данные с блоком инерциального движения (IMU), теперь могут достигать точности курса 0,02 ° и иметь время запуска в секундах, а не в часах для систем гирокомпаса. Устройства точно определяют положения (широту, долготу и высоту) антенн на Земле, на основе которых можно рассчитать стороны света. Изготовленные в первую очередь для морского и авиационного применения, они также могут обнаруживать качку и крен кораблей. Небольшие портативные GPS-приемники с одной антенной также могут определять направления, если они движутся, даже если это всего лишь пешеходная скорость. Точно определяя свое положение на Земле с интервалом в несколько секунд, устройство может рассчитать свою скорость и истинный азимут (относительно истинного севера ) направления своего движения. Часто предпочтительнее измерять направление, в котором фактически движется транспортное средство, а не его курс, то есть направление, в котором указывает его нос. Эти направления могут быть разными, если есть боковой ветер или приливное течение.

GPS-компасы разделяют основные преимущества гирокомпасов. Они определяют истинный Север, в отличие от магнитного севера, и на них не влияют возмущения магнитного поля Земли. Кроме того, по сравнению с гирокомпасами они намного дешевле, лучше работают в полярных регионах, менее подвержены воздействию механической вибрации и их можно инициализировать гораздо быстрее. Однако они зависят от функционирования спутников GPS и связи с ними, которые могут быть нарушены в результате электронной атаки или последствий сильной солнечной бури. Гирокомпасы по-прежнему используются в военных целях (особенно на подводных лодках, где магнитные компасы и GPS-компасы бесполезны), но в гражданских целях они в значительной степени вытеснены GPS-компасами с магнитными резервными копиями.

См. также

• Астрокомпас - инструмент для определения истинного севера по положениям астрономических тел.
• Определение направления – способы определения относительного направления или точки компаса. Страницы, отображающие описания викиданных в качестве запасного варианта.
• Ручной компас – Компактный магнитный компас
• Инерциальная навигационная система – непрерывно вычисляемый счисление пути.
• Pelorus (инструмент) - навигационный инструмент. Страницы, отображающие описания викиданных в качестве запасного варианта.
• Колесница, указывающая на юг – китайская двухколесная колесница.

Ссылки

• Джонсон, Дж. Марк (2003). Полный справочник по пустыне . МакГроу-Хилл Профессионал. ISBN  978-0-07-139303-4 .
• Крейц, Барбара М. (1973). «Средиземноморский вклад в средневековый морской компас». Технологии и культура . 14 (3): 367–383. дои : 10.2307/3102323 . JSTOR   3102323 . S2CID   111540460 .
• Ли Шу-хуа (1954). «Происхождение компаса II. Магнит и компас». Исида . 45 (2): 175–196. дои : 10.1086/348315 . JSTOR   227361 . S2CID   143585290 .

Дальнейшее чтение

• Адмиралтейство, Великобритания (1915 г.) Адмиралтейское руководство по навигации, 1914 г. , Глава XXV: «Магнитный компас (продолжение): анализ и исправление отклонения», Лондон: HMSO, 525 стр.
• Аксель, Амир Д. – американский преподаватель израильского происхождения (1950–2015) (2001) Загадка компаса: изобретение, изменившее мир , 1-е изд., Нью-Йорк: Harcourt, ISBN   0-15-600753-3
• Карлсон, Джон Б. (1975). «Мультидисциплинарный анализ гематитового артефакта ольмеков из Сан-Лоренцо, Веракрус, Мексика». Наука . 189 (4205): 753–760. Бибкод : 1975Sci...189..753C . дои : 10.1126/science.189.4205.753 . ПМИД   17777565 . S2CID   33186517 .
• Гис, Фрэнсис и Гис, Джозеф - американские историки. Страницы с краткими описаниями целей перенаправления (1994). Собор, кузница и водяное колесо: технологии и изобретения в средние века , Нью-Йорк: HarperCollins, ISBN   0-06-016590-1
• Габбинс, Дэвид, Энциклопедия геомагнетизма и палеомагнетизма , Springer Press (2007), ISBN   1-4020-3992-1 , 978-1-4020-3992-8
• Герни, Алан (2004) Компас: история исследований и инноваций , Лондон: Нортон, ISBN   0-393-32713-2
• Кинг, Дэвид А. (1983). «Астрономия мамлюков». Исида . 74 (4): 531–555. дои : 10.1086/353360 . S2CID   144315162 .
• Людвиг, Карл-Хайнц и Шмидтхен, Фолькер (1997) Металлы и энергетика: с 1000 по 1600 годы , История технологии пропилена, Берлин: Propyläen Verlag, ISBN   3-549-05633-8
• Ма, Хуань (1997) Ин-яй шэн-лань [Общий обзор берегов океана (1433 г.)], Фэн, Чэн-чунь (ред.) и Миллс, JVG (перевод), Бангкок: White Lotus Press , ISBN   974-8496-78-3
• Зейдман, Дэвид, и Кливленд, Пол, Главный навигатор по дикой природе , Ragged Mountain Press (2001), ISBN   0-07-136110-3
• Тейлор, EGR (1951). «Игла, указывающая на юг». Имаго Мунди . 8 : 1–7. дои : 10.1080/03085695108591973 .
• Уильямс, JED (1992) От парусов к спутникам: зарождение и развитие навигационной науки , Oxford University Press, ISBN   0-19-856387-6
• Райт, Монте Дуэйн (1972) Наиболее вероятная позиция: история воздушной навигации до 1941 года , Университетское издательство Канзаса, LCCN   72-79318
• Чжоу, Дагуань (2007) Обычаи Камбоджи , перевод на английский язык с французской версии Пола Пеллиота китайского оригинала Чжоу Дж. Гилмана д'Арси Пола, Пномпень: Indochina Books, пред. Бангкок: Сиамское общество (1993), ISBN   974-8298-25-6

Внешние ссылки

• «Компас, Моряк» . Британская энциклопедия . Том. VI (9-е изд.). 1878. стр. 225–228.
• Справочник по регулировке магнитного компаса. Архивировано 29 мая 2019 г. на Wayback Machine.
• Пол Дж. Ганс, Страницы средневековых технологий: Компас
• Вечерняя лекция Британской ассоциации на собрании в Саутгемптоне в пятницу, 25 августа 1882 года . Относится к поправке компаса по ряду Фурье .