Виды компасов: какие бывают компасы, как выбрать компас

Отыскав на ночном небе созвездие Большой медведицы, или же, обратив внимание на характер таяния снега, опытный путешественник с легкостью определит стороны горизонта. Однако начинающему туристу лучше отказаться от «самодеятельности» и отложив альтернативные методы ориентирования до лучших времен, контролировать маршрут с помощью компаса.

Случается, бросив взгляд на представленные виды компасов, новичок впадает в растерянность и не может выбрать прибор по назначению. А ведь глупо обзаводиться гироскопическим прибором, отправляясь на «тихую» охоту в близлежащий лес или однодневный турпоход. Чтобы не сожалеть об опрометчивом приобретении, нужно изучить существующие модели и только после этого отправляться за покупкой.

Как выбрать компас

Можно избежать неприятностей, имея при себе обычный компас, выполняющий роль путеводителя и безошибочно определяющий север и юг. Однако это вовсе не значит, что для блуждания по лесным тропинкам и для многодневной экспедиции подойдет один и тот же прибор. Но об этом позднее. Для начала ознакомьтесь с критериями правильного компаса:

Прочный, а лучше ударопрочный корпус из металла или пластика.
Защищенный от попадания влаги.
Доступный для каждого принцип определения направлений сторон горизонта: Север, Юг, Восток, Запад.
Циферблат с хорошо различимыми делениями.
Наличие крупных букв, обозначающих направления.
Компактность и мобильность.
В электронной модели должен быть мощный аккумулятор. Но не тратьте время на поиски вечной батареи. Как правило, полностью заряженный аккумулятор садится в течение трех суток.

Какие бывают компасы

Немало современных приборов работают по принципу древнейшего образца, изобретенного на стыке ХII – ХIII веков. С каждым годом компас совершенствуют конструкционными преобразованиями. В итоге появилось немало устройств с тем или иным уклоном (географических, детских, военных, спортивных и т. д).

На протяжении длительного периода бессменными фаворитами остаются магнитные или электронные разновидности компасов.

Магнитные

Магнитный компас – это простота и удобство в обращении. Преимущество магнитных моделей — независимость. Проще говоря, их функциональность не зависимая от степени заряженности аккумулятора. Взаимодействуя непосредственно с магнитным полем земли, встроенные магнитные элементы активизируются.

В хорошем компасе капсула с расположенным внутри циферблатом залита специальным раствором, устойчивым к колебанию температур. Индикатором уровня ориентирования служит пузырек воздуха в жидкости. Следует помнить о факторах, влияющих на точность показаний магнитного прибора:

присутствие металлических предметов, конструкций;
магнитные бури;
местность с высоким содержанием металлической руды.

Чтобы не оказаться вдали от цивилизации с размагниченным устройством, нужно провести «разведку». Удостовериться, что на пути следования отсутствуют металлические «помехи». А также важно учесть фазу активности солнца, на момент ориентирования. Теперь рассмотрим основные разновидности магнитных компасов.

Механический

Модель пользуется особым спросом среди туристов. Надетая на иглу намагниченная металлическая стрелка с красным кончиком, «смотрит» в направлении самого сильного магнитного поля – на север.

С помощью механического устройства и топографической карты можно максимально точно установить местонахождения ориентиров.

Для военных

От механического отличается наличием увеличительной линзы, линейки и визирного приспособления (мушки и целика), предназначенного для лучшего рассмотрения ориентиров.

Тактические модели предусмотрены для точного ориентирования в полевых условиях. Основные характеристики: корпус из металла, высокая точность.

Геологический

Его называют горным и используют для определения азимута маршрута или азимута ориентира. Специфическое устройство, в котором градуировка лимба выполнена против часовой стрелки. В компасе предусмотрен клинометр и полулимб, позволяющие определить углы падения пластов пород.

Гироскопический

Прибор с гироскопом в основании используют в авиации и навигации. Пожалуй, это самый точный компас, показывающий географический, а не магнитный полюс.

Гироскоп

Показатели, гироскопического устройства не сбиваются даже во время раскачивания. Магнитные виды судовых компасов востребованы не менее, чем АРК в авиации.

Астрономический

Помогает определять стороны света с помощью звезд или луны. Даже точность показаний не переводит компас в группу раскупаемых. Это обусловлено бесполезностью астрономического компаса в дневное время.

