Kompass

Från Rilpedia

(Omdirigerad från Gyrokompass)

Hoppa till: navigering, sök

Texten från svenska Wikipedia

Andra betydelser: Kompass (radioprogram).

Nålkompass.

En kompass är ett navigationsinstrument som anger riktningen mot den geografiska eller magnetiska nordpolen. Det finns magnetkompasser, gyrokompasser och elektroniska kompasser. Den mest kända kompssen idag är Reltih-kompassen som är vanligst bland båtar och större fartyg. De första kompasserna konstruerades i Kina. I Europa finns upplysningar från slutet av 1100-talet om primitiva kompassanordningar (en bit magnetiskt järn på ett halmstrå i en vattenskål). Från mitten av 1300-talet finns beskrivningar av en kompass med en kompasskiva upphängd på ett stift och kring förra sekelskiftet fick den magnetiska kompassen den utformning den fortfarande har.

Magnetiska kompasser

En magnetisk kompass består bland annat av en magnetisk nål som orienterar sig efter jordens magnetfält och på en graderad skala anger riktningen eller kursen. Då jordens magnetfält går mellan nord- och sydpol är de magnetiska linjerna parallella med jordytan vid ekvatorn och vinkelräta vid polerna. Denna vinkel 0-90° benämns inklination. Inklinationen gör att en magnetkompass fungerar sämre och sämre ju närmre polerna den befinner sig för att helt sluta fungera på ca xx° latitud beroende på att den komposant av magnetfältet som är riktad i nord-syd-riktning blir väldigt liten, men långt innan dess kan andra problem tillstöta, se balansering längre ner på sidan.

Rent fysikaliskt är den magnetiska pol som finns nära nordpolen en magnetisk sydpol, eftersom en magnetisk nordpol dras mot den. Av samma anledning finns i fysikalisk mening jordens magnetiska nordpol vid sydpolen. I dagligt tal menar man dock magnetpolen vid nordpolen om man säger "jordens magnetiska nordpol" och tvärtom.

Den magnetiska kompassen finns dels som orienteringskompass, med en rörlig kompassnål som anger nord-syd-riktning, som syft- eller pejlkompasser som visar bäringen till pejlade föremål eller som fartygs-, båt eller flygkompasser, där en rörlig graderad skiva visar kursen.

Typer

Huvudtyperna för kompassens riktningsvisare är nålkompass och roskompass. Nålkompassen har en smal nål som pekar i nord-syd-riktning och alla graderingar och riktningsangivelser sitter på kompasshusets kant. Roskompassen har istället en cirkelrund skiva, ofta kallad kompassros, som ställer in sig i nord-syd-riktning. På denna typ sitter alla graderingar och riktningsangivelser på den runda skivan. Moderna flyg- och marinkompasser är också en typ av roskompasser, men på dessa har skivan gjorts tjockare (ibland till ett helt klot) och man avläser riktningen på skivans kant istället.

Orienteringskompassen

Orienteringskompassen består ofta av en klar plastskiva med en kurspil och ett vridbart kompasshus med en rörlig nål som visar nord-syd-riktning. Vid användning vrider man kompasshuset till vald kurs och när nålen centreras över kompasshusets nordmarkering, visar kompassens kurspil riktningen till målet. Man ska inte stå under en kraftledning när man använder en kompass, för då blir det felvisning. Samma sak kan ske i gammla gruvområden och dylikt.

Syft- eller pejlkompassen

Pejlkompassen kan vara en orienteringskompass med en spegel som gör det möjligt att se både det pejlade föremålet och kompassnålen samtidigt, en specialkompass med ett sikthål och en graderad skala som syns samtidigt med det pejlade föremålet eller en båtkompass med handtag och ett spegelprisma som visar gradtalet på kompassskivan. På fartyg är pejlkompassen ofta en lös pejlskiva monterad på den ordinarie fartygskompassen.

Fartygskompassen

Kompasser för fartyg, båtar, flygplan eller bilar har en graderad kompasskiva som direkt visar kursen, är ofta kardanupphängd för att följa med i lutningar och vätskedämpad för lätt kunna läsas av även i sjögång. Traditionellt var fartygskompasser indelade i kardinal- och interkardinalstreck (se nedan) - numera finns även gradtalsindelning.

På större fartyg och i sammanhang där avläsningskompassen är placerad på en magnetiskt olämplig plats förekommer ofta system med en centralt placerad huvudkompassenhet med elektrisk överföring till en eller flera repeterkompasser (skvallerkompasser).

