Принцип действия дефлектора

Дефлектор предназначен для измерения напряженности судового или земного магнитных полей, действующих на картушку МК. Измерение осуществляется компенсационным методом. Сущность метода заключается в том, что измеряемое магнитное поле уравновешивается полем, создаваемым магнитом или магнитами дефлектора, и при достижении равенства этих полей с него снимается отсчет. Этот отсчет соответствует напряженности магнитного поля, создаваемого дефлектором, которая в данном случае равна измеряемой напряженности.

На практике используются два вида указанных приборов – дефлектор Колонга и дефлектор с равномерной шкалой. Принцип действия дефлектора Колонга заключается в следующем. Над картушкой 2 компаса (рис. 1) на некотором расстоянии r размещается постоянный магнит 1, с помощью которого путем его перемещения вверх или вниз осуществляется компенсация измеряемого магнитного поля. Дефлектор имеет также вспомогательный магнит 3, ось которого перпендикулярна оси компенсационного магнита. Указанный магнит позволяет определить момент полной взаимной компенсации полей. Действительно, картушка магнитного компаса находится под воздействием трех полей: измеряемого, компенсационного и вспомогательного магнитов.

Под действием этих полей она отклоняется от направления меридиана на угол a, который определяется следующим равенством:

(1)

где Н, Н_к и Н_в– напряженности измеряемого магнитного поля, а также полей компенсационного и вспомогательного магнитов, соответственно; М – магнитный момент картушки. По мере увеличения степени компенсации измеряемого поля усиливается влияние поля вспомогательного магнита. При этом растет угол a отклонения картушки от меридиана и при Н=Н_к, как это следует из равенства (1), он достигнет 90⁰. Картушка сориентируется вдоль оси вспомогательного магнита. Таким образом, поворот картушки на 90⁰ относительно оси компенсационного магнита свидетельствует о достижении полной взаимной компенсации первых двух полей и возможности съема показаний с дефлектора.

Устройство дефлектора Колонга показано на рис. 2. Компенсационный магнит 1 размером 95 х 10 х 10 мм изготовляется из высокока­чественного магнитного материала и имеет магнитный момент 1,7 А • м². Северный конец магнита отмечен риской. На время измерений магнит устанавливается в каретку 2, перемещающуюся по направляющей линейке со шкалой 3. Нижний конец линейки 3 прикреплен к основанию 5. В свою очередь, эта деталь крепится четырьмя винтами к стакану 8. Отверстия для винтов име­ют эллиптическую форму, благодаря чему основание 5 вместе с линей­кой 3 и измерительным магнитом 1 можно поворачивать на небольшие углы вокруг вертикальной оси. Такая операция выполняется во время выверки дефлектора для совмещения оси измерительного магнита 1 с визирной плоскостью пеленгатора. Поворот задается винтом 6. Ста­кан 8 дефлектора прикреплен к основанию 9, которое также может пово­рачиваться вокруг вертикальной оси, что необходимо для подгонки дефлектора к пеленгатору. Основание 9 имеет вертикальные вырезы для правильной ориентировки дефлектора относительно визирной пло­скости при установке прибора на чашку пеленгатора.

Прибор снабжен приспособлением для микрометрического переме­щения измерительного магнита 1, состоящим из маховика 7, зубчатой планки 12 и штока 13. На оси маховика 7 имеется небольшая шестер­ня, сцепленная с зубчатой планкой. При вращении маховика планка поднимается или опускается вместе с ввинченным в нее штоком 13, который с помощью винта11 может быть соединен с кареткой 2. При этом каретка с измерительным магнитом будет медленно перемещаться по линейке.

Вспомогательный магнит 10 имеет длину 66 мм и диаметр 5 мм. Его магнитный момент равен 0,2 А • м². Этот магнит устанавливается в гнезде под основанием линейки и закрепляется винтом 4.

Изменение величины Н_к достигается за счет изменения расстояния r (рис.1)откомпенсационного магнита до картушки. Как известно,

(2)

где М_к – магнитный момент компенсационного магнита. Магнит перемещается вдоль вертикальной линейки с делениями, на которой он установлен. Сам же дефлектор при измерении устанавливается на мостике пеленгатора МК.

В процессе измерений с помощью дефлектора следует помнить о том, что ось компенсационного магнита должна быть сориентирована таким образом, чтобы вектор напряженности его магнитного поля был направлен строго противоположно вектору напряженности измеряемого поля. Так, при оценке величины горизонтальной составляющей напряженности судового магнитного поля перед установкой дефлектора на пеленгатор следует под его призму подвести отсчет, равный 180⁰, вне зависимости от курса судна.

С помощью дефлектора Колонга можно производить измерение и вертикальных составляющих земного и судового магнитных полей. Однако, для этого лучше использовать судовой инклинатор, описанный ниже.

Недостатком дефлектора Колонга является то, что он имеет нелинейную шкалу. В результате цена одного деления, нанесенного на направляющей линейке 3, изменяется при изменении положения магнита. Это, в свою очередь, затрудняет съем показаний с прибора. Указанный недостаток отсутствует в дефлекторе с равномерной шкалой.

Принцип действия дефлектора с равномерной шкалой аналогичен принципу действия рассмотренного прибора. Отличительной особенностью является то, что изменение компенсирующего поля осуществляется изменением относительного положения двух магнитов (рис. 3), при этом расстояние r от магнитов до картушки остается постоянным. Компенсационные магниты располагаются один над другим и могут поворачиваться вокруг вертикальной оси в разные стороны на равные углы a. При нулевом значении угла a эти магниты расположены таким образом, что их оси параллельны, а полюса взаимно противоположны. Над северным полюсом нижнего магнита находится южный полюс верхнего. При таком положении они создают в районе картушки МК два равных противоположно направленных поля, в результате чего воздействие дефлектора на картушку практически будет отсутствовать. Если угол a не равен нулю, то магнитные поля, напряженностью Н_к1 и Н_к2 каждого магнита складываясь образуют результирующее поле, вектор Н_к напряженности которого направлен вдоль меридиана и компенсирует измеряемое поле. Очевидно,

(3)

Выражение (3) показывает, что при изменении угла a величина Н_к будет изменяется по синусоидальному закону. Для придания шкале дефлектора равномерности она приводится во вращение через специальный синусный механизм.

Устройство дефлектора с равномерной шкалой показано на рисунке 4. Измерительные магниты 20 укреплены на шестернях 8, которые приводятся во вращение с помощью червячной передачи 9, 10, зубчатого колеса 11 и рукоятки 13. Верхний магнит имеет несколько больший магнитный момент, чем нижний. Это необходимо для того, чтобы влияние обеих магнитов на картушку компаса было одинаковым. Если указанное условие по каким либо причинам не вполне выполняется, возможна регулировка прибора путем перемещения одного из магнитов в вертикальном направлении. Это достигается путем вращения головки 4, закрываемой колпачком 5. При вращении рукоятки 13 одновременно с измерительными магнитами поворачивается на оси 6 диск 14 со шкалой. Поворот диска со шкалой задается синусным механизмом 7, связанным с верхней шестерней 8 штифтом 1. Это, как было указано выше, обеспечивает равномерность шкалы дефлектора.

В гнездах основания 17 помещен вспомогательный магнит 16. Одно из гнезд имеет колпачок 12 с внутренней резьбой, куда ввинчивается конец вспомогательного магнита.

Перед измерениями с помощью дефлекторов необходимо провести их проверку и подгонку к пеленгатору. Содержание указанных работ и методика их выполнения рассмотрены в главе 6.