Для спортивного ориентирования

Спортсмен должен освоить магнитный компас и научиться «читать» топографическую карту. Выбор компаса для спортивного ориентирования – процесс кропотливый. В идеале прибор должен соответствовать следующим требованиям:

магнитная стрелка устанавливается в максимально короткое время;
во время прыжков, бега, езды на велосипеде стрелка «сидит» как влитая;
прибор ложится в руку, не выскальзывает;
компактность и небольшой вес.

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли (часто называемое еще и геомагнитным — ГМП) в каждой точке пространства характеризуется вектором напряженности Т, направление которого определяется тремя составляющими X, Y, Z (северной, восточной и вертикальной составляющей) в прямоугольной системе координат (рис. 1), или тремя элементами Земли: горизонтальной составляющей напряженности Н, магнитным склонением D (угол между Н и плоскостью географического меридиана) и магнитным наклонением I (угол между Т и плоскостью горизонта).

Для изучения пространственного распределения основного геомагнитного поля, измеренные в разных местах значения Н, D, I наносят на специальные карты (которые носят наименование магнитных карт Земли) и соединяют линиями точки равных значений элементов. Такие линии называют соответственно изодинамами, изогонами, изоклинами.

Линия (изоклина) I = 0, т.е. магнитный экватор, не совпадает с географическим экватором. С увеличением широты значение I возрастает до 90° в магнитных полюсах. Полная напряженность Т от экватора к полюсу растет от 33,4 до 55,7 А/м (от 0,42 до 0,7 э или от 42 до 70 мкТл).

Ось центрального диполя не совпадает с осью вращения Земли. Северный магнитный полюс расположен в Гренландии близ города Туле (78° северной широты, 69° западной долготы), а южный магнитный полюс расположен в Антарктиде (78° северной широты, 249° западной долготы).

Таким образом, магнитная ось наклонена на 12° к оси вращения Земли. Следует отметить, что понятие “северный магнитный полюс» и «северный магнетизм», как и “южный магнитный полюс” и “южный магнетизм» не совпадают.

Северный магнитный полюс Земли включает понятие южного магнетизма, а южный магнитный полюс — северного. Материковое магнитное поле Земли имеет среднюю напряженность Н около 0,45 э.

Рис. 1. Составляющие магнитного поля Земли.

Однако на земном шаре существуют области магнитных аномалий, где напряженность магнитного поля может превышать среднюю в 2-3 раза. Обычно сильные магнитные аномалии связываются с залежами магнетитовых (FeO, Fe203) и гитаномагнетитовых (примеси ТiO2) руд, с залежами других пород, обогащенных магнетитом, с некоторыми пирроктиловыми (FeS) месторождениями.

Приметами таких аномалий являются Кривой Рог, Кольские аномалии, аномалии на Урале и т.п. Наиболее сильной аномалией на земном шаре является аномалия в районе г. Курска и г. Белгорода, получившая наименование Курской магнитной аномалии (КМА).

Напряженность поля КМА (вертикальная составляющая) достигает здесь 1,Б…1,91 э (150…190 мкТл), Эта аномалия объясняется наличием большого рудного тела под поверхностью Земли. Наиболее известным применением явления земного магнетизма является компас, изобретенный в Китае более 2000 лет тому назад, который начал использоваться примерно в XII веке.

Принцип действия компаса основан на взаимодействии магнитного поля постоянных магнитов компаса с горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.

Простейший компас представляет собой круглую коробку из немагнитного материала, в центре которой располагается магнитная стрелка, установленная на остром основании (например, на игле).

Свободно вращающаяся магнитная стрелка поворачивается вокруг оси, располагаясь вдоль силовых линий магнитного поля. Таким образом, стрелка всегда указывает одним из концов в направлении Северного магнитного полюса.

Для определения азимута компас должен находиться в строго горизонтальном положении. Точность определения направления (или азимута) простым компасом составляет З…5п.

Точность современных судовых магнитных компасов в средних широтах и при отсутствии качки достигает 0,3…0,5°. К недостаткам магнитного компаса относится необходимость внесения поправки в его показания на несовпадение магнитного и географического меридианов (поправка на магнитное склонение) и поправки на девиацию (вращение Земли).

