Краснофлотец. 1946 год. Сентябрь.

Магнитный компас и девиация I- Друг моряка ; Корабельный магнитный компас насчитывает много веков своего 'существования. Еще три тысячи лет тому назад в Китае было из- . вестно свойство машинной стрел - | ки показывать направление се­ вер — юг. Можно с уверенностью сказать,^ что без изобретения компаса не было бы тех велнкях морских от­ крытий, которыми так богаты средние века. ! МаГйитный компас сопутствует моряку в его тяжелой и благо. роДйОи работе, он его верный по­ мощник и друг. i Магаигпный компас, прежде чем стать таким, каким он есть в на­ стоящее время, проделал большой путь. Предком современного ком­ паса была обыкновенная иголка, воткнутая горизонтально в проб­ ку, плавающзф) в чаше с водой. II. Что такое девиация? По£$ корабли были деревянные, показания магнитного ко)ОДод не требовали никаких нслраменнй. Но в конце 18 века на деревян­ ных судах начали применять же­ лезные крепления, и стрелка ком­ паса стала под действием металла ^отклоняться от направления норд- зюйд магнитный. этого времени и занялись изучением девиации, т. е. явления отклонения магнит­ ной стрелки компаса на корабле под действием металлических масс. ' Первые систематические наблю­ дения над девиацией произвел в 1801 году английский капитан Флиндерс. Он же предложил спо­ соб уничтожения девиации с по­ мощью вертикального бруска же­ леза. Русские моряки также зани­ мались исследованием девиации. Первое в России определение де­ виации было произведено в 1824 году на кронштадтском рейде на бриге «Олимп». В средине XIX века корабли начали строиться целиком н& же­ леза, н вопрос об использовании MarifafHoro компаса чрезвычайно усложнился. Английское Адмирал. тейс!во поручило исследование этого вопроса капитану Джонсто­ ну и кОролевскому астроному Эри. В 1&38 году Эри произвел опыты на первых железных судах «Рейн- боу» и «Айронсзйд». . В резуль. тате этих исследований Эри пред­ ложил способ уничтожения полу- круговой и четвертной девиации с цомощью ящикЪв с железными цепями, которые служили прооб- • paaoift wp'Hitw-TBHqTOOKHTeAefl. * Французский математик Пуассон вывел уравнение, названное его .именем, которое определяло вли- .янив мягкого корабельного желе­ з а на компасную стрелку. Англи­ чанин Арчибальд Смит дополнил уравнение Пуассона членами для твердого железа*, а также пре­ образовал его. Так было положено начало тео­ рии девиации. Все эти достижения теорйи и практики быстро двинули вперед работы по усовершенство­ ванию магнитного компаса. В России развитием компасного дела занимались лейтенант Бела- венец и Де-Колонг, написавший 30 научных трудов, а также Ри- дигер, Оглоблинский, Павлинов, недавно скончавшийся академик Крылов. Любопытно отметить, что Де-Колонг в 1892 году за свои труды получил большую и свое­ образную награду: золотой ком­ пас с 32 бриллиантами по числу румбов. Благодаря выдающимся трудам русских ученых наш компас яв­ ляется лучшим в мире, непревзой­ денным по своим качествам до се­ го времени. \ ных -лодках магнитный компас стал испытывать в евоей работе новые трудности. Электротоки гак же, как и металл, отклоняли магнитную стрелку от меридиана. Изучением этого влияния и спосо­ ба его компенсации занимались русские ученые Де-Колонг, Доб­ ров, Павлинов, Домогаров. Воз­ никла новая «теория электромаг­ нитной девиации». Несмотря на развитие электро- навигационной техники, в частнос­ ти гирокомпасов, магнитный ком­ пас и сейчас не сходит со сцены. Основным его преимуществом по- прежнему являются простота, ав­ тономность и Живучесть. Разви- тие этого прибора продолжается н в настоящее время. Замечается стремление связать магнитный компас с достижениями электро- навигационной техники. Так поя­ вилась гиромагнитные компасы для торпедных катеров и самолетов, в которых магнитная система свя­ зана с ротором гироскопа, помо- гающю! картушке при вибрации катера удерживаться в меридиа­ не. Вращение ротора в некоторых типах компасов осуществляется воздухом, в других он вращается электротоком. Появился целый ряд систем магнитных компасов с дистанцион­ ной передачей. Принцип работы такого