Magnetni kompas

[Rade]

U magnetske kompase ubrajaju se svi kompasi čiji se osetljivi element pod utjecajem magnetskog polja Zemlje usmerava u meridijan. Magnetski kompas na kopnu, udaljen od feromagnetskih masa, pokazuje meridijan magnetski, odnosno uslovno smer magnetskih polova Zemlje. Na brodu je magnetski kompas podvrgnut uticaju feromagnetskih masa od kojih je brod s opremom napravljen te na njega deluje, osim magnetskog polja Zemlje, i magnetsko polje broda. Zbog toga osetljivi element magnetskog kompasa na brodu pokazuje smer meridijana kompasnog.

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]

U ovoj i sličnim temama biće prenošeni tekstovi (sa većim ili manjim izmenama) iz knjige "Terestrička i elektronska navigacija" grupe autora, izdanje  HIRM - Split 1986. godine

[Rade]

ZEMALJSKI MAGNETIZAM I NJEGOVI ELEMENTI

Na površini Zemlje, u atmosferi, kao i u dubinama Zemljine коге, mora i okeana deluje magnetsko polje Zemlje. Magnetizam Zemlje naziva se geomagnetizam.

O nastanku magnetskog polja Zemlje date su mnoge hipoteze. One se uglavnom temelje na postojanju feromagnetskih materija u kori Zemlje, na električnim strujama koje se generišu unutar Zemlje, ili na fizičkim karakteristikama tela koje rotira. Osnovna poteškoća u objašnjavanju izvora geomagnetizma je nepoznavanje unutrašnjosti Zemlje.

Spoljašnji sloj Zemlje do dubine 20 km je dovoljno hladan da bi pokazao magnetska svojstva, no količina feromagnetskog materijala u tom sloju je mala da bi se objasnilo stvarno mnogo jače magnetsko polje Zemlje. Na većim dubinama temperatura znatno premašuje Curijeve tačke kod koje pojedini feromagnetski materijali gube svojstva magneta. Zbog tih i drugih razloga teorija o feromagnetskoj strukturi Zemlje nije u stanju sama objasniti izvor geomagnetizma.

Ako je geomagnetizam nastao zbog električnih struja unutar Zemlje, onda se one moraju stalno generisati i održavati. U protivnom bi magnetsko polje oslabilo ili se potpuno izgubilo za 10 - 100 godina. Električne struje mogu nastati u blizini ili unutar Zemljinog jezgra kao posledica kretanja fluida i termalnih promena. Potrebna toplota za kretanje fluida dolazi i od raspadanja urana i drugih radioaktivnih elemenata. Električne struje verovatno nastaju u blizini spoja izmedu spoljnog omotača i jezgra Zemlje.

Dokazano je takođe da feromagnetska kugla koja rotira pokazuje magnetska svojstva. I Zemlja kao rotirajuće telo s odredenom količinom feromagnetskih materijala bi zbog toga mogla pokazivati magnetska svojstva.

Stvarni uzrok nastanka i održavanja magnetskog polja Zemlje verovatno predstavlja zajedničko delovanje navedenih i drugih faktora, kao što je magnetska indukcija Zemlje koja rotira u magnetskom polju Sunčeva sistema.

Zemlja, kao i svaki drugi magnet, ima svoje magnetske polove i neutralnu liniju koja se naziva magnetski ekvator. Slobodno obešena magnetna igla postaviće se u smer magnetskih silnica koje povezuju magnetske polove Zemlje. Smjer tih silnica na bilo kojoj tački na Zemlji pokazuje smer magnetskih meridijana..

Magnetski polovi Zemlje ne podudaraju se s geografskim polovima. Magnetski pol Zemlje nije tačka već središte šireg područja približno kružnog oblika (r=150M). Središte tog žarišta, u kojem je smer magnetskih silnica vertikalan na ravan horizonta, stalno menja svoj položaj. Sadašnje približne pozicije magnetskih polova Zemlje su: na severnoj hemisferi: φ = 78°N; λ= 098°W; a na južnoj hemisferi φ = 72°S;  λ = 140°E.

