Магнитные компасы

Магнитным компасом называется устройством помощью которого определяется направление магнитного меридиана.

Магнитный компас, можно считать одним из первых навигационных приборов, применявшихся человеком. Имеются сведения, что еще за 2, 5 тысячи лет до н. э.

Китайцам было известно свойство свободно подвешенного магнита указывать на Север.

Задачи, которые приходится решать экипажам воздуш­ных судов, подразделяются на две группы:

1) обеспечение стабилизации воздушного судна относительно центра масс — пилотирование;

2) вождение воздушного судна по заданной траектории из одной точки пространства в другую — навигация.

Величины, характеризующие пространственное место воздушного судна и вектор его скорости в данный момент, называются навигационными элементами полета.

Курс воздушного судна — один из навигационных элементов полета. Под курсом воздушного судна в воздушной навигации понимают угол между положительным направлением меридиана и продольной осью воздушного судна, отсчитываемый по часовой стрелке.

В воздушной навигации курсы различают:

1. Магнитный курс (МК) - угол между северным направлением земного магнитного меридиана и продольной осью воздушного судна.

2. Истинный курс (ИК) - угол между направлением географического меридиана и продольной осью воздушного судна.

3. Условный курс - угол между направлением условного меридиана, т. е. любого заданного заранее направления на земной поверхности, и продольной осью воздушного судна.

Принцип действия магнитных компасов основан на свойстве свободно подвешенного магнита устанавливаться своей осью вдоль вектора результирующего магнитного поля Земли, т. е. вдоль магнитного меридиана. И тогда измеренный курс носит наименование магнитного (МК).

Однако на установленный в самолете компас, помимо магнитного поля Земли оказывает воздействие собственное магнитное поле самолета, возникающее в связи с наличием ферромагнитных материалов в его конструкции и магнитных полей при работе установленного оборудования. Под воздействием этих полей ось магнитной стрелки устанавливается вдоль их результирующего вектора, который называется компасным меридианом. Отсчитываемый в этом случае курс называется компасным (КК), а несовпадение магнитного и компасного меридиана определяется углом магнитной девиации Δ _К.

В полете экипаж по показаниям компаса определяет компас­ный курс КК, а затем по величинам магнитного склонения Δ _М и девиации Δ _К вычисляет истинный курс.

 

 

Кинематическая схема магнитного компаса:

1—девиационный прибор; 2—корпус;

3—картушка; 4—индекс; 5—поплавок;

6—магниты; 7—подпятник.

В настоящее время наиболее широко применяется магнитный компас типа КИ-13.

Магнитные компасы являются не основными навигационными приборами, они используются в авиации в качестве резервных курсовых приборов.

Современный магнитный компас — это устройство, не требую­щее никакого электрического питания, имеет весьма небольшие размеры, масса не превышает 200 г.

Компасный курс отсчитывается по картушке против индекса.

Компасный курс с поправкой на девиацию является магнитным, а с поправкой на магнитное склонение истинным курсом.

 

Индукционные дистанционные компасы. Применяемые на совре­менных самолетах дистанционные компасы чаще всего имеют электрические индукционные элементы, которые в виде датчика устанавливаются в тех местах, где собственное магнитное поле самолета минимально. Обычно для этого используется хвостовая часть фюзеляжа, крыло или стабилизатор.

Схема индук­ционного датчика ИД:

а — магнитный зонд; б — датчик

 

Чувствительным элементом индукционного датчика служит магнитный зонд. Он представляет собой два соосных пермаллоевых сердечника, на каждый из которых намотаны намагничивающие обмотки w₁, а на весь зонд — сигнальная об­мотка w₂.

При подключении намагничивающих обмоток к источнику переменного тока U₁ изменяется магнитная проницаемость сердечников. Поскольку эти обмотки навиты встречно, возникающие магнитные потоки Ф₁ противоположны и равны по абсолютной величине. Поэтому суммарный магнитный поток Ф₂ в каждый момент времени равен нулю, и ЭДС в сигнальной обмотке отсутствует.

Однако в результате того, что зонд находится в магнитное поле Земли с напряженностью горизонтальной составляющей Н₃ в сердечниках возникает магнитный поток

Ф₂ = μ SHзСОSΨ

Где μ, S — магнитная проницаемость и площадь сечения сердеч­ников; Ψ — угол между вектором Н₃ и осью зонда.

Под действием этого потока в сигнальной обмотке станет индуцироваться переменная ЭДС. Если ось зонда совпадает с маг­нитным меридианом, ее значение будет максимальным; если же ось перпендикулярна к меридиану—ЭДС равна нулю. Таким об­разом, представляется возможность измерения магнитного курса.

Для того чтобы исключить влияние величины Н₃ на значение измеряемого курса при полетах в разных широтах, в индукцион­ных датчиках типа ИД три зонда. Они монтируются на пластмассовой платформе в виде равносто­роннего треугольника. Эта платформа подвешена на кардановом подвесе, который обеспечивает ее горизонтальное положение при кренах до 17°. Сигнальные обмотки соединены треугольником. Выводы с них подсоединены к клеммам штепсельного разъема.

Индукционные датчики чаще всего применяются не как са­мостоятельные курсовые приборы, а как элементы в системах кор­рекции современных курсовых систем типа ГМК, КС и др.

 

Понятие компасных направлений справедливо не только для компасов магнитно-индукционной группы, но и для компасов других типов — гироско­пических и астрономических. И в этих случаях связь ИК и КК определяется формулой, но только природа по­правки компаса Δ К здесь иная. Для этих компасов Δ К представляет сумму остаточных (не скомпепсированных) и накопившихся инструментальных и ме­тодических погрешностей, взятых с об­ратным знаком. Поправка компаса во всех случаях определяется как раз­ность ИК и КК, т. е. Δ К = ИК - КК.