Авиация Второй мировой
На главнуюПоиск на сайте English
 
Приборы на самолете Оборудование Оглавление

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. МАГНИТНЫЕ КОМПАСЫ

§ 21. Общие сведения о магнитных компасах

Назначение. Компас служит для определения и сохранения курса самолета. Курсом самолета называется угол между северным направлением меридиана и продольной осью самолета. Курс отсчитывают от, северного направления меридиана по движению часовой стрелки до направления продольной оси самолета. Курс может быть истинным, магнитным и компасным, соответственно тому, от какого меридиана ведут отсчет (фиг. 116).

Курс, отсчитанный от географического меридиана, называется истинным курсом. Курс, отсчитанный от магнитного меридиана, т. е. от направления, которое показывает стрелка, свободная от влияния железных и стальных масс самолета, называется магнитным курсом. Курс, отсчитанный от компасного меридиана, т. е. от направления, которое показывает компасная стрелка, расположенная вблизи самолетного железа и стали, называется компасным курсом.

Несовпадение компасного и магнитного меридианов объясняется тем, что магнитная стрелка компаса отклоняется под действием стальных деталей самолета. Угол между северными направлениями магнитного и компасного меридианов называется девиацией компаса. По аналогии со склонением девиацию называют восточной ( + ), если северный конец магнитной стрелки отклоняется вправо от меридиана, и западной ( — ), если северный конец стрелки отклоняется влево от меридиана. Девиация (ошибка) компаса является величиной переменной для каждого курса самолета.

Действие стальных деталей самолета на магнит компаса объясняется тем, что линии земного магнитного поля, проходя через различные стальные детали самолета, намагничивают их. В результате сложения основного земного магнитного поля , и всеx индуктированных полей в стальных и железных частях самолета устанавливается магнитное поле самолета. Оно несколько отличается от земного магнитного поля по силе и направлению. Каждое изменение положения самолета вызывает изменение магнитного поля самолета.

Стрелка компаса устанавливается по направлению суммарного магнитного поля Земли и самолета.

При выполнении аэронавигационных расчетов приходится часто переходить от одного курса к другому. Для перехода от компасного курса к магнитному алгебраически прибавляют к компасному курсу величину девиации:

МК = КК + Δк

Для перехода от магнитного курса к компасному алгебраически вычитают из магнитного курса величину девиации:

КК = МК - Δк

Для перехода от магнитного курса к истинному алгебраически прибавляют к магнитному курсу магнитное склонение:

ИК = МК + Δм

Для перехода от истинного курса к магнитному алгебраически вычитают из истинного курса величину магнитного склонения:

МК = ИК - Δм

   Элементы и характеристики компасов.

Основной частью компаса является магнитная система компаса, носящая название картушки (фиг. 117). Картушка компаса представляет собой тонкий латунный или алюминиевый диск, разбитый на 360 градусов. Этот диск, или лимб, имеет пустотелый поплавок, уменьшающий вес картушки в жидкости. Под поплавком к диску симметрично прикреплена пара или несколько пар магнитов. Оси магнитов параллельны линии 0—180° лимба, называемой осью картушки. Одноименные полюсы магни-тоз направлены в одну сторону. Картушка компаса опирается шпилькой на чашечку из твердого камня (сапфир, агат), вделанную в колонку компаса и называемую топкой.

Внутри котелка, который представляет собой алюминиевый сосуд, герметически закрытый стеклянной крышкой, помещается колонка, служащая опорой для картушки компаса. Под стеклом находится курсовая черта — тонкая проволока, установленная против лимба и служащая индексом при отсчете курса картушки по компасу. В котелок налита жидкость для демпфирования колебаний картушки. Котелок соединяется с мембранной камерой, изготовленной из тонкой гофрированной латуни. Камера служит для компенсации изменений объема жидкости при изменении температуры.

Разобранная схема устройства магнитного компаса представляет собой основу конструкций всех авиационных компасов. Различные типы компасов отличаются лишь приспособлениями для амортизации, освещением шкалы, формой картушки, компенсационными приспособлениями и другими деталями.

Летчик должен вести самолет по строго заданному курсу, следовательно, компас, предназначенным для летчика, должен быть прежде всего удобным для наблюдения за курсом самолета. Компас летчика называется путевым. На обязанности штурмана лежит расчет курса самолета, и компас штурмана должен позволять быстро и точно производить цифровые отсчеты курса самолета в каждый данный момент. Компас штурмана называется главным.

