Магнитный компас на судне модели. Морской компас

На следующий день фрегат "Звенящий" снова беспечно бежал под парусами в открытом океане, а на его палубе продолжались занятия.

– Прежде всего хочу вам сказать, что моряки говорят не "ко мпас", а "компа с", – сообщил Яков Платонович, потому что пришла очередь познакомиться с этим мореходным инструментом. -

Доказательство тому еще одна морская песня писателя Александра Грина, она мне очень нравится.

Южный Крест там сияет вдали,

С первым ветром проснется компа с.

Бог, храня корабли,

Да помилует нас…

Чтобы Бог действительно хранил корабль в дальнем плавании, моряки сами должны умело управлять своим судном. И компас в этом деле – их главный и надежный помощник.

Конечно, морской компас отличается от сухопутного компаса не только ударением в названии…

– Еще и величиной, да? – спросил Вася.

– Величина – это само собой. – Но есть и принципиальная разница в конструкции.

В обычном туристическом или школьном компасе на игле ходит магнитная стрелка. Ходит своим концом над круглой шкалой с делениями и буквами.

А в морском компасе на игле устроилась сама шкала.

Называется она КАРТУ ШКА. Похоже на слово «карточка». Такая круглая карточка с делениями градусов, из непромокаемого картона или пластмассы.

– Разве компас заливает волнами? – удивился Антон.

– Нет, конечно. Он закрыт сверху водонепроницаемым стеклом с резиновой прокладкой. Непромокаемость картушке нужна для другого… Давайте разберем устройство морского компаса подробнее, тогда вы все поймете.

Яков Платонович открыл шкаф и достал небольшую черную посудину. Вместо ручек у посудины вокруг верхней части располагалось кольцо.

– Котелок! – удивился Антон. – На костре закоптился…

– Ты прав. Этот корпус корабельного магнитного компаса так и называется – котелок. Дно у него тяжелое. Поэтому, когда котелок подвешивают в этом кольце (оно называется к а р д а н о в о е к о л ь ц о), компас сохраняет ровное горизонтальное положение при любой качке.

Но, конечно, котелок не закопченый, а покрашен в черный цвет. Вообще-то он латунный. Железным его делать нельзя, магнитные стрелки сразу сбились бы с толку.

На дне котелка устанавливаетя ш п и л ь к а с острием из очень прочного металла. На шпильке и сидит картушка.

Картушка компаса устроена так. В центре ее укреплен пустотелый, из тонкой латуни, поплавок. Он похож на приплюснутый шарик. В нижней части его – маленькая перевернутая чашечка из твердого камня (обычно из агата). Называется она т о п к а (похоже на слово "топ", не правда ли?). Топкой поплавок и надевается на острие шпильки. Сидит на шпильке он очень легко. В котелок налита специальная жидкость, а в жидкости поплавок делает картушку почти невесомой…

– Так вот зачем картушка непромокаемая! Потому что в жидкости! – догадался Антон.

– Невесомая картушка, конечно, легче вертится на игле, – заметил Слава.

– И кроме того, – сказал Яков Платонович, – жидкость служит для картушки тормозом: не дает ей крутиться без цели и слишком сильно болтаться…

Но, если говорить точно, картушка внутри компаса и не вертится. Почти. По крайней мере, она всегда старается остаться неподвижной. А вертится вокруг нее компасный котелок. Вместе с кораблем. Да-да!.. Дело в том, что внизу к поплавку прикреплены стрелки – намагниченные стальные полоски в свинцовых пенальчиках. Их несколько. В некоторых компасах бывает две, а вот в этом, российского образца, целых шесть…

– Для равновесия? – спросил Слава.

– Не только. Несколько стрелок точнее, чем одна, выдерживают направление "север – юг".

Сохраняя такое положение, стрелки удерживают и поплавок с картушкой. Поэтому картушка своей северной отметкой (там цифра 0 и буква N) всегда смотрит на север, в какую бы сторону ни шло судно.

Видите, что получается? Корабль меняет курс, корпус его поворачивается, с ним поворачивается и котелок компаса с натянутой в нем черной проволочкой – курсовой нитью. А картушка-то благодаря стрелкам всегда в одном положении. Курсовая нить ходит перед ее краем и показывает курс. Потому что на картушке нанесены обозначения стран света и все 360 градусов. Ноль градусов точно совпадает с севером.

Устройство компаса

Когда надо определить, куда идет судно, смотрят на компас и докладывают, что показывает курсовая нить. Например: "Курс сорок пять градусов" или "курс норд-ост"…

– А что такое "норд-ост"? – спросила Ксеня.

– Северо-восток. Но об этом чуть позже. Закончим вопрос об устройстве компаса.

Смотрите, в жидкости под стеклом плавает пузырек. Дело в том, что этот компас старый, мне подарили его, когда он уже отслужил свой срок. А вообще-то в жидкости пузырьков быть не должно. Для этого на дне компаса есть специальная упругая пластина – м е м б р а н а, а под ней маленькая к а м е р а с воздухом. Мембрана за счет упругости воздуха подпирает жидкость и выдавливает пузырьки.

Компасы бывают разных размеров. Они различаются по диаметру (то есть поперечной ширине) картушки. Этот вот – большой, 127-миллиметровый. Он ставится на крупных судах. Бывают поменьше – 100-миллиметровые. А есть шлюпочные компасы, у них картушка 75-миллиметровая.

– Прямо как калибр у снарядов, – заметил Вася.

– Да. Но компас – вещь мирная, служит для безопасности плавания. Без него в открытое море не пойдет ни один капитан.

– А что за жидкость в котелке? – спросил любознательный Слава. – Она не замерзнет, если корабль поплывет среди льдов, у полюса?

– Она не замерзает даже в крепкий мороз. Иногда это смесь глицерина и спирта. А в компасах вот этой системы – просто раствор этилового спирта, иначе говоря, винного…

Вася хихикнул. Яков Платонович тоже усмехнулся:

– Да, существует на этот счет немало анекдотов: о штурманах, которые вылили в себя содержимое котелка и перепутали север с югом… Помните, я рассказывал о празднике Нептуна, который устроили на баркентине практиканты? Был в их спектакле и такой эпизод: во время экзамена Нептун задает вопрос:

Ну а кто теперь мне скажет,

что такое л и с е л ь – с п и р т?

