KOMPAS (engl. compass, franc. boussole, tal. bussola, njem. Kompass), magnetska, električna ili optička sprava za određivanje kursova i smjerova u navigaciji. Kompasi su najvažniji instrumenti u obalnoj i astronomskoj navigaciji. Dijele se u tri glavne skupine: magnetske, električne i polarne kompase.

SADRŽAJ: MAGNETSKI KOMPASI 390; Povijesni razvoj 390; Moderni magnetski kompasi 391; Specijalni magnetski kompasi 393; Magnetski kompasi s električnim prijenosom 394; Žiro-magnetski kompas 395. ELEKTRIČNI KOMPASI 397; Žiro-kompas 397; Indukcijski kompas 406. POLARNI KOMPASI 407; Sunčani kompas 407; Astro-kompas 407; Polaroidni kompas 408.

MAGNETSKI KOMPASI

Povijesni razvoj. U Evropi se već nekoliko stoljeća prije početka naše ere znalo, da magnet privlači željezo. Legenda kaže, da riječ magnet dolazi od imena grada Magnesia u Maloj Aziji, gdje je u staro doba bilo nalazište magnetita. Druga legenda priča о nekom pastiru Magnusu s Krete, koji je imao okovane cipele i jednoga dana zastao na nekom kamenu, privučen magnetskom rudom.

Poznavanje kompasa. Ne zna se, tko je izumio kompas, čini se, da su Kinezi prvi upotrebili magnetsku iglu, da im pokaže smjer. Du Halde u djelu General History of China, u kojem opisuje događaje za vladavine cara Hoang Tia (oko <—3000), navodi, da je car u borbi s ambicioznim princom Či Jeu vodio tri velike bitke. U posljednjoj je Hoang Ti opazio, da zbog guste magle vojnici lutaju i ne mogu progoniti poraženog neprijatelja. Dao im je kolica, u kojima je bila igla, koja je pokazivala 4 glavne strane svijeta. Vojnici su se po njoj orijentirali, opkolili neprijatelja i zarobili princa. Du Halde kaže, da se takva sprava zvala čin nan, a tako kineski mornari zovu i sada brodski kompas.

Alexander Humboldt navodi (1858), da su kineski brodovi već u IV st. dolazili u indijske i istočnoafričke luke opremljeni kompasima. Po spisima skandinavskog historika Ara Frode (868—1100) doznajemo, da se već između 868 i 1100 u Norveškoj znalo za magnetsku iglu. William Thomson iz toga zaključuje, da je k. konstruiran na više mjesta u svijetu, gdje su narodi dostigli određeni stupanj kulture i obrtničke vještine, a opazili su, da magnetizirana šipka ili žica okreće jedan kraj prema Sjevernjači.

Interesantno je, da su se prvi talijanski kompasi sastojali od željezne šipke, koja je plivala na vodi, na plovcima od trske ili pluta.

Magnetit. Prvotno su se igle magnetizirale trljanjem magnetitom. Ruda (»čudotvorni kamen«) modrikaste boje dobavljala se iz Kine ili Bengala. Slabije vrste dolazile su iz Male Azije, Makedonije, Španjolske i Danske. Njemačka je proizvodila izvrstan i lagan kamen, šupljikav »kao pčelinje saće«.

Prvi razvoj kompasa. Prvi pismeni dokaz о upotrebi kompasa u pravom smislu riječi na evropskim brodovima nalazi se u francuskoj satiri La Bible de Guyot de Provins iz sredine XII. st., a već u početku XIV. st. naljepljuje se ispod igle vjetrulja i tako nastaje suhi kompas, kakav se, u savršenijem obliku, upotrebljava i danas. Zanimljivo je, da prije 400 godina španjolski pomorski pisac Martin Cortes preporučuje vjetrulje jednake veličine kao danas. U XIX. st. prešlo se na veće vjetrulje (od 250, 255 i 300 mm), jer se smatralo, da su mirnije na uzburkanu moru, ali nakon uvođenja kompasa s tekućinom i na temelju rezultata, koji su dobiveni ispitivanjem perioda vibracija, konstruktori su se opet vratili na vjetrulje Cortesovih dimenzija.

Vjetrulja se i prije kompasa dijelila u 32 zrȁke, a sjever se označivao znakom T (tramontana). Kasnije se usred vrha slova crtao šiljak, koji je pokazivao sjever. Francuski pomorci iz Akvitanije zaoblili su ga u heraldički fleur de lys. Istok se (pod utjecajem križara i hodočasnika) dugo na vjetruljama označivao znakom križa. Ispod vjetrulje bila je namještena, od sjeverne do južne točke, žica od željeza ili čelika, koja se trljala magnezitom, kad je magnetizam u njoj oslabio. Usred vjetrulje bio je pričvršćen šeširić od tuča, žute kovine, koja nalikuje na mjed; od nje je bio izrađen i stupić, visok kao polumjer vjetrulje. Sve je to bilo zatvoreno u drvenoj valjkastoj kutiji, da se zaštiti od vjetra, i pokriveno staklom, da se očuva od vlage. Ova je kutija bila obješena u drugoj vanjskoj kutiji na kardanskim obručima, da se k. ne ljulja pri valjanju broda. Jedan je pomorac pazio, da stupić bude uspravan i šeširić vodoravan; ako je vjetrulja previše nemirno oscilirala, morao je otvoriti kutiju i stupić malko otupiti.

Magnetizam. Tek pri kraju XVI. st. počelo se ozbiljnije istraživati, zašto vrh magnetske igle pokazuje prema sjeveru. Tako je 1600 liječnik William Gilbert postavio temelje današnjeg znanja o magnetizmu. U djelu De Magnete, rnagneticisque corporibus opisuje sve dotadašnje poglede na magnetizam, nabraja sve eksperimente; jedno poglavlje posvećuje ljekovitim svojstvima magnetita. On je izradio kuglu od magnetita, koju je nazvao terrela, i na njoj je vršio brojne pokuse. Napokon dolazi do zaključka, da je Zemlja golem magnet s magnetskim polovima na antipodnim točkama, koje naziva magnetskim polovima, i sva se druga magnetska tijela na Zemlji ravnaju prema golemom magnetu: Zemlji. On je našao odgovor i na pitanje, zašto se igla na vodi u posudi ne pomiče k sjevernoj strani posude. Na iglu djeluju dvije suprotne sile, a ne samo jedna prema sjeveru.

Otkriće magnetske inklinacije. Magnetska inklinacija otkrivena je slučajno 1576. Otkrio ju je Norman, koji o tome piše 1581 u djelu The Newe Attractive. Izradio je mnogo različitih kompasa i uvijek ih potpuno dovršio i dotjerao prije nego je počeo trljati igle. Nakon trljanja magnezitom, uvijek se sjeverni kraj igle spustio ispod vodoravne ravnine. Na vjetrulju, koja je prije toga bila vodoravna, morao je zbog toga stavljati s južne strane malo voska, da je uravnoteži. Norman je tada izradio instrument, kojim je mogao mjeriti otklon. Poslije toga pristupio je pokusima i otkrio magnetsku inklinaciju.

Ispravak magnetske deklinacije. Norman i Gilbert u svojim djelima opisuju, kako su u Evropi proizvođači kompasa u to doba namještali vjetrulju iznad magnetske igle, da bi izbjegli magnetsku deklinaciju. U Sredozemlju su igle pričvršćivali točno ispod sjeverojužnice na vjetrulji. Na obalama Belgije, Holandije, Sjevernog i Baltičkog mora sjeverni se kraj igle namještao za četvrt zrȁke (2°49 ') istočno od te linije; u Rusiji je razlika iznosila dvije trećine zrȁke, a proizvođači u Sevilli, Lisabonu, Bordeauxu, Rouenu i u Engleskoj zakretali su iglu samo pola zrake istočno. Zbog toga su zakretanja kompasi oko nekih mjesta pokazivali gotovo točno geografski sjever, ali, preneseni na druga mjesta, izazivali su pogreške u navigaciji. Nije poznato, kad su proizvođači prestali postavljati igle na taj način.

Potkraj XVII. st. mnogo se uznapredovalo u poznavanju magnetskih pojava, a deklinacija se sistematski istraživala. Igla se ipak zakretala ispod vjetrulje sve dok nisu prevladali željezni brodovi.

Knightov kompas. Gowin Knight je oko sredine XVIII. st. ispitivao brodske kompase i ustanovio, da su mnogi, osobito u trgovačkoj mornarici, toliko loši, da se brodovi i posade izlažu opasnostima zbog nesavjesnosti proizvođača. Knight je nabavio mnogo engleskih i inozemnih vjetrulja s iglama i dugo vremena vršio ispitivanja. Ustanovio je, da su većinom izrađene od dvije čelične žice, koje su u sredini bile rastavljene toliko, da može stati »šeširić«, a na krajevima sastavljene pod kutom i zaoštrene. Vjetrulje, otklonjene za 90°, nisu se vraćale u magnetski meridijan, već su se zaustavljale do 8° zapadno ili istočno. Nalazio je griješke i u izradbi igala. Bile su kaljene samo na krajevima i zato nejednolično magnetične. Ratni su brodovi imali široke igle u sredini plosnato iskovane i probušene. Na njima je našao šest magnetskih polova, umjesto dva: na krajevima igle, na kovanim prijelazima i na obje strane rupe. Igla se doduše orijentirala prema magnetskom meridijanu, ali oslabljenom usmjernom silom. Knight je ispitivao i oscilacije, pa je u tom pogledu stekao dragocjena iskustva. Poslije toga je izrađivao nove vjetrulje.

Knight je izradio lagani mjedeni obruč, koji je nosio vanjski obod vjetrulje, pa je otada mogla biti lagana i od tankog papira. Obruč s vjetruljom pružao je mnogo prednosti: nalazio se ispod stupica, pa mu je težište bilo nisko; igla se mogla postaviti povrh vjetrulje, a šeširić ispod nje, tako da se igla nije morala bušiti; ona se mogla i lakše magnetizirati, kad joj je magnetičnost oslabila. Da smanji trenje, šeširić je izradio od ahata: bio je dobar, ali preskup. Pokušao je s izglačanim staklom. Konačno je šeširić izradio od mjedi s malim umetkom od ahata. Za stupić je uzeo običnu šivaću iglu, jer su iglari znali izraditi najpravilnije i najtvrđe igle.

Knightov je k. domala uveden kao službeni tip na brodove ratne mornarice, a sve se više upotrebljavao i na trgovačkim brodovima. Ostao je gotovo bez promjene do početka XX. st.; tad ga je istisnuo k. Williama Thomsona.

Thomsonov ( Kelvinov) kompas. Konačan oblik magnetskom kompasu dao je William Thomson, u pomorstvu poznatiji pod imenom lord Kelvin, profesor filozofije na sveučilištu u Glasgowu. Kao strastven jedriličar odlučio je 1873 da napiše nekoliko članaka o kompasima za jedriličare. Pišući prvi članak, ustanovio je, da brodski kompasi, unatoč Knightovim usavršenjima, imaju mnogo nedostataka. Odlučio je da ih usavrši i tako je između prvog i drugog članka proteklo punih 5 godina. Mnogo je brodova imalo još Normanove kompase, stare 300 godina, a vjetrulje su pri ljuljanju broda toliko oscilirale, da su na uzburkanu moru bile neupotrebljive. Thomson je ustanovio, da i relativno slabo ljuljanje može izazvati velike oscilacije, kad se period slobodnog osciliranja vjetrulje podudara s periodom ljuljanja broda. Period osciliranja vjetrulje na kompasima ratnih brodova iznosi oko 19 sek, a velikih vjetrulja na trgovačkim brodovima 26 sek. Kako se period ljuljanja brodova kreće između 14 i 18 sek, razumljivo je, da su velike vjetrulje na trgovačkim brodovima mirnije na uzburkanom moru. Vjetrulje će se smiriti smanjenjem magnetskog momenta igle, t. j. primjenom manjih igala. Velike igle jake snage usto induciraju magnetizam u korektorima od mekanog željeza, koje je George Airy preporučio kao sredstvo, koje će kompenzirati djelovanje mekog brodskog željeza na kompas.

Nakon mnogih pokusa Thomson je izradio novi k., koji je domala općenito usvojen u pomorstvu. Thomson je upotrebio osam malih igala od čelične žice, duge 2—3 ¹/ ₄ palca (51—83 mm) i teške 54 grainsa (3,5 g), koje je pričvrstio na dvije usporedne svilene niti i privezao sa četiri niti za lagani aluminijski prsten s promjerom od 10 incha (254 mm). Aluminijski prsten spajaju 32 napeta svilena konca, poput žbica na kotaču, s aluminijskim diskom, koji služi kao šeširić. Prsten i svilene niti nosili su papirnu vjetrulju u sredini izrezanu radi olakšanja. Stupić je bio od mjedi s vrhom od iridija i na njemu je ležala čašica od ahata, a papir je između svilenih žbica bio radijalno izrezan, da se od vlage i topline ne nabire.

Thomsonova je vjetrulja težila 11 gr prema 170 gr na dotadašnjim kompasima. Period oscilacija bio je dvaput duži, a magnetski moment 8 kratkih igala iznosio je samo 1/13 momenta velikih vjetrulja na trgovačkim brodovima. Utjecaj kratkih igala na korektore od mekog željeza bio je neznatan.