Картушка магнитного компаса представляет собой наиболее ответственный узел, и от ее качества зависит работа компаса в целом. Если вывести картушку из меридиана, то она стремится возвратиться в свое первоначальное положение. Но при своем обратном движении картушка пройдет нулевое положение, отклонится в обратную сторону и подобно маятнику будет колебаться в ту или другую сторону.

При отсутствии трения и сопротивления жидкости качание картушки продолжалось бы неопределенно долгое время. Такие колебания называются незатухающими.

В действительности на картушку компаса действуют силы трения и сопротивление жидкости, вследствие чего размахи колебаний (амплитуда) постепенно уменьшаются. Такие колебания называются затухающими. Отношение двух смежных амплитуд называется декрементом затухания. Очевидно, для картушки компаса эта величина всегда больше единицы.

Величина декремента и период колебания характеризуют картушку компаса, чем больше декремент и чем меньше период, тем быстрее устанавливается картушка в положение равновесия; чем больше декремент затухания, тем скорее вернется компас к нулевому положению. На фиг. 118 показаны графики затухания трех компасов. Декременты затухания двух из них равны 2,5 и 5 при равных периодах. Компас, имеющий декремент 5, вернется к меридиану скорее, чем компас, имеющий декремент 2,5.

Фиг. 118. Графики затухания магнитных компасов.

Если сила, вызывающая затухание, достаточно велика, то картушка возвращается к положению равновесия, не совершая ни одного колебания. Такой компас называется апериодическим. Апериодичность компасных картушек достигается облегчением всей системы картушки и прикреплением к картушке четырех-восьми проволочек-успокоителей, которые при движении картушки в жидкости создают сопротивление этому движению, быстро возрастающее с увеличением скорости движения картушки.

Если отклонить картушку компаса на некоторый угол, то вследствие трения в топке картушка возвращается не точно в первоначальное положение. Величина, на которую картушка не доходит до первоначального положения, называется застоем картушки. Застой картушки тем меньше, чем больше магнитный момент ее и чем больше горизонтальная составляющая земного поля. Застой увеличивается с увеличением трения шпильки картушки о топку. Качество картушки компаса тем выше, чем меньше ее застой. Вследствие вибрации компаса величина застоя в полете при обычных температурах редко превышает 1°.

Увлечением компаса называется угол, на который жидкость увлекает картушку компаса при повороте компаса на 360°. Увлечение компаса — явление крайне нежелательное, так как при изменении курса самолета по картушке, увлеченной за котелком, нельзя определить угол поворота. Чем больше поверхность картушки и чем ближе она находится к стенкам котелка, тем больше увлечение. Увлечение компаса является одной из причин, препятствующих увеличению сопротивления жидкости, выгодному в других отношениях.

Картушка, являющаяся чувствительным элементом компаса, состоит из системы магнитов, лимба, или заменяющих его затухателей, топки, или шпильки, и поплавка. На фиг. П9 показано устройство картушки с вертикальным лимбом. Такие картушки имеют небольшой декремент затухания, приблизительно равный 3—3,5.

Фиг. 119. Устройство картушки с вертикальным лимбом:

1—магниты, 2—колонка, 3 -топка, 4 -поплавок, 5 -шпилька, 6—лимб,

Центр тяжести картушки должен находиться ниже точки опоры, т. е. ниже острия шпильки. Лимб и поплавок делаются из тонкого материала. Шпилька изготовляется из иридия или из твердой стали и имеет на острие радиус закругления 0,1 — 0,2 мм, так как более острая шпилька может повредить топку. Соскакиванию картушки с колонки препятствует специальная пружинящая шайба.

Поплавок спаян оловом на бескислотном флюсе. Все детали картушки, кроме шпильки, покрыты специальным защитным лаком.

Лимб разградуирован на 360°. Цена деления зависит от диаметра лимба и назначения компаса; для пилотских компасов цена деления принимается 2—5°, для штурманских 1—2°.

У компасов, имеющих большой декремент затухания, лимб на картушке отсутствует, а вместо него радиально расположено несколько усиков-затухателей (фиг. 120).