Вблизи магнитных полюсов Земли и крупных магнитных аномалий точность показаний магнитного компаса резко снижается, в этих районах приходится пользоваться навигационными приборами других типов [1].

В связи с бурным развитием микромагнитоэлектроники в последнее время широкое распространение получили т.н. электронные компасы. Электронные компасы имеют массу преимуществ перед традиционными (стрелочными).

Они вибро- и удароустойчивы, к тому же конструкции современных компасов предусматривают: возможность введения местоположения пользователя, установку магнитного склонения, автоматическую компенсацию при воздействии внешних полей, установку маршрута и его запись, прямой интерфейс с электронной системой навигации и т.д.

Рис. 2. Разложение вектора магнитного поля Земли на составляющие.

Точность определения азимута электронным компасом может достигать 0,1°. В таких приборах роль “магнитной стрелки” выполняет преобразователь магнитного поля.

Электронные компасы

Современные компасы, действующие на основе магнетизированных датчиков, отличаются высокой точностью и разнообразием функций. Кроме точного определения координат (при помощи спутниковых систем), может «запомнить» данные по протяженности маршрута и пути его прохождения.

Особенно удобно сохранить выбранную точку на местности, где, предположим, разбит лагерь, и продолжать свой путь. Бессменными потребителями электронных компасов остаются как любители активного отдыха, так и профессионалы: военнослужащие, представители силовых структур.

Внимание! Выбирая электронное устройство, следует учитывать, что аккумулятор разряжается в течение 3 суток. Следовательно, отправляясь в длительную пешую экспедицию, лучше обзавестись магнитным компасом.

Теперь рассмотрим основные разновидности электронных компасов.

Радиокомпас (АРК)

Автоматический бортовой радиопеленгатор, служит для навигации авиааппаратов в процессе полета. Указывает направление на объект, излучающий радиоволны. Настроившись на несущую частоту, прибор автоматически отображает необходимые данные. Независимо от метеоусловий и времени суток, справляется со следующими задачами:

обеспечивает правильный курс следования;
определяет, где находится радиостанция;
выполняет функции резервного радиоприемника.

Туристический электронный компас

Лучший походный вариант, показывающий точное время и выполняющий массу дополнительных задач. Но только для непродолжительной туристической прогулки. Не имеет намагниченной стрелки, чем отличается от магнитного «коллеги». Определяет стороны горизонта с помощью электронных схем.

GPS и Глонасс

Спутники раздают сигналы, улавливаемые электронной системой. Навигаторы распознают информацию и безошибочно определяют нужные координаты.

В отличие от магнитных, могут оценить настоящие координаты в условиях плохой видимости и без заметных ориентиров. Обходя с GPS – прибором препятствие, достаточно настроить его по измененной линии маршрута и нужное направление будет установлено.

Может ли gps приемник заменить компас

GPS — приемник обладает высокими навигационными характеристиками и зачастую имеет встроенный электронный прибор. Однако, при всей своей функциональности, навигатор становится бесполезным с севшим аккумулятором.

Вывод напрашивается сам собой: отправляясь в экспедицию или поход, лучше взять с собой безотказный магнитный компас. Но также можно прихватить комплект резервных батарей. Впрочем, во время длительной пешей экспедиции эта мера не решит проблему.

Структурная схема электронного компаса

В последние годы на отечественном рынке появилось достаточно много моделей электронных компасов, выпускаемых зарубежными производителями. Эти модели имеют различные характеристики, различный набор функций и различное конструктивное оформление. Стоимость таких устройств составляет от 20 до 1000 USD.

Рис. 3. Возможный вариант структурной схемы электронного компаса.

В зависимости от назначения структурные и электрические схемы электронных компасов могут быть весьма разнообразными. Однако все они содержат некоторые общие узлы уі блоки.

Возможный вариант структурной схемы электронного компаса приведен на рис, 3. Структурная схема электронного компаса содержит следующие основные узлы и блоки:

Два канала для измерения напряженности МПЗ по осям X и Y
Канал определения угла наклона устройства.
Микропроцессор
Блок ввода местоположения пользователя.
Блок памяти.
Интерфейс,
Графический и (или) цифровой индикаторы.
Стабилизированный источник питания.