Iako je George Airy četrdeset godina prije pokazao, kako se ispravlja devijacija kompasa, njegova, se metoda nije mogla primijeniti zbog dugih i prejakih igala, a nisu se mogli smjestiti ni svi korektori. Stoga je Thomson izradio poseban stalak za k., u koji su se mogli umetati uzdužni i poprečni magneti, u sredini je postavio pomično dizalo za vertikalni magnet, kojim se ispravlja nagibna pogreška, a s obje strane stalka namjestio je ramena za kugle od mekog željeza. Ispred stalka i iza njega namjestio je i nosač za šipku od mekog željeza, kako bi se mogla ispraviti ona važna i dugo zanemarena griješka, koju je istakao još 1801 kapetan bojnog broda Flinders.

Thomson je dao pomorstvu k. u obliku, koji se uz manja tehnička usavršenja održao do danas. Admiralitet je kasnije uveo k. s tekućinom, da bi se smanjila oštećenja stupića zbog vibracija broda od strojeva ili od trzaja pri opaljivanju topova, ali na trgovačkim brodovima i sada često služe suhi kompasi, izrađeni po Thomsonovim principima.P. M.

LIT.: Petrus Peregrinus de Maricourt, Epistola de Magnete, Lucera 1269; R. Norman, The Newe Attractive and de Magnete, London 1581; N. Huet, History of Commerce and Navigation, London 1818; J. Robertson, The Elements of Navigation, London 1754; P. Barlow, Essay on Magnetic Attractions London 1823; A. Neckham, De Naturis Rerum (Thos. Wright), London 1857; A. von Humboldt, A Sketch of a Physical Description of the Universe, Vol. IV, Part I (Sabineov prijevod), London 1858; T. Wright, De Naturis Rerum, London 1863; Sir William Thomson (Lord Kelvin), Popular Lectures and Addresses, Glasgow 1891; J. D. Potter, On the Correction and Use of Charts, Minories 1914; J. B. Hewson, A History of the Practice of Navigation, Glasgow 1951.

Moderni magnetski kompasi. Brodski k., koji služi za navigaciju, zove se glavni kompas i namješta se na najpogodnijem mjestu, gdje su magnetske smetnje i magnetske sjene najmanje. Uvijek ima i smjerni uređaj, da se mogu smjerati zviježđa i terestrički objekti, radi određivanja brodskog položaja i kontrole devijacije. Ako smetaju nadgrađa, namještaju se sa strane, na brodskoj obodnici ili ogradi smjerne ploče. Za krmilarenje služi krmilarski kompas, koji se namješta pred krmilarskim kolom, ali se kurs na njemu mora uvijek upoređivati s glavnim kompasom. Prema konstrukciji razlikuju se suhi kompasi i kompasi s tekućinom.

Općenito. U suhom kompasu usmjerni sistem (magnetske igle s vjetruljom) leži na šiljku stupića, kojemu je podnožje pričvršćeno na dnu kotla. Vjetrulja je od laganog papira, svile, tinjca ili od tankog nemagnetskog metala. U sredini je šeširić s čašicom od dragog kamena, koja počiva na šiljku od iridija. Ispod vjetrulje su magnetske igle, štapići ili šipke pričvršćeni za vjetrulju svilenim koncima.

K. s tekućinom ima kotao ispunjen mješavinom od 2 dijela vode i 1 dijela alkohola, ali ima kompasa, koji su ispunjeni uljem ili drugim tekućinama. Vjetrulja je od tinjca, plastične mase ili nemagnetskog metala, a u njezinoj je sredini okrugao plovak, koji daje čitavom usmjernom sistemu uzgon od 10—52 g. Stoga vjetrulja ne može isplivati na površinu tekućine, jer je pritište stupić, koji se nalazi s gornje strane vjetrulje. Kako se volumen tekućine mijenja pri promjeni temperature, u kotlu mora biti ugrađen uređaj za rastezanje (elastično dno ili kompenzacijska posuda).

Kod obje vrste kompasa kotao mora biti nemagnetičan i tako izjednačeno izrađen, da pravilno visi, kako bi stakleni poklopac ležao vodoravno. Stupić treba da bude točno u sredini kotla, šiljak mora biti tvrd, oštar i u istoj visini s osovinom kardanskog privjesa, da priljuljanju kotla vjetrulja ostane mirna. Na strani kotla, koja je okrenuta prema pramcu, namještena je pramčanica. Glavni k. ima i krmenicu i dvije crte na bočnim stranama. Pramčanica pokazuje smjer pramca. Kompasni kotao uvijek leži na kardanskom privjesu, tako da i na nagnutu brodu k. visi ravno.

Kompasni stalak s velikom mjedenom kapom nosi i štiti magnetski usmjereni sistem, a u njemu je električna i rezervna rasvjeta, koja ne smije biti jaka, da ne bliješti. Stalak, koji može biti od drva ili nemagnetskog metala, nosi osobit uređaj za namještanje kompenzacijskih magneta i raznih korektora od mekog željeza.

Vjetrulja mora biti krug sa središtem u centru šeširića i točnom podjelom na kardinalne (N, E, S, W) i interkardinalne (NE, SE, SW, NW) vjetrove, te na zrake i stupnjeve. U starije doba upotrebljavala se samo podjela na 8 glavnih vjetrova i 32 zrȁke. Kasnije su uvedeni stupnjevi, koji su se brojili spočetka od kardinalnih smjerova, udesno i ulijevo od 0° do 90°. Poslije se stupnjevi brojili od N i S od o° do 180° na obje strane. Takve se vjetrulje upotrebljavaju i sada, ali ipak najčešće s podjelom od 0° do 360°, koja počinje kod N. Moderne vjetrulje često imaju označene i zrake posebnim brojkama, koje teku od N i S prema E i W od 0 do 8 (sl. 3.). Kako je krug od 360° podijeljen u 32 zrake, jedna zrȁka ima 11,25° (11°15 ')·

Sjeverojužnica vjetrulje i magnetska os usmjernog sistema moraju biti međusobno paralelni. Vjetrulja s magnetskim iglama mora biti dovoljno osjetljiva i mirna na brodu u vožnji i po uzburkanom moru.

U suhom kompasu usmjerni sistem mora imati dugo trajanje njihaja, a to se postiže vjetruljom dovoljno velikog promjera, koja na vanjskom obodu ima veću težinu, aluminijski prsten, koji služi kao zamašnjak. Prsten se zbog tromosti teško pomiče iz položaja mirovanja. Trenje šeširića о šiljak stupića mora biti što manje. Vjetrulja otklonjena iz položaja ravnoteže redovito se dugo njiše, jer je gušenje njihaja zračnim trenjem slabo, pa kako i magnetski moment radi kompenzacije mora biti što manji, vjetrulja zajedno s magnetima i šeširićem ne smije biti teža od 25 g. Da bi povećao tromost sistema, Hechelmann je u svom kompasu čak i magnete premjestio iz sredine pod rubove vjetrulje, da i oni djeluju kao zamašnjak i tako smiruju oscilacije vjetrulje.

Kotao nekih suhih kompasa ima dvostruko dno, a prostor dvodna ispunjen je gustim uljem, koje ublažuje ljuljanje kotla.

U kompasu s tekućinom magnetske su igle u nepropusnim cjevčicama ili samom plovku (kad je šeširić na staklenom poklopcu) ili ispod plovka na posebnom nosaču, ili na staklenom poklopcu (kad je šeširić na vjetrulji). Kotao ima elastično dno ili poseban kanal, da se tekućina može širiti pri promjeni temperature.

Prigušivanje je njihanja vjetrulje veoma veliko zbog trenja u tekućini, tako da se vjetrulja umiri već nakon 2—3 njihaja. Da se trenje još poveća, moderni kompasi imaju pogodno svinute žice, koje nose vjetrulju. Iza svake žice stvara se u tekućini prilikom okretanja vjetrulje malen vrtlog, koji zadržava i prigušuje njihaje.

Zanošenje vjetrulje nastaje od toga, što se tekućina u kotlu počinje okretati zajedno s kotlom; smanjuje se tako, da se vjetrulja izrađuje sa mnogo manjim promjerom od unutrašnjeg promjera kotla. Tako se vjetrulja udalji od dijela tekućine uza stijenu kotla, koji se najprije počne okretati. Plovak je malen, pa pliva u sredini, gdje je tekućina najmirnija, a uzima se i magnetski moment igala veći od momenta u suhom kompasu.

Kako se na motornim brodovima zbog vibracija i najsolidniji kompasi vrlo brzo pokvare, jer se šiljak stupića otupi, čitav se kotao vješa na elastičnim oprugama (sl. 4). Ponekad se grade i kompasi sa dva kotla, jedan u drugome, koji su ispunjeni uljem i obješeni na oprugama, da bi se smanjile vibracije.

Na malim brzim brodicama i čamcima kompasi su uz vibracije izloženi potresima, udarima i naglim zakretanjima. Zbog toga su Nijemci na svojim Schnellbootima upotrebljavali posebne kompase s kuglastom staklenom kupolom, obješene na veoma elastičnim i osjetljivim oprugama i s veoma teškim utegom na dnu kotla. Uređaj za smjeranje stajao je na visokom nosaču i imao durbin s ostalim priborom za viziranje.

Vjetrulje od lakog metala ili plastičnih folija zajedno s magnetima teže na modernim kompasima s tekućinom oko 35 g, a skup magneta ima oko 1000 CGS jedinica. Tako malen magnetski moment ne stvara štetnu indukciju igala, pa nema smetnja pri kompenzaciji koeficijenta D.

Na krmilarskim kompasima ponekad se na obodu kotla iznad pramčanice postavlja specijalno povećalo (lupa ili prizma), koja povećava sliku vjetrulje 10°—15° desno i lijevo od pramčanice, da se olakša krmilarenje.

LIT.: W. Denne, Magnetic Compass Deviation and Correction, Glasgow 1951; W. E. May, Compass Adjustment, London 1951; J. B. Hewson, A History of the Practice of Navigation, Glasgow 1951; F. Ewans i A. Smith, Admiralty Manual of the Deviations of the Compass, London 1952; L. Hitchins i E. May, From Lodestonc to Gyro-compass, London 1952.A. R.

Specijalni magnetski kompasi upotrebljavaju se tamo, gdje ne odgovaraju obični kompasi. Ima ih više vrsta.

Magnetski kompasi za oklopne kule pojavili su se 1868, kad je Ericsson sagradio oklopni brod Monitor. Služili su na svima oklopnim brodovima sve do 1886. Iz oklopne je kule stršila visoka cijev, stalak kompasa. Magnetske igle bile su pri vrhu cijevi iznad kule, a vjetrulja se nalazila pri dnu, u oklopu, i promatrala se kroz prozorčić u cijevi. Magnetske igle i vjetrulja imale su zajedničku dugu osovinu, koja je počivala na ležaju od rubina. Da bi se smanjila težina i trenje, cijev je bila ispunjena tekućinom, a igle su bile zatvorene u plovku, koji je čitavom sistemu davao uzgon da bude lakši.

Podmornički magnetski kompasi bili su spočetka izrađeni na sličan način. Prve britanske podmornice (tipa A iz 1903) imale su k. zatvoren u nepropusnom stalku izvan trupa. Iz dna stalka spuštala se u trup podmornice duga cijev, u kojoj je bio smješten primitivan teleskop s okularom na donjem kraju. Međutim, duže krmilarenje bilo je toliko naporno, da su već 1908 odbačeni takvi kompasi i uvedeni projekcioni kompasi, koji su se postepeno usavršivali u britanskoj i drugim mornaricama.

Projekcioni je k. bio također izvan trupa, ali umjesto da se kroz teleskop promatrala čitava vjetrulja, projicirala se kroz sistem leća i prizama samo slika jednoga njezina sektora na staklenu ploču ispred krmilara u trupu podmornice. Vjetrulja je radi projiciranja bila prozirna, a potrebnu je svjetlost davala obična električna žarulja, smještena u stalku iznad sektora vjetrulje. Iako je taj uređaj bio bolji od teleskopskog, ipak nije zadovoljavao, jer je davao veoma slabu sliku, koja se često gubila zbog najmanje nečistoće u optičkom prijenosu. Kad bi pregorjela žarulja, a to se tada često događalo, podmornica je morala izroniti. Otvaranje nepropusnog stalka bio je dug i delikatan posao. Stoga su oko 1913 namještene dvije žarulje, koje su se mogle zamijeniti okretanjem nosača grla polugama iz unutrašnjosti podmornice.

God. 1918 povećan je promjer cijevi između kompasnog stalka i podmorničkog trupa od 7 na 30 cm i umetnut je uređaj, kojim se čitav kompasni kotao zajedno sa žaruljom mogao spustiti u podmornicu i poslije izmjene žarulje opet dići u stalak izvan trupa. Podmorničari su opravdano prigovarali toj novosti, jer je 30 cm široka cijev, koja je probijala čvrsti trup podmornice, bila velika opasnost. Zbog toga su doskora uvedeni manji kompasi, i cijev se suzila na 20 cm. Admiralitet je konačno odbacio modele privatnih firma i 1927 izradio svoj sistem magnetskog podmorničkog kompasa na svima britanskim podmornicama.

Izvor je svjetlosti na tim novim kompasima u trupu podmornice, na dnu cijevi promjera 3,4 cm, u kojoj je smješten sistem leća. Svjetlost se iz unutrašnjosti prenosi na tetragonalnu prizmu povrh vjetrulje, projicira se kroz vjetrulju i vraća kroz isti optički sistem u podmornicu, gdje se projicira na poliranu čeličnu pločicu ispred krmilara. Uređaj funkcionira besprijekorno i daje veoma jasnu sliku.

