Kompas

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 26. prosince 2021; kontroly vyžadují 20 úprav .

Kompas ( italsky  compassio ; od compassare - "měřit v krocích" [1] ); v odborném žargonu námořníků - kompas [2] - zařízení, které usnadňuje orientaci v oblasti ukazováním na magnetické póly Země a světové strany , v podstatě je kompas velmi primitivní navigátor.

Existuje několik zásadně odlišných typů kompasu: magnetický kompas , gyrokompas , horský kompas , astronomický kompas a také kompasy, které se zaměřují na polohu umělých objektů: rádiový kompas , satelitní kompas.

Magnetický kompas

Kompas byl vynalezen v Číně za dynastie Song a sloužil k označení směru cesty pouští (další podrobnosti viz čtyři velké vynálezy ). Magnetické zařízení pro určování světových stran ve dne je poprvé zmíněno v knize Zeng Gongliang „ Sbírka nejdůležitějších vojenských kánonů “ z roku 1044. V něm a v práci vědce Shen Ko jsou představeny dva typy kompasu: „ryba směřující na jih“ (tenká železná deska v podobě ryby, která byla zvláštním způsobem zahřívána a ponořena do vody) a „ south-pointing needle“ (magnetizovaná jehla pomocí tření o magnet) [3 ] . Pojednání Shen Koo zmiňuje i složitější kompas (mechanický) - Chariot, ukazující na jih , kde se magnetické vlastnosti nepoužívaly [4] . Další dvě možnosti výroby kompasů jsou známy z pojednání „Rozsáhlé poznámky o lese záležitostí“ od Chen Yuanjing (publikováno v roce 1325). Prvním z těchto zařízení byla dřevěná rybka, v jejíž spodní části byl upevněn magnet. Ryba byla vyrobena tak, aby mohla být na hladině vody ve vodorovné poloze, ale zároveň v ní byla mírně ponořená. Ze strany hlavy byl magnet připojen drátem tak, že jeho zakřivená část stoupala nad vodu. Když byla dřevěná ryba umístěna do vody, její hlava směřovala k jihu [3] . Yuanjing ukázal zařízení dalšího kompasu, který podle legendy také vynalezli taoističtí nesmrtelní ("kouzelníci"). Do dřevěné želvy byl umístěn magnet, spojený s jehlou, jako želví ocas. Na jejím „břichu“ byl otvor, kterým byla upevněna na svislý kolík vyrobený z bambusu. To bylo provedeno tak, aby se konstrukce mohla volně pohybovat. Když bylo nutné určit hlavní směr, magnetický "ocas" želvy se otočil k jihu. Takové zařízení je považováno za prototyp magnetických kompasů moderního systému [5] .

V Evropě se vynález kompasu datuje do 12.-13. století, ale jeho zařízení zůstalo velmi jednoduché - magnetická střelka nasazená na korku a spuštěná do nádoby s vodou. Ve vodě byl korek se šipkou orientován správným způsobem. Předpokládá se, že první popis kompasu v evropské literatuře podal anglický humanista 12. století, encyklopedický spisovatel Alexander Nikkam . O tomto vynálezu se zmiňuje ve dvou svých pojednáních a De Naturis rerum poukázal na to: „Námořníci na moři, pokud kvůli zataženému počasí během dne je slunce skryto nebo kvůli temnotě noci ztratí pojem o tom, kterým směrem světa, kam míří, se magnetem dotknou jehly, která se bude otáčet, dokud po zastavení pohybu neukáže špičkou k severu“ [6] . Francouzský kronikář Jacques de Vitry také uvádí popis kompasu ve své východní historii (1219-1221) [7] . Na začátku XIV století Ital Flavio Joya výrazně zlepšil kompas. Na svislý kolík nasadil magnetickou jehlu a na šipku připevnil světelný kruh – kartu , po obvodu rozlomenou na 16  palců . V 16. století bylo zavedeno dělení karty na 32 rumba a krabička se šípem se začala umisťovat do kardanu , aby se eliminoval vliv naklánění lodi na kompas.

V 17. století byl kompas vybaven zaměřovačem - otočným diametrálním pravítkem s mířidly na koncích, zesíleným svým středem na víku schránky nad šípem.

