ВСЕГДА ПО КУРСУ

Магнитные компасы были изобретены независимо в разных частях нашей планеты, но в разное время (Китай — 1044 г., Европа — 1187–1202 гг., Персия — 1300 г.).
Китайцы первыми обратили внимание на то, что если кусочек железной руды, имеющий природную намагниченность, разместить так, чтобы он мог свободно вращаться, он всегда ориентируется в одном и том же направлении. Это свойство вначале было использовано в китайской разновидности геомании (от древнегреческого «гадание по земле») — фэн-шуй. В фэн-шуй ориентации предметов в пространстве придавалось особое значение, и это новое устройство оказалось здесь как нельзя кстати. В самых первых вариантах таких устройств использовался небольшой кусочек руды, плавающий на пробке в миске с водой. Позднее появились конструкции, в которых на металлическом, костяном или деревянном основании вращался указатель в виде маленькой ложки, рыбки, фигурки человечка. Лишь спустя почти полвека такие устройства стали использоваться в Китае для ориентирования в путешествиях на суше и на море. К этому времени конструкция была усовершенствована — в качестве указателя стала использоваться намагниченная железная стрелка. Появились и первые карманные компасы.

Первые китайские компасы

В отличие от Китая в Европе компасы сразу же стали использоваться для навигации. Первые такие компасы имели простейшую конструкцию из пробки с закрепленной на ней магнитной стрелкой, которая опускалась в сосуд с водой. К началу XIV века появились и первые «сухие» компасы, в которых стрелка вращалась на острие вертикально закрепленной иголки. В 1302 году итальянец Флавио Джойя усовершенствовал компас, прикрепив к магнитной стрелке бумажный круг-картушку, поделенный на 16 частей, получивших название румбов. В дальнейшем количество делений на картушке возросло в два раза, превратившись во всем известную розу ветров.

Роза ветров (румбы)

К XVII веку окончательно сложилась конструкция морского компаса, который обзавелся кардановым подвесом и пеленгатором — планкой с мушкой и целиком, которые были закреплены на его крышке.
Составление в XVIII веке таблиц отклонений магнитной стрелки от направления на географический полюс позволило значительно повысить точность ориентации с помощью компаса.

Корабельный компас

В 1875 году немецкий часовщик Карл Бамберг заполнил герметичный корпус компаса жидкостью, которая уменьшила время установки магнитной стрелки в исходное положение, а также ее колебания во время движения. Так родилась конструкция жидкостного компаса, ставшая классической.
В настоящее время выпускаются компасы самых разных типов, как общего применения, так и специальные компасы.
Специальные компасы (например горный компас) предназначены для специфических работ и в силу своих конструктивных особенностей для обычного ориентирования на местности неудобны.

Различные виды компасов: 1 – компасы-брелки; 2 – наручные;
3 – для подводного плавания; 4 – автомобильные; 5 – карманные;
6 – спортивные; 7 – военные маршевые

Интересно отметить, что компасы-брелки ведут свою родословную от специфического вида военных компасов. Во время Второй мировой войны специалистами 9-го отдела британской военной разведки (M. I.9), который занимался, в том числе, и вопросами поведения военнослужащих, попавших в плен, был разработан целый ряд миниатюрных компасов, замаскированных под обычные предметы. Такие компасы должны были помочь ориентироваться военнослужащим, сбежавшим из плена. Эти миниатюрные устройства получили название «компасы спасения» (escape compass). Наиболее известны компасы спасения, выполненные в виде обычных пуговиц. Первоначальный вариант такого компаса состоял из двух круглых половинок — основания с небольшой иголкой и магнитного элемента. Направление на север маркировалось двумя точками. Впоследствии было разработано несколько вариантов таких компасов в виде запонок, пряжки ремня, лезвия бритвы и др.
Подобные небольшие компасы (диаметр 1,5 см, высота — 5 мм) «NATO Survival Button Compass» до сих пор стоят на вооружении, а аналогичные миниатюрные компасы в наше время стали непременным атрибутом комплекта НАЗ в рукоятках «ножей выживания».