Вы-то, конечно, помните, что это деталь рангоута для дополнительного паруса л и с е л я. Но в спектакле "бестолковым" курсантам это неизвестно. И один храбро отвечает:

Но это, разумеется, ради смеха. Я встречал в жизни всяких моряков, в том числе и тех, кто любил хлебнуть лишка. Но таких дурней, которые пытались бы для этого использовать содержимое компасного котелка, не видел ни разу… Ну, посмеялись и поехали дальше.

На большом судне обычно несколько компасов. Главный из них так и называется – г л а в н ы й. Он устанавливается на верхнем мостике, по нему назначается курс судна и проверяются показания других компасов. П у т е в о й компас стоит перед штурвалом – по нему рулевой ведет судно. В разных местах корабля могут стоять еще несколько компасов – запасные и для дополнительного контроля.

В одном морском музее я видел старинный компас специально для капитана. Он – перевернутый. Вместо дна в котелке стекло, и через него видно картушку. Такой компас привинчивался к потолку каюты. Капитан мог следить за курсом, не вставая с койки. Поспал, приоткрыл глаза, убедился, что все в порядке и – можно смотреть сны дальше, пока опытные помощники на вахте…

Но обычно компасы крепят не на потолке, а на специальных тумбочках – деревянных или из немагнитного сплава.

Такая тумбочка называется НАКТОУЗ. В переводе с голландского – "ночной домик". Потому что на такой тумбочке компас всегда под специальным чехлом или колпаком – как в домике под крышей. И по ночам там горит лампочка. В тихую погоду это выглядит уютно – словно огонек в лесной избушке. Помню, в одной книжке я прочитал такие стихи:

Мы без огней плывем во тьме,

Уйдя от всех погонь.

И лишь украдкой на корме

Горит, как свечка на окне,

Нактоузный огонь…

Нактоузы бывают разных форм. У нас на "Меридиане" у штурвала стоял деревянный, а колпак над компасом походил на медный шлем водолаза с цилиндрическими приставками по бокам. Это были запасные масляные лампы для подсветки картушки – на тот случай, если испортится двигатель, не станет электричества и погаснет лампочка в донышке компасного котелка…

А внутри любого нактоуза есть специальное устройство с магнитами, чтобы устранять ошибки компаса.

– Разве в компасе бывают ошибки? – удивился Вася.

– Конечно. На каждом судне, даже на деревянном, немало всякого железа. Оно очень влияет на магнитные стрелки под картушкой… Те, кто читал книгу "Пятнадцатилетний капитан", помнят, как злодей Негоро сунул под компас железный брус. Картушка сбилась, и бригантина "Пилигрим" проплыла мимо Америки… Ну, сейчас таких громадных ошибок быть не может, но мелких досадных погрешностей – сколько угодно.

Кстати, отклонение компасной картушки под влиянием корабельного железа называется д е в и а ц и я. Чтобы уменьшить ее, и стоят в нактоузе магниты-регуляторы.

Но совсем убрать девиацию удается редко. Поэтому штурман всегда должен учитывать ее при прокладке курса – прибавлять или вычитать градусы поправки.

А еще необходимо учитывать м а г н и т н о е с к л о н е н и е.

Дело в том, что географические полюса Земли – Северный и Южный – не совпадают с магнитными полюсами, которые управляют компасными стрелками. Например, Северный магнитный полюс находится в Гренландии. Магнитные полюса отклоняют стрелки от настоящего севера и юга. Вдали от полюсов это не очень заметно, а в полярных водах разница велика. Вот эта разница между направлениями на магнитный и географический полюс называется м а г н и т н ы м с к л о н е н и е м. Оно измеряется в градусах и бывает восточным или западным – в зависимости от того, куда магнитная сила тянет картушку от географического полюса. Вернее, от меридиана, который через этот полюс проходит.

Надо сказать, что через магнитные полюса тоже можно провести меридианы. Они так и называются – м а г н и т н ы е. А меридианы, идущие через географические полюса, носят название – и с т и н н ы е.

Магнитное склонение – это угол между истинным и магнитным меридианом.

Чтобы облегчить работу штурманов, на морских картах печатают компасные картушки и на них указывают – какое склонение в этом районе моря.

Со склонением и девиацией всегда много возни, и чтобы избежать ее, инженеры придумали компасы без магнитных стрелок, – сообщил Яков Платонович.

– Как же эти компасы работают? – изумился Слава.

– Сейчас объясню… Ксеня, я вчера чинил твой велосипед и снял переднее колесо. Пожалуйста, принеси его из прихожей.

Конечно, Вася опередил Ксеню и принес колесо сам.

– Слава, держи его за ось, с двух сторон, – велел Яков Платонович. – А остальные постарайтесь раскрутить… Осторожнее… Осторожнее, но посильнее… Вот так. А теперь, Слава, попробуй быстро повернуть ось, изменить наклон колеса…

Слава попробовал. Не получилось! Стремительно шуршащее в воздухе колесо не слушалось мальчишки! Оно со своей осью желало остаться в прежнем положении.

– Вот видите! – обрадованно сказал Яков Платонович. – Это называется э ф ф е к т г и р о с к о п а.

Г и р о с к о п – это быстро вращающийся диск или волчок. Он всегда старается сохранить положение своей оси в пространстве.

– Как детская юла! – воскликнул Антон. – Она ведь тоже не падает, когда крутится!

– Правильно! Юла – тоже гироскоп… Теперь представьте, что один конец оси направлен на север, а другой, таким образом, смотрит на юг. Раскручиваем диск… Ось – вместо стрелки. И не надо никакого намагничивания.

– Как просто! – воскликнула Ксеня.

– Нет, друзья. Это я стараюсь объяснить попроще. На самом деле ось не будет долго смотреть на полюса: ведь Земля-то меняет положение в пространстве – в отличие от гироскопа. Поэтому компас, который называется г и р о с к о п и ч е с к и м, – очень сложное устройство. В нем целая система волчков-гироскопов, они спрятаны внутри пустотелого шара – г и р о с ф е р ы. Гиросфера обладает удивительным свойством. Когда с помощью электричества в ней запускаются гироскопы, она под их действием, а также под действием вращения Земли с а м а встает в нужную позицию – северной отметкой своего кольца точно на Северный географический полюс.