Njemačke su podmornice imale jednostavniji projekcioni uređaj, iako jednako dobar. K. je bio na pogodnijem mjestu i bliže trupu; na nešto veće promjene devijacije Nijemci se nisu obazirali. Njemačke su vjetrulje bile metalne, s probušenom skalom, a britanske od tinjca, s fotografiranom skalom. Metalne vjetrulje upotrebljavaju i francuska i američka mornarica na svojim podmornicama.

Jarbolni kompasi pripadaju prošlosti. Pojavili su se nešto poslije čeličnih brodova, kad se pomišljalo, da će visoko iznad trupa kompasi manje osjećati utjecaje brodskog magnetizma. Brzo su nestali, jer su se od snažnog ljuljanja i vibracija kvarili, a nadzor je bio oteščan. Neki su ratni brodovi poslije toga upotrebljavali pomične jarbolne kompase. Na određeni znak očitao se kurs na krmilarskom kompasu i zakočila vjetrulja na jarbolnom kompasu, koji se zatim spustio na palubu radi upoređenja. Ta se vrsta kompasa upotrebljavala vrlo kratko vrijeme.

Vidnički kompasi namještali su se u vidnicima na palubi i bili su izrađeni s prozirnom vjetruljom i staklenim dnom, tako da su se kursovi mogli očitavati odozgo (s palube) i odozdo (iz kabine). Neki njemački konstruktori izrađivali su takve veoma raskošne kompase za zapovjedničke stanove; bili su ukrašeni pozlaćenom krunom; oni su se raširili po svim mornaricama svijeta pod imenom Crown compass. Na željeznim brodovima krunski kompasi u kabinama postali su nepouzdani i doskora su nestali. Sada se mogu naći na nekim jahtama.

Kompasi s nagibnim iglama pojavili su se oko sredine XVIII. st. Cook ih je imao na svome prvom putovanju (1768) i La Pérouse (1785) na brodu Astrolabe, koji je potonuo u brodolomu. To su bili suhi kompasi, u kojima su se igle, uravnotežene kao na vagi, mogle nagibati u vertikalnoj ravnini. Nastali su zbog pogrešne pretpostavke, da će se magnetske igle same postavljati u smjer totalnog intenziteta zemaljskog magnetizma i time imati jaču usmjerenu silu. Prestali su se izrađivati, kad se vidjelo, da je time, baš obratno, postignuta manja usmjerna sila, jer kad se vjetrulja okrenula izvan smjera magnetskog meridijana, igle više nisu visjele u smjeru zemaljskog magnetskog toka, pa je usmjerna sila naglo opadala. Čak i onda, kad je vjetrulja bila usmjerena u magnetskom meridijanu, na igle je djelovala samo horizontalna komponenta zemaljskog magnetizma, pa je i usmjerna sila bila najveća pri vodoravnom položaju igala. Ova se vrsta kompasa ponovo pojavila potkraj XIX. st. u polarnim ekspedicijama; tada se po drugi put potvrdila neispravnost teoretske zamisli i u visokim magnetskim širinama.

Kompasi s vertikalnom vjetruljom oko vodoravnih magneta pojavili su se u početku Prvoga svjetskog rata na britanskim avionima. Vjetrulja je izrađena u obliku kratkog vertikalnog valjka ili je malo konična oko vodoravnih magneta. Ovakvi se kompasi ponekad upotrebljavaju na brodicama i čamcima. Oni nemaju pramčanicu na prednjoj već na stražnjoj strani kompasnog kotla, pa se pri okretanju krmila udesno, kad brod okreće udesno, i vjetrulja prividno pomiče udesno, t. j. obratno nego na običnim brodskim kompasima. Ta razlika u smjeru gibanja stvara kod pomorskih krmilara priličnu zabunu i česte griješke; avijatičari su na taj smjer gibanja navikli.

Dvokompas, dvostruki k. (njem. Doppelkompass) služi u hidrografiji i geodeziji za mjerenje horizontalnog intenziteta zemaljskog magnetizma na moru i na kopnu. Sastoji se od dva »mokra« magnetska kompasa na vertikalnom stupu: jedan iznad drugoga na određenom razmaku. Čitav instrument montiran je na drvenom nemagnetskom tronošcu (sl. 9.) Tako postavljeni kompasi međusobno se otklanjaju. Otklon služi kao relativna mjera za horizontalni intenzitet na mjestu motrenja, kad se uporedi s otklonom na mjestu, gdje je poznat horizontalni intenzitet. Horizontalni intenzitet H na bilo kojem motrilištu može se odrediti prema poznatom intenzitetu u magnetskom opservatoriju H ₀ po formuli: formula

gdje je α otklon magnetskih kompasa na motrilištu, a α ₀ otklon u magnetskom opservatoriju. Dvokompas se često upotrebljava i na polarnim ekspedicijama na kopnu i daje veoma pouzdane podatke.

LIT.: Reichswehrministerium, Marineleitung, Handbuch für Küstenvermessung, Berlin 1927; R. Rodgers, Notes on Marine Compasses, Chronometers and the Determination of Meridian Distances, Washington 1932; L. Hitchins, Compasses of Uncommon Type, London 1952.P. M.

Magnetski kompasi s električnim prijenosom (engl. Transmitting magnetic compasses), magnetski kompasi s električnim spravama, koje pokazuju (ponavljaju) kursove i smjerove matice. Sastoje se od magnetske matice i više električnih ponavljača.

Potreba za većim brojem kompasa pojavila se potkraj XIX. st. kad se na ratnim brodovima povećao broj krmilarskih i komandnih mjesta. Tada je na oklopnjačama bilo potrebno 8—10 kompasa, od kojih su se poneki morali namještati na nepodesnim mjestima u magnetskom pogledu. Stoga su konstruktori kompasa nastojali da magnetske kompase izrade tako, da se njihovi podaci mogu prenositi na ponavljače, koji bi se namjestili na svima potrebnim mjestima.

Prvi k. s električnim prijenosom izradio je 1890 austro-ugarski poručnik bojnog broda Joseph Peichel. On je namjestio veoma osjetljiv i lagan električni kontakt na vjetrulju između dva stalna kontakta na kompasnom kotlu. Kad je kontakt vjetrulje dodirnuo desni ili lijevi kontakt na kotlu, uputio je popratni motor, koji je okretao kotao, i njegovo okretanje prenosio na vjetrulju ponavljača. Peichel je izradio model, koji je zadovoljavao sve zahtjeve, ali ipak nije bio uveden na brodove.

Kad je k. postao sastavni dio uređaja za upravljanje vatre, za razne torpedne sprave, asdic, radar i dr., porastao je na modernim bojnim brodovima broj kompasa i ponavljača na oko stotinu. Danas se taj zahtjev obično rješava žiro-kompasima s ponavljačima ili drugim sličnim uređajima.

Kompasi s električnim prijenosom razvili su se najviše u avijaciji za Drugoga svjetskog rata, a postepeno su uvedeni i na bridove. Sada ima veoma mnogo tipova; najpoznatiji su: RAF Distant Reading Compass, Patinov, Bassetov, njemački fotoelektrični, talijanski Galileo, tri Siemensova tipa, Holmesov, britanski Admiralty Transmitting Compass, njemački raketni (na bombama V-1), Kollsmanov Telegon, Plathov i dr.

Plathov magnetski kompas s električnim prijenosom na ponavljače sastoji se od posebnog magnetskog kompasa matice, 1—4 električnih kompasnih ponavljača, iste konstrukcije kao kod žiro kompasa, i dodatnih uređaja za upravljanje i napajanje (sl. 10).

Prijenos s magnetske vjetrulje na električke ponavljače ne smije, zbog smanjenja usmjerne sile, biti mehanički, pa je stoga ovdje primijenjen optički sistem pomoću zraka svjetlosti, koje djeluju na dvije fotoćelije.

U gornjem dijelu okućja matice nalazi se fiksno ugrađeno refleksiono zrcalo (1). Ispod njega smještena je normalna kompasna vjetrulja s polukružnim isjekom, koji služi za prolaz zrȁka svjetlosti. Ispod vjetrulje smješten je na okretljivoj ploči popratni sistem, koji se sastoji od žarulje (8), koja služi kao izvor svjetlosti, dva zbirna optička sistema (7), koji usmjeruju snop svjetlosti, svaki na odnosno refleksiono zrcalo (6); preko zrcala zraka svjetlosti prolazi kroz poluprstenasti izrez na vjetrulji na prstenasto zrcalo (1); od njega se reflektira na odnosnu fotoćeliju. Osim toga, na okretljivom se prstenu nalaze još otpornici električnog mosta i elektronke dvaju pojačala s pripadnim izlaznim, upravljačkim transformatorom. Za okretanja popratnog sistema, koji treba da stalno slijedi kompasnu vjetrulju i da bude s njome poravnan, služi selsinski motor za praćenje (11), koji je učvršćen za okućje i preko zupčanog prijenosa okreće ploču sa sistemom za praćenje. Pri dnu okućja matice nalazi se prekretni motor (12) i selsinski predajnik (13), koji goni, osim popratnog motora, i sve ponavljače. Kompenzacija magnetskog kompasa matice vrši se na uobičajeni način okretljivim magnetima.

Dok brod plovi ravnim kursom, vjetrulja i popratni sistem međusobno su poravnani, pa je stoga jednaka i jačina svjetlosti jedne i druge zrake, koje padaju na fotoćelije. Podjednako osvjetljenje fotoćelija omogućuje jednaku struju u oba kraka mosta, jednake napone na rešetkama elektronki i jednake anodne struje u jednoj i drugoj elektronki. Te anodne izmjenične struje, zbog protusmjernih namotaja upravljačkog transformatora (3), ne izazivaju na njegovu sekundaru nikakvih napona i prekretni se motor (12) ne okreće. Čim brod skrene iz kursa, vjetrulja ostaje u svome smjeru, okućje kompasa, a s njime i popratni sistem, okrene se za iznos skretanja zajedno s brodom. Time se promijeni jačina svjetlosnih zraka i jačina djelovanja na fotoćeliju, pa se promijeni i jačina anodnih struja. Anodne struje više ne drže ravnotežu, i napon, koji se sada pojavljuje na izlazu upravljačkog transformatora, okreće prekretni motor, a s njime u vezi i selsinski predajnik (13), tako da popratni sistem dovede do ravnanja s vjetruljom. Time su se okrenuli i svi ponavljači i poravnali s vjetruljom.

K. pri radu mora biti zatvoren zaštitnom kapom, tako da do vjetrulje ne dopire prejaka dnevna svjetlost, jer se time nadjačava svjetlost snopova sa žarulje, i prijenos prestaje.

LIT.: The Holmes Master Magnetic Compass and Plath Indicator, The International Hydrographic Review, Monaco 1932; The D. R. Gyromagnetic Compass, The Aeroplane, London 1945, 233; H. M. Stationery Office Handbook of the Admiralty Transmitting Magnetic Compass, London 1948.P. M.

Žiromagnetski kompas je kombinacija kontroliranog slobodnog zvrka s magnetskim (ili indukcijskim) kompasom. Za pokazivanje kursa služi zvrk sa tri stepena slobode, konstruiran kao držač smjera; odstupanje njegove osovine iz smjera N—S stalno se ili povremeno korigira pomoću pripadajućeg magnetskog ili indukcijskog kompasa. Upotrebljava se prvenstveno na avionima, ali i na brodovima, osobito na manjim i drvenim objektima velikih brzina (torpedni čamci).

Ta se vrsta kompasa upotrebljava zato, što su na avionima obični magnetski kompasi, naročito pri okretima i nagibima, nepouzdani, a žiro-kompasi ograničeno upotrebljivi. Žiro-kompasi imadu, zbog velike brzine aviona, osobito na višim širinama, veliku griješku vožnje i slabu usmjernu silu, pa su stoga na širinama iznad 60° na avionima, i iznad 8о° na brodovima uopće neupotrebljivi.

Iako zvrk sa tri stupnja slobode nije osobito siguran pokazivač smjera, njegovo pokazivanje za kraći vremenski period ipak zadovoljava. Na slobodan zvrk, koji je postavljen na avionu ili na nekome brzom brodu, ne djeluju doduše ni sila teže ni sile ubrzanja. Međutim, da bi slobodan zvrk mogao poslužiti kao držač smjera, mora njegova osovina okretanja stalno pokazivati u isti određeni smjer na Zemlji i, osim toga, stalno stajati horizontalno. Naravno, tim zahtjevima običan slobodan zvrk ne odgovara. Njegova se osovina zbog trenja i obline Zemlje, odnosno njena okretanja stalno izdiže iz horizontalne ravnine. Osim toga, takav zvrk, zbog svoje tromosti, nastoji zadržati svoj smjer u prostoru, a ne na Zemlji. Prema tome, da se dobije držač smjera, treba slobodni zvrk stalno kontrolirati i korigirati njegova odstupanja po visini ili po strani i stalno ga vraćati u njegov osnovni horizontalni N—S položaj. Osovina zvrka vraća se u horizontalnu ravan i u određeni smjer pomoću umjetno izazvane precesije, koja se izaziva na taj način, što se elektromagnetom ili elektromotorom pritište na osovinu zvrka, odnosno na njegov ovjesni prsten. Korekturu za smjer vrši magnetski ili indukcijski k., a za horizontalnost osovine sila teže. Korekture se vrše stalno ili povremeno, tako da kratkotrajna odstupanja (na pr. za vrijeme okreta) ne dolaze do izražaja.