Компас в рукоятке ножа

К началу Первой мировой войны окончательно сложилась конструкция военного маршевого компаса — прочный металлический или пластмассовый корпус с крышкой для защиты стекла от повреждений, наличие устройств для быстрого определения азимута (мушка, целик, зеркала, линзы), светящиеся в темноте метки на магнитной стрелке и циферблате. С небольшими изменениями такие компасы использовались и во время Второй мировой войны.
В отличие от гражданских моделей военные компасы часто имели не градусную, а угломерную разметку шкалы или комбинированную разметку.
Такие нестандартные единицы измерения углов позволяют довольно просто определять линейные размеры и расстояния на местности без необходимости проведения сложных вычислений.

Военные маршевые компасы времен Второй мировой войны

Если вместо деления окружности на 360 частей (градусы) разделить на число делений кратное (2 π х 1000), то расстояние в километрах до предмета, угловые размеры которого составляют одну такую угловую единицу, будет равно размеру предмета в метрах. Поскольку число «π» является иррациональным числом (3,141592 …), то используется деление окружности на 6000 или 6400 частей (3,14 х3=6,28). Эти угловые единицы получили название тысячных делений угломера, или милы (mils). В этом случае дальность до предмета (Д) при известных линейных (В) и угловых размерах (У), или наоборот размер предмета (В) при известных дальности (Д) и угловом размере (У) определяется по простым формулам:
Д (км) = В (м)/У (тысячные, или милы)
В (м) = Д (км) х У (тысячные, или милы).
Например, если угловые размеры легкового автомобиля (средняя длина 4 м) составляют 10 тысячных, то расстояние до него составляет 4/10=400 м.
Российский военный компас имел более простую конструкцию. Компас был разработан в 1907 году русским военным картографом Владимиром Николаевичем Андриановым (1875–1938 гг.). Интересно, что Андрианов также увлекался живописью и известен как один из авторов герба СССР. Шкала его компаса имеет двойную оцифровку: по часовой стрелке — в градусах (от «0» до «360» с шагом 15°) и против часовой стрелки в сотнях тысячных делений угломера (от «0» до «60» с шагом 5°). В отличие от ранее существовавших компасов он имел фосфоресцирующие метки, позволяющие использовать его в ночное время без необходимости подсветки шкалы внешним источником света.

Компас Андрианова

Дальнейшее совершенствование конструкций военных компасов шло по пути увеличения прочности и надежности (использование новых материалов для элементов конструкции), удобства и быстроты определения азимутов (жидкостные компасы с линзой или призмой), использования новых технологий подсветки шкалы компаса.
Возможность навигации с помощью компаса в темное время суток для военных маршевых компасов имеет большое значение. Вначале для этого на магнитную стрелку и циферблат наносились специальные вещества фосфоры, обладающие свойством фосфоресценции — свечения в темноте после их облучения («зарядки») солнечным светом. Однако длительность такого свечения была небольшой. В 20-х гг. прошлого века для этих целей стали использоваться вещества (обычно на основе изотопов тория или радия), свечение которых было обусловлено мягким и жестким излучением (радиолюминесценция). При этом не требовалась «подзарядка» солнечным светом, и свечение сохранялось на протяжении десятков лет. Однако из-за вредного влияния на здоровье в середине прошлого века им на смену пришли новые виды фосфоресцирующих материалов, длительность свечения превышала 10 часов.
В 1960-х гг. швейцарской компанией «Mb-microtec AG» была разработана новая технология радиолюминесцентной подсветки GTLS (Gaseous Tritium Light Source — газовые тритиевые источники света), получившая торговое обозначение «Тригалайт» (Trigalight). Основу этой технологии составляют крошечные трубки-колбочки, заполненные тритием (изотоп водорода). Их внутренняя поверхность была покрыта люминофором, светящимся под воздействием мягкого излучения трития. Поскольку химический элемент тритий имеет обозначение 3 H, то иногда такую технологию называют «3 Н» или «H3» подсветкой.