Правда, делает это гиросфера не сразу, постепенно. И торопить ее не следует. Поэтому гирокомпас перед плаванием включают заранее.

– Вот бы посмотреть, – сказал Слава, который, наконец, опустил колесо (устали руки).

– К сожалению, у меня гирокомпаса нет. Это очень дорогая штука и, к тому же, громоздкая. Размером с бочонок… Гирокомпас устанавливается в глубине корпуса судна, чтобы поменьше было всяких механических влияний.

– И туда, в глубину, штурман каждый раз лазит, чтобы проверить курс? – огорчился Слава.

– Вовсе нет! От этого компаса, который называется м а т к а, тянутся электрокабели к специальным приборам – р е п и т е р а м, в переводе на русский язык "репитер" значит "повторяющий".

Репитеры похожи на магнитные компасы. Только их картушками управляют не магнитные стрелки, а электросигналы, идущие от гирокомпаса. И на всех репитерах – одинаковые показания.

Удобство в том, что репитеров может быть сколько угодно и можно расставить их по всему судну.

– Но, значит, есть и какое-то неудобство? – догадливо спросил Слава.

– К сожалению, есть. Гирокомпас – прибор капризный… У нас на баркентине был штурман, который любил рассказывать одну историю-анекдот, с этаким одесским юмором.

"Плывут по Черному морю два теплохода. Один вахтенный кричит с борта другому:

– Эй, братья-морячки, куда путь держите?!

– Это что же, вы сами не видите, да? Ясно же, что на Одессу-маму!

– Нет, вы послухайте, шо этот человек мне говорит! Это мы идем на Одессу, а вы аккуратным образом наоборот!

– Шо вы мне рассказываете, молодой человек! Де у нас Одесса? На севере! А де у нас солнышко? Обратно на пивдене, потому что сейчас аккуратненько двенадцать часов. Оно нам светит в корму. Значит, мы и движемся на север!

– Та шо же вы хотите сказать? Шо солнце у каждый полдень обязательно бывает на юге?

– Ха! Такой простой астрономии не знаете? Як же вы тогда свое корыто, извините, по морю водите?

– Да у нас же гирокомпас!

– И у нас! Он-то и кажет курс на север!

– Так и у нас на север!.. Хлопцы, кличьте капитана на мостик, с географией полная мамалыга!.."

Оказалось, что на одном судне гиросфера в матке взяла да по собственному капризу и развернулась на сто восемьдесят градусов. То есть задом наперед. Иногда они могут выкидывать подобные фокусы. Поэтому нужен глаз да глаз…

Когда кончили смеяться, Яков Платонович продолжал:

– Ну, а кроме того, гирокомпас зависит от электропитания. А если вдруг авария с машиной и электричества нет? Однажды с нами произошла такая история у Азорских островов – вырубился двигатель. Ну ладно, идем под парусами. А куда идти, если гирокомпас выключен? Вот тут-то и выручил нас магнитный компас. Старый, заслуженный, но надежный – он не выключается никогда.

На самых современных судах магнитные компаса стоят обязательно. Мало ли что бывает в море. Судно не должно терять способность к плаванию, если исчезла энергия. Особенно парусник. Поэтому на судне всегда должны быть инструменты, не зависящие от электричества.

– Закон патефона, – сказала Ксеня.

– Что за закон? – удивился Вася.

– Это дедушка его придумал. Когда мы встречали Новый год, вдруг погас свет, авария в трансформаторной будке. Во всем доме крики и жалобы: люстры не горят, гирлянды на елках погасли, телевизоры не работают. А дедушка зажег свечи и вытащил старый патефон. Ну, знаете, такой чемодан с пружиной внутри и ручкой для завода, и поставил пластинку:

Что ж вы, друзья, приуныли?

Иль песни морские забыли?

И мы хорошо так праздновали. Даже немножко досадно было, когда включилось электричество.

– Раз уж нет гирокомпаса, может, посмотрим патефон? – предложил простодушный первоклассник Антон. – И послушаем пластинки?

Яков Платонович сказал, что это можно.

И скоро потертый патефон, который сохранился у боцмана Пёрышкина с детства, играл пластинку с песенкой из такого же старого фильма "Дети капитана Гранта":

Жил отважный капитан,

Он объехал много стран…

Коты сидели у патефона и слушали, наклонив головы. Синтаксис хотел потрогать блестящую головку мембраны, но Яков Платонович сказал: "Я тебя… " И растопыренная Синькина лапа замерла в воздухе.

– А диск у патефона тоже почти что гироскоп, – заметил Вася, – Вот как вертится!

Пластинка кончилась. И, прежде, чем ее перевернуть, Яков Платонович сообщил:

– С компасом мы еще не закончили. Завтра я расскажу вам про деления на его картушке.

Магнитный компас обладает целым рядом ценных качеств: простота устройства и обслуживания, независимость от источников электропитания, постоянная готовность к действию и сравнительно невысокая стоимость. Благодаря этому магнитный компас до сих пор устанавливается на самых современных морских судах, имеющих другие, более точные курсоуказатели и совершенное навигационное оборудование. На судах внутреннего плавания классов «М», «О» и пассажирских судах класса «Р» также обязательно должен быть установлен магнитный компас.

В зависимости от назначения и места установки магнитные компасы бывают главными и путевыми. Главный магнитный компас обычно устанавливают на верхнем мостике в диаметральной плоскости судна в наиболее возможном удалении от судового железа. Он предназначен для пеленгования ориентиров и контроля курса. Путевой магнитный компас устанавливается в рулевой рубке вблизи от пульта управления рулем. Показания этого компаса используют для удержания судна на заданном курсе. В рулевой рубке компас находится в менее благоприятных условиях, чем на верхнем мостике, поэтому курс по путевому компасу контролируют сличением с главным компасом.

На судах Минречфлота наиболее распространен магнитный компас УКП-М. Компас (рис. 17) состоит из следующих основных частей: чувствительного элемента (картушки), котелка, пеленгатора, нактоуза и девиационного прибора.

