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.
Компас гироскопа на борту движущегося корабля подвержен различным причинам ошибки, основными из которых являются: нарушение и скорость судна; скорости и скорости; рулон и подача. Рутинные отклонения скорости и скорость. - Скорость корабля, несущего гироскоп, геометрически сравнивается с периферийной периферийной скоростью, поэтому в пространстве компас движется в результате единственного вращения, которое немного отличается по размеру и направлению от естественной земли. эффект этого изменения направления вращения, действующего на компас и приводящего к ориентации, заключается в том, чтобы расположить ось гироскопа не в истинном меридиане, а в фиктивном меридиане, наклоненном к первому углу, который может достигать две степени.
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…
Величина и знак этого угла, который является истинным отклонением компаса, не зависят от типа используемого компаса и зависят вместо этого от широты, на которой он перемещается курсом и скоростью судна. Все компасы используются для коррекции этих отклонений либо с помощью трехсторонних столов, либо механически с помощью специального устройства, применяемого к компасу.
Отклонения из-за изменения скорости и скорости. - Каждая вариация движения движения судна вызывает гироскоп компаса, который подвешен, ускорение, стремящееся перемещать свою ось к вертикальной плоскости. Это нарушение равновесия баланса гироскопа создает движение прецессии в горизонтальной плоскости и, следовательно, отклонение называется баллистическим и может даже достигать значения в два градуса. Необходимо оборудовать компас энергичной системой демпфирования для него Коэффициент затухания, т.е. отношение между амплитудами двух последовательных колебаний, равен третьей: кривая затухания принимает форму, показанную на рисунке 13, тогда как кривая кривой затухания колебания одного и того же не затухающего компаса показаны на рисунке.
– 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.
Отклонения от рулона и высоты судна. - Ролик с северным или южным изгибом и шаг с восточным или западным изгибом, являющийся движениями, которые имеют тенденцию перемещать ось гироскопа параллельно себе, не нарушают положение равновесия и, следовательно, не приводят к возникновению отклонения. Рулон с восточным или западным изгибом и поле с северным или южным изгибом имеют тенденцию перемещать ось гироскопа в плоскость меридиана, нарушать положение равновесия и создавать отклонения. Однако отклонения от качения и качки не полностью устраняются при такой компоновке, а затем компенсируются вызывающими возмущающими напряжениями они только вмешиваются, когда компас вертикален в плоскости восток-запад: это достигается путем либо стабилизации компаса таким образом, чтобы он всегда был вертикальным, даже если судно катится или бросается, или нарушая возмущающие напряжения относительно периода колебаний корабля, Результаты, полученные в обеих системах, превосходны: отклонения сегодня редко превышают половину степени.
– 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.
Чувствительный элемент не имеет никакого механического контакта с внешней сферой, потому что магнит с низким выдувным воздухом компенсирует его легкую перегрузку: поэтому трение минимизировано. Наличие двух наклонных проходов 90 °, чтобы чувствительный элемент стабилизировался во всех направлениях и оставался практически с его горизонтальной экваториальной плоскостью: это должно устранять отклонения от качения и высоты тона. Система передачи для повторителей очень точно. Таким образом, единственными пассивными сопротивлениями, которые должны быть получены от чувствительного элемента, являются крошечное скручивание спиновой суспензии и трения в вышеупомянутых электрических контактах.
– 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.
Однако эта система генерирует небольшую ошибку, изменяющуюся по широте, которая автоматически корректируется вместе с отклонением маршрута и скоростью судна. Отклонения и отклонения от тангажа компенсируются задержкой, с которой ртуть вытекает из одной кастрюли в другую по отношению к движению судна: эта задержка рассчитывается так, что возмущающие напряжения действуют только тогда, когда компас точно вертикален в плоскости восток-запад. Движение отслеживания призрачного круга электрически передается репитерам: точность передачи также может достигать практически первой 3-х дуги в этом компасе.
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…
На рисунке не видно изображение трубки на корпусе гироскопа. Затем гироскоп подвешен как маятник и будет стремиться к выравниванию с горизонтальной осью: эта тенденция является той, которая делает ее устойчиво ориентированной в меридиане. Склонение и наклона компаса.