Электромагнитный

Устройство с ремешками для ношения на руке трудно отнести в группе часто приобретаемых. Прибор выполнен по типу магнитного, но с одной существенной разницей: измерение положения стрелки выполняется электронными компонентами. Затем, преобразованные данные появляются на экране.

Электромагнитная модель хороша для похода за грибами, рыбалки или охоты. Достаточно надеть прибор на руку и контролировать показатели экрана.

Внимание! Поскольку функциональность устройства зависит от заряда батареек, оно не подходит для длительных турпоходов.

Жидкостной

Конфигурация такая же, как у классического магнитного варианта. Это герметичная, запаянная колба со стрелкой, залитая незамерзающим раствором. Благодаря сопротивлению «незамерзайки» стрелка успокаивается буквально за пару секунд.

Показатель практически не реагирует на вибрацию и прочие воздействия. Не нужно покупать жидкостный прибор для прогулки по парковым аллеям. Его главное предназначение — соревнования по спортивному ориентированию. Удобный в обращении, точный и быстрый, он экономит каждую секунду. А ведь это самое ценное на пути к победе.

Виды компасов

Современные модели подразделяются на 3 вида. У каждого имеются свои плюсы и минусы. В зависимости от цели использования нетрудно будет сделать выбор:

Жидкостные. Это простые и точные устройства. В емкости поверх жидкости установлена катушка с ферромагнитной стрелкой. Катушку делают из меди или алюминия. Также внутрь помещены два магнита, которые создают магнитное поле. Чтобы определить свое местоположение, нужно только вращать компас по горизонтали. В таких приборах высокая точность показаний за счет жидкости, которая дополнительно стабилизирует стрелку. Достоинствами этого вида можно назвать компактность, невысокую цену, точность измерений, простоту использования. Недостатком является то, что резервуары жидкостных компасов стеклянные, они не переносят ударов и сильно тряски. Поэтому обращаться с такими приборами следует крайне бережно.
Магнитные. Такие устройства все помнят еще со школы. Внутри коробочки находятся циферблат и стрелка. Ее красный конец всегда указывает на север. С учетом этого определить свое местоположение совсем не трудно. Серьезным минусом этого вида является то, что под воздействием сильных магнитных полей прибор дает искаженные показатели. Для проверки точности есть нехитрый способ. Понадобится металлический предмет, например, ножницы. Их необходимо поднести к компасу и дождаться, пока стрелка отклонится. После того, как металлический предмет убран, стрелка должна быстро вернуться в прежнее положение. В противном случае прибор неисправен. Зато у магнитного компаса множество плюсов. Среди них – размер, удобство, невысокая стоимость и простота эксплуатации.
Электронные. Это усовершенствованные модели, у которых вместо циферблата со стрелкой жидкокристаллический дисплей. Обычно у них имеется подсветка. Особо продвинутые модели оснащены GPS-навигатором и аккумулятором. Заряда батареи хватает до 6 суток. Недостатком является как раз необходимость подзарядки аккумулятора. К тому же стоит это чудо техники недешево в сравнении с другими видами. Зато по такому компасу точно определяются координаты, он прост в использовании и компактен. Благодаря наличию навигатора прибор более функционален.

Разновидности исполнений

Интересуясь, какой из предложенных компасов лучше, даже не надейтесь получить мгновенный ответ. И не нужно поспешно обвинять продавца в некомпетенции. Он не умеет читать мысли. Сначала определитесь, в каких условиях будет эксплуатироваться прибор и обозначьте ценовой барьер.

Внимание! Не покупайте устройство, соблазнившись исключительно дизайном. Важно обращать внимание на его конструкционные особенности.

К примеру, крохотные, невесомые детские компасы, не отличаются высокой точностью. Вряд ли такая модель подойдет для покорения нового маршрута вдали от цивилизации.

И напротив, многофункциональное, предназначенное для решения важнейших специфических задач устройство, окажется бесполезным во время прогулок по парковым аллеям.

Ориентирующая стрелка

Прежде чем выйти на маршрут, опытные путешественники рассчитывают направление по карте, определяют угол отклонения азимута следования от магнитного меридиана. Запоминаются данные при помощи дополнительной стрелки. На всём протяжении пути она «смотрит» по наравлению точки прибытия. С ориентирующей стрелкой, составление маршрута превращается в детскую забаву.