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]

[Rade]

Ako pol magnetske igle koji se usmerava prema magnetskom polu Zemlje na severnoj hemisferi označimo crvenom bojom i smatramo ga severnim polom, onda se, na osnovu zakona o privlačenju i odbijanju magnetskih polova, na severnoj geografskoj hemisferi mora nalaziti južni (plavi) pol zemaljskog magnetskog polja i obrnuto. Iz praktičnih razloga u navigaciji se severni pol magneta uvek označava crvenom, a južni plavom bojom. Isto tako se označava južni geomagnetski pol (na severnoj geografskoj hemisferi) plavom bojom, odnosno crvenom bojom se označava geomagnetski pol na južnoj geografskoj hemisferi.

Zemaljsko magnetsko polje je u svakoj tački Zemlje određeno smerom i jačinom.

Smer magnetskog polja Zemlje u nekoj tački (smer magnetskih silnica od crvenog ka plavom polu) predstavlja magnetski meridijan. Kako se geografski i magnetski polovi ne poklapaju, to se neće poklapati ni geografski s magnetskim meridijanom. Magnetski meridijani nisu velike kružnice već nepravilne krivulje. Ove nastaju zbog toga što razlika geografske širine i dužine magnetskih polova nije 180° i zbog neravnomerne raspodele feromagnetskih materijala unutar litosfere.

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]

Ugao izmedu geografskog i magnetskog meridijana se u navigaciji naziva varijacija (magnetska deklinacija). Varijacija može imati vrednost od 0° do 180°, a u plovnim područjima iznosi do ±30°. Varijacija je istočna (E ili +) kada je severni pol magnetske igle otklonjen ka istoku od geografskog meridijana, a zapadna (W ili -) kada je severni pol igle otklonjen ka zapadu.

Na geomagnetskim kartama su vrednosti varijacije date izolinijama. Izogona spaja sva mesta na Zemlji sa istom vrednošću varijacije. Nulta vrednost varijacije je agona. Kako se varijacija stalno menja, to su sva mesta s istom promenom varijacije spojena izalogonom.

Jačina magnetskog polja Zemlje u nekoj tački naziva se lotalni intenzitel (T). Vektor totalnog intenziteta (T) se može rastaviti na dve komponente: horizontalni inlenzitet IH) i vertikalni intenzitet (V). Ugao između vektora T i vektora H naziva se inklinacija (i).

Magnetska igla koja se slobodno obrće oko horizontalne ose otklanja se iz horizontalne ravni za ugao inklinacije (i) i pokazuje smer vektora T. Na magnetskom polu inklinacija ima vrednost 90°, a na magnetskom ekvatoru i = 0°. Geomagnetske karte daju vrednost inklinacije za sva mesta na Zemlji izolinijama koje se nazivaju izokline i predstavljaju magnetsku širinu.

Sva mesta s nultom inklinacijom spojena su aklinom, koja predstavlja magnetski ekvator. Magnetski i geografski ekvator imaju dve zajedničke točke približno na λ = 020° W i λ=010° W. Magnetski ekvator ima oblik blizak sinusoidi s najvećom amplitudom na približno φ=10° N i φ = 15°S.
Horizontalna komponenta, vertikalna komponenta, inklinacija i varijacija čine geomagnetske elemente. Poznavajući dve od prve tri navedene veličine, može se izračunati treća koristeći formule:

H = T cos i
V = T sin i
tg i = V/H
T2 =H2 + У2

[Rade]

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]

Karta izoklina za 1965. godinu

[Rade]

KLASIFIKACIJA MAGNETSKIH KOMPASA

Prema principu rada osetljivog elementa magnetski kompasi se dele na:

- kompas s magnetskom iglom (ili sistemom magnetskih igala),
- indukcione,
- magnetoelektronske,
- elektromagnetske,
- magnetostrikcione i
- termomagnetske

Na brodovima se uglavnom koriste kompasi s magnetnom iglom, a na malim i brzim ratnim brodovima i indukcioni kompas, dok ostali navedeni tipovi predstavljaju teoretsku mogućnost izrade ali bez šire praktične primene.

Magnetski kompasi u kojih je moguća žirostabilizacija pokazivanja kursa nazivaju se žiro-magnetski kompasi. Prema principu rada osetljivog elementa žiro-magnetski kompasi se dele na:

- žiro-magnetske (s magnetskom iglom ili sistemom igala),
- žiro-indukcione i
- žiro-elektronske.