Разложив эти силы каждый на два компонента, один горизонтальный, другой вертикальный, игла, очевидно, будет подвержена действию двух пар, одной горизонтальной, другой вертикали. Первый не будет иметь никакого момента, когда ось иглы совпадает с магнитным меридианом, вторая, когда ось находится в плоскости самого меридиана более или менее наклонена, чем горизонталь. Тогда вертикальный крутящий момент сбалансирован, подвесная игла будет иглой склонения, она может быть частью его компаса и позволяет ему точно наблюдать угол, образованный осью иглы, в балансе с меридианом.
– 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…
Игла затем поворачивается для ее центра тяжести к горизонтальной оси, вокруг которой он может свободно вращаться. Благодаря вертикальному крутящему моменту он будет снабжен своей осью в направлении силы. Компас груди и касательный компас. Он используется для измерения интенсивности электрического тока. Рама вращается вокруг вертикали, так что ее можно поместить в плоскость магнитного меридиана. Первоначально она снабжена рамой в плоскости магнитного меридиана, так что игла он имеет в силу магнитного поля Земли в плоскости кадра.
Когда вы пропускаете ток в кадр, он создает магнитное поле, которое перемещает иглу. Когда интенсивность тока измеряется в электромагнитных единицах. Эта сила, которая перпендикулярна плоскости петли, воздействует на два полюса иглы парой, которая имеет тенденцию размещать ее обычно на раме. Он противоположен паре ориентации из-за магнитного поля Земли. Таким образом, игла будет отклоняться от исходного положения, тем больше ток. Согласно способу измерения инструмент может работать от компаса компаса или компаса втулки.
– 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.
Компас взяток. - Рама удерживается фиксированной в плоскости магнитного меридиана. Под действием тока игла будет вращаться под углом θ. Тогда магнитное поле, создаваемое током, будет оказывать на него импульс. Иногда в куче челюстей к игле прикрепляется игла, чтобы видеть отклонения иглы на лестнице даже на расстоянии и, следовательно, с замечательными усилениями.
Компас груди. - В случае компаса грудей, считывание угла θ повернуто кольцом до тех пор, пока игла не окажется в его плоскости, в этих условиях поле, обусловленное током, воздействует на иглу, пара. Телеграфный компас. - Это электромагнитный гальванометр с нечувствительным типом, используемый в телеграфии для контроля текущих выбросов в передающих и приемных системах. Он состоит из обмотки, состоящей из ряда звездочек, перемещаемых током, подлежащим управлению. Магнитное поле, созданное этой обмоткой, действует на магнитную стрелку, повернутую на оси и определяющую отклонение от положения покоя.
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.
Прибор имеет внешний вид общего магнитного компаса, снабженного основанием из дерева; в его верхней грани находится циферблат, перед которым перемещается точка магнитной стрелки. В современном телеграфном итальянском аппарате его часто заменяют центральной миллиамперной шкалой нуля до ± 50 мА.
Это электромагнитный гальванометр, аналогичный телеграфному компасу, но с намоткой, состоящей из большего количества шпилей. Учитывая более высокую чувствительность, обусловленную более высоким числом духов, она используется в телеграфическом поле, главным образом, на экспериментальных таблицах.
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.
Дифференциальный компас. - Это дифференциальный гальванометр, полученный из обычного электромагнитного компаса, используемого в дуплексном телеграфном аппарате. Он снабжен двумя обмотками, которые разделены двумя отдельными токами и действуют в противоположном направлении к подвижной магнитной стрелке. Кончик этого перемещается, как и в других типах, перед градуировкой, отмеченной на циферблате, и контролирует разницу между двумя токами.
Вставляемый в дуплексные телескопические, дифференциальные или мостовые системы Уитстона, он используется для управления выходом и приемом тока во время работы и, следовательно, управления станцией. Все действия по установке этой или во время последующих проверок позволяют регулировать так называемую искусственную линию, чтобы сбалансировать эффекты двух частей, в которых ток эмиссии делится на передатчик. Эти две доли тока должны фактически калечить их действие в передающем устройстве и суммировать его в приемнике.