Картушка (рис. 18) является главной частью компаса и состоит из системы магнитных стрелок 1 , поплавка 3 и диска со шкалой 4. Поплавок служит для уменьшения веса картушки в жидкости. Он имеет вдоль вертикальной оси сквозное отверстие, в которое сверху вставляется агатовая топка 6, закрепляемая винтом 2. Топка нижней поверх-

Рис. 17. Магнитный компас УКП-М	Рис. 18. Картушка компаса

ностью опирается на острие шпильки котелка компаса. В нижней части отверстие переходит в конус 5, который ограничивает угол наклона картушки относительно котелка до 10°.

Котелок (рис. 19) представляет собой резервуар, состоящий из двух заполненных компасной жидкостью камер; верхней - основной и нижней - дополнительной. В верхнюю камеру 9 помещена картушка, а нижняя 10 служит для компенсации температурных изменений объема компасной жидкости. В центре дна верхней камеры имеется колонка 5, в которую ввинчивается шпилька 4. Шпилька на конце имеет заточенный на конус иридиевый напай, на который опирается топка картушки. Кроме этого, в верхней камере установлены две курсовые нити 2 из черненой латунной проволоки. Дополнительная камера соединена с основной широким отверстием, закрытым козырьком 6. Дно дополнительной камеры гофрировано и называется диафрагмой. Диафрагма 1 позволяет изменять объем камеры при увеличении или уменьшении объема жидкости. Установленный в дополнительной камере рефлектор 3 не позволяет пузырькам воздуха попадать в основную камеру и направляет вверх лучи от лампочки освещения 14. В среднюю часть диафрагмы вставлено стекло 12 (0 = 44,5 мм), по центру которого имеется втулка 13 с герметической пробкой. Через эту втулку с помощью специального ключа может быть вывинчена шпилька 4 для осмотра или замены.

Сверху котелок закрывается стеклом 7, которое прижимается азимутальным кольцом 8 к резиновой прокладке. На азимутальном кольце нанесена шкала курсовых углов от 0 до 360°. Снизу к корпусу котелка привинчена латунная чашка со свинцовым грузом 11 для понижения центра тяжести котелка. В чашку вмонтирован патрон с электрической лампочкой для освещения картушки.

Компасная жидкость представляет собой водный раствор этилового спирта (43%), который замерзает при температуре - 26°С. Для доливки компасной жидкости в боковой стенке котелка имеется отверстие на уровне дополнительной камеры.

Для сохранения горизонтального положения азимутального круга во время качки котелок помещен в карданное кольцо. С помощью двух цапф (шипов) карданное кольцо подвешивается в нактоузе.

Пеленгатор предназначен для измерения пеленгов и курсовых углов на ориентиры. Пеленгатор (рис. 20) состоит из основания 1 , предметной мишени 3 и глазной мишени 6.

Основание выполнено в виде кольца, которое устанавливается на азимутальном круге котелка и фиксируется на котелке с помощью двух планок: одной - неподвижной, а другой - подвижной в виде защелки. При установке и снятии пеленгатора защелку необходимо оттянуть.

На основании с помощью шарниров крепятся глазная и предметная мишени. Предметная мишень представляет собой прямоугольную рамку с натянутой посередине визирной нитью из тонкой (Ø= 0,4 мм) луженой медной проволоки. Для пеленгования небесных светил предметная мишень имеет откидное зеркало 2.

Глазная мишень имеет вид планки с прорезью. При пеленговании хорошо видимых и ярких предметов прорезь закрывается латунной шторкой с узкой щелью.

Визирная плоскость пеленгатора проходит через середину прорези глазной мишени и нить предметной. Для снятия отсчетов пеленга на глазной мишени установлена в латунной оправе призма 5, закрепленная на передвижной каретке. Призма несколько увеличивает изображение шкалы картушки, поэтому отсчет пеленга снимается с точностью до 0,2°. Для пеленгования Солнца глазная мишень имеет два откидных светофильтра 4.

При измерении магнитных сил на пеленгатор устанавливают входящую в комплект компаса съемную планку 7 с чашкой для крепления дефлектора.

Нактоуз (см. рис. 17) - силуминовая тумба, в которой устанавливаются все основные части компаса. Нактоуз состоит из верхнего основания 3, корпуса 2 и нижнего основания 1 . В верхнем основании на карданном кольце устанавливается котелок, крепятся специальные индукционные пластины и компенсаторы 4 из мягкого железа (продольные бруски) для уничтожения четвертной девиации.

Корпус имеет форму трубы с прямоугольным вырезом. Внутри корпуса установлен девиационный прибор 6. Вырез закрывается крышкой закрепляемой шпильками. Нижнее основание выполнено в виде фланца и предназначено для крепления компаса на судне. К нактоузу крепится блок питания 5 освещения, где установлены переключатель источников питания, реостат регулировки яркости освещения и предохранители.

Девиац и онн ы й прибор предназначен для уничтожения полукруговой и креновой девиации и состоит из латунной трубы и двух передвижных кареток для крепления магнитов-уничтожителей. Внутри" трубы на медном тросике подвешен вертикальный магнит. Конец тросика закреплен на валике, установленном над трубой. При- вращении валика изменяется положение вертикального магнита.

Компасы марки УКП-М выпускаются промышленностью на высоком нактоузе для использования в качестве главных и на низком - в качестве путевых. Кроме компасов УКП-М, на речных судах устанавливают компасы с дистанционной оптической передачей марки КМО-Т. Такой компас обычно устанавливают на верхнем мостике над рулевой рубкой, а его показания передаются в рулевую рубку к посту управления рулем. Компас КМО-Т имеет в своем составе те же части, что и обычный компас УКП-М. Передача показаний осуществляется с помощью оптической системы.

Детали оптической системы помещаются частично в нактоузе, а частично в специальной трубе оптического тракта, которая проходит от места установки компаса в рулевую рубку. Труба состоит из неподвижной и подвижной частей. В нижней подвижной части установлено зеркало, через которое видны показания курса. Оптическая система компаса КМО-Т (рис. 21) состоит из защитного стекла 1, верхней 2 и нижней 3 линз, обогревного стекла 4 и зеркала 5. Картушка, котелок, девиационный прибор и нактоуз имеют различия в конструкции по сравнению с компасом УКП-М.