Když se v 19. století začaly stavět lodě z oceli, ukázalo se, že to mělo na kompas tak silný vliv, že chyby v jeho odečtech ( magnetická odchylka ) byly prostě nevyhnutelné. V důsledku toho se začaly vlevo a vpravo od kompasu umisťovat masivní železné koule, které lze posouvat a fixovat blíže a dále od kompasu. Uvnitř přihrádky , ve které je kompas namontován, začali umisťovat celou sadu magnetů, se kterými lze také pohybovat a fixovat. Změna vzájemné polohy těchto kuliček a magnetů odchylku téměř úplně zničí [8] .

Historie vytvoření

Podle zpráv byl vynalezen v Číně kolem roku 200 před naším letopočtem. E. Alexander Neckam hovořil o magnetickém kompasu a jeho použití v navigaci ve svém pojednání O povaze věcí ( De naturis rerum ) [9] . Starověký řecký vědec Herodotos zase napsal: „Takže o Hyperborejcích toho bylo řečeno dost. Koneckonců nechci zmiňovat legendu o Abarisovi, který, jak se říká, byl také Hyperborejec: bloudil po celé zemi se šípem v ruce ... “ .

Ačkoli se oficiálně věří, že používání magnetického kompasu v Evropě k navigaci začalo kolem 12. století našeho letopočtu, přesto, soudě podle nepřímých indicií starověkých historiků Středomoří, magnetický kompas byl používán pro orientaci v prostoru různými národy Středomoří a Evropa již ve druhém tisíciletí před naším letopočtem. Skutečnost, že v oněch letech neexistovalo jednoznačné společné jméno pro toto zařízení a autoři toto zařízení popisovali různými termíny, naznačuje, že tajemství navigace pomocí kompasu bylo přísně důvěrné a bylo předáváno pouze několika vyvoleným. Rozšíření použití kompasu pravděpodobně bránila skutečnost, že zmagnetizovaný materiál byl v té době velmi vzácný. Je třeba dodat, že přesto staří Indové znali magnetizované železo a Ayas-kanta znamená v sanskrtu magnet.

Jak to funguje

Princip činnosti je založen na interakci pole permanentních magnetů kompasu s horizontální složkou magnetického pole Země . Volně rotující magnetická střelka se otáčí kolem své osy, umístěné podél siločar magnetického pole. Šipka je tedy vždy rovnoběžná se směrem magnetické siločáry.

Na magnetickém pólu Země jsou magnetické siločáry kolmé k povrchu. Z tohoto důvodu je v blízkosti magnetických pólů Země (do 200 km) magnetický kompas pro určení směru k ničemu [10] . Při větších vzdálenostech je nutné počítat s korekcí na rozdíl souřadnic geografického a magnetického pólu .

Magnetický kompas začne ukazovat nesprávné údaje v blízkosti magnetů, usazenin železa a jiných feromagnetických minerálů , jakož i předmětů vyrobených z feromagnetických materiálů (železo, ocel atd.).

Vezměme si například Adrianovův kompas . Skládá se z těla, v jehož středu je na hrotu jehly umístěna magnetická jehla. V otevřeném stavu šipky je její severní konec (obvykle červený) nastaven přibližně ve směru severního magnetického pólu a jižní konec je nastaven na jižní magnetický pól . V nefunkčním stavu je šipka fixována brzdou ( arretir ), Uvnitř pouzdra kompasu je kruhová stupnice (končetina), rozdělená na 120 dílků. Cena jednoho dílku je 3°, nebo 50 malých dílků úhloměru (0-50). Váha má dvojitou digitalizaci. Interní digitalizace je aplikována ve směru hodinových ručiček od 0 do 360° až 15° (5 dílků stupnice). Externí digitalizace stupnice se aplikuje proti směru hodinových ručiček prostřednictvím 5 velkých dílků úhloměru (10 dílků stupnice). Pro zaměřování na místní objekty (orientační body) a odečítání na stupnici kompasu je na otočném kroužku kompasu upevněno zaměřovač (muška a muška) a ukazatel čtení.