Колонка компаса (фиг. 121), поддерживающая картушку, служит также для амортизации колебаний, вызванных вибрацией самолета. Радиус закругления агатовой или сапфировой топки равен 2—3 мм. Колонка устанавливается на дне котелка компаса.

Внутреннюю поверхность котелка, изготовленного из алюминиевого литья, делают гладкой для уменьшения увлечения жидкости при поворотах самолета. Котелок пропитывают жидким стеклом или специальным лаком для увеличения герметичности. Негерметичность котелка ведет к утечке лигроина и образованию пузыря.

В котелке должна быть предусмотрена компенсация изменения объема жидкости при изменении температуры. Эта компенсация осуществляется при помощи мембранной коробки, как было указано на фиг. 117, или же посредством специальной компенсационной камеры (фиг. 122). Объем камеры должен обеспечивать нормальную работу компаса при температуре от +50 до —70°С. Компенсационная камера несколько увеличивает габариты компаса; но применение ее является лучшим способом компенсации изменения объема жидкости. Жидкость, наполняющая котелок и окружающая картушку, служит для демпфирования ее колебаний и уменьшения трения топки о шпильку. Прежде компасы заполняли спиртом в различных водных растворах; в настоящее время компасы заполняют лигроином.

Котелки имеют специальное отверстие для заполнения жидкостью, закрываемое металлической пробкой со свинцовой прокладкой. Некоторые компасы имеют специальную камеру для установки лампочки освещения шкалы прибора. Иногда патрон лампочки крепят на небольшом кронштейне снаружи компаса.

Курсовая черта, представляющая собой тонкую проволочку, прикреплена к котелку компаса на винтах. В компасах с горизонтальной картушкой устанавливается плоскопараллельное стекло. В компасах с вертикальной картушкой применяются сферические или чаще цилиндрические стекла. Во избежание искажений и ошибок при отсчете показаний стекла должны быть геометрически правильными.

§ 22. Типы компасов, их конструкция и монтаж

Универсальным типом компаса является компас А-4, который применяется в качестве путевого и главного компаса. В качестве путевого компаса летчики применяют также компас КИ-11.

Компас А-4 (фиг. 117) применяется в качестве главного компаса в кабине штурмана и в качестве путевого в кабине летчика.

Картушка компаса имеет два цилиндрических магнита, прикрепленных к поплавку. Отсчет производится посредством четырех затухателей, на которых нанесены цифры 0, 1, 2 и 3, обозначающие сотни градусов. Угол между затухателями 0 и 3 равен 60°; между остальными парами затухателей угол 100°. К котелку компаса прикреплена стоградусная шкала с ценой делений 1°; деление 50° заменяет курсовую черту.

При отсчете курса сотни градусов показывает цифра на затухателе, установившаяся против шкалы, десятки и единицы — цифра на шкале против затухателя.

Кроме этих затухателей, имеются еще два укороченных затухателя, расположенные параллельно магнитам картушки, т. е. по линии магнитного меридиана. Эти затухатели образуют стрелку компаса, причем северный конец стрелки окрашен в красный цвет. Назначение стрелки — показывать общее направление на север, так как затухагель с цифрой 0 не показывает этого направления.

Для лучшего демпфирования картушка компаса изготовлена в виде юбочки. Колонка снабжена пружинной амортизацией.

Снизу к котелку прикреплен девиационный прибор для компенсации полукруговой девиации (устройство и принцип действия девиационного прибора описаны ниже, см. § 23). Котелок компаса заполнен лигроином.

Объемная компенсация компаса А-4 устроена следующим образом. В верхней части котелка располагается дополнительная кольцеобразная камера, частично заполненная лигроином (компенсационная камера). Эта камера сообщается с котелком через кольцевой вырез. Уровень жидкости в котелке компаса всегда выше нижней поверхности стекла. Нижняя поверхность стекла имеет некоторую выпуклость для отвода пузырьков воздуха, которые появляются при эволюциях самолета. Уменьшение объема жидкости в котелке, происходящее при понижении температуры, компенсируется жидкостью, поступающей из компенсационной камеры. Так как изменение атмосферного давления не влияет на изменение объема жидкости внутри котелка, компас может работать на любых высотах.

Освещается компас электрической лампочкой, получающей питание от бортовой сети. Лампочка светит в торец стекла компаса и освещает шкалу прибора.