Prema mogućnosti prenosa podataka o kursu kompasi se dele na jednostavne i kompase s ponavljačima. Jednostavni kompasi nemaju mogućnost prenosa kursa na udaljena mjesta, i to su obično kompasi s magnetskom iglom. Magnetski kompasi s ponavljačima su indukcioni ili žiro-magnetski, dok se magnetski kompasi s optičkim prenosom danas malo koriste.

Osetljivi element kompasa s magnetskom iglom zajedno s delom za očitavanje kursa — ružom - može se nalaziti u likvidu — likvidni kompas - ili slobodno ovešen bez likvida — suvi kompas.

Kvalitet, veličina i smeštaj kompasa zavise o njegovoj nameni. Kao glavni kompas po kojem se vodi brod po zadanom kursu koristi se magnetski kompas koji se postavlja na mesto s kojeg se osmatra čitav horizont (ili najveći deo) i na kojem je uticaj brodskog magnetskog polja na kompas najmanji. Služi za određivanje azimuta i kontrolu svih ostalih brodskih kompasa.

Kormilarski kompas je u kormilarnici i po njemu kormilar sledi naredeni kurs. Da bi taj kompas bio što manje izložen uticaju brodskog magnetizma, kao kormilarski kompas se često koristi glavni kompas s periskopskim prenosom ili ponavljač žiro-kompasa.

Rezervni kompas je sličnih karakteristika kao i glavni kompas a smešten je na rezervnom komandnom mestu.
Kompas za čamce je malih dimenzija namenjen za opremanje motornih i drugih čamaca.

Ručnim kompasom za smeranja opremljeni su manji čamci i jedrilice. Poseduje jednostavni smerni aparat za smeranje objekata na kopnu radi određivanja pozicije. Koriste ga i hidrografi prilikom premeravanja iz čamca.

[Rade]

KONSTRUKCIJA MAGNETSKIH KOMPASA

Osetljivi elemenat magnetskog kompasa je magnetska igla ili sistem magnetskih igala s ružom. Ruža je od lakog amagnetskog materijala, kružnog oblika s podelom od 0° do 360°. Osim podele na stepene može imati i kvadrantalnu s oznakama svih vetrova. U sredini ruže (3) je klobučić (2) od amagnetskog materijala (sl. 4.11). Na klobučić je pričvršćena jedna ili nekoliko magnetskih igala (7) s polovima na dijametru ruže s oznakama 0°—180°, ili paralelno s tim dijametrom. Klobučić se oslanja na vrh stubića (8 ) smeštenog u kotlu kompasa (4).

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]

Kotao kompasa (4) je posuda cilindričnog oblika zatvorena s gornje strane — kod nekih kompasa i s donje strane — staklenim poklopcem (1) i (6). Kotao je u kardanskom sistemu i s donje strane ima uteg (9) koji ga pri valjanju broda održava u horizontalnom položaju. Dno kotla — njegov deo ili bočne strane — je od valovitog lima koji svojom elastičnošću dozvoljava širenje i skupljanje likvida (5) pri promeni temperature a da se u likvidu ne stvaraju mehurići. U protivnom bi stvoreni mehurići uticali na stabilnost i mirnoću ruže a otežavali bi i očitavanje kursa. Mehurići se otklanjaju dolivanjem likvida kroz čep na kotlu.

S unutrašnje strane kotla pričvršćena je vertikalna linija — pramčanica — koja mora ležati u vertikalnoj ravni položenoj kroz uzdužnicu broda. Pramčanica može biti paralelna s uzdužnicom broda samo kad kompas leži van uzdužnice broda. Osim pramčanice, u kotlu mogu biti i oznake krme i dve bočne oznake.

Stakleni poklopac s gornje strane je obično ravan, a u kompasa s malim promerom ruže je konveksan, tako da konveksnost poklopca kao lupa povećava tačnost očitavanja kurseva.