– 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:
Компас компас. - Это электромагнитный гальванометр, оснащенный двумя равными и независимыми катушками, состоящими из того же количества витков того же диаметра и расположенных с плоскостями, ортогональными друг другу. Магнитная стрелка, вращающаяся вокруг оси, лежит в магнитном поле, генерируемом двумя катушками, и принимает направление, зависящее от отношения двух токов, которые пересекают сами катушки. Таким образом вы можете сравнить два тока.
Таким образом, вы можете определить значение неизвестного сопротивления, и даже градуировку компаса можно заставить напрямую передать это значение. Аккумуляторный компас. - это радиогониометр, состоящий из двух плоскостных плоскостей, ортогональных друг другу и соединенных последовательно с двумя катушками, расположенными поочередно с ортогональными плоскостями; в пространстве внутри этих двух катушек можно вращать настраиваемый тюнер. Когда электромагнитная волна воздействует на две плоскости, в пространстве внутри двух катушек создается магнитное поле, направление которого связано с направлением волны; это может быть определено перестраиваемым лучом.
– 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?
Направленный или автоматический компас. - Это магнитный компас, предназначенный для того, чтобы держать корабельные канаты без изменений автоматически. Переход от заданного направления в том или ином направлении приводит к тому, что стрелка компаса закрывает один из двух контуров двух электромагнитов, которые определяют вращение в одном или другом серводвигателе, который управляет Этот компас также может быть представлен как рекордер.
В архитектуре термин компас относится к бесконечности, которая исходит из внутренних дверей квартир, иногда к одной, иногда двукратной. В конструктивной схеме, которая задается кадрами и рамками, она часто вставляет украшение, которое привлекло замечательные выражения богатства и элегантности в разное время, особенно в шестом-восемнадцатом веке. Название также может быть применено к этому специальному типу вращающегося инфикса в использовании, особенно в общественных местах, и к тем деревянным конструкциям, которые образуют вторую дверь внутри церквей.
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.
Принцип действия магнитного компаса основан на свойстве магнитной стрелки устанавливаться по направлению магнитных силовых линий поля Земли. Магнитный компас измеряет магнитный курс (МК), т. е. угол между направлением горизонтальной составляющей магнитного поля Земли и проекций продольной оси летательного аппарата на горизонтальную плоскость.
Основными элементами магнитного компаса являются (рис.13.4): подвижная система (картушка), включающая магниты 3, поплавок 2, лимб 1 (шкалу) и шпильку 10; котелок 5 с жидкостью 6; колонка 7 с подпятником 9. Лимб картушки отградуирован на 360°.
Рис. 13.4 . Схема магнитного компаса: 1-лимб картушки; 2-поплавок;
3-магниты; 4-стекло; 5-котелок;6-жидкость; 7-колонка; 8–мембранная коробка; 9-подпятник; 10-шпилька;11-курсовая черта
Вес картушки благодаря поплавку 2 ,уменьшен настолько, что давление шпильки 10 на подпятник 9 незначительно, что способствует уменьшению трения.
К поплавку прикрепляется одна или несколько пар постоянных магнитов, направленных одноименными полюсами в одну сторону. Оси магнитов параллельны линии 0-180° лимба. Мембранная коробка в нижней части котелка служит для компенсации изменения объема жидкости при изменении температуры. В качестве жидкости используется лигроин.
Картушка компаса, будучи выведенной из состояния покоя, совершает колебания. Для оценки этих колебаний составим уравнение движения картушки. На картушку действуют момент инерционных сил Jj , момент сил вязкого сопротивления kj, устанавливающий момент от взаимодействия постоянных магнитов с магнитным полем Земли MHsin(j-y), момент сухого трения шпильки о подпятник М тр и возмущающий момент Мм, вызванный влиянием посторонних магнитных полей. Сумма этих моментов равна нулю или
Jj + kj + MH sin(j-y )=М м М тр, (13.1)
где J - момент инерции картушек;
k -коэффициент демпфирования;
M=2ml -магнитный момент картушки (m -магнитная масса полюсов, 2l -расстояние между полюсами);
j -угол отклонения картушки
y -курс летательного аппарата.