Točnost žiromagnetskih kompasa bolja je nego magnetskih kompasa. Ona je kod okreta i promjena brzina čak i bolja od žiro-kompasa, jer žiromagnetski kompasi nisu izvrgnuti griješki vožnje, balističkoj griješki, ni griješki prigušenja.

Žiromagnetski kompasi na brodovima pokreću potreban broj krmilarskih i smjernih ponavljača, služe za stabilizaciju radara i napajaju sve ostale potrošače, kojima je potreban kurs. Ovi su ponavljači redovito iste konstrukcije kao i ponavljači uobičajenih žiro-kompasa.

Žiromagnetski se kompasi upotrebljavaju danas i na većim brodovima, gdje služe kao rezervni kompasni uređaji, koji se u slučaju kvara žiro-kompasa prekopčaju na postojeće ponavljače i priključke žiro-kompasa.

Dok su kontrola i prijenos s indukcijskog kompasa na sistem zvrka-držača smjera električki jednostavni, prijenos je iz obične magnetske vjetrulje kompliciraniji, jer se magnetska vjetrulja ne smije ničim opteretiti, kako se ne bi smanjila njezina inače slaba usmjerna sila. Upotrebljavaju se prijenosi, koji se osnivaju na najrazličitijim fizikalnim principima (na рr. optički s fotoćelijama, kontaktni sistemi, kondenzatorski sistemi i t. d.).

Magnetski dio žiromagnetskih kompasa smješten je uvijek na mjestu, koje je magnetski najpovoljnije (na pr. u krilu ili repu u avionima, odnosno pod pramcem, na jarbolu ih na nekom podesnom nadgrađu na brodovima).

Na avionima i brzim čamcima upotrebljava se na pr. Sperryev Marine Gyrosyn Compass. Ovaj žiromagnetski k. brodskog tipa sastoji se: od okućja s indukcijskim svicima i električnim kompenzatorom devijacije; matičnog pokazivača; kutije sa zvrkom-držačem smjera; pojačala za praćenje i precesiju; krmilarskog i smjernog ponavljača, te sklopne kutije i pretvarača. Oblik pojedinih dijelova i način njihova međusobnog spajanja shematski prikazuje sl. 11.

Matični pokazivač ( B) i okućje s indukcijskim svicima ( A) nalikuju na odgovarajuće dijelove u magnetskom indukcijskom kompasu.

Zvrk-držač smjera smješten je zajedno sa svojim okućjem, koje služi ujedno kao stator pogonskog motora, u posebnoj kutiji ( D) i okreće se brzinom od oko 23.000 okr./ min. Pomoću svog okućja ( 14) i vertikalnog prstena ( 15) zvrk je kardanski ovješen te ima tri stupnja slobode. Kako zvrk ovdje služi kao držač smjera, to ga u horizontalnoj ravnini održava poseban precesioni motor, koji se aktivira kontaktnim segmentima, smještenima između zvrkova okućja i vertikalnog prstena. Za održavanje azimuta služi drugi precesioni motor ( 13) prstenasta oblika. U istom se okućju nalazi i zupčani prijenos ( 16) između vertikalnog prstena i osovine vjetrulje. Na toj osovini smješten je selsin za povratni prijenos podataka ( 18) .

Funkcioniranje uređaja. Izmjenični signali, koji dolaze iz okućja s indukcijskim svicima ( A), izazivaju u statoru signalnog selsina ( 4), koji se nalazi u matičnom pokazivaču, izmjenično magnetsko polje koje ima isti smjer kao i horizontalna komponenta zemaljskog magnetskog polja. Kod promjene brodskog kursa mijenja se sinhrono i podjednako smjer ovog reproduciranog polja. To izmjenično polje inducira u rotoru signalnog selsina ( 4) napone, koji preko pojačala za precesiju ( 10) i dvaju transduktorskih transformatora ( 12) djeluju na namotaj dvofaznog azimutnog precesijskog motora ( 13) . Ovaj motor pritiskom na okućje zvrka ( 14) izaziva precesiju osovine zvrka po azimutu prema magnetskom meridijanu. Skretanje osovine zvrka prenosi se preko vertikalnog prstena ( 15), zupčanog prijenosa ( 16) i osovine kompasne vjetrulje (17) na rotor (18) selsina za povratni prijenos podataka o položaju osovine zvrka. Skretanje izaziva napone u statoru tog selsina, koji se, preko selsina (5) u matičnom pokazivaču, prenose na pojačalo za praćenje (11) i time aktiviraju popratni motor (7), koji okreće osovinu matičnog pokazivača, kazaljku kursa (6), rotore signalnog selsina (4) i selsina (5) za povratni prijenos. Kad motor signalnog selsina dođe u svoj nulti položaj, t. j. kad motor stoji okomito na smjer polja u statoru, u njemu se ne inducira više nikakav napon i precesija zvrka prestane. Kad je u nulti položaj stigao i rotor povratnog selsina, popratni motor ne dobija više napona i stane. U tom su položaju vjetrulja na kutiji zvrka, kursna kazaljka na matičnom pokazivaču i osovina zvrka međusobno usklađene i poravnane sa smjerom horizontalne komponente zemaljskog magnetskog polja. Stoga k. i njegovi ponavljači, koje pokreće predajnik u matičnom pokazivaču, pokazuju pravilan magnetski kurs. Pomoću dugmeta (9) na matičnom pokazivaču može se korigirati kurs za iznos magnetske deklinacije. U tom slučaju matični pokazivač i ponavljači pokazuju pravi kurs.

Uređaj je veoma osjetljiv i za vrijeme rada stalno korigira položaj zvrkova osovine i sinhronizira sve pokazivače sa smjerom horizontalne komponente zemaljskoga magnetskog polja, tako da je u ravnom kursu najveće odstupanje manje od ½°.

LIT.: J. Stewart i N. Pierce, Marine and Air Navigation, Boston 1944; J. A. Warner, Aircraft Compasses-Description and Classification, Washington 1945; Air Navigation, H. M. Stationary Office, London 1954.V. P.

ELEKTRIČNI KOMPASI

Žiro-kompas, žiroskopski kompas, kompas na zvrk (engl. gyro-compass, franc. boussole gyroscopique, njem. Kreiselkompass, tal. girobussola), uređaj, koji se upotrebljava na brodovima za istu svrhu kao magnetski kompas. Za razliku od magnetskog, kod žiroskopskog se kompasa upotrebljava brzi rotacioni zvrk za usmjerivanje kompasne vjetrulje prema sjeveru. Kad se uporedi s magnetskim kompasom, žiro-kompas ima prednost, što pokazuje pravi, t. j. geografski sjever i što njegovi podaci ne zavise od magnetskih smetnji i utjecaja brodskog željeza. Stoga žiro-kompas nema devijacije, a može se montirati i u unutrašnjosti željeznih, pa i oklopnih brodova, gdje magnetski kompasi nisu upotrebljivi.

Povijesni razvoj. Prvi patenti i prijedlozi, da se zvrk upotrebi za pokazivanje kursa na brodovima, javljaju se već u razdoblju između 1860 i 1885, ali ti pokušaji nisu dali nikakve praktične rezultate. Izum žiro-kompasa usko je povezan s ličnošću Hermanna Anschütz-Kaempfea (Zweibrücken, 3. X. 1872 — München, 6. V. 1931). (Sl. 12.) Po završenoj srednjoj školi Anschütz studira medicinu. Nagovoren od Kaempfea, koji ga je poslije očeve smrti adoptirao, napušta studij i studira povijest umjetnosti. Poslije smrti svog poočima nasljeđuje njegov veliki imutak i bavi se, osim umjetnosti, i problemima polarnih istraživanja. Dolazi na zamisao, da osvoji sjeverni pol podmornicom. Jedan od glavnih problema u vezi s tim pothvatom jest navigacija pod ledom, jer je magnetski k., zatvoren u podmornici i u tim visokim geografskim širinama, potpuno nepouzdan. Tragajući za spravom, kojom bi, nezavisno od magnetskog kompasa, mogao održavati kurs i pod ledom, prihvaćajući tvrdnju, koju je još 1852 iznio Foucault, da osovina zvrka s potpunom slobodom okretanja zadržava u prostoru svoj smjer, Anschütz 1902, nakon višegodišnjeg eksperimentiranja, konstruira model sprave na zvrk, koja može da kod mirnog mora i do 8 sati zadrži svoj smjer. Idućih godina Anschütz i dalje usavršava svoju spravu, koju naziva držačem smjera (Richtungshalter). Rad na žiroskopu toliko ga je zaokupio, da je ideju polarne ekspedicije sve više zapostavljao. No kako je sprava bila na moru dosta osjetljiva pri ljuljanju i posrtanju broda, Anschütz, nezadovoljan postignutim rezultatima, napušta ideju držača smjera i prihvaća drugu varijantu Foucaultova zvrka, jer je uvidio, da držač smjera nije nikakva zamjena za magnetski kompas.

God. 1905 Anschütz eksperimentira zvrkom, kome je jedan stupanj slobode djelomično ograničen. God. 1906 vrši svoja istraživanja na široj bazi uz pomoć fizičara Schulera. Premještajući težište sistema ispod sjecišta osovina zvrka, dobiva spravu, koja se sama postavlja i uvijek opet vraća u meridijan. God. 1907 završen je prvi model brodskog kompasa s jednim zvrkom. Pokusi, koji su vršeni takvim kompasom na brodovima njemačke ratne mornarice u toku 1908, dali su povoljne rezultate, pa se pristupilo serijskoj proizvodnji žiro-kompasa. No kako je taj kompas bio ipak još nesiguran na uzburkanu moru u interkardinalnim kursovima, Anschütz je konstruirao novi kompas sa 3 zvrka. Takav novi kompas više nije osjećao valjanje broda, a u praksi je bio dobar. S njegovom se proizvodnjom otpočelo 1912. Poslije Prvog svjetskog rata, hoteći da još poboljša svoj k., Anschütz je ponovo razradio novu konstrukciju kompasa na zvrk. Tako je nastao žiroskopski Anschützov k. sa dva zvrka, koji su smješteni u kugli, što lebdi u tekućini. Taj se tip kompasa počeo proizvoditi 1925 i upotrebljava se s neznatnim izmjenama do danas.

Osim Anschütza i drugi su se u to vrijeme bavili konstrukcijom kompasa na zvrk. Tako je već 1911 Elmer Sperry iz USA prijavio patentnom uredu svoj žiro-kompas, a 1916 je S. G. Brown s Johnom Perryem patentirao Brownov žiro-kompas u V. Britaniji. Kasnije su prihvatile proizvodnju žiro-kompasa i firme Arma, AOIP, Elliot Bros., Microtecnica, Plath i dr., po licenciji ili po vlastitoj konstrukciji.

Kroz pola stoljeća žiro-kompasi su znatno usavršeni. Sada su neosjetljivi na brodske utjecaje, a omogućuju vrlo točno ručno ili automatsko krmilarenje, što znatno smanjuje vrijeme vožnje i utrošak goriva. Osim toga, žiro-kompasi mogu usmjerivati veći broj ponavljača i daju podatke о kursu ostalim uređajima, koji ih trebaju. Zbog svih tih ekonomskih i tehničkih prednosti žiro-kompasi se sada upotrebljavaju na svima većim putničkim, teretnim brodovima i ratnim brodovima, ali uvijek uz magnetski kompas.

Zvrk i njegove osobine. Rad se žiro-kompasa zasniva na fizikalnim svojstvima zvrka, na djelovanju sile teže i na okretanju Zemlje. Zvrk je rotaciono tijelo, kome je masa jednolično raspoređena oko njegove osovine obrtanja. Radi povećanja momenta tromosti zvrkovi imadu obično podebljani vanjski obod. Zvrk, koji je obješen na pr. na kardanskom privjesu, tako da se može u svim smjerovima slobodno okretati oko svog težišta, koje leži u sjecištu njegovih triju osovina, zove se slobodan zvrk ili zvrk sa tri stupnja slobode (sl. 13).

Za slobodan zvrk, koji se brzo okreće, vrijede ovi zakoni:

1. On, ako se isključe trenja i druge smetnje, zadržava u prostoru svoj smjer, a produženje njegove osovine pokazuje uvijek na isto zviježđe, bez obzira na kretanje njegova postolja. Na nj, dakle, ne djeluju ni sila teže, ni okretanje Zemlje. 2. Pomicanje paralelno s osovinom, oko koje se okreće, nema na zvrk nikakva utjecaja. 3. Ako okomito na krajeve osovine zvrka, oko koje se okreće, djeluje neki spreg sila (sl. 14), to se zvrk ne će otkloniti u smjeru djelovanja toga sprega, već u smjeru, koji je pomaknut za 90° u smjeru okretanja zvrka. Osovina zvrka pruža, međutim, velik otpor sili, koja nastoji da je pomakne.

Vertikalni spreg sila zaokrenut će zvrk u horizontalnoj ravnini, a horizontalni u vertikalnoj. Zakretanje osovine zvrka zbog utjecaja vanjske sile naziva se precesijom. Ona traje samo tako dugo, dok djeluje sila na osovinu. Pošto sila prestane djelovati, osovina zvrka ostaje u položaju, koji upravo zauzima, i više se ne vraća natrag u svoj prvobitni položaj. Brzina precesije proporcionalna je veličini sile, a obratno proporcionalna težini zvrka i njegovu broju obrtaja.