Vešanje ruže u kotlu mora osigurati minimalno trenje pri kretanju kotla u odnosu na ružu kompasa koja uvek mora biti usmerena u pravcu meridijana (kompasnog na brodu, magnetskog na kopnu). Obično je klobučić (2) ruže sa magnetima izvešen na stubić (8 ), koji svojim vrhom ulazi u ležište (10) na klobučiću. Visina klobučića se može regulisati vijkom (11) (sl. 4.11, detalj I). Vrh stubića (8 ) je od iridijuma, a u ležištu klobučića (10) je umetnut brušeni dragi kamen radi smanjenja trenja. Vešenje ruže može biti različito, (sl. 4.12). Ako je težina mase osetljivog elementa veća od uzgona, primenjuje se vešanje 4.12.a., ako je težina osetljivog elementa manja od uzgona, primenjuje se vešanje 4.12.b. Pri uzgonu jednakom težini osetljivog elementa koristi se vešanje kao na slici 4.12.c.

Kardanski sistem u kojem je kotao kompasa sastoji se od dva prstena. Svaki prsten i kotao se mogu slobodno okretati oko jedne horizontalne ose. Horizontalne ose prstena se seku pod uglom od 90° tačno u vertikali tačke uporišta ruže (stubića ruže). Jedna osa kardana ima ležajeve u uzdužnoj a druga u poprečnoj osi broda. što omogućava da kotao kompasa bude u horizontalnom položaju prilikom valjanja broda po teškom moru.

Na gomji prsten kotla, koji može imati i podelu u stepenima, postavlja se smerni aparat.
Stalak kompasa je od amagnetskog materijala (drvo, aluminijum,  mesing). Služi za smeštaj kardanskog sistema s kotlom i svih drugih delova kompasa. Učvršćen je za palubu vijcima (1) koji omogućavaju zakretanje oko vertikaine osi za desetak stepeni. Za zaštitu kotla kompasa u lošim vremenskim prilikama služi kapa (2) koja nosi u sebi rezervno osvjetljenje (3).

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]

Sa spoljne strane stalka obično su delovi za kompenzaciju (D — korektori) (4), Flindersova motka, inklinomer (5), regulator osvetljenja ruže (6) i vratanca za pristup magnetima za kompenzaciju (7) te nagibnom korektoru i delu za osvjetljenje ruže (8 ). U unutrašnjosti stalka su magneti za kompenzaciju polukružne devijacije (u uzdužnoj i poprečnoj osi broda). magneti nagibnog korektora (u vertikalnoj osi broda) i električno osvetljenje ruže. Unutar stalka je i elektro-magnetski kompenzator kod nekih kompasa.

Kad glavni kompas na brodu služi i kao kormilarski, koristi se optički prenos kursa. Kompas se u tim slučajevima postavija na magnetski najpovoljnije mjesto, a kurs se prenosi jednom vrstom periskopa.

Radi smanjenja uticaja brodskog magnetskog polja, kompas se može montirati na plafon kormilamice. Ovako montiran plafonski kompas ne zauzima mjesto u kormilarnici.

[Solaris]

još pokoji detalj

poz.

[kilezr]

                                                          Osnovni nedostatci magnetskog kompasa

    a. Ne pokazuje pravi sever ,nego magnetski-potrebna je korekcija iz tablica devijacije.

    b. Mora biti smešten tako da bude u strukturom broda neometanom magnetnom polju zemlje

    c .Zbog efekta " magnetnog oklopa" nemože biti smešten u nadgrađe od feromagnetnih materijala

    d. Iz istog razloga primena na podmornici nije moguća

    e. Za svaki konkretni raspored feromagnetnih masa na brodu trebalo bi izvršiti " kompenzaciju" kompasa koja vredi dok ne nastupi promena( Prekretanje velikih topova ,veliki utorošak municije itd.)

    f. Svaki električni provodnik kroz koga protiče jaka istosmerna struja u blizini magnetskog kompasa izaziva otklon ruže i grešku.Brodovi sa uređajem za razmagnetisanje ( degaussing) moraju imati posebnu elektromagnetnu kompenzaciju

   g .Kurs se može očitatisamo na ruži kompasaa ovaj kod optimalnog smeštaja nikada nije na mestu najvažnije primene

   h. Broj mesta na kojima je potreban podatak o kursu se stalno povećava a zbog uslova smeštaja i upotrebe nemože se udovoljiti povećanjem broja kompasa.