Рис. 21. Оптическая система компаса КМО-Т

Конструктивно МК в значительной степени схожи, поэтому устрой­ство отдельных его узлов рассмотрим на примере компаса КМО-Т.

Котелок компаса (рис. 1.) состоит из корпуса, сверху и снизу закры­того прозрачными стеклянными крышками 1 и 2. Внутренняя полость котелка разделена стеклянным диском 3 на две части (камеры) – верхнюю 6 и нижнюю 9. В верхней части находится картушка 10 и шпилька 5. Магнитная система картушки состоит из трех пар стержневых маг­нитов 3. Градусные деления, цифры и обозначения выполнены в виде сквоз­ных отверстий (просечек) в шкале картушки.

На азимутальном кольце 14 котелка, прижимающем верхнюю стеклянную крышку, нанесены гра­дусные деления азимутального круга. Котелок заполнен компасной жидко­стью, которая представляет собой 64% водный раствор гидролизного технического спирта. На диске 3 закреплена колонка 4, в которую ввинчивается шпилька, а на её остриё топкой опирается картушка. По периметру камеры котелка к корпусу прикреплен кольцевой экран 11. В пространство между корпусом и экра­ном могут быть удалены пузырьки воздуха. Для удаления пузырьков нужно повернуть котелок на бок и подогнать пузырек к отверстию, имеющемуся в нижней части экрана.

Для отсчета курса по шкале картушки служит прикрепленный к внутренней стенке экрана индекс, выполненный в виде уголка с прорезью - курсовой чертой.

В нижней части котелка имеется диафрагма, которая находится между дном и диском 3 и обеспечивает компенсацию изменения объема жидкости при изменении температуры. Отверстие с винтовой пробкой для доливки в котелок компасной жидкости расположено на боковой стенке корпуса.

Шпилька ввинчивается через закрываемое пробкой донное отверстие во втулку 8 в стеклянном диске 3.

В верхней части на компас устанавливаются пеленгаторы . Они служат для пеленгования предметов и небесных светил с целью определения места судна, оценки поправки компаса и решения ряда других задач. С помощью пеленгаторов определяют также курсовые углы ориентиров.

Пеленгование можно осуществлять как непосредственно с котелка магнитного компаса, так и с репитеров для пеленгования. В первом случае, как правило, снимается отсчёт обратного пеленга, т.е. пеленга с ориентира на судно. Этот пеленг отличается от прямого на 180 0 . С репитеров для пеленгования (общих для гирокомпасов и МК) при наличии дополнительной зеркальной шкалы, сдвинутой относительно основной на угол 180 0 , снимаются значения прямого пеленга на ориентир.

Пеленгаторы могут отличаться друг от друга размерами, конструктивными особенностями, но все они имеют основание 7 (рис. 2), глазную мишень 4 , предметную мишень 2 , зеркало 1 для пеленгования небесных светил, расположенных на высоте более 20 0 , и набор светофильтров 3 , используемых для пеленгования Солнца. В комплект пеленгаторов, предназначенных для пеленгования с котелка компаса, входит перемычка 6 с чашкой 8 , на которой устанавливаются приборы при проведении девиационных работ.

Глазная мишень представляет собой планку с широкой вертикальной прорезью. Через эту прорезь можно наблюдать предметы при плохой видимости. При пеленговании днем прорезь прикрывают откидной шторкой с узкой щелью.

На планку надета каретка, несущая трехгранную призму 5 в металлической оправе, которая обеспечивает небольшое увеличение изображения делений картушки. Через призму снимают отсчет обратного магнитного пеленга.

На съемном мостике находится чашка, на которую устанавливают дефлектор – прибор, используемый при проведении девиационных работ, имеющих своей целью уменьшение ошибок компаса. Мостик закрепляется на компасе двумя гачками 9 . Чашка выполнена в форме цилиндра с фланцем, в которых проточены три отверстия для крепежных винтов. В цилиндрическую часть чашки ввинчен горизонтальный направляющий штифт, позволяющий правильно ориентировать дефлектор относительно визирной плоскости пеленгатора.

На пеленгаторе имеется индекс 10 для его ориентации относительно азимутальной шкалы компаса. Этот индекс смещен, как и азимутальная шкала, на 30 0 относительно визирной плоскости пеленгатора.

Нактоуз компаса (рис. 3), изготовленный из немагнитного сплава, со­стоит из основания 1 и корпуса 2. В нактоузе под колпаком 3 помещен котелок, а в его корпусе размещаются девиационный прибор, девиационная труба, специальное железо и элементы оптиче­ской системы. Нактоуз имеет в кормовой стороне два прямоугольных ок­на 5 и 6, закрываемых крышками: верхнее для доступа к девиационному прибо­ру, нижнее - для доступа к разъемам кабелей питания и элементам оптиче­ской системы. Окно с носовой стороны (на рисунке не показано) служит для доступа к верхней лин­зе оптической системы.

В верхней части колпака 3 на­ходится защитное стекло, которое имеет съемную предохранительную крышку. Четыре окна 15 с откидными крышками в колпаке используются для работы с пеленгатором при осадках.

Внутри нактоуза находится девиационный прибор. К нему относятся магниты для уничтожения полукруговой деви­ации и креновой магнит с уст­ройствами для изменения их по­ложения.

Магниты, создающие продоль­ную и поперечную силу, закреп­лены на шестернях 12 (рис. 4) с ручным при­водом. Две шестерни с двумя маг­нитами для создания продольной силы расположены в ДП судна. Они одновременно поворачиваются на равные углы во встречных на­правлениях вокруг горизонтальной оси с помощью рукоятки, на кото­рой нанесена буква В. .

Точно таким же образом уст­роено приспособление для поворо­та вокруг горизонтальной оси тех двух магнитов, которые предназна­чены для компенсации поперечной судовой силы, вызывающей полукруговую девиацию. Эти магниты, так же как и несущие их шестерни, расположены перпендикулярно ДП. Рукоятка для их вращения обо­значена буквой С. В отдельных случаях в нактоуз в ДП судна и перпендикулярно ДП устанавливаются дополнительные магниты 9. Их закрепляют в гори­зонтальном положении в гнездах вблизи основных магнитов.