Ako se slobodan zvrk postavi na ekvatoru s osovinom u smjeru istok-zapad (sl. 15), istočni će se kraj osovine stalno izdizati, jer zvrk, zbog svoje tromosti, zadržava svoj položaj u prostoru, dok se Zemlja ispod njega okreće od zapada prema istoku. Tek nakon 24 sata zvjezdanog vremena stići će zvrk u svoj prvobitni položaj u odnosu na Zemlju. Prema tome, slobodan zvrk nije podesan za navigaciju, jer njegova osovina ne pokazuje prema sjeveru niti se usmjeruje u meridijan. Takav zvrk može poslužiti samo kao držač smjera.

Zvrk kao kompas. Kod zvrka, koji treba da posluži kao k., nije dovoljno da zadržava samo određeni smjer u prostoru; treba da se njegova osovina usmjeruje sama u pravac meridijana i da se, ako i skrene iz njega, uvijek opet u nj vraća. To se postiže pomoću sile teže i okretanja Zemlje. Kod slobodnog zvrka težište sistema leži u sjecištu njegovih triju osovina. Na kretanje takva sistema sila teže nema nikakva utjecaja. Da bi se omogućilo djelovanje sile teže, treba pomaknuti sistemno težište ispod sjecišta osovina ili iznad njega. To pomicanje može biti stalno ili privremeno, kad osovina kompasa izađe iz svoga horizontalnog položaja.

Od pet tipičnih kompasa na zvrk, kompasi firma Anschütz, Arma, Brown i Plath imaju stalno spušteno, a k. firme Sperry privremeno podignuto težište.

Sistemi sa spuštenim težištem vladaju se kao njihalo. Djelovanje sile teže na sistem u njihanju pokazuje sl. 16a i b. Zbog okretanja Zemlje od zapada prema istoku, jedan se kraj osovine zvrka stalno uzdiže, jer zvrk, zbog svoje tromosti, zadržava u prostoru svoj smjer. Sila teže nastoji da privuče donji, teži dio sistema i time preko ležaja na kućištu pritište na osovinu zvrka u smjeru strelica. Posljedica djelovanja ovog sprega sila na osovinu jest precesija P i, ukoliko se zvrk obrće u istom smjeru kao Zemlja, skretanje osovine zvrka bit će na sjevernoj hemisferi prema sjeveru. Ovakvi kompasni sistemi, ukoliko imadu samo jedan zvrk, pokazuju u osnovi loša svojstva pri uzburkanu moru (stari Anschützov kompas).

Da bi izbjegao ove nedostatke, Sperry je kod svog kompasa primijenio drugi način usmjerivanja osovine zvrka u meridijan. On je upotrebio t. zv. balističke komunikacijske posude sa živom, koje počinju djelovati tek onda, kad se osovina zvrka izdigne iz horizontalnog položaja, a djeluju kao da se težište sistema podiglo iznad sjecišta osovina zvrka (sl. 16c). I u tom slučaju dolazi do precesije i skretanja zvrka na sjevernoj hemisferi prema sjeveru, ako je smjer obrtanja zvrka obratan od smjera okretanja Zemlje.

Kod jednog i drugog sistema izdizanje se osovine nastavlja, sve dok ona ne stigne u meridijan, gdje je izdizanje najveće (točka b, sl. 17a). Stoga će u meridijanu biti najveće i djelovanje sile teže i brzina precesije. Nakon prolaska kroz meridijan počinje se kraj osovine, zbog okretanja Zemlje, polagano spuštati, i brzina precesije opada, a past će na nulu, kad osovina u točki с stigne u svoj horizontalni položaj. Tada je kut skretanja osovine prema zapadu jednak prvobitnom skretanju osovine na istok. Kraj se osovine spušta i dalje ispod horizontale; zato spreg sile teže sada djeluje na osovinu u obratnom smjeru; to uzrokuje i obratnu precesiju. Stoga se kraj osovine vraća prema istoku preko točke d u točku a i opisuje oko meridijana elipsu, koja je to veća, što je veće početno skretanje od meridijana. Kako je trenje kod kompasa na zvrk svedeno na minimum, praktički nema mehaničkog prigušivanja, i osovina će zvrka oscilirati danima oko meridijana, dok se u njemu ne smiri.

Prigušivanje oscilacija osovine zvrka služi za to, da bi se skratilo vrijeme potrebno za umirenje osovine u meridijanu. Prigušivanje se ne smije vršiti povećanjem trenja, jer bi se time smanjila i onako dosta malena usmjerna sila u blizini meridijana. Ono je kod pojedinih kompasa izvršeno različito. Prigušivanje se postiže smanjenjem horizontalne precesije pomoću prigušnih uljnih posuda, koje polaganim pretakanjem ulja premještaju težište i time smanjuju djelovanje sile teže (Anschütz, Arma, Plath) , ili stvaranjem protuprecesije, koja djeluje vertikalno i suprotno izdizanju osovine ( Sperry) .

Zbog umjetno stvorenog prigušivanja, produženje osovine zvrka ne opisuje više oko meridijana elipsu, nego logaritamsku spiralu. Veličina se prigušivanja odabire obično tako, da visina svake iduće amplitude za vrijeme oscilacije padne na ¹/ ₃ prethodne, t. j. tako, da prigušenje iznosi oko 67% (sl. 17a i b).

Jedna horizontalna oscilacija vjetrulje oko svoje vertikalne osi traje oko 84 minute. Za dovoljno smirenje vjetrulje potrebne su 2,5—4 oscilacije. Zbog toga treba općenito električni k. staviti u pogon 3—5 sati prije isplovljenja, jer tek nakon toliko vremena on ispravno pokazuje (sl. 18).

Utjecaj ljuljanja, posrtanja i vibracija broda bio je, osobito kod starijih kompasa na jedan zvrk, znatan; griješke, koje su se pojavljivale, naročito u interkardinalnim kursovima, iznosile su i do 30°. Ta je griješka uglavnom posljedica premalenog momenta tromosti kompasnog sistema oko osi N—S. Sistem zvrka, naime, može se njihati u horizontalnoj ravnini oko osi N—S i E—W. Period njihaja oko osi E—W dug je zbog djelovanja zvrka, koji znatno povećava stvarni moment tromosti sistema (kod Anschützova kompasa oko 80 minuta). Kratko je trajanje jednog njihaja oko osi N—S kod kompasa samo s jednim zvrkom, i iznosi tek nekoliko sekunda, jer je moment tromosti malen.

Ljuljanje, posrtanje ili neke brodske vibracije ne mogu uopće izazvati njihanje kompasnog sistema oko osi E—W, jer je njihov period znatno kraći od perioda njihanja zvrčnog sistema, pa se pozitivni i negativni utjecaji, uzrokovani ljuljanjem i t. d., međusobno u srednjoj vrijednosti poništavaju. Međutim, period ljuljanja broda i ljuljanja kompasnog sistema oko osi N—S padaju u isti veličinski red, pa stoga u kursovima N i S može doći do njihanja vjetrulje. Ljuljanje u kursu N i S ne izaziva griješke, jer težište sistema, koje pogađaju udarci od ljuljanja, leži u ravnini E—W. Ljuljanje u interkardinalnim kursovima pobuđuje kompasni sistem sa spuštenim težištem, t. j. sistem njihajnog tipa na ljuljanje oko osi N—S. Udarci od ljuljanja sada pogađaju težište ponekad istočno, a ponekad zapadno od meridijana, pa se stoga ne poništavaju, već izazivaju skretanje i griješke.

Protiv spomenutih nedostataka primjenjuju se razna sredstva i metode: 1. da se uopće spriječi ljuljanje zvrčnog sistema oko osi N—S, kompasni se sistem konstruira i stabilizira sa dva, odnosno sa tri zvrka (Arma, Anschütz, Plath). Time postaje period njihanja zvrka oko osi N—S znatno dulji od perioda ljuljanja broda (2—12 minuta).

2. Kompasni se sistem zajedno s komunikacijskim posudama konstruira tako, da nema svojstvo njihala, već da njegovo težište pada u sjecište osovina, na kojima visi. Stoga se kod njihanja ne stvaraju nikakva ubrzanja, pa ne dolazi do ljuljanja sistema i pogrešnog pokazivanja. Takav se zvrk, dok je horizontalan u meridijanu, vlada kao slobodan zvrk (Sperry).

3. Da bi se spriječio njihajni efekt, t. j. tendencija neuravnoteženog zvrčnog sistema, da se okrene u položaj, u kome će svi njegovi djelići biti što dalje od osovine njihanja, treba zvrčni sistem vrlo pažljivo izbalansirati prikladnim utezima. To je osobito važno kod kompasa, koji nisu stabilizirani dodatnim zvrkovima (Sperry).

Ako se primijene sve mjere, može se i kod kompasa s jednim zvrkom postići neosjetljivost prema ljuljanju i posrtanju broda i brodskim vibracijama.

Utjecaj geografske širine. Kad na ekvatoru stoji osovina zvrka u meridijanu, ona u njemu i ostaje, jer su tu meridijani međusobno paralelni. Međutim, na širinama van ekvatora meridijani konvergiraju prema južnom i sjevernom polu, dok zvrk, zbog svoje tromosti, nastoji da zadrži smjer u prostoru. Zbog okretanja Zemlje zvrk skreće iz meridijana, a osovine mu se spuštaju, odnosno izdižu iz horizontalne ravnine (sl. 19). Da bi osovina zvrka i u tim širinama ipak ostala u meridijanu, treba da postoji neka stalna precesija, koja, na pr. na sjevernoj hemisferi, ima zapadni smjer. Takva precesija može da postoji samo onda, ako je osovina zvrka već u meridijanu stalno nešto izdignuta.

Razne firme to postižu na različite načine. Brown daje pomoću malog utega, t. j. pomoću svog širinskog korektora osovini zvrka za svaku geografsku širinu potrebnu pretegu, koja izaziva precesiju u horizontalnom smjeru. I kod Sperryeva kompasa balistički živin sistem kod izdizanja izazivao bi precesiju (sl. 16c). No kako svako aktiviranje balističkog sistema zbog ekscentričnog pričvršćenja na sistem zvrka izaziva, radi prigušenja, i protuprecesiju u vertikalnom smjeru, precesija djeluje protivno od izdizanja i prigušuje ga. Da bi ipak postojala stalna precesija, osovina zvrka mora biti neprekidno toliko skrenuta prema istoku, da izdizanje zbog okretanja Zemlje bude upravo jednako protuprecesiji prigušenja (sl. 20). Taj kut skretanja predstavlja griješku, koja se mijenja s geografskom širinom. Ona je malena, a ispravlja se pomicanjem pramčanice pomoću širinskog korektora. Kod Arme, Anschütza i Platha izdizanje se vrši samo, a posljedica je i odnosna stalna precesija. Prigušenje kod ovih kompasa, kao i kod Brownova, ne stvara nikakvu griješku, jer djeluje samo u slučaju, ako se mijenja nagib osovine zvrka.

Griješka vožnje. Žiro-kompas pokazuje na brodu, koji miruje, uvijek točno prema sjeveru. Čim brod vozi, pojavljuje se u nekim kursovima t. zv. griješka vožnje, koja uglavnom nije velika i može se, ako je potrebno uzeti u obzir kao ispravka. Griješka vožnje nastaje, jer na kompas, osim brzine okretanja Zemlje, djeluje i brzina vožnje broda.

Točka se na ekvatoru okreće brzinom od oko 900 čv. Prema polovima ta brzina opada i v _z = 900 cosφ. Ako brod vozi u kursu E ili W, zbrajaju se brzina Zemlje i broda, odnosno odbijaju se, ali njihova rezultanta v _r ostaje u istočnom smjeru. Stoga se u ovim kursovima ne pojavljuje griješka vožnje (sl. 21a). Ako brod vozi u sjevernom ili južnom kursu, rezultantna brzina v _r između brzine okretanja Zemlje v _z i brzine broda v _b ne leži više u smjeru, već odstupa za kut δ (sl. 21b). Kako se osovina zvrka postavlja okomito na tu rezultantu, neće ni kompas više pokazivati prema sjeveru, već pogrešno za kut δ, koji se zove griješka vožnje. Veličinu joj daje izraz: formula

Griješka vožnje ovisi, dakle, о geografskoj širini φ, brzini broda v _b i о kursu K _p, u kome brod vozi. Na širini od 45° ona, na pr., za svakih 10 čv u kursu N iznosi 0,9°. Ta se griješka pojavljuje kod svih kompasa na zvrk. Neki kompasi imadu već ugrađene ručne ili automatske korektore (Anschütz, Arma, Sperry), a kod drugih treba korekturu naći u tablicama i uzeti u obzir računski ( Brown, Plath).

Balistički izboj. Utjecaj promjene brzine ili kursa na žiro-kompas najbolje pokazuje primjer. Na brodu, koji vozi sa 30 čv u kursu N, na širini φ = 45° griješka vožnje iznosi δ = + 2,7°. Okrene li se brod za 180° u kurs S, to se griješka vožnje izmijeni na δ = — 2,7°. Ukupna promjena, koju treba da prevali osovina zvrka između jednog i drugog fiktivnog meridijana, iznosi dakle 5,4°. Na prvi pogled čini se nemoguće, da bi osovina zvrka mogla u roku od nekoliko minuta, koliko traje okret, slijediti tako veliku kutnu promjenu; ali zbog t. zv. balističkog izboja k. ipak može slijediti i tako velike promjene.