Тритиевая подсветка в компасах

Первоначально технология была использована в часах «Mb-microtec», выпускаемых под торговой маркой «Traser», предназначенных для использования военнослужащими и сотрудниками правоохранительных органов. В дальнейшем тритиевая подсветка нашла широкое применение в военной технике, в том числе и в военных компасах.
В зависимости от состава люминофора свечение тритиевых трубок может быть разного цвета – от зеленого и желтого до синего и красного. В военных компасах обычно используются люминофоры, дающие зеленый цвет (самое яркое и интенсивное свечение).
Гарантированная длительность эксплуатации тритиевой подсветки составляет не менее 10 лет (в зависимости от состава люминофора и технологии изготовления свечение может сохраняться на протяжении 15–20 лет).
Безопасность компасов с тритиевой подсветкой подтверждается современными медицинскими исследованиями, которыми установлено, что ежегодная доза излучения тригалайт почти в 500 раз меньше, чем от излучения естественного радиационного фона.
Несмотря на множество достоинств, технология тритиевой подсветки имеет и существенный недостаток — высокую трудоемкость изготовления тригалайт трубок и как следствие высокую стоимость изделий, применяющих эту технологию.
В настоящее время в качестве военных маршевых компасов наибольшее распространение поручили различные варианты линзовых компасов — американский «M-1950-3 H» и немецкий «Меридиан» и призматических английских компасов Баркера.
Все эти компасы отличаются надежностью и удобством в работе, а также обеспечивают быстрое и точное определение азимутов. Варианты градуировки шкалы — угломерная, градусная или комбинированная (градусы/милы). В стандартном варианте они имеют тритиевую подсветку, хотя выпускаются также модели с использованием люминофоров.
Компасы «M-1950-3 H» американской компании «Камменга» (Cammenga) известны во всем мире как «американский армейский компас» и используются в качестве маршевых в вооруженных силах многих стран. Первые компасы такого типа были разработаны еще в период Первой мировой английской компанией «D&A» (Dollond & Aitchison). В конце 1930-х гг. его производство было налажено в США (модель «М-1938»). Его современная конструкция появилась в 1950 году. Поставки этого компаса в армию осуществлялись несколькими компаниями. С 1992 года его официальным поставщиком является компания «Камменга».

Современные популярные модели военных компасов

Отличительной особенностью компаса помимо тритиевой подсветки является специальная индукционная система торможения (демпфирования) колебаний магнитной стрелки. В большинстве других компасов для этого используется вязкая жидкость, заполняющая колбу компаса. Это позволяет предотвратить выход из строя компаса при разгерметизации колбы и обеспечивает работу в широком диапазоне температур от –45° до +65°С.
Для точного считывания показаний в компасе используется линза, установленная на откидной планке. Боковая часть компаса имеет соответствующую разметку для использования в качестве измерительной линейки. На стекле корпуса имеются отметки угла 45° для измерения ширины препятствий на местности (реки, рвы и др.).
Существует также более дешевый вариант компаса (модель 27), где вместо тритиевой подсветки используется фосфоресцентная.
Компасы «Меридиан» известны также как компасы Вильке (WILKIE). Они производятся немецкой компанией «K&R» (Kasper & Richter) и используются в вооруженных силах Германии, Нидерландов и некоторых стран НАТО. Компас имеет встроенную линзу для точного считывания азимутов, жидкостный уровень и резьбовое гнездо для крепления на штативе. Он может быть использован в качестве импровизированного теодолита. В зарубежных каталогах этот компас часто называют «армейским инженерным компасом». Особенностью этого компаса является двойная градуировка шкалы, которая позволяет одновременно считывать как направление на ориентир, так и направление с ориентира на наблюдателя. На обратной стороне компаса выштампована таблица для вычислений расстояний. Компас имеет две люминесцентные метки (север стрелки и курсовой указатель), а также люминесцентную шкалу на поворотном кольце.