Магнит 6, с помощью которого уничтожают креновую девиа­цию, находится в трубе 7 девиационного прибора в латунной оп­раве. Чтобы обеспечить переме­щение кренового магнита в вер­тикальном направлении, внутри трубы помещен стержень 14 с резь­бой. Вращая головку стержня за рукоятку 10, можно перемещать магнит вверх или вниз и устанавливать его на требуемом расстоянии от кар­тушки. После установки положение магнита фиксируется контрагайкой 11.

Четвертную девиацию ком­паса КМО-Т уничтожают с по­мощью четырех продольных брусков 3 и одной или двух попе­речных индукционных пластин 15. Бруски устанавливают на крон­штейнах 4 и в гнездах хомута немного ниже уровня стрелок картушки. Два бруска имеют прямоугольное сечение, а два дру­гих - круглое. Хомут с брусками может быть повернут на опреде­ленный угол относительно ДП, чем обеспечивается одновременное уничтожение обоих составляющих четвертной девиации. В нактоузе под котелком предусмотрено место 13 для компенсатора электромагнитной девиации.

Оптическая система (рис. 3) передает изображение шкалы картушки, поэтому рулевой видит светлые деления на темном фоне. В ночное время картушка подсвечивается снизу лампами, и рулевой видит на светлом фоне темное изображение делений картушки.

Труба оптического тракта состоит из трех секций: неподвижной 7 и двух выдвижных. Неподвижная секция крепится болтами к основанию нактоуза. Верхняя выдвижная секция 9 может перемещаться вверх и вниз, а нижняя 11 -также и разворачиваться вокруг оси.

При установке компаса на судне нактоуз размещается на верхнем мостике. Труба оптической системы через отверстие в палубном настиле и подволоке пропускается в рубку. Компас имеет прибор питания для его освещения и обогрева.

Оптическая схема системы представлена на рис. 5.Онасостоит из осветительной лампы 2, защитного стекла 3, двух линз (верхняя 4, нижняя 6 )обогреваемого стекла 7 и зеркала 9. Некоторые из перечисленных деталей расположены в нактоузе 5, а некоторые - в металлической трубе под ним.

Как показано на рисунке, на зеркало проектируется световой пучок от освещенного лампочкой сектора нижней стороны картушки 1 . Поэтому изображение шкалы в зеркале отражается в наи­более удобном для наблюдателя виде - значения градусных деле­ний и оцифровка читаются слева направо.

В качестве примера выполнения конструкции прибора на рис. 6 показана верхняя часть нактоуза МК “Сектор”. Здесь, котелок 1 совместно с кардановым подвесом установлен в нактоузе 2 с помощью пружин 6 , предохраняющих его от влияния вибрации и ударов. Котелок снабжен пеленгатором 3 . С помощью шкал 4 и 5 измеряются курс судна и курсовые углы ориентиров, соответственно. Как уже было указано выше, бруски 7 и 8 используются для компенсации девиации МК.

Рассмотренный вариант устройства котелка МК является типовым. Однако наряду с ним применяются и другие конструктивные варианты. Так, с целью снижения влияния качки судна на работу компаса в ряде изделий, например, в компасе КМ-145 (рис. 7), поплавок 1 снабжается дополнительным кожухом 2 , сообщающимся с рабочей камерой котелка, в результате чего он оказывается заполненным поддерживающей жидкостью 3 . Наличие указанного кожуха приводит к увеличению периода собственных колебаний подвижной системы компаса, что положительно сказывается на его работе.

В компасах для маломерных судов “Галс” (рис. 8) картушка 2 , включающая в себя два магнита 1 , не имеет поплавка. Шкалы с ценой деления 5 0 нанесены на ее внешней горизонтальной 3 и боковой цилиндрической 4 поверхностях. Элементы опорного устройства, входящие в состав картушки, включают в себя корундовый подпятник и коническую деталь, предохраняющую ее от боковых перемещений. В корпус картушки вставлен упор-указатель 5 , с шариком на свободном конце, служащий для предотвращения ее вертикального перемещения и одновременно играющий роль указателя крена и дифферента судна. Последнее возможно потому, что картушка обладает свойствами физического маятника.

Магнитный компас КМС 160 (компас магнитный сферический) предназначен для установки на стол пульта в ходовой рубке судна и это определяет особенности его конструкции. Магнитная система картушки (рис. 9) содержит 4стержневых магнита диаметром 3 мм, выполненных из сплава 52 КФТМ. Два средних магнита имеют длину 75 мм, а два крайних – 55 мм. Диаметр шкалы картушки составляет 125 мм, ее цена деления – 1 0 . Остаточный вес картушки в жидкости ПМС-5 составляет 0,035 Н.

Картушка устанавливается на шпильке (рис. 10), которая ввинчивается во внутреннюю рамку 1 карданового подвеса. Опоры наружного кольца 3 карданового подвеса устанавливаются в корпусе 4 котелка компаса. Груз 5 обеспечивает вертикальность оси шпильки в процессе качки судна.

Рабочая камера котелка закрыта сверху прозрачной полусферической крышкой 6 и полностью заполнена жидкостью ПМС-5. Вследствие этого возникает увеличение изображения шкалы и ее видимый диаметр возрастает до 160 мм.

В нижней стенке корпуса имеется отверстие 7 , соединяющее рабочую камеру с компенсационной камерой. В компенсационной камере воздушный объем отделен от жидкости эластичной диафрагмой 8 . Колебания жидкости, вызванные механическими воздействиями на компас, гасятся чашкой 9 и экраном 10 . В центре дна котелка имеется отверстие, закрытое пробкой 11 , для заполнения котелка жидкостью. Ко дну котелка может крепиться девиационный прибор.

Не все компасы устанавливаются в нактоузе. Чаще всего это имеет место у компасов, предназначенных для использования на маломерных судах. К ним относится упомянутые выше компас – горизонт «Галс» (рис. 11), устанавливаемый непосредственно в пульте рулевой рубки и компас КМС-160. Первый не имеет устройств для компенсации влияния судового магнитного поля, второй имеет указанные компенсаторы.