Elektromagnetický kompas

Elektromagnetický kompas je „rozložený“ elektrický generátor, v němž magnetické pole Země hraje roli statoru a jeden nebo více rámů s vinutím roli rotoru. Poměr napětí indukovaných ve vinutích při pohybu v magnetickém poli ukazuje kurz, nebo je jedno vinutí nastaveno v předem určeném úhlu k podélné ose letadla nebo lodi a pro udržení kurzu by měl pilot nebo kormidelník držet šipka na nule s kormidlem.

Výhodou elektromagnetického kompasu oproti klasickému magnetickému je, že nedochází k žádné odchylce od feromagnetických částí vozidla, protože jsou vůči vinutí nehybné a neindukují v nich proudy.

Pro ovládání jednoduché verze elektromagnetického kompasu s indikátorem v podobě galvanometru je nutný rychlý pohyb, takže elektromagnetický kompas našel své první použití v letectví. Použil jej Charles Lindbergh při svém letu přes Atlantik v roce 1927.

Gyrokompas

Gyrokompas - zařízení, které udává směr na zemském povrchu; zahrnuje jeden nebo více gyroskopů . Používá se téměř univerzálně v navigačních a řídicích systémech velkých námořních plavidel; na rozdíl od magnetického kompasu se jeho hodnoty vztahují ke směru skutečného zeměpisného (a nikoli magnetického) severního pólu . Gyrokompas se obvykle používá jako referenční navigační zařízení v systémech řízení lodí s ručním nebo automatickým ovládáním, stejně jako při řešení různých problémů různého druhu, například k určení přesného směru při míření děla válečné lodi. Námořní gyrokompas je obvykle velmi těžký; u některých provedení hmotnost gyroskopického rotoru přesahuje 25 kg . Pro normální provoz gyrokompasu je nutná stabilní základna, která neprochází zrychlením a je pevná vzhledem k zemskému povrchu a rychlost jejího pohybu musí být zanedbatelně malá ve srovnání s rychlostí denní rotace Země při dané zeměpisné šířce.

Historie vytvoření

Prototyp moderního gyrokompasu jako první vytvořil Hermann Anschütz-Kaempfe (patentován 1908), brzy podobné zařízení sestrojil E. Sperry (patent 1911). V dalších letech bylo vyvinuto mnoho gyrokompasů různých modifikací, ale nejúspěšnější z nich se nijak zásadně nelišily od přístrojů Anschütz a Sperry [11] . Zařízení moderního designu jsou výrazně vylepšena ve srovnání s prvními modely; jsou vysoce přesné a spolehlivé a jejich ovládání je pohodlnější.

Zařízení

Nejjednodušší gyrokompas se skládá z gyroskopu zavěšeného uvnitř duté koule, která se vznáší v tekutině; hmotnost koule s gyroskopem je taková, že její těžiště leží na ose koule v její spodní části, kdy je osa otáčení gyroskopu vodorovná.

Jak to funguje

Předpokládejme, že gyrokompas se nachází na rovníku a osa rotace jeho gyroskopu se shoduje se směrem západ-východ; zachovává si svou orientaci v prostoru za nepřítomnosti vnějších sil. Ale Země se otáčí a udělá jednu otáčku za den. Protože pozorovatel poblíž rotuje s planetou, vidí východní konec (E) osy gyroskopu stoupat a západní konec (W) klesat; v tomto případě se těžiště míče posune na východ a nahoru (poloha b). Gravitační síla však takovému posunu těžiště brání a v důsledku jejího působení se osa gyroskopu natočí tak, aby se shodovala s osou denní rotace Země, tedy se směrem sever-jih. (tento rotační pohyb osy gyroskopu působením vnější síly se nazývá precese). Když se osa gyroskopu shoduje se směrem sever-jih (S-S, poloha c), bude těžiště v dolní poloze na vertikále a příčina precese zmizí. Umístěním značky " Sever " (N) na místo koule, o které se opírá odpovídající konec osy gyroskopu, a korelací stupnice s potřebnými dílky k ní získáte spolehlivý kompas. Ve skutečném gyrokompasu je zajištěna kompenzace odchylky kompasu a korekce zeměpisné šířky. Působení gyrokompasu závisí na rotaci Země a vlastnostech interakce rotoru gyroskopu s jeho zavěšením.