Современные шкалы в компасах

Выпускается также более продвинутая модель компаса — «Меридиан ПРО» с клинометром (измеритель наклонов местности). В этом варианте компаса вместо линзы используется откидная призма с увеличительным стеклом, как и в компасе Баркера.
Первый призматический жидкостный компас Баркера (компания «Francis Barker & Son») был разработан в конце XIX века. Он считается одним из самых точных армейских компасов. Современные модели этого компаса M73 и M88 состоят на вооружении английской армии и некоторых других. Обе модели имеют аналогичную конструкцию и отличаются только материалом корпуса — у более ранней модели M73 это медный сплав (вес компаса 210 грамм), у М88 — алюминиевый (125 грамм). Корпуса M73 обычно окрашены в черный цвет, а M88 — зеленый (для гражданских моделей — светло-зеленый).
Кроме этого верхнее поворотное кольцо у M73 стопорится винтом, а в M88 — используется встроенный храповик.

Компас «Meridian Pro»

В компасе Баркера картушка опирается на сапфировый подшипник. Он оборудован откидной призмой с увеличительным стеклом, обеспечивающей точность измерения до ½ градуса. В качестве наполнителя в компасе используется очищенный керосин, позволяющий использовать компас при температуре от –20°С до +55°С. Варианты разметки картушки — градусы (360°), милы (6400) и тысячные (6000).
В отличие от американской модели компасы Баркера и Вильке имеют широкие круглые отверстия в крышке. Отверстия закрыты ударопрочным стеклом. Эти отверстия облегчают не только работу с топографическими картами, но и движение по маршруту.
Надежность и удобство этих компасов (особенно первых двух) привели к тому, что компасы подобных конструкций для гражданского использования выпускаются многими производителями по всему миру. Для снижения стоимости производители отказались от индукционного демпфирования компаса — вместо тритиевой подсветки используются люминесцентные метки (иногда их вообще нет), вместо ударопрочных стекол используется обычное стекло или пластик, металлический корпус может быть заменен пластиковым и т. п. Качество изготовления этих копий-клонов различно и сильно зависит от производителя. Тем не менее в ряде случаев такой компас является недорогой и вполне приемлемой альтернативой для гражданского использования.
В последнее время в качестве маршевых компасов иногда используются и спортивные компасы, созданные для участия в соревнованиях по спортивному ориентированию. Впервые массовое производство спортивных компасов было налажено в Швеции в 30-х гг. прошлого века. Да и сейчас признанным лидером по производству спортивных компасов считается шведская компания «Сильва» (Silvа). Уступая армейским компасам по прочности и точности измерения азимутов, они превосходят их по удобству работы. Стандартный спортивный компас состоит из прозрачной прямоугольной пластмассовой пластинки с закрепленной на ней прозрачной капсулой с магнитной стрелкой, которая может поворачиваться относительно основы-пластинки. Такая конструкция с прозрачными элементами не заслоняет изображение на топографической карте под компасом. Кроме этого в пластинке обычно выштамповывается увеличительная линза и наносятся различные виды шкал, значительно облегчающие работу с топографическими картами и ориентирование на местности. Следует учитывать тот факт, что «северный» конец магнитной стрелки на спортивных компасах покрыт красной краской.
В советское время большой популярностью у нас в стране пользовался компас производства ГДР «Спорт-3», который имел встроенный счетчик количества шагов.
Несмотря на широкое распространение спутниковой навигации GPS, магнитные компасы не потеряли своего значения. Они надежны, просты в использовании и не зависят от источников питания. Кроме этого удобная GPS навигация возможна только при наличии подробных цифровых карт местности, которые в нашей стране пока отсутствуют.

Анатолий ФОМИН
Фото из архива автора