прибора заключается в том, что главный магнитный компас устанавливается на корабле вдали от влияющих на него металличе­ ских масс, а его показания пере­ даются путем специальных уст­ ройств на механические репитера, которые находятся в каком угод­ но месте корабля. Известны ди­ станционные компасы американ­ ской фирмы «Пионер», немецкие «Сименс и Гальске» и «Платц». IV. Опасный враг С началом второй мировой вой­ ны у магнитного компаса появил­ ся новый могучий противник — мины. Как известно, немцы в эту войну начали применять некон­ тактные мины, взрыв которых происходит от влияния металличе­ ской массы корабля на магнит­ ную стрелку, установленную в мине. Стрелка замыкает контакт взрывателя, если корабль прохо­ дит в определенном расстоянии от мины. Таким образом, наличие магнитного поля под килем ока­ зывается смертельно опасным для корабля. Результатом работы американ­ ских и английских ученых яви­ лись два способа уменьшения магнитного поля под килем ко­ рабля: «йроводный» и «беспро­ водный» с!юсобы размагничивания корабельного корпуса. Оба спо­ соба используют один и тот же источник энергии — электриче­ ский ток большой силы. III. Новые tpyAHocTH С применением йе кораблях ди­ намомашин % в особенности, ак­ кумуляторных батфёй на подвод- 1 • 1 > ■1 ----------------- *) Твердым $ магнитном отно­ шении называется такое судовое Чжелезо, которое, будучи намвлйи- ,чено. не теряет своего маГнетйз- риа. Мягким в магнитном отноше- 1 нии железом называется такоё, которое меняет свои полюса с ^иеременой курса корабля. * * • '%• Принцип «проводного» размаг­ ничивания заключается в следую- ► щем: если взять проводник в ви­ де /замкнутого электрического контура и пропустить через него электрический ток, то вокруг это­ го контура образуется магнитное поле. Поэтому направление маг­ нитно-силовых линий зависит от направления тока в проводнике. Равнодействующая этого поля будет находиться в центре кон­ тура. Если в контуре с током поместить какой-либо брусок же­ леза, он яод действием магнитно­ го Тюля контура намагнитится. А если брусок был намагничен ка­ ким-то способом до этого, то в зависимости от того, каким по/рр- сом он будет помещен в направ­ лении магнитно-силовых линТш поля, брусок или получит боль­ шее намагничивание или размаг­ нитится вовсе, если изменит по- йюса. Корабль и представляет из себя огромный брусок железа, на­ магниченный в силу ряда причин и имеющий свои полюса,—Йолюс нордовый и полюс зюйдовый. Основываясь на этом принципе, американцы и построили свой способ беспроводного размагни­ чивания. V. Защитные пояса Вокруг всего корпуса корабля на уровне грузовой ватерлинии они проложили несколько витков кабеля и пропустили через него ток от судовой динамо. Но этого еще мало. Надо знать напряже­ ние магнитного поля под килем корабля. Для этого существуют специальные станции размагяичи- вашя. Станции эти, благодаря специальной аппаратуре, могут в особых величинах магнитного поля — эрстедах — получить тре. буемые данные по всей длине корабля. Теперь стало известно магнитное доле под килем. Нор­ довый полюс его, например, в северном полушарии всегда на­ правлен вниз. Подбирая соответствующую си­ лу тока и его направлегае, стан­ ция размагничивания добивается того, что в защитной обмотке создается мэгнипное поте, рав­ ное «полю под килем корабля, до обратное ему по направлению. Ток пропускается большой си­ лы. Для американских транспор­ тов типа «Либерти» сила тока, гнапример, требуется свыше ста ампер. Такая защитная обмотка, в которой ток протекает в одном направлении и с одинаковой си­ лой, называется «постоянной об­ моткой». Она служит для компен­ сации магнитного поля, происхо­ дящего от твердого в магнитном отношении судового железа. Нам известно, что корабль со­ стоит не только из твердого, но и из так называемого мягкого железа, которое непрочно удер­ живает магнетизм, полученный им от магнитного поля земли. С переменой кораблем курса меняет­ ся и магнетизм мягкого* железа и не только по величине, но и по знаку. Если корабль повернет на обратный курс, то его мягкое железо переменит полюса: где был