Время дохода до нуля при отклонении от магнитного меридиана на 90°, характеризующее момент инерции равно 5 сек. при нормальной температуре. Время успокоения компаса при отклонении на 90° от магнитного меридиана равно 25 сек. при нормальной температуре.

Увлечение при угловой скорости, равной 710 об/сек, составляет до 3° при нормальной температуре. Компас работает нормально при кренах до 17°.

Вес картушки в воздухе 10,5 г, в лигроине — до 2 г.

Компас имеет два магнита из железоникельалюминиевой стали диаметром 3 мм и длиной 32 мм. Магнитный момент каждого магнита не менее 80 ед. CCSM.

Компас КИ-11 (фиг. 119) является путевым компасом и устанавливается в кабине пилота. Компас имеет вертикальную шкалу картушки. Лимб прибора разбит на деления по 5° с оцифровкой через 30°.

Курс отсчптывается непосредственно по картушке против курсовой черты, установленной между стеклом и картушкой. Картушка компаса поплавковая с одной парой магнитов. Колонка амортизирована винтовой пружиной. Объемная компенсация осуществляется при помощи компенсационной камеры, расположенной в верхней части котелка. Вследствие того что изменение атмосферного давления не влияет на объем жидкости внутри котелка, компас может работать на больших высотах.

Стекло компаса представляет собой выпукло-вогнутую линзу, вследствие чего картушка видна несколько увеличенной.

Лампочка для освещения компаса КИ-11 рассчитана на питание от бортовой сети, самолета.

Компас устанавливается на приборной доске пилота так, чтобы при положении самолета в линии полета картушка компаса была строго горизонтальна. Компас устанавливают на приборной доске в отверстие диаметром 80 мм и крепят при помощи крепежного кольца.

Декремент затухания компаса около 3,5; время успокоения около 25 сек.; угол увлечения при скорости вращения компаса, равной 1/10 об/сек, составляет 15—20°; застой меньше 0,5°.

Время дохода до нуля при отклонении от магнитного меридиана на 90° составляет около 3 сек. при нормальной температуре. Время успокоения при отклонении на 90° от магнитного меридиана составляет около 20 сек. при нормальной температуре. Декремент затухания компаса около 3,5.

Угол увлечения при скорости вращения компаса, равной 1/10 об/сек, составляет 15—20° при нормальной температуре.

Вес картушки в воздухе 9,5 г, в лигроине — около 2 г.

Магниты в компасе КИ-11 такие же, как и в компасе А-4.

Монтаж компасов на самолете. При установке компаса на самолете необходимо учитывать следующие требования.

Пилот должен хорошо видеть компас, не изменяя положения головы. Лучше всего пользоваться компасом с вертикальной картушкой, установленным в верхней части приборной доски прямо против пилота.

Для штурмана лучше всего устанавливать компас прямо перед его рабочим местом, несколько ниже уровня глаз.

Компас нужно устанавливать дальше от постоянных и особенно от переменных магнитных полей, имеющихся на самолете.

Следует помнить, что действие куска стали на магнитную стрелку обратно пропорционально кубу расстояния между ними; поэтому иногда достаточно отодвинуть компас от источника магнитного поля на несколько сантиметров, чтобы получить заметное уменьшение девиации.

Электрические приборы на самолете нужно обязательно экранировать, а электропроводку постоянного тока вести бифилярно, т. е. свивать провода от плюса бортовой сети с проводами от минуса.

Установка компаса должна обеспечивать легкий доступ к девиационному прибору и к стопорному винту его крепежного кольца.

Курсовая черта компаса должна находиться в плоскости симметрии самолета или быть ей параллельной.

Дата публикации на сайте: 20.11.2012

Обсудить на форуме

   24 11 2012

   Насчет "действия куска стали".
   Вспоминаю дефект по неправильному показанию КИ-13. На современных самолетах он устанавливается в центре, вверху, на переплете фонаря кабины, наиболее оптимальном месте. Причем долго до этого никому не было дела, это к тому зачем нужен компас на самолете, пока кто-то не заинтересовался, почему это у нас "бычий глаз" показывает "совсем не туда" :-)
   Причина оказалось в том, что валик одной из шторок слепого полета при ремонте сделали из стали.


©AirPages
2003-