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 = μSHзСОSΨ

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.