Оптические линзы

Установленные на подложке увеличительные стекла – непременный спутник планшетных приборов. С их помощью намного проще рассмотреть мелкие условные знаки, обозначенные на топографической карте.

Флуоресцентная разметка

Светящийся кончик стрелки и символы на шкале существенно упрощают процесс ориентирования в условиях плохой видимости: ночью, в тумане, под ливнем и т. д. В походных условиях, особенно при серьезных осадках, это очень ценное свойство.

Клинометр

Приспособление, предусмотренное для инженерных приборов, позволяющее определить угол наклона склона и спроектировать предстоящие операции: строительство, земельные работы (как вариант, строительство хранилищ плотинного типа). Во время покорения горных вершин позволит оценить степень опасности лавины.

Прицельное зеркало

Отправляясь в лес, лучше иметь при себе устройство с небольшим складным зеркальцем со сквозным отверстием. Через установленное в начальное положение приспособление особенно удобно рассмотреть направление следования и ориентир, расположенный по прямой. Это существенно ускоряет передвижение туристической группы. Кроме того, зеркальце подходит для подачи сигнала SOS, если вдруг потребуется помощь спасателей.

Глобальная стрелка

Функцию оценят покорители просторов Южного полушария. Стрелка, предназначенная для свободного вращения в Северной Америке, может отказать в других частях света. Это связано с отклонениями в магнитных полях земли. Компас, оснащенный глобальной стрелкой одинаково функционален повсюду.

Ремешок

По сути, кусок шнура, позволяющий носить прибор на поясе, рюкзаке или запястье. Упрощает процесс ориентирования.

Принцип работы цифрового компаса

В связи с широким распространением мобильной платформы android и gps чипов в составе конечных продуктов в частности, я заинтересовался идеей работы цифрового компаса, вокруг которого сейчас возникает так много вопросов. Итак, рассматриваемый нами объект представляет собой компас, в основу которого положен принцип построения на определении координат, с использованием спутниковых навигационных систем. Однако в практике встречаются случаи, когда компас имеет в своем составе в качестве приемника блок магниторезисторов(принцип изменения сопротивления от положения объекта в абсолютном пространстве) или элементов Холла. Элементы Холла же строятся на основе микромеханических систем, высокочувствительных к изменению магнитного поля в конкретном случае изменение распределения зарядов на кремниевой пластине под влиянием магнитного поля Земли. Приборы на магниторезисторах и элементах Холла олицетворяют собой компас в его классическом виде, как автономный измерительный инструмент, в отличие от систем «собирательного» типа, входная информация для которых поступает непосредственно в виде спутникового сигнала. В итоге системы, завязанные на внешнем источнике информации в сущности являются приборами с индикацией путевого угла в виде компаса.

Так как на практике мы имеем дело чаще всего с определением местоположения и направления посредством именно навигационных систем, примером тому хотя бы android с его приложением google maps, далее приведится принцип работы алгоритма именно такого случая использования: 1. По сигналам со спутников снимаем показания координат приёмника системы спутниковой навигации (и, соответственно, объекта) 2. Засекаем момент времени, в который было сделано определение координат. 3. Выжидаем некоторый интервал времени, достаточно короткий для более качественных результатов. 4. Повторно определяется местоположение объекта. 5. Решается простейшая навигационная задача вычисления вектора скорости движения из полученных координат двух точек и размера временного интервала, после чего, зная вектор, мы с легкостью получаем: а) направление движения б) скорость движения 6. Осуществляется переход к шагу 2.

Как видим, работа алгоритма обеспечивается циклично и отправной точкой для начала следующего вектора будет служить конец направляющего вектора за последний временной интервал. Недостатки этого метода, в применении цифрового компасирования: если объект неподвижен в абсолютном пространстве, направление движения узнать не получится, точки фиксирования координат совпадают в данном случае. Как исключение достаточно большие объекты (например, крупные морские суда), где возможно установить 2 приёмника (например, на носу и корме). Таким образом, координаты двух точек можно получить сразу, даже если объект неподвижен, и перейти к пункту 5. Так же надо брать во внимание точность определения координат спутниковыми системами позиционирования и её влияние на тихоходные объекты, вследствие разброса ошибок определения местоположения.

На что обращать внимание при выборе?