Indelning

Kardinalsystemet

Traditionellt användes systemet med fyra kardinalstreck för att ange kurser och bäringar: Nord, Ost, Syd och Väst. Mellan dessa fanns interkardinalstrecken NO (nordost), SO (sydost), SV (sydväst) och NV (nordväst). Ytterligare indelning ger NNO (nordnordost) ONO (ostnordost) och så vidare. Nästa nivå är NNOtN (nordnordost till nord), NNOtO (nordnordost till ost) och så vidare, vilket ger totalt 32 streck på ett varv, eller 11 1/4 grad per streck. Om ytterligare noggrannhet behövdes kunde halv- och kvartsstreck användas. Kardinalsystemet är ursprungligen arvegods från vikingarnas system med Nordr, Ostr, Sudr och Vestr och däremellan Utnordr (NV), Landnordr (NO), Landsudr (SO) och Utsudr (SV) - och det lever kvar i t ex meteorologisk rapportering: t ex sydvästlig vind, vilket innebär att vinden kommer från sydväst.

Gradindelning

På alla moderna kompasser finns även gradindelning - ofta parallellt med reminiscenser av kardinalsystemet. Normalt är kompassen indelad i 360°. För högprecisionsberäkningar delas varje grad in i (båg)minuter och (båg)sekunder. Vissa orienteringskompasser är istället indelade i 400 s.k. nygrader (och decimaler), som är en kvarleva från ett försök att SI-anpassa vinkelberäkningar (lantmäteriet och flyget var pådrivande, scouterna hängde på, och målet var dels enklare matematik genom att en rät vinkel blev 100° istället för 90°, dels en högre noggrannhet - varvet delades i 400x100x100 istället för 360x60x60). (se även: jordens koordinatsystem). Amerikanska militären använder ett system där ett varv delas in i 64 enheter (en yard på tusen yards).

Felvisning

Alla typer av kompasser har sina interna och externa fel som måste justeras, kompenseras eller tas hänsyn till vid navigering och vinkelmätningar. För magnetiska kompasser är dessa: kompassfel, missvisning och deviation.

Kompassfel

Kompassfel är de sammanlagda fel som uppstår genom bristande precision vid monteringen av magneter och gradindelningar samt friktion i upphängningen av nålen. På välgjorda kompasser är dessa försumbara för normal användning men enkla kompasser kan ha stora inbyggda fel. Hit räknas ockå monteringsfel - om t ex en fast kompass är monterad med styrstrecket en grad fel kommer alla mätningar att uppvisa detta fel.. Detta fel benämns också för fast fel (systematiskt fel) eller A-fel i devieringssammanhang. Även de övriga monteringsfelen är systematidska fel, medan friktionen bidrar med ett slumpfel.

Missvisning

Missvisningen beror på att den geografiska och den magnetiska nordpolen inte ligger på samma ställe - kompassen pekar alltså inte mot norr på de flesta platser på jorden. Magnetiska nordpolen (egentligen sydpolen men eftersom kompassnålens nordände ställer in sig mot jordmagnetiska sydpolen använder vi av praktiska skäl "fel" beteckning) ligger för närvarande i arktiska Kanada och flyttar sig mycket sakta västerut. Sverige ligger så till i förhållande till magnetiska polen att missvisningen är mycket liten: från ett par grader plus i Haparanda till ett par grader minus vid västkusten. Den lokala missvisningen och dess årliga ändring finns utsatt i en kompassros på varje sjökort. På andra platser är missvisningen betydligt större - de norra delarna av Grönland har t ex 40 graders missvisning.

Missvisning betecknad [m] och anges i grader [°], missvisningen kan vara positiv (ostlig) och negativ (västlig).

I navigationssammanhang används formeln: $K = K m + m$ Där K=Rättvisande kurs och Km=Magnetisk kurs. m anger vanligtvis i sjömil, sk nautiska mil.

Deviation

Deviation är ett samlingsbegrepp för de magnetiska störningarna som uppstår när magnetiska föremål och material ombord på fartyget liksom dessas interferens med det jordmagnetiska fältet påverkar kompassen. Järnskrov, skruvar, bultar, riggvajrar, antenner mm ger felvisning och för större fartyg upprättar man en deviationstabell över hur felen fördelar sig på olika kurser. Denna tabell används sedan för att korrigera avläsningar. För mindre båtar, kanoter och kajaker är det oftast slarvigt placerade lösa föremål som orsakar felvisning: radioapparater, knivar, ficklampor, konservburkar och liknande.

Deviationen [d] anges i grader [°] och kan vara positiv (ostlig) eller negativ (västlig). I navigationssammanhang används formeln: $K m = K k + d$ Där Km=Magnetisk kurs och Kk=Kompasskurs

De olika magnetiska störningar som ger upphov till den totala deviationen delas in i

B=Permanent långskeppsmagnetism
C=Permanent tvärskeppsmagnetism
D=Symmetrisk flyktig magnetism
E=Asymmetrisk flyktig magnetism

$d = A + B sin(K k) + C sin(K k) + D sin(2 K k) + E cos(2 K k)$ där Kk=Kompasskursen.