В последнее время в картушках МК стали использоваться не стержневые, а кольцевые магниты. Один из конструктивных вариантов такой картушки показан на рис. 12.

Чувствительный элемент состоит из корпуса 1 с кольцевым магнитом 2, имеющим наружный диаметр 52 мм, диаметр отверстия 20 мм и толщину 1 мм. Магнит изготовлен из специального сплава и намагничен в однородном магнитном поле. В состав чувствительного элемента входит поплавок 3, состоящий из основания и крышки. В поплавке установлена втулка 4, соединенная с конусом. Во втулке находится подпятник 6, закрепленный винтом 7. На кольцевой полке корпуса установлен диск 8 со шкалой, разбитой на 360 делений.

ЧЭ имеет в компасной жидкости (70% этилового спирта, 10% глицерина, 20% дистиллированной воды) вес (5,6±03)10 -2 Н. Период колебаний ЧЭ при начальном отклонении его от магнитного меридиана на 40° при Н=12 А∙м -1 составляет (20±4) с.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ :

1. Чем отличается магнитные компасы КМ-145-3 и КМ-145-4? КМ-145-4 и КМ-145-6?

2. Сколько магнитов содержит картушка компаса "Сектор"?

3. Какую роль играет диафрагма в котелке компаса?

4. С какой целью в компасах используют дополнительную камеру, заполненную поддерживающей жидкостью?

5. Каков порядок установки и съема пеленгатора?

6. Что размещается в нактоузе компаса?

Наряду с развитием теории девиации совершенствовался и сам прибор. Были разработаны МК для различного типа судов, которые отличались друг от друга типом чувствительного элемента, точностными характеристиками, компенсаторами его девиации и устройствами отображения информации. Исторически сложилось так, что на морском флоте преимущественное распространение получили МК с подвижным чувствительным элементом (картушкой) , которые часто называют стрелочными . Их несомненным достоинством является то, что наличие картушки, самостоятельно устанавливающейся в меридиан, позволяет снимать значение курса судна непосредственно со шкалы этой картушки, что обеспечивает возможность ориентации даже при отсутствии электропитания. Относительная простота конструкции такого МК повышает надежность курсоуказания.

В последнее время на судах стали применять индукционные МК, которые не имеют картушки. Вместо нее используются специальные датчики, измеряющие параметры судового магнитного поля. Эти датчики определенным образом ориентированы относительно диаметральной плоскости судна и неподвижны относительно нее. Названные компасы являются дистанционными, имеют меньшие габариты чувствительного элемента, допускают бòльшую свободу в выборе места их установки. Однако, они требуют электропитания и наличия специальных указателей курса, которые называются репитерами .

Современные стрелочные компасы, предназначенные для использования на судах дальнего плавания, также снабжаются устройствами для дистанционной передачи информации. Эти устройства могут быть оптическими, электромеханическими или электронными (цифровыми). Информация о курсе может отображаться как в аналоговом, так и в цифровом виде и, как правило, на нескольких указателях курса (репитерах). Различают главные и путевые МК. Главный магнитный компас устанавливается на верхнем мостике в диаметральной плоскости судна или, как исключение, вблизи её и может использоваться для пеленгования различных ориентиров. Информация с главного МК может сниматься непосредственно с его картушки или, при наличии системы дистанционной передачи информации, в ходовой рубке. Если главный компас не имеет дистанционной передачи, то в ходовой рубке устанавливается путевой МК.

При размещении на судне МК любого типа необходимо обеспечить легкий доступ к их информации, минимальное влияние на их работу качки судна и судового магнитного поля, позаботиться о строгой ориентации корпуса МК относительно диаметральной плоскости.

вые репитеры

МАГНИТНЫЕ КОМПАСЫ

На рис. 1.4. в наглядном виде приведена классификация МК. Здесь под смешанными дистанционными передачами понимаются такие, в которых обеспечивается выработка как цифровых так и аналоговых сигналов о курсе судна. Под цифроаналоговыми репитерами понимаются репитеры, отображающие информацию как в аналоговом виде, так и в цифровом.

Имеются другие признаки классификации, которые будут рассмотрены ниже.

. Состав комплекта магнитного компаса

Как уже отмечалось выше, магнитные компасы с картушкой в настоящее время наиболее широко распространены на флоте. Основным элементом такого компаса является котелок 1 (рис. 2.1), в котором собрана его измерительная система. Для определения пеленгов и курсовых углов на котелке компаса устанавливается пеленгатор 2 . Сам котелок размещается в специальной подставке (нактоузе) 7 , в которой также размещаются устройства 6 для компенсации девиации МК, обусловленной влиянием судового магнитного поля. С внешней стороны нактоуза устанавливаются компенсаторы 3 девиации магнитного компаса, порождаемой полем, создаваемым судовыми магнитомягкими материалами, а также коробка 5 , содержащая тумблер включения подсветки прибора и регулятор её яркости. Непосредственно под котелком устанавливаются компенсаторы 4 девиации от индукции. Наряду с указанным, на нактоузе могут устанавливаться компенсаторы широтной девиации и элементы систем дистанционной передачи информации.

На рис. 2.2 в качестве примера приведен внешний вид нактоуза дистанционного МК “Сектор”, на котором видны упомянутые выше компенсаторы 3 , регулятор яркости подсветки 5 и колпак 1 , которым накрывается котелок для защиты его от непогоды. Откидывающиеся крышки 2 позволяют производить измерения без удаления колпака. Съемные крышки 4 закрывают окна, обеспечивающие доступ к элементам, установленным внутри нактоуза.

В шлюпочном или яхтенном варианте котелок снабжается осветительными устройствами, рассчитанными на работу при отсутствии бортовой сети питания. Такими устройствами могут быть масляные фонари и осветители, потребляющие постоянный ток от сухих элементов или аккумуляторов.

