Магнітні компаси

Магнітними авіаційними компасами називаються прилади, у яких для визначення курсу використовується магнітна стрілка (магніт), що встановлюється своєю магнітною віссю в напрямку магнітного меридіана.

Рис - 8.21

Магнітний компас, показаний на рис. 8.21, має чутливий елемент - постійні магніти 6, зв'язані зі шкалою 2 і порожнім поплавком 3. Вся ця рухлива система (котушка має одну точку опори на шпилі 4). Корпус компаса заповнений рідиною. Поплавок і підвіска магнітів надають рухливій системі нижню маятниковість і утримують магніти в горизонтальній площині. Крім того, поплавок зменшує тиск на опору, тертя й кут застою.

Рідина виконує також роль демпфера. При збільшенні температури для компенсації об'єму рідини, що розширюється, є компенсаційна камера. Відлік виконується через скло 5 по шкалі проти курсової межі. Такі магнітні компаси (КІ-12, КІ-13) встановлюються в кабіні як індикаторні для загального орієнтування у випадку відмови інших компасів.

Другим видом магнітних компасів є потенциометричні датчики курсів ПДК-45 (рідинні) і ПДК-3 (сухі), застосовувані в дистанційних гіромагнітних компасах. Їх рухлива магнітна система принципово подібна до системи, розглянутої на рис. 8.21. Сигнали курсу знімаються з нерухомого потенціометра, щітки якого закріплені на осі рухливої системи.

Розглянутим компасам властиві значні похибки через тертя в опорах осі рухливої магнітної системи. Крім того, при розворотах літака виникають помилки «захоплення», оскільки рідина, що починає обертатися при цьому, відхиляє вісь магнітів від напрямку вектора Н. У датчиках ПДК-3 «захоплення» викликається електромагнітним демпфером і тертям в опорах.

Від зазначених похибок вільні індукційні датчики магнітного курсу. Чутливий елемент індукційного датчика являє собою два пермалоєвих сердечники з обмоткою підмагнічування w1 і сигнальною обмоткою w2 (рис. 8.22). Обмотка підмагнічування намотана так, що створює в сердечниках рівні й протилежні магнітні потоки Ф_пс з частою 400 Гц. Обмотка w2 охоплює обидва стрижні. Сумарний магнітний потік підмагнічування, дорівнює нулю, і тому е.р.с. у сигнальній обмотці індуціюватися не буде. Обмотка підмагнічування служить тільки для зміни магнітної проникності сердечників з частотою, рівній подвоєній частоті струму обмотки підмагнічування (800 Гц).

Рис. 8.22

Сердечники, перебуваючи в магнітному полі Землі, намагнічуються, причому магнітний потік їх Ф₃ визначається вираженням:

Ф₃ = S μ H cosα, (8.7)

де S - площа поперечного перерізу сердечника; Н - напруженість магнітного поля Землі; α - кут між поздовжньою віссю стрижня й вектором Н. Цей потік, перетинаючи сигнальну обмотку w2, збуджує у ній е.д.с.:

е_с = - ω₂ (dФ₃/dt) = - ω₂S cos α dμ/dt (8.8)

Таким чином, індуктивна е.р.с. у сигнальній обмотці w2 залежить від розташування чутливого елемента в магнітному полі Землі.

На практиці використовують чутливий елемент, що складається із трьох пар пермалоєвих сердечників, розташованих під кутом 120° один до одного. Сигнальні обмотки їх можуть бути з'єднані зіркою або трикутником (рис. 8.23). Для виключення впливу вертикального-складового магнітного поля Землі чутливий елемент міститься у двоступеневому кардановому підвісі й утримується в горизонтальної, площині. Обмотки підмагнічування з'єднані послідовно й живляться напругою частотою 400 Гц.

Сигнальні обмотки з'єднуються зі статором сельсина-приймача 2, напрямок магнітного потоку якого буде змінюватися при зміні курсу. Цей магнітний потік збуджує в обмотці ротора сельсина 3 е.р.с, що підсилюється в підсилювачі 4 і подається на електродвигун 5. Двигун повертає стрілку 6, а разом з нею й ротор до положення, при якому сигнал ротора стане, рівним нулю. При цьому стрілка покаже курс. При зміні курсу стрілка й ротор установляться в нове положення відповідно до зміни курсу.

Магнітні компаси мають цілий ряд методичних похибок. Однієї з основних є девіація.

Рис. 8.23.

Девіацією називається похибка, обумовлена магнітними або електромагнітними полями залізних мас й електрифікованих пристроїв, що перебувають на літальному апараті.Загальну магнітну девіацію магнітних компасів завжди можна уявити собі як складену з постійною круговою девіацією, що не залежить від курсу літака, напівкруговою, змінною за законом синуса або косинуса з одним періодом при зміні курсу літака від 0 до 360°, четвертинній, що також змінюється за законом синуса або косинуса із двома періодами при зміні курсу літака від 0 до 360°, і девіацією вищих порядків.

Девіації магнітних й індукційних компасів, як правило, усувають або зменшують до мінімуму. Перш ніж усувати девіацію, її «списують», тобто визначають залежність її від курсу літака.

«Списання» й усунення магнітних девіацій виконуються штурманом підрозділу або екіпажа спільно з фахівцями з авіаційного устаткування в строки, передбачені інструкцією й регламентом технічної експлуатації, а також при установці на літак додаткового устаткування, що вносить перекручування в магнітне поле, і при заміні датчика або корекційного механізму компаса. Запис про проведення девіаційних робіт у формуляр літака робить штурман підрозділу.

Цю роботу проводять на горизонтальних площадках, що знаходяться не менш ніж на 100 м від стоянок літаків й аеродромних споруджень. При цьому агрегати авіаційного й радіоелектронного устаткування, що працюють у польоті більшу частину часу, повинні бути включені. Постійна складова девіації усувається поворотом корпуса датчика курсу, а змінні складові - спеціальними девіаційними корекційними пристроями. Так, напівкругова девіація усувається за допомогою постійних магнітів, розташованих на корпусі датчика, а четвертна й вищих порядків - за допомогою лекального пристрою корекціойного механізму.