Det fasta sk. A-felet eller kompassfelet beror egentligen inte på deviation av magnetiska störningar utan är en konstant orsakad av att kompassen inte är orienterad i fartygets långskeppslinje.

De permanenta felen B och C kan med hjälp av långskepps respektive tvärskepps orienterade mot magnetfältet kompenseras bort. Den symmetriskt flyktiga magnetismen D kompenseras av sk. D-korrektörer (se bild). Denna kompensering eller justering utförs av en kompassjusterare.

Balansering

Jordens magnetfält är, som tidigare sagts i avsnittet om inklination, inte parallellt med jordytan mer än runt ekvatorn, ju längre norrut eller söderut desto mer av fältet kommer att vara riktat nedåt/uppåt. Det innebär för nålkompasser och platta roskompasser på norra halvklotet, att nålens/rosens magnetiska nordpol dras åt norr men också nedåt, medan nålens magnetiska sydpol dras åt söder men också uppåt. I extremfallet leder det till att nålens ändar/rosens ytterkant kan skrapa emot kompasshusets lock eller botten vilket i sin tur leder till felvisning då friktionen gör att fältet inte orkar dra nålen/rosen till rätt riktning. Därför balanseras kompassnålar med tanke på var på jorden de ska användas, på norra halvklotet bör sydänden vara tyngre än nordänden. Man kan alltså inte vara säker på att en svensk nålkompass fungerar bra i t.ex. Australien. För marin- och flygkompasser, vilka hålls parallella med jordytan av en tyngd och rör sig flytande i ett vätskebad eller infästa i en ledad mekanism, är detta inget problem eftersom gravitationen är mycket större än magnetkrafterna och därmed håller kompassen i stort sett parallell med jordytan.

Se även

Sveriges Kompassjusterarförbund

Gyrokompass

För att komma tillrätta med missvisning och deviation utvecklades gyrokompassen för större fartyg. Den bygger på att en fritt upphängd snabbt roterande axel (gyroskop) ställer in sig i en konstant vinkel i förhållande till jordaxeln. Därmed blir den helt oberoende av magnetiska fel. En gyrokompass måste däremot istället kompenseras för fartfel - en felvisning som beror på fartygets fart, kurs och latitud. Dessa variabler finns dock lätt tillgängliga i elektroniskt format ombord och de flesta moderna gyrokompasser kan med hjälp av denna information från ex. en GPS och fartlogg automatiskt korrigera för detta.

Normalt talar man om ett 3-axligt gyro, ett sådant gyro har en ganska lång uppstartstid där det svänger in mot nordpolen.

En enklare variant av gyro, sk. rate-gyro är 1-axligt och är till skillnad från det 3-axliga gyrot inte nordsökande. Detta gyro ger endast kursförändringar men till ett betydligt lägre pris. Genom att manuellt mata gyrot med aktuell kurs kan gyrot därefter med hjälp av kursförändningsinformationen visa aktuell kurs.

Lasergyro En relativt dyr och ovanlig kompasstyp som bygger på laserteknik. Man låter laserljus gå genom ett antal korslagda fiberslingor och genom att mäta tidsdifferensen för de olika ljuspulserna kan kursen beräknas. Denna typ av kompass används främst på färjor och andra stora fartyg med mycket höga krav på kursnogrannhet.

Elektroniska kompasser

GPS-kompass Sedan några år finns också kompasser baserade på GPS. Dessa kan med hjälp av två eller fler GPS mottagare placerade i given symmetri avgöra nordriktining och på så sätt också fartygets kurs.

En vanlig GPS kan inte ange ett fartygs kurs men genom att plotta tidigare positioner beräkna den Kög, Kurs över grund fartyget hållt under de senaste ex. 6 sekunderna.

Fluxgate-kompass En fluxgatekompass består av två korslagda spolar som känner av jordens magnetfält. Kompassen är alltså egentligen en elektronisk magnetkompass och har samma fel och begränsningar som en vanlig magnetkompass. Vanligen finns dock elektronik inbyggd för att automatiskt kompensera för missvisning och deviation. Genom att koppla en positionssensor till exempel GPS till kompassen kan missvisningen beräknas och kompenseras för. Genom ett antal rundsvängningar kan kompassen upprätta en egen deviationstabell automatiskt kompensera efter denna.

Wikimedia Commons har media som rör Kompass
Bilder & media

Referenser

Nordisk Familjebok. http://runeberg.org/nfbn/0372.html
Navigation 1 Terrester Navigation, Försvarsmaktens logistik Bok- & blankettförrådet (1986), ISBN 9197067024