полюс «норд»—будет «зюйд» и наоборот. Отсюда видно, что одной постоянной защитной об­ мотки на корабле стало недоста­ точно, ибо, если мши не взорвет­ ся от магнитного поля твердого железа, она может взорваться под влиянием переменного магнитного поля мягкого судового желеяа/ которое «постоянной защитной обмоткой» скомпенсировать нель­ зя. Для компенсации влияния мяг­ кого железа на магнитную стрел­ ку мины на корабле поставили еще одну обмотку, ток в которой меняется в зависимости от курса пропорционально изменению маг­ нетизма мягкой железа. Величи­ ну этой -пропорциональности да­ ли наблюдения, которые были проведены на станции размагни­ чивания. Кроме того, намагничи­ вание корабельного мягкого желе- з .1 изменяется с изменением маг­ нитной широты места. Поэтому ставят еще одну защитную об­ мотку, ток в которой изменяется пропорционально изменению ши­ роты. Принцип беспроводного раз­ магничивания, применяемый в Англии, тот же что и проводной, но только после доведения элек­ тротоком магнитного поля ко­ рабля под килем до минимума, провода (т. е. обмотки) снимают­ ся. Таким образом учеными была побеждена немецкая магнитная мина. i VI. Компас бунтует Электротоки создают сильные магнитные поля, которые влияют на магнитную стрелку компаса. Как же чувствует себя компас на корабле, когда включаются все защитные обмотки? Плохо, очень плохо! Такое он еще не испыты­ вал за всю свою многовековую жизнь. И вот получилось, что обезопасив корабль от мин, уче­ ные почти полностью нарушили работоспособность магнитного компаса. Пришлось исправлять такое положение. Как же это 6ы- йо сделано? В практике девиации есть од­ но основное правило: причина, ко­ торая вызвала отклонение стрелки магнитного компаса на корабле, уничтожается ею же. Клин кли- ’ ном вышибают, как говорится в пословице. Влияние твердого железа на стрелку, т. е. полукруговая девиа­ ция, уничтожается твердым же­ лезом — мапнитами - уничтожите­ лями; влияние мягкого желез-а — четвертная девиация — мягким железом, которое помещается у компаса в виде продольных или поперечных брусков. Ясно, что влияние тока на стрелку компаса должно компен­ сироваться током же. А что пред­ ставляет из себя защитная обмот­ ка? Это замкнутый контур, т. е., попросту говоря, катушка огром­ ных размеров с точкой приложе­ ния равнодейс?вуюгцих сил маг­ нитного поля в цертре. Значит, и компенсировать ЬЛйййие защит­ ных обмоток надо катушками на­ мотанного проводника. Компенса­ ционные катушки подсоединены к защитным обмоткам и помещают­ ся на нактоузе поближе к стрел­ ке компаса. Расстояние катушек от компаса играет большую роль. Оно позволяет пропускать в них ток в несколько раз меньшей си­ лы, чем в обмотках. Мы говорим— «катушки». Значит, на нактоузе надо их ямеггь не одну. В дей­ ствительности так и получается: компенсационных катушек для одного компаса бывает 12 штук. Почему же так много? А вот по­ чему. Если кто заинтересуется теорией девиации и возьмет учеб­ ник, то найдет там следующее: силы корабельного железа, ко­ торые приложены к стрелке компаса и создают девиацию, ус­ ловились располагать по трем осям — поперечной, продольной и вертикальной. Поэтому, когда производят уничтожение девиа­ ции, магниты-уничтожители рас­ полагают также поперечно, про­ дольно и вертикально. VII. Выход найден Влияние магнитного поля, созда­ ваемого электротоком в обмотках, на магнитную стрелку компаса также происходит по трем осям — поперечной, продольной и верти­ кальной. Следовательно я кату­ шек надо установить три. Надо помнить, что равнодействующая магнитного поля катушкй прило­ жена к ее центру, т. е. в зависи­ мости от направления тока она или входит или выходит из цент­ ра катушки. И поэтому катушку на нактоузе необходимо устано­ вить так, чтобы центр ее для компенсации поперечной силы смотрел поперечно по отношению корабля, продольной — продоль­ но и вертикальной — вертикаль­ но. На каждую защитную об­ мотку для компенсации ее влияния на компас надо иметь три катушки: поперечную, продольную и вертикальную, а если защитных обмоток три — катушек должно быть девять, че­ тыре обмотки требуют 