Dok brod povećava ili smanjuje brzinu, smjer se djelovanja sile teže prividno izmijeni: kod ubrzanja od okomice prema naprijed, a kod usporenja prema natrag. Ta se pojava može opaziti i u autobusu, koji postepeno ubrzava ih usporuje vožnju. Zbog prividne promjene smjera djelovanja sile teže, i osovina se zvrka prividno izdigne ili spusti, pa se kao posljedica toga javlja precesija, koja traje, sve dok traje i promjena brzine. To se skretanje zove balistički izboj ili, pravilnije, izboj ubrzanja. Ta je precesija nasreću usmjerena uvijek prema novom fiktivnom meridijanu. Ako perioda njihanja žiro-sistema oko vertikalne osi iznosi otprilike 84 minute, balistički je izboj uvijek jednak ukupnoj promjeni griješke vožnje kod stare i nove brzine. Slično se događa, kad brod samo promijeni kurs, a ne i brzinu, jer se i u tom slučaju mijenja meridionalna komponenta brzine, koja uzrokuje prividno izdizanje i balistički izboj. Kako je balistički izboj na svim geografskim širinama jednak, a griješka vožnje promjenljiva, kompasi se konstruiraju za određenu srednju širinu, a na drugim širinama nastupa griješka jednaka razlici između promjene griješke vožnje i balističkog izboja, koja redovito nije veća od 1°, a nakon prigušenja i smirenja zvrka nestaje. Kod nekih se kompasa ispravlja i ta griješka promjenom njihajne osobine žiro-sistema u pojedinim širinama. Tako, na pr., Arma tu korekturu vrši promjenom brzine okretanja zvrkova.

Griješka gušenja. Kod iznenadnih većih promjena kursa ili brzine nastupa i manja griješka u vezi s djelovanjem uređaja za prigušenje. Za vrijeme okreta broda određena količina ulja prijeđe s jedne strane prigušnog sistema u drugu te izazove precesiju i griješku, koja kasnije nestaje. Za sprečavanje te griješke Arma ima u spojnom vodu prigušnih posuda magnetski ventil, koji se automatski zatvara kod okreta većih od 15°.

Usmjerna sila. Da bi se žiro-kompas što bolje i točnije usmjerio u meridijan, potrebno je, da ima što veću usmjernu silu. Ona pri skretanju iz meridijana za kut a iznosi:

D _s = u-cos φ · I · ω sin α (Din · cm),

gdje je u kutna brzina Zemlje, φ geografska širina, I moment tromosti oko vertikalne osi i ω kutna brzina zvrka. Kako je iznos u cos φ inače malen, a još se i smanjuje prema polovima, to treba što više povećati faktore I·ω, da se dobije što veća usmjerna sila. Moment tromosti zvrka I može se povećati povećanjem mase, veličine i oblika zvrka i povećanjem broja zvrkova, a kutna je brzina donekle ograničena veličinom zvrka. U praksi se upotrebljavaju zvrkovi težine 2—55 kg s brzinom okretaja od nekoliko tisuća do preko 20.000 okr./ min. Najveći broj upotrebljenih zvrkova u jednom kompasnom sistemu iznosi 3. Iako se povećanjem zvrka znatno povećava vrijednost I·ω, a time i usmjerna sila, kod teških zvrkova nastaje znatno povećanje trenja. Zbog smanjenja usmjerne sile prema polovima žiro-kompasi su upotrebljivi na brodovima najviše do 85° geografske širine.

Trenje samog zvrka nastoji se što više smanjiti, osobito trenje matičnog sistema oko vertikalne osovine. Prvo se postiže dobrim podmazivanjem i pogonom zvrka u vakuumu ( Arma) ili vodiku ( Anschütz) . Smanjenje trenja oko vertikalne osovine postiže Brown specijalnim podmazivanjem i pulsirajućim dizanjem vertikalne osovine. Sperry pak vješa cijeli zvrčni sistem na žicu, a prsten, koji drži žicu, prati i najmanji pokret sistema. Sistem zvrka kod kompasa Arme, Anschütza i Platha pliva, odnosno lebdi u nekoj tekućini, te i kod posljednja dva prati i najmanji pokret zvrčnog sistema.

Žiro - kompas firme Sperry tip Mk. XIV. Kompletan uređaj ovog kompasa sastoji se od kompasa matice, pretvarača, razvodne ploče, pojačala, regulatora mrežnog napona i potrebnog broja krmilarskih i azimutnih ponavljača. Osim toga, mogu se na uređaj priključiti i pisač kursa, stabilizator radara, radiogoniometer i drugi uređaji.

Najvažniji je dio uređaja matica kompasa, koju čine: matični sistem zvrka, fantomni prsten, živin balistički uređaj, gornji prstenasti nosač i kompasno okučje s kardanskim prstenima.

Matični sistem zvrka je najosjetljiviji dio žiro-kompasa, koji se usmjeruje u meridijan (sl. 22). On se sastoji od jednog zvrka s okučjem i vertikalnog prstena, koji nosi na svojoj N i S strani konzole s utezima za balansiranje sistema. Zvrk, težak 24 kg, okreće, kao i kod svih drugih žiro-kompasa, trofazni asinhroni krletkasti motor sa 6000 okr./ min. Stator je toga motora smješten u okućju zvrka, a kao rotor služi zvrk. Okućje zvrka učvršćeno je okretljivo oko svoje osovine E—W za vertikalni prsten, koji sa svojim donjim i gornjim čepom stoji u ležajima fantomnog prstena. Cijela težina sistema zvrka ne prenosi se na ove ležaje, već visi, radi sprečavanja trenja, na čeličnoj žici, koja je obješena ispod kompasne vjetrulje na nastavku fantomnog prstena (sl. 23). Prema tome, sistem zvrka ovog kompasa, dok je horizontalan, ima tri stupnja slobode.

Fantomni prsten smješten je koncentrično oko vertikalnog prstena. S gornje strane ima nastavak, na kome se nalaze kontaktni prsteni za dovod struje zvrku i indukcijskim svicima, zupčani vijenac za njegovo okretanje, kompasna vjetrulja sa držačem žice, koja nosi sistem zvrka. Fantomni prsten visi cijelom svojom težinom u kugličnom ležaju gornjeg prstenastog nosača, a može se okretati oko svoje vertikalne osi. Njegov je zadatak da prati sistem zvrka radi smanjenja trenja i da dovodi struju, te nosi i aktivira indukcijski transformator za praćenje. Na njemu je smješten, okretljivo oko osovine E—W, i živin balistički sistem.

Živin balistički sistem sastoji se od dva para komunikacionih posuda, koje su dolje povezane spojnom, a gore odušnom cijevi. Sve ove posude pričvršćene su na okvir, koji dolje ima prečku, kojom je nasađen na čep na okućju zvrka. Čep je smješten asimetrično prema istoku. Posude balističkog sistema napunjene su do polovine živom. Dok zvrk stoji horizontalno, balistički sistem, koji visi na fantomnom prstenu, ne vrši na njega nikakav pritisak. Kad se osovina zvrka izdigne, okućje povuče za sobom i balistički sistem, pa živa počinje teći iz sjeverne u južnu posudu, a to stvara izdizanje težišta i precesiju prema meridijanu. Pritisak, koji vrši balistički sistem na kućište, može se podijeliti na vertikalnu i manju horizontalnu komponentu, jer se hvatište sile nalazi van simetrale. Horizontalna komponenta izaziva protuprecesiju za gušenje izdizanja, a vertikalna komponenta stvara precesiju prema meridijanu (sl. 16c).

Gornji prstenasti nosač nosi, osim fantomnog prstena, i druge sporedne uređaje, kao azimutni motor, koji preko zupčanog prijenosa — radi praćenja — okreće fantomni prsten, nosače četkica za dovod struje, korektor brzine i geografske širine, prsten s pramčanicom i koračni predajnik za prijenos kursa na ponavljače. Prstenasti nosač visi о kardanskom privjesu.

Okućje kompasa služi za nošenje i zaštitu cijelog matičnog sistema. Na njegov gornji kraj učvršćen je oprugama kardanski privjes, koji je snabdjeven i prigušnim uređajima.

Praćenje matičnog sistema vrši kod ovog kompasa fantomni prsten, koji zbog toga nosi željeznu jezgru u obliku slova E, koja ima jedan pobudni i dva indukcijska svitka (sl. 23). Indukcijski su svici vezani u seriju i namotani u obratnom smjeru. Kad su oba prstena poravnana, stoji kotvica, koja je učvršćena na vertikalni prsten, točno ispred E-jezgre i naponi, inducirani u oba svitka, jednako su veliki, ali suprotnog smjera, i međusobno se poništavaju. Čim se fantomni prsten makne, jedan od napona prevlada. Tako dobiveni mali naponi pojačavaju se u pojačalu i pošto se pretvore u istosmjernu struju, upotrebe za pokretanje azimutnog motora u jednom ili drugom smjeru, dok ne dođe opet do poklapanja prstena.

Prijenos na ponavljače je kod ovog kompasa potpuno odvojen od praćenja. Fantomni prsten okreće preko zupčanog prijenosa predajnik koračnog sistema, koji preko svojih kontakta ukopčava pojedine magnetske svitke u prijemnicima ponavljača. Time koračni predajnik magnetskim putem okreće kotvicu u prijemnicima, a kotvica to svoje kretanje pomoću zupčanika prenosi na vjetrulje ponavljača (sl. 24). Prema tome, koliko se prilikom promjene kursa okrene fantomni prsten, toliko se okrene i koračni predajnik, a zajedno s njime i svi ponavljači. Oni pokazuju isti kurs kao i vjetrulja matice.

Žiro-kompas firme Brown tip A može poslužiti izravno kao krmilarski kompas; u njegovu se okućju nalaze svi dijelovi, koji služe za pogon, uključivši motor-generator (sl. 32). Matica se ovog kompasa sastoji uglavnom od tri dijela: sistema zvrka, okvira matice i popratnog prstena (sl. 25). Između Sperryeva i Brownova kompasa ima dosta sličnosti u osnovnoj konstrukciji, pogonu, praćenju i pokretanju ponavljača. Razlikuju se samo u nekim detaljima.

Jedan zvrk, koji je težak svega 2,1 kg, smješten je u okućju, koje i ovdje visi u vertikalnom prstenu. Zvrk se okreće sa 16.000 okr./ min, a zračni mlaz, koji se stvara njegovim okretanjem, služi za aktiviranje radnih i prigušnih uljnih komunikacijskih posuda, koje su, za razliku od Sperryeva kompasa, učvršćene izravno na okućje zvrka.

Radne posude napunjene su do polovine uljem i međusobno spojene jednom cijevi. Služe za usmjerivanje zvrka u meridijan. Na gornju stranu obiju posuda spojene su cijevi, koje dolaze od razvodnika za tlačni zrak, što ga ispuhuje mlaznica smještena na vertikalnom prstenu (sl. 25). Dok je osovina zvrka horizontalna, pritisak je tlačnog zraka na obje posude jednak i razina se ulja u njima ne mijenja. Čim se, na pr., sjeverni kraj osovine izdigne, poveća se pritisak zraka na južnu posudu i ulje prelazi u sjevernu posudu, pa time premješta težište sistema. Pod utjecajem sile teže, koja sada tlači na sjeverni kraj osovine zvrka, dolazi do precesije prema meridijanu.

Posude za prigušenje nešto su manje, a ventil, koji se nalazi u sjevernoj posudi, dopušta samo polagano prelaženje ulja iz jedne posude u drugu. I te posude rade na tlačni zrak, samo su priključene obratno od radnih posuda. Kod izdizanja sjevernog kraja osovine zvrka puni se južna posuda, a time se smanjuje djelovanje radnih posuda i tako guši horizontalna precesija.

Trenje u donjem ležaju vertikalnog prstena, na kome kod ovog kompasa leži cijela težina sistema zvrka, smanjuje se pomoću specijalnog ležaja u uljnoj sisaljci, koja je učvršćena na donjoj strani okvira matice. Ovdje sisaljka stalno tlači ulje u donji ležaj i diže vertikalni prsten sa zvrkom oko 180 puta u minuti.

Iako Brownov k. sa svojim malim zvrkom ima manju usmjernu silu od Sperryeva i Anschützova kompasa, on je, zbog preciznosti izradbe, dovoljno točan. Osim toga, on je po konstrukciji jednostavan i čvrst, a zbog svoga zbijenog oblika i male težine instalacija je jednostavna.

Žiro-kompas firme Anscbütz tipa »Standart«. Taj kompasni uređaj čine: kompasna matica, motor generator, alarmni uređaj i sklopna kutija, koja sadržava sve dijelove, što su potrebni za pogon, napajanje, praćenje matice, pojačanje i priključak ponavljača.

Matični je sistem ovog kompasa u znatnoj mjeri različit od opisanih jednozvrčnih kompasa te sadržava više interesantnih tehničkih rješenja. Matica se sastoji: od kugle s matičnim sistemom, popratne kugle, kotla za tekućinu, poklopca kotla i okućja kompasa s kardanskim privjesom.