Указанные компасы используются, как правило, без

Рис. 2.3

нактоуза. В качестве примера на рис. 2.3 приведены фотографии магнитного компас – указателя крена “Галс”, который устанавливается на горизонтальном относительно судна основании и наряду с курсом позволяет измерять его крен в диапазоне ± 45 0 . Диаметр шкалы такого компаса составляет 48 мм, а его вес – 470 грамм.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АДМИРАЛА

Ф.Ф. УШАКОВА»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторных работ по разделу

"МАГНИТНЫЕ КОМПАСЫ"

дисциплины

"Технические средства судовождения"

для курсантов специальности "Судовождение"

Новороссийск

Составлены:

Профессором кафедры ТСС

Студеникиным А. И.

Рецензент:

Доцент кафедры ТСС

Филатова Р. Г.

Утверждено на заседании кафедры ТСС

“___” _______________20___ г., протокол №______

Стр. Общие методические указания...............................................................4

Работа № 1. Изучение устройства магнитных компасов........................ 5

Работа № 2. Определение девиации магнитного компаса........................ 21

Работа № 3. Устранение полукруговой девиации магнитного

компаса способом ЭРИ.......................................................25

Работа № 4. Изучение дефлектора и инклинатора.................................28

Работа № 5. Устранение полукруговой девиации магнитного

компаса способом Колонга......................................... ..35

Работа № 6. Составление таблицы остаточной девиации

магнитного компаса………………………………………..37

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Лабораторный практикум имеет своей целью развитие у курсантов навыков, необходимых для грамотного практического использования маг­нитных компасов, проведения работ по устранению его девиации и тех­нического обслуживания прибора.

Каждая лабораторная работа достаточного объема и требует обяза­тельной предварительной подготовки. Во время предварительной подготовки к работе це­лесообразно спланировать порядок ее проведения, заготовить необходимые таблицы, распределить обязанности между членами бригады.

В процессе подготовки к защите работы полезно использовать во­просы, приведенные в методических указаниях.

При выполнении лабораторной работы в карманах не должно быть ферромагнитных предметов.

Лабораторная работа № 1.

ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА МАГНИТНЫХ КОМПАСОВ

Цель работы: Изучение устройства современных дистанционных магнитных ком­пасов.

1 .Изучение технических характеристик магнитных компасов.

2. Изучение устройства магнитных компасов по литературным данным.

1. Общая характеристика магнитных компасов

Магнитные компасы (МК) предназначены для измерения курса судна отно­сительно магнитного меридиана, а также для пеленгования отдельных ориентиров. Все их можно разбить на две группы:

компасы, имеющие подвижный чувствительный элемент (картушку);

индукционные компасы (не имеющие картушки).

Первую группу часто называют стрелочными компасами .

В настоящее время в эксплуатации находится большое количество различных моделей компасов, основные технические характеристики которых представлены в таблицах: 1 (современные образцы стрелочных компасов), 2 (образцы стрелочных компасов более раннего года выпуска) и 3 (образцы индукционных компасов). В указанных таблицах приняты следующие обозначения:

Н – непосредственный отсчёт с картушки компаса,

О – отсчёт с помощью оптической системы дистанционной передачи информации,

ЭМ – отсчет с помощью электромеханической системы дистанционной передачи информации,

Эл – электрическое освещение шкалы компаса

Мф – освещение шкалы компаса с помощью масляного фонаря.

○ – нет данных.

Таблица 1

Основные технические параметры последних образцов МК с картушкой

Технический параметр
Назначение	Крупнотоннажные суда	Путевой, средний тоннаж	Средний, малый тоннаж	Малые суда	Малые суда	Малые суда
Диаметр картушки (мм)				110(видимый)
Магнитный момент (А м 2)
Цена деления (град)						5, крена 15
Кол-во магнитов			1 кольцевой		1 кольцевой
Угол застоя картушки (град)
Период собственных колебаний (с)
Погрешность (град)
Поддерживающая жидкость			Спиртоглицериновая

Таблица №2

Основные технические параметры МК с картушкой более раннего производства

Тип прибора Параметр

УКПМ

КМ-145-7 КМ-145-8

Область применения

Маломер-ные суда

Суда разных классов

Съём информации

Диаметр картушки [см]

Цена деления шкалы картушки [ град.]

Магнитный момент картушки [Ам 2 ]

Максим.погрешность измерения курса[град.] на неподвижном судне на подвижном судне

Застой картушки [град.]

Количество магнитов в картушке

Поддерживающая жидкость

34%рас-твор эт. спирта

(ГОСТ 13032-77)

64% раствор этилового спирта

ПМС-5 (ГОСТ 13032-77)

Осветительное устройство

Судовая сеть 127/220 В, f = 50 Гц; Сеть постоянного тока напряжением 24 В

Продолжение таблицы 2

Тип прибора Параметр

УКПМ

КМ-145-7 КМ-145-8

Диапазон рабочих температур [град.]

От – 40 до + 60

От –26 до +50

Для котелка от -40 до + 60; для остальных приборов комплекта – от – 10 до + 50

Допустимая качка [град.]: Бортовая

Допустимая скорость циркуляции [град/с]

Вес комплекта [кг]

В зависимости от комплектации

Таблица 3

Основные технические параметры индукционных комп асов

Технический параметр		Горизонт	(Великобрит.)	Ritchie (США)
Состав чувствительного элемента: Феррозондов Акселерометров			1 кольцевой
Установка индукционного датчика	Карданов	бескардановая	Карданов	бескардановая
Погрешность определения курса (град)
Диапазон регистрации отклонений от заданного курса (град)
Диапазон измерения углов качки судна (град)
Погрешность измерения углов качки судна (град)
Диапазон компенсации полукруговой девиации (град)		Учет девиации	Учет девиации ±45	Учет девиации
Диапазон компенсации креновой девиации (град)		Осреднением показаний	Осреднением показаний	Осреднением показаний
Диапазон компенсации четвертной девиации (град)		Учет девиации	Учет девиации	Учет девиации
Отображение информации	Цифровой	Цифровое, аналоговое	Цифровой	Цифровое, аналоговое
Дискретность отсчета (град)
Напряжение питания		220/110В 50Гц; =24 В

Как это следует из таблиц, отдельные модели стрелочных МК позволяют снимать информацию только непосредственно с их картушки, другие снабжены системами дистанцион­ной передачи информации. Поскольку дистанционные МК построены на базе компасов с непосредственным отсчетом, основное внимание сосредоточим на изучении только этих образцов изделий.