12 кату­ шек. Каждый вид катушек нама­ тывается на один каркас, надри- мер, три продольных, затем на другой каркас три поперечных и на третий каркас три вертикаль­ ных. Все катушки, намотанные на общий каркас, изолированы друг от друга » каждая подключена к той обмотке, которую она ком­ пенсирует. Одни катушки подключены к постоянной обмотке, в ток в этих катушках будет постоянным по величине и направлению. Другие— к обмоткам, изменяющим свой ток с переменой курса или широты места. Ток в таких катушках со­ ответственно изменению тока в обмотках будет переменным как по величине, так и по направле­ нию. Осталось два последних "нераз­ решенных вопроса. Первый—как определить величину влияния ^за­ щитных обмоток на стрелку ком­ паса? И второй — как подобрать ток в катушках по величине и направлению, чтобы он компенси­ ровал это влияние?' Первое легко заметить по от­ клонению картушки компаса, ко­ торое определяется или по пелен­ гу береговых створов или же по сличению курса магнитного ком­ паса с гирокомпасом. Постараемся об’яснить и вто­ рое. Дело в том, что ток от за­ щитных обмоток идет не прямо на компенсационные катушки, а приходит сначала на реостаты^ причем каждой катушке предна­ значен свой реостат: отдельно для продольной, поперечной и вертикальной сил. Одним словом, если катушек 12, то и реостатов потребуется столько же. К каж- дой катушке от ее реостата поД-^~ ходит два проводника — один плюс, а другой, минус. Если при подключении их к реостату ток окажется не того направления, то, переменив проводники места­ ми, получим требуемое. Ток по величине можно подобрать, умень­ шая или увеличивая сопротивле­ ние при помощи движка реостата. VIII. Торжество компаса Скомпенсировав так называемую магнитную девиацию, можно вер­ нуть к трудовой жизни магнит­ ный компас. Так ученые не только обезопа-, сили корабль от магнитной мины, но и помогли компасу оставаться попрежнему помощником морехо­ дов. Сотни и тысячи транспортов и военных кораблей бороздили и бороздят моря и океаны, не боясь магнитных мин, т. к. все они обо- _ рудованы «дегаузингом» (так по-. , английски называются защитные обмотки). Те же суда, которые не и м е к ^ ^ гирокомпаса, прокладывают кушЕрр при помощи магнитного к ом п а с ^ ^ защищенного от влияния «дегау* зинга» компенсационными устрой­ ствами (катушки реостата). Так на протяжении веков ком­ пас, который на заре своего су­ ществования представлял из себя иголку, воткнутую в пробку, пла­ вающую в чашке с водой, в не­ прерывной борьбе сначала с ме­ таллам, а в настоящее время с электротоком вышел победителем. Внимательность в уходе за ним в настоящем его виде должна значительно возрасти. До появле­ ния защитных обмоток и ком­ пенсационных устройств компас требовал от личного состава ко­ рабля только внешнего ухода, главиьим образом, содержания в чистоте. В настоящее время дело обстоит гораздо сложнее, ухаиуг вать за компасом должны не т с ^ ^ ^ ко рулевые, но и электрики. КЩ? пенсационные катушки и реоста­ ты будут обеспечивать компас от влияния защитных обмоток только до тех пор, пока они исправны, пока по ним будет про­ ходить электрический ток задан­ ной девиатором или штурманом величины и направления. Дюжина катушек и реостатов, предохранители, несколько де­ сятков проводников — это боль­ шое хозяйство. Если сгорит пре­ дохранитель, катушка или рео­ стат, даже отдастся какой-нибудь кончик проводника — вся гармо­ ния компенсационной схемы на-г рушится, ток или прервется или, что еще' хуже, замкнется на кор­ пус, и компас будет вновь испы­ тывать влияние защитных обмо­ ток, да еще к тому же приба­ вится неисправность компенса­ ционной схемы. Чтобы этого не произошло, нужно смотреть в оба, не до­ пускать проникновения сырости в катушки и реостаты, следить за контактами ироводничков, за ис­ правностью предохранителей. Умение и внимательность тех, кому поручено заведывать компа­ сом, — основное, что требуется для его работоспособности. Капитан-лейтенант С. РЯЗАНЦЕВ. ' Литература: капитан 1 ранга Н. Н. Терехов «Дегаузинг и* де­ виация компаса». Издательство «Морской транспорт», Москва, 1945 год.