Matični sistem (sl. 26) smješten je u kućištu kuglastog oblika, koje slobodno lebdi u tekućini popratne kugle. U lebdećoj kugli nalazi se krletkasti nosač, na kome su smještena okućja dvaju međusobno spregnutih zvrkova, koji stoje pod kutom od 90°. Svaki zvrk teži 2,2 kg i okreće se sa 20.000 okr./ min. Da bi se smanjilo trenje, poboljšalo hlađenje i spriječila oksidacija mazivog ulja, lebdeća je kugla napunjena vodikom. U gornjem dijelu kugle smještena je prstenasta prigušna posuda sa više pregrada te s rupicom za ulje i zrak na svakoj pregradi. Posuda je napunjena do polovine uljem.

Prilikom izdizanja osovine oko koje se okreće zvrk, ulje polagano prelazi na spuštenu stranu. Težina premještenog ulja premješta težište sistema, odnosno na sistem vrši pritisak, koji djeluje suprotno djelovanju sile teže; time smanjuje horizontalnu precesiju i tako prigušuje oscilacije. Pri dnu kugle smješten je odbojni svitak, koji sa svojim izmjeničnim magnetskim poljem, a pomoću vrtložnih struja, koje stvara u dnu popratne kugle, odbija i centrira lebdeći sistem, tako da kugla lebdi u tekućini na pravoj daljini od dna popratne kugle slobodno i ispravno. Za dovod triju faza struje za pogon zvrka predviđene su na kugli donja i gornja kalota i ekvatorski poluprsten. Struja se dovodi kugli iz popratne kugle kroz provodljivu tekućinu. Za prolaz struje, koja upravlja praćenjem, služe na lebdećoj kugli dva uža ekvatorska poluprstena. Sve su površine za vođenje struje pokrivene mješavinom grafita i tvrde gume, a ostala je površina izolirana tvrdom gumom (sl. 29).

Popratna kugla s vanjske strane okružuje lebdeću kuglu. Popratna kugla visi na 7 izoliranih šipki, koje služe za dovod i odvod struje. Glava nosača popratne kugle smještena je okretljivo na ležištu poklopca, a na svome gornjem kraju nosi kompasnu vjetrulju i kontaktne prstene za dovod struje. Radi dovoda struje matičnom sistemu nalaze se i s unutrašnje strane popratne kugle, odnosne provodljive površine i kontakti (sl. 28).

Kotlić za tekućinu napunjen je mješavinom destilirane vode, glicerina i benzojeve kiseline. Tekućina oplakuje lebdeću i popratnu kuglu, koje vise u kotliću. Kotlić s vanjske strane ima ugrađene grijače i rashladne površine, jer je potrebno da temperatura tekućine bude stalna, kako bi kugla lebdjela uvijek na pravilnoj visini. I tekućinu treba spočetka grijati, a poslije, kad se prolaskom struje zagrije, hladiti mlazom zraka pomoću ventilatora. Kotlić je pričvršćen oprugama i smješten u unutarnjem kardanskom prstenu.

Poklopac kotlića nosi sa svojim ležištem popratnu kuglu; na njemu se osim toga nalaze kontakti za dovod i odvod struje iz kugle, motor za praćenje okretanja popratnog sistema i 10° dodatne vjetrulje, regulator topline s potrebnim kontaktima za ukopčavanje i iskopčavanje ventilatora i grijača, živin termometar i priključnice za struju.

Okućje kompasa ima pri dnu ugrađen ventilator za hlađenje kotlića, a pri vrhu kardanski privjes za nošenje kompasnog sistema.

Praćenje i prijenos kursa na ponavljač. Dok se upravljanje praćenja kod većine kompasa vrši pomoću indukcijskih svitaka, kod ovog se kompasa upravljanje vrši na principu Wheatstoneova mosta (sl. 29). Iz kontaktnog poluprstena na lebdećoj kugli teče struja kroz tekućinu na kontakte W1 i W2 popratne kugle. Otpor je tekućine, već prema međusobnom položaju unutarnje i popratne kugle, jednak ili na jednoj ili na drugoj strani veći. S kontakta W1 i W2 struja teče preko simetrične prigušnice i njezina srednjeg odvojka natrag u izvor. Poluprsten, tekućina, kontakti i prigušnica čine Wheatstoneov most, a u njegovu poprečnom kraku leži, direktno ili priključen preko pojačala s elektronkama, namotaj dvofaznog izmjeničnog motora, koji se, već prema fazi struje u tom namotaju, okreće na jednu ili na drugu stranu. Taj motor pokreće selsinski predajnik, koji sinhrono okreće motor za praćenje na matici i motore ostalih ponavljača i priključaka. Kod okretanja broda lebdeći sistem ostaje u svome meridijanskom položaju, a popratna kugla počinje slijediti okret broda. Time se narušava ravnoteža Wheatstoneova mosta, pa naponi na kraju prigušnice više nisu jednaki, već su u protufazi i više se ne poništavaju. Tada struja proteče kroz namotaj motora, koji se prema fazi struje počinje okretati na jednu ili na drugu stranu. Motor time preko selsinskog prijenosa okreće popratnu kuglu u odnosnom smjeru, tako da opet dođe do ravnanja i ravnotežnog položaja između unutarnje i vanjske kugle.

Ovaj k. treba staviti u pogon 4—5 sati prije isplovljenja.

Žiro-kompas firme Plath ide također među kompase sa dva zvrka, kod kojih matični sistem pliva ili lebdi u nekoj tekućini. Njegova konstrukcija u mnogočemu naliči na Anschützov kompas. Zvrkovi su slični po veličini i broju okretaja, na isti se način dovodi struja za dvije faze radi pogona zvrkova; praćenje se upravlja također na principu Wheatstoneova mosta; jednako je riješeno i prigušenje i pogon ponavljača.

Međutim, izradba samog matičnog sistema ukazuje na niz posebnih tehničkih rješenja. Okućja obaju zvrkova smještena su u plovku kuglasta oblika s ljevkastim udubljenjem sa gornje strane (sl. 30). Okućja su međusobno spregnuta i obješena pomoću žica, čime sistem matice postaje manje osjetljiv na udarce. Kuglast plovak kod ovog kompasa ne lebdi, već pliva u popratnom kotliću, u kome se nalaze dvije tekućine, od kojih je donja živa, a gornja destilirana voda s glicerinom i benzojevom kiselinom. Time se postiže, da utonuće kuglasta plovka gotovo uopće ne ovisi о temperaturi tekućine niti о odbojnom svitku, koji ovdje zamjenjuje centrirni stupić. On zahvaća u samo središte plovka. Prema tome, ako nestane struje za nekoliko minuta, plovak neće sjesti na dno popratnog kotlića te se neće na kompasu pojaviti znatnije griješke. Centrirni stupić služi ovdje i za dovod treće faze struje.

Tvrdi se, da takva konstrukcija kompasa dopušta ljuljanje do 50°, posrtanje do 35° i promjene temperature od —10° do +6o°C. Kompas treba staviti u pogon 4% sata prije isplovljenja.

Žiro-kompas firme Arma ima također 2 zvrka, ali neke karakteristike ponešto odstupaju od drugih kompasa.

Težina cijelog matičnog sistema kod njega visi na kuglastu plovku, koji pliva u kotliću napunjenu živom (sl. 31). Za razliku od Plathova i Anschützova kompasa, ovdje se zvrkovi sa svojim okućjima nalaze van plovka. Kod ovog se kompasa matični sistem centrira slično kao kod Plathova pomoću stupica, koji kroz konični otvor na kuglastu plovku seže u njegovo središte. Za dovod struje do zvrkova služi za jednu fazu opet sam centrirni stupić, dok su za druge dvije faze predviđena, pored njega, dva druga dodatna stupića, koji su također uronjeni u živu. Za sprečavanje statičnog trenja između plovka i žive, kotlić sa živom, koji sjedi na oprugama, stalno drma poseban oscilator.

Skretanje u meridijan vrši se kod ovog kompasa automatski, jer matični sistem ima stalno spušteno težište, pa se stoga vlada kao njihalo. I prigušenje se vrši na uobičajeni način pomoću spojenih uljnih posuda. Za sprečavanje griješke prigušenja kod okreta predviđen je u spojnom vodu obiju prigušnih posuda elektromagnetski kugličasti ventil, koji se zatvara automatski kod okreta većih od 15° i time sprečava prijelaz ulja. Ovdje se praćenje upravlja pomoću magneta i indukcijskih svitaka.

Za ovaj k. postoji i automatski korektor za griješku vožnje, koji je izravno spojen za brzinomjer, od kojeg dobija podatke o brzini broda. Kod ovog kompasa može se korigirati i balistička griješka promjenom brzine okretanja zvrkova; time se prilagođuju njihajne vrijednosti matičnog sistema postojećoj geografskoj širini.

I ovaj se k., kao i k. firme Sperry i Brown, može izazivanjem precesije u slučaju hitne potrebe postaviti u stvarni kurs i time skratiti vrijeme potrebno za umirenje vjetrulje i spremnost kompasa.

Brodski uređaji za žiro-kompase. Samo kod manjih tipova žiro-kompasa svi su dijelovi, koji su potrebni za pogon, smješteni u samom okućju kompasa. Takvi se kompasi ponekad montiraju u krmilarnici i služe izravno kao krmilarski kompasi, ponekad bez ijednog priključenog ponavljača (sl. 32).

Međutim, svi se veći tipovi žiro-kompasa postavljaju na najmirnijem i najpovoljnijem mjestu na brodu, dok su ponavljači porazmješteni, gdje su god potrebni podaci о kursu. Sklop ovakvih kompasa sastoji se obično, bez obzira na tip, i od nekoliko drugih uređaja, koji su potrebni za siguran pogon, odnosno, koji služe za potrebe navigacije. Na ratnim brodovima postoje i dodatni priključci za artiljerijske i torpedne računare i za razne druge uređaje.

Uređaji za pogon matice. Zvrkovi žiro-kompasa gone se redovito trofaznom izmjeničnom strujom ( Sperry 210 Hz, Anschütz 333 Hz). Osim toga, potrebne su kod raznih tipova kompasa neke druge vrste struje. Sve ove struje potrebne frekvencije i napona proizvodi motor-generator, koji se normalno napaja iz istosmjerne, odnosno izmjenične brodske mreže. Radi povećanja sigurnosti pogona, ponekad je predviđeno i rezervno napajanje iz akumulatora, koje se ukopčava automatski, čim nestane struje u mreži. Na ratnim se brodovima, radi još veće sigurnosti, uređaj priključuje pomoću preklopke na lijevi i desni sistem napajanja. Za pogon kompasa potrebni su uglavnom: mrežna sklopka, regulator napona, automatski preklopnik za prijelaz na akumulatorsko napajanje, ručni ili automatski uputnik, motor-generator i konačno kutije sa svim potrebnim sklopkama, osiguračima, pojačalima i t. d. Broj i izvedba ovih dijelova kod raznih firma i tipova veoma su različiti.

Pogon ponavljača. Predajnik u sklopu matice goni pomoću nekog od uobičajenih sinhronih prenosnih sistema (koračni, selsinski, magslipski, M-sistem) najviše 6—8 ponavljača ili priključaka. Ako je potreban veći broj priključaka, a to je redovito na ratnim brodovima, u uređaj treba uvrstiti i pojačala.

Ponavljači i priključci. Ponavljači, koji se često nazivaju i kćerke, dijele se: na krmilarske, smjerne ili azimutne, zidne i brojčane.

Krmilarski ponavljači imadu obično 2 vjetrulje, jednu na kojoj je čitav krug podijeljen na 360° i drugu, kojoj cijeli krug daje podjelu od 10°. Obje su vjetrulje koncentrično učvršćene za krmilarski uređaj ili na poseban stalak. Ponekad imaju i lupu za bolje očitavanje kursova.

Smjerni ponavljači obješeni su kardanski na posebnom stalku ili ogradi broda i snabdjeveni smjernim aparatom (smjerilom), te služe za smjeranje i određivanje pozicije broda (sl. 33).

Zidni ponavljači učvršćeni su obično vertikalno na brodskoj stijeni, a služe za kontrolu, na pr. u navigacijskoj kabini i sl.

Brojčani ponavljači, koji pokazuju izravno brojčanu vrijednost kursa, upotrebljavaju se u operativnim centrima, a ponekad i za krmilarenje.

Među ponavljače ide i pisač kursa. To je sprava, koja, u odnosu na vrijeme, grafički bilježi kurs. Sprava se sastoji od satnog mehanizma, koji kao na barografu odvija papirnu traku. Ponavljački motor preko pužnog prijenosa pomiče lijevo i desno, već prema iznosu kursa, pisaljku, koja po papiru crta trag, što grafički označuje brojčanu vrijednost kursa (sl. 34).

Osim na ponavljače, podaci se о kursu prenose i na auto-krmilo, na radare, goniometre, na rastavljač prevaljenog puta na N—S i E—W komponente, na zbirne i situacione stolove i dr.

LIT.: Der Kreiselkompass, Lehrbuch der Marineschule, Berlin 1918; O. Steppes, Lehrbuch der Navigation, Bremen 1943; M. M. Davidson, The Gyroscope and its Applications, London 1946; D. Christoph, Der Plath Kreiselkompass, Hansa, 1952, 30—31; Spomen-knjiga: Anschütz & Co, 1905—1955, originalni opisi kompasa firma: Anschütz, Brown, Microtecna-Torino, AOIP-Pariz, Plath-Hamburg, Sperry-London.V. P.