Для небольших углов отклонения j-y (j-y )<30 можно принять sin(j-y )=j-y . Тогда уравнение (14.1) примет вид
j+2dw j+w j= w (y+Dy ) , (13.2)
где 
собственная частота незатухающих колебаний компаса;
относительный коэффициент затухания;
¾ погрешность магнитного компаса, обусловленная влиянием посторонних магнитных полей.
Если даже отсутствуют все другие погрешности магнитного компаса, то наличие момента трения М тр обусловливает застой компаса, величина которого
, (13.3)
Для уменьшения застоя необходимо уменьшать трение шпильки о подпятник и увеличивать магнитный момент М постоянных магнитов. Уменьшение трения достигается увеличением плавучести картушки и выбором в качестве подпятника твердого камня (агат, рубин, сапфир и др.). Величина момента трения М тр зависит также от поведения подвижной системы компаса. При работе компаса на самолете корпус прибора подвергается колебаниям, которые передаются на подпятник. Колебания подпятника способствуют уменьшению момента трения М тр, поэтому застой компаса на самолете значительно меньше, чем на неподвижном основании. Застой в современных компасах меньше 1°, поэтому при рассмотрении динамических характеристик компаса будем им пренебрегать.
В зависимости от величины относительного коэффициента затухания d движения картушки могут быть затухающими (при d <1) или апериодическими (при d >1). В целях получения минимального времени успокоения компаса обычно выбирают d = 0,7 ¸ 0,8. Выбор собственной частоты обусловливают требуемым временем успокоения, причем.
Магнитные компасы применяются на самолетах в качестве дублирующих приборов и используются в случае выхода из строя других курсовых приборов.
Общий вид компаса типа КИ-12 показан на рисунке 13.5. Картушка этого прибора имеет вертикальную шкалу.
Рис.13.5. Компас КИ-12
На рисунке 13.6 приведен чертеж компаса. Картушка 8 с вертикальной шкалой, несущая магниты 12, с помощью керна 9 опирается на подпятник 10 из камня. Колонка с пружиной 11 прикреплена к пластмассовому корпусу при помощи гайки с пружинной шайбой.
Шкала картушки равномерная с ценой деления 5° и оцифровкой через 30°. Оси магнитов 12 параллельны линии С-Ю шкалы. Курсовая нить шкалы, связанная с корпусом прибора и отображающая направление продольной оси самолета, окрашена светящейся массой.
Компасный курс самолета отсчитывается по делениям шкалы против курсовой черты.
Рис.13.6. Чертеж магнитного компаса:
1-стекло; 2-крышка; 3-корпус; 4-задвижка; 5-валики; 6- магниты девиационного прибора; 7-мембранная коробка; 8-картушка; 9-керн; 10- подпятник; 11- колонка с пружиной; 12-магниты; 13- пробка; 14-прокладка; 15-стойка; 16-планка; 17- лампочка; 18-курсовая черта; 19-лигроин; 20 - прокладки
Корпус компаса заливается лигроином, служащим для уменьшения веса картушки и увеличения демпфирования.
Для компенсации изменения объема жидкости при изменении температуры применена мембранная коробка 7, внутренняя полость которой соединена с внутренней полостью компаса.
Для заливки, лигроина служит отверстие, закрываемое пробкой 13, а для обеспечения герметичности прокладка 14.
Для устранения полукруговой девиации служит девиационный прибор, смонтированный в верхней части компаса. Он состоит из двух удлиненных валиков 5, которые через червячные передачи передают вращение двум продольным и двум поперечным валикам с запрессованными в них девиационными магнитами 6. Концы валиков 5 имеют шлиц под отвертку для поворота при устранении девиации.
На крышке 2 имеются отверстия, через которые можно вращать валики 5. Один из этих валиков позволяет вращать девиационные магниты, служащие для устранения девиации на курсах С-Ю, другой валик: для устранения девиации на курсах В-З.
Для освещения шкалы компаса служит лампочка 17.
Компас имеет, следующие характеристики:
инструментальные погрешности………..…………………….. 1
Девиация на курсах С, В, Ю, З……….………….не более
Увеличение картушки при угловой 18 град/сек……. не более 35
Время успокоения ……………………………….. не более 18 сек.
Вес компаса ………………………………………… не более 300 г