Мало знать, какие бывают компасы. Главное — уметь определить по-настоящему подходящее устройство. Разобраться вам помогут советы опытных путешественников:

Классический прибор с линейкой и градусным делением подойдет для туристических походов. С помощью градусного лимба и линейки опытные туристы совершают градусные вычисления и расчеты по азимуту.
GPS навигатор — вариант для велосипедиста. Внимание! Требует регулярной подзарядки, а значит, отправляясь в велотур необходимо взять с собой резервный, классический компас.

Авиаторам подойдут электронные навигаторы. Многофункциональные приборы позволят контролировать показатели высоты и давления.

Как выбрать удобную модель

Как выбрать компас, который работает вечно? Подобные вопросы задают люди, недавно вступившие на стезю туризма. Опытные путешественники не полагаются на «авось». Прежде чем выйти на маршрут, они продумывают все действия, которые могут возникнуть при форс-мажорных ситуациях.

К примеру, движущийся по заснеженным просторам автомобиль вышел из строя, а аккумулятор электронного устройства безнадежно разрядился. Оказавшись в подобной ситуации и не имея опыта в альтернативных способах ориентирования, можно заблудиться окончательно и бесповоротно.

Но неприятность покажется пустяком, если под рукой окажется запасной аварийный комплект, состоящий из подробных карт местности и не зависящего от источников энергии магнитного компаса.

Автомобили и мотоциклы

Для совершения мотопробега или автомобильного путешествия по новым местам, можно обратить внимание на электронное устройство. Это гарантирует максимально точные данные. При этом, компас не будет реагировать на металлические части транспорта. А значит, его функциональность не снизится.

Кого-то смутит, что прибор требует регулярной подзарядки. Это является проблемой при пеших экспедициях. Но, пользуясь энергией работающего автомобиля, можно заряжать устройство когда угодно. А это значит, что опасения не имеют оснований.

Велосипедисты

Как правило, велосипедисты катаются недалеко от «цивилизации». Лучшим вариантом станет устройство жидкостного типа. Подцепив на запястье, или подвесив на шейный шнурок, можно контролировать свою точку нахождения, не отвлекаясь от движения. Планируя совершить велопробег в соседний город, лучше захватить резервный электронный компас.

Пешие прогулки

Самый простой компас магнитного типа станет достойным спутником во время пеших прогулок в близлежащем парке. Для прогулок с ребенком приобрести детскую наручную модель и в форме игры обучить подрастающее поколение навыкам ориентирования.

Спорт

Для занятия спортивным ориентированием необходимо особое оснащение. Лучший вариант — жидкостный прибор. Высокоточные показания, быстрота, удобство — основные его характеристики.

Обратите внимание! Организаторы соревнований по спортивному ориентированию запрещают использование электронных приборов.

Приборы, достойные внимания

Основную часть работы современные компасы выполняют самостоятельно. Путешественнику лишь остается точно следовать инструкции. Среди множества существующих моделей лидируют:

CAMMENGA MODEL 27CS OLIVE DRAB LENSATIC

Сверхточный и надежный прибор. Выдерживает любые температуры и климатические аномалии. «Не убиваемый» корпус из титана, покрыт фосфорной краской.

В ночное время достаточно посветить на него в течение 30 секунд и пользоваться.

POCKET TRANSIT 0-З60 DEGREE

« Одетое » в литой корпус из алюминия устройство устойчиво к механическим воздействиям и колебаниям температур. Кремниевый замок надежно защищает от влаги.

Это позволяет использовать прибор при переправе через водоемы. Игла движется плавно и быстро устанавливается на магнитный сервер.

С крышкой (складные)

Компас, у которого экран прикрыт крышкой, прослужит дольше. Пластик или металл защитят хрупкое оргстекло от царапанья и прочих повреждений. Рассмотрим 2 модели: походную и подарочную.

Coghlans 8048

Плюсы

простой
титановый корпус
безотказно работает
можно подвесить

Минусы

шкала с шагом 50

От 486 ₽

Удобный прибор в прочном круглом корпусе из титана не разобьется при падении. Циферблат нанесен флуоресцентными красками, а экран покрыт антибликовым составом. Функции зеркала исполняет внутренняя полированная поверхность крышки.

“Тасман” ICT-12