[ML]

                                                          Osnovni nedostatci magnetskog kompasa

    a. Ne pokazuje pravi sever ,nego magnetski-potrebna je korekcija iz tablica devijacije.

    b. Mora biti smešten tako da bude u strukturom broda neometanom magnetnom polju zemlje

    c .Zbog efekta " magnetnog oklopa" nemože biti smešten u nadgrađe od feromagnetnih materijala

    d. Iz istog razloga primena na podmornici nije moguća

    e. Za svaki konkretni raspored feromagnetnih masa na brodu trebalo bi izvršiti " kompenzaciju" kompasa koja vredi dok ne nastupi promena( Prekretanje velikih topova ,veliki utorošak municije itd.)

    f. Svaki električni provodnik kroz koga protiče jaka istosmerna struja u blizini magnetskog kompasa izaziva otklon ruže i grešku.Brodovi sa uređajem za razmagnetisanje ( degaussing) moraju imati posebnu elektromagnetnu kompenzaciju

   g .Kurs se može očitatisamo na ruži kompasaa ovaj kod optimalnog smeštaja nikada nije na mestu najvažnije primene

   h. Broj mesta na kojima je potreban podatak o kursu se stalno povećava a zbog uslova smeštaja i upotrebe nemože se udovoljiti povećanjem broja kompasa.

Magnetski kompas se zbog toga što pokazuje magnetski sjever korigira sa varijacijom obično uzetom sa karte i ispravljenom na godinu upotrebe.
Tablice devijacije su neovisne od varijacije i sa njima se ispravlja otklon koji se pojavljuje kao rezultat permanentnog i promenljivog magnetskog polja broda.

Na podmornicama se i dan danas ugrađuju magnetski kompasi.
Pogotovo danas nema velikih smetnji za ugradnju jer se na podmornicama striktno pazi da je magnetski potpis podmornice što manji, radi samog odkrivanja podmornice zbog promene magnetskog polja, kao i radi otpornosti na oružja koja to polje koriste (mine, torpeda).Znači teži se da se u zemaljskom magnetnom polju stvore što manje anomalije.
I pored modernih sistema (inercjalni navigacijski sustavi), upotrebe žirokompasa.. , magnetski kompas se još uvijek ugrađuje na podmornice i van elektronskih sustava može poslužiti u navigaciji.

[ML]

Ineresantan podmornički kompas nazvan faithful freddy, korišten je na Britanskim podmornicama tijekom 75g.
U površinskoj vožnji se iznosio na komandni toranj i obratno kod zaranjanja,unosio se u podmornicu. Bio je takve veličine da je mogao proći kroz otvor. [ Attachment: You are not allowed to view attachments ]
Na komandnom tornju IISR [ Attachment: You are not allowed to view attachments ]

[ML]

Prvi magnetni kompasi na podmornicama su bili ugađivani u nepropusnom stalku izvan podmornice, a iz dna stalka se spuštala u trup podmornice duga cijev sa teleskopom i okularom za posmatranje vjetrulje.
Od 1908 počinju se usavršavati kompasi sa opičkim prenosom.
!927 Britanski Admiralitet na podmornice uvodi tip kompasa gdje je izvor svjetlosti za proiciranje vjetrulje unutar podmornice, svjetlost se prenosi na prizmu iznada vijetrulje i projecira kroz vijetrulju i vrača u kroz isti optički sistem u podmornicu gdje se projicira na poliranu čeličnu ploču ispred kormilara.
Kasnije smanjivanjem magnetnog polja podmornica kompas prodire u unutrašnjost.

Vanjski navigacijski most iznad glavne komande prostorije, koristi se u površinskoj vožnji (tip Zulu 1955)
[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]

[trpe grozni]

Verujem da se ovde radi o magnetnom kompasu, neka me neko ispravi ako gresim.

[ Attachment: You are not allowed to view attachments ]

[ML]

Ono je komilarski točak sa autopilotom a gore je ponavljač žiro kompasa

[trpe grozni]

Tako ti je to kada prasinar zeli da se pokaze mornarima.

[Solaris]

slika sa izložbe navigacijske opreme



poz.