Bussol

V geodézii a stavebnictví se k určování úhlů používají kompasy - speciální typ kompasu se zvýšenou přesností. Kompas má zaměřovací zařízení, jako je dioptrie . Pro zlepšení přesnosti odečtů lze na okraj namontovat plochou magnetickou jehlu. Často se místo šipky používá karta [12] [13] . Stupnice kompasu je často nasměrována proti směru hodinových ručiček ("reverse", nebo kompasová stupnice), což usnadňuje přímé, bez výpočtů, snímání magnetických azimutů [14] .

Orientační běh

Určení směrů ke stranám horizontu pomocí kompasu se provádí následovně. Přední muška zaměřovače je umístěna na nulovém dílku stupnice a kompas je umístěn ve vodorovné poloze. Poté se uvolní brzda magnetické střelky a kompas se natočí tak, aby jeho severní konec souhlasil s nulovou hodnotou. Poté, aniž by se změnila poloha kompasu, zaměřování muškou a muškou zaznamená vzdálený orientační bod, který se používá k označení směru na sever. Směry ke stranám horizontu jsou vzájemně propojeny, a pokud je znám alespoň jeden z nich, lze zbytek určit. V opačném směru vzhledem k severu bude jih , vpravo- východ a vlevo- západ .

Symbol

Symbol Unicode název
🧭 U+1F9ED kompas

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Fomin A. Vždy v kurzu  // Brother: Měsíčník jednotek speciálních sil. - M. : LLC "Vityaz-Brother", 2013. - č. 4 . - S. 22-25 .
  2. ↑ Kalanov N. A. Slovník námořního žargonu. - 2. vydání. — M .: Morkniga, 2011. — 170 s. - ISBN 978-5-9906698-5-7 .
  3. ↑ 1 2 Kolektiv autorů, 2016 , str. 576-577.
  4. ↑ Kolektiv autorů, 2016 , str. 574-575.
  5. ↑ Kolektiv autorů, 2016 , str. 577.
  6. ↑ Brown, 2006 , str. 198.
  7. ↑ Brehier Louis René. Jacques de Vitry Archivováno 27. října 2021 na Wayback Machine // Katolická encyklopedie . — Sv. 8. - New York: Robert Appleton Company, 1913.
  8. ↑ V. Dygalo Kde a co bylo v archivní kopii námořnictva ze dne 12. května 2021 na Wayback Machine
  9. ↑ Priyamvada Natarayan, 2019 , str. 23.
  10. ↑ Jevgenij Arsjuchin. Jak se vikingská magie stala fyzikou . "Podkroví: věda, technika, budoucnost" . Informační telegrafní agentura Ruska (ITAR-TASS) (27. srpna 2018). Staženo 2. listopadu 2018. Archivováno z originálu 30. srpna 2019.
  11. ↑ Kompas  // Vojenská encyklopedie  : [v 18 svazcích] / ed. V. F. Novitsky  ... [ a další ]. - Petrohrad.  ; [ M. ] : Napište. t-va I. D. Sytin , 1911-1915.
  12. ↑ Bussol  // [Bombard - Vereščagin, Alexandr Vasiljevič]. - Petrohrad.  ; [ M. ] : Napište. t-va I. D. Sytin , 1911. - S. 162. - ( Vojenská encyklopedie  : [v 18 svazcích] / upravil K. I. Velichko  ... [ a další ]; 1911-1915, v. 5).
  13. ↑ Stanislav Istakhov. Schmalkalder navždy // Věda a život. - 2016. - č. 3.
  14. ↑ Bussol // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Tematické stránky
Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích
 Orientační běh
Hlavní
Křížové disciplíny
Lyžařské disciplíny
Cyklokrosové disciplíny
trailový orientační běh
  • Světový šampionát
  • mistrovství Evropy
Komerční soutěže
Mistři světa
  • Křížové disciplíny
  • Lyžařské disciplíny
  • Cyklokrosové disciplíny
  • trailový orientační běh