Indukcijski kompas, navigacijski uređaj, koji koristi horizontalnu komponentu zemaljskog magnetizma za pokazivanje kursa na brodu ili avionu. Radi na principu elektromagnetske indukcije, a ne pomoću magneta kao obični magnetski kompas. Horizontalna komponenta zemaljskog magnetizma djeluje kod ovog kompasa na tri indukcijska svitka, koji su stalno i čvrsto montirani u odnosu na uzdužnicu broda. Razlika veličina induciranih napona u pojedinim svicima ovisi о kursu broda i služi za pokazivanje kursa. Kurs kod ovakvih uređaja pokazuju daljinski pokazivači, jer je okućje s indukcijskim svicima uvijek smješteno na mjestu, koje je najpovoljnije u magnetskom pogledu. Ova se vrsta kompasa upotrebljava prvenstveno na avionima, a ponekad i na bržim brodicama i čamcima (na pr. na torpednim čamcima).

Kod promjene brzine, naglih okreta i nagiba na avionu i brodici obični magnetski k. često pokazuje veoma pogrešno. Osim toga, ako k. nije konstruiran za daljinsko pokazivanje, ne može se postaviti na najpovoljnije mjesto u magnetskom pogledu (na рr. u rep ili krilo). Da bi se izbjegli ti nedostaci, počeo se primjenjivati indukcijski kompas, ali da bi se i kod njega otklonila griješka nagiba i da bi se čitav sistem svitaka držao neprekidno u horizontalnom položaju, ponekad se stabiliziraju indukcijski svici u horizontalnoj ravnini pomoću zvrka. Takav se k. zove zvrkom stabilizirani indukcijski kompas (engl. Gyro flux gate) .

Indukcijski kompasi sastoje se, uglavnom, od kućišta s indukcijskim svicima i kompenzacijskim uređajem, matičnog pokazivača kursa, pojačala za praćenje te oscilatora za predmagnetiziranje i pogon, kompasnih ponavljača i motor-generatora za napajanje uređaja izmjeničnom strujom određene frekvencije.

Princip rada i opis. Kad promjenljivo magnetsko polje siječe neki metalni vodič, u vodiču se induciraju izmjenični električni naponi, koji su najveći, kad magnetske silnice sijeku žicu pod kutom od 90°. Na tom istom principu radi i indukcijski kompas. Okućje s indukcijskim svicima je onaj dio indukcijskog kompasa, na koji djeluje zemaljsko magnetsko polje. U okućju se nalaze tri indukcijska svitka, koji su namotani na željeznoj jezgri visokog permeabiliteta. Na istoj jezgri svakoga svitka nalazi se i namotaj za izmjenično predmagnetiziranje jezgre (sl. 35). Neke vrste indukcijskih kompasa imaju samo jedan svitak za predmagnetiziranje, koji je namotan na zajedničkom držaču svih triju svitaka (sl. 36). U istom se okućju nalazi kompenzacijski sistem za poništenje griješaka, koje nastaju od koeficijenata В i С brodskog magnetizma. Kompenzira se magnetima ili elektromagnetima. Ako je okućje stabilizirano, u njemu se nalazi i stabilizacijski vertikalni zvrk.

Sistem triju indukcijskih svitaka, koji su smješteni u horizontalnoj ravnini i razmaknuti pod kutom od 60°, odnosno 120°, nije okretljiv, nego fiksan u odnosu na uzdužnicu broda. Međutim, kako magnetsko polje Zemlje nije brzo promjenljivo, već je stalno, samo polje ne bi moglo inducirati nikakav napon u indukcijskim svicima. Ali da bi se ipak iskoristilo djelovanje zemaljskog magnetizma, vrši se, pomoću spomenutih dodatnih svitaka, predmagnetiziranje jezgre izmjeničnom strujom frekvencije 400 — 500 Hz. Time se postiže, da zemaljsko magnetsko polje dolazi samo na mahove do izražaja, t. j. dvaput za vrijeme svake periode struje magnetiziranja. Odatle i engleski naziv za ovaj kompas flux gate (vrata magnetskog toka silnica), što, slikovito rečeno, znači, da struja magnetiziranja otvara svoja vrata toku zemaljskih magnetskih silnica jednom u svakoj poluperiodi.

Prema kursu broda, t. j. prema trenutnom položaju indukcijskih svitaka u odnosu na smjer zemaljskog magnetskog horizontalnog polja, induciraju se u pojedinim indukcijskim svicima različiti naponi. Indukcijski su svici spojeni u zvijezdi ili u trokutu, a njihove spojne točke vezane su za trofazni namotaj specijalnog selsina (sl. 37), koji se nalazi u matičnom pokazivaču.

Pod utjecajem induciranih napona u indukcijskim svicima teku kroz stator selsina struje, što stvaraju rezultantno izmjenično magnetsko polje, koje u statoru ima isti smjer kao i zemaljsko polje. Izmjenično je polje u statoru, prema tome, vjerna reprodukcija zemaljskog polja. Princip reprodukcije magnetskog polja sliči onome kod goniometara u sistemu Bellini-Tosi (v. Elektronska navigacija). Ako se promijeni kurs broda, promijeni se i smjer reproduciranog izmjeničnog polja za isti broj stupnjeva.

U selsinu se nalazi okretljivi rotor, u kome reproducirano izmjenično polje inducira napon, koji po svojoj veličini ovisi o položaju rotora u odnosu na rezultantno magnetsko polje selsina. Napon u okretljivom motoru pada na nulu, kad rotor stoji okomito na rezultantno polje. Naponi inducirani u rotoru maleni su i nesposobni za izravno pokretanje i najmanjeg motora. Stoga se tek nakon prethodnog pojačanja dovode jednom namotaju dvofaznog indukcijskog motora, kome je drugi namotaj statora spojen za stalan izvor izmjenične struje iste frekvencije kao struja iz pojačala. Smjer okretanja motora zavisi, dakle, samo od faze napona dobivenih iz pojačala. Čim se na priponkama rotora pojavi neki napon, popratni motor okreće mehanički spojeni rotor selsina u takvu smjeru sve dotle, dok rotor ne zauzme položaj, koji je okomit na rezultantno polje. Pri ovom nultom položaju u selsinskom se rotoru ne induciraju više nikakvi naponi i popratni motor stane, ali čim se promijeni kurs, popratni motor okrene selsinski stator u novi nulti položaj. Selsinski rotor, a zajedno s njime i popratni motor uvijek zauzimaju određen položaj prema zemaljskom magnetskom polju, pa se mogu upotrebiti za pokazivanje kursa. Na osovini popratnog motora nalazi se kazaljka, koja je stalno usmjerena prema magnetskom sjeveru, pa može poslužiti kao kompas, Deklinacija se uzima u obzir kod matičnog pokazivača pomicanjem skale za određeni broj stupnjeva. Kurs, ispravljen za iznos magnetske deklinacije, prenosi se na ponavljače, jer se zakretanjem skale matičnog pokazivača okreće i okućje predajnika za ponavljače.

Ovakvi se kompasi montiraju na drvenim brodovima na magnetski najpovoljnijem mjestu pod pramcem, a na željeznim na jarbolu ili na drugom pogodnom mjestu. Pritom treba imati na umu, da nekompenzirani koeficijenti В i С brodskog magnetizma na mjestu, gdje je postavljeno okućje s indukcijskim svicima, ne smiju biti veći od 5° do 6°.

LIT.: L. D. Armstrong, The Use of High-Permeability Materials in Magnetometers. The Application of a Satured-Core Type Magnetometer to an Automatic Steering Control, Canadian Journal of Research, Ottawa 1947, 25; A. Butterworth, A Sensitive Recording Magnetometer, Journal of the Institute of Electrical Engineers, London 1947, 94; A. Hine, The Inductor Compass, Proceedings of the Institute of Electrical Engineers, London 1951, 98.V. P.

POLARNI KOMPASI

U polarnim su krajevima magnetski kompasi nepouzdani zbog slabe usmjerne sile. Ponekad su se upotrebljavali kompasi s jakim magnetskim iglama, a vršeni su i pokušaji s kompasima s nagibnim iglama, jer se pogrešno mislilo, da će oni bolje iskoristiti ostatak usmjerne sile. Zbog veoma niskih temperatura kompasi su se morali puniti posebnim tekućinama s veoma niskim ledištem, a svi metalni dijelovi oblagati kožom, rogovinom ili plastičnim masama, da se motriočeva koža ne primrzne uz metal. Potkraj XIX. st. često su se upotrebljavali mali, kožom obloženi džepni kompasi (Scott, 1912). Novije su se ekspedicije služile malim avionskim kompasima, kojima su vjetrulje bile na južnoj strani opterećene utezima radi kompenzacije magnetske inklinacije. Pri osciliranju takvi su se kompasi zbog teških utega snažno njihali. Pri krupnijim promjenama inklinacije, uteg se morao zamjenjivati lakšim ili težim, a pri prijelazu iz Arktika u Antarktik uteg se premještao s južne na sjevernu stranu. Neki britanski i norveški kitolovci imali su, radi te ravnotežne kompenzacije, osobite vjetrulje s pomičnim utegom. Ipak sva ta prilagođivanja kompasa nisu mogla udovoljiti zahtjevima polarne navigacije; morale su se konstruirati nove vrste kompasa, koji se temelje na dragim principima.

Sunčani kompas temelji se na sunčanom satu ( gnomonu). Najjednostavniji gnomon sastoji se od stupica, kojemu sjena pada na vodoravnu ploču podijeljenu na satove. Stupić pritom mora biti usmjeren prema sjeveru i nagnut pod kutom, koji je jednak geografskoj širini stajališta. Crta na vodoravnoj ploči, označena sa 12 ^h, mora biti usmjerena prema pravom sjeveru (na sjevernoj hemisferi). Kako se sjena ravna prema pravom Suncu, gnomon daje uvijek pravo vrijeme. Međutim se satovi u navigaciji ravnaju prema srednjem vremenu, koje se od pravog vremena razlikuje za jednadžbu vremena.

Na takav se način upotrebljavaju sunčani satovi, ali gnomon se može upotrebiti i kao kompas. Kako navigator poznaje vrijeme i jednadžbu vremena, on će okretanjem gnomona — dok sjena ne padne na razdiobu, koja odgovara pravom vremenu — lako odrediti smjer sjevera, jer ga pokazuje crta, koja spaja stupić s brojkom 12. Dakle, gnomon, usmjeren prema pravom sjeveru, pokazuje pravo vrijeme; obratno: sunčani k., usmjeren prema pravom vremenu, pokazuje pravi sjever.

Sunčani su se kompasi pojavili u XVII. st. i služili su uglavnom samo za određivanje magnetske deklinacije, jedine griješke magnetskog kompasa na drvenim brodovima. Sastojali su se od magnetskog kompasa i posebne sprave, kojom se moglo pomoću Sunčeve sjene na vjetrulji odrediti pravi azimut sjevera i direktno očitati magnetsku deklinaciju. Pomorci u to doba nisu imali pogodnih azimutskih instrumenata i nisu znali izračunati pravi azimut Sunca.

U XVII. st. pomorci su ponekad upotrebljavali ekvinokcijski kompas, koji se sastojao od magnetskog kompasa i gnomona. Gnomon se nagibao lučnom ljestvicom za iznos geografske širine. Azimut Sunca određivao se okretanjem čitave sprave, dok sjena nije pala u liniju XII—XII.

U XVIII. i XIX. st. najviše se upotrebljavao Walkerov k. iz 1794, kojim se mogao odrediti pravi i magnetski sjever, a time i magnetska deklinacija.

Moderni sunčani kompasi usavršivali su se na vojnim tenkovima u Libijskoj pustinji. Tenkovi su spočetka imali obične magnetske kompase, koji su, smješteni u zatvorenom čeličnom oklopu (u magnetskoj sjeni), bili neupotrebljivi. Kako u tim krajevima gotovo neprekidno sja Sunce, uvedeni su sunčani kompasi, koji su spočetka naličili na gnomone iz davnine. Prije polaska tenka izračunavali su se azimuti Sunca za intervale od 5 minuta, i njihove recipročne vrijednosti označivale na brojčaniku crtama i vremenima. Kad se s tenkom htjelo voziti u određenom kursu, k. se zakretao, sve dok brojka, koja je označivala kurs, nije došla u uzdužnicu prema prednjem dijelu tenka. Tenk je zatim skretao, dok sjena stupića nije pokrila onu crtu, koja je pokazivala određeno vrijeme. Nedostatak je bio, da se prije polaska moralo pomoću efemerida i nautičkih tablica dosta dugo računati azimut Sunca, a za putovanja gnomon se morao ispravljati svakih 5 minuta.

Da se izbjegnu ti nedostaci, izradio je Evans Lombe, u suradnji s geodetskom upravom Egipta, posebne štampane dijagrame, koji su se postavljali na vodoravnu ploču sunčanog kompasa. Međutim, za svaka 2° geografske širine bilo je potrebno 13 dijagrama, od kojih se svaki, zbog promjene deklinacije Sunca, mogao upotrebljavati samo dvaput na godinu po 15 dana. Granica od 2° geografske širine bila je dovoljna za Libiju, gdje su se operacije vodile u uskoj zoni duž obale.

Idući korak u usavršenju izvršio je neki nepoznati talijanski oficir. On je vremena na kompasu označio na elipsi, a stupić postavio na klizač, koji se mogao pomicati prema sjeveru ili jugu, da se može ispravljati promjena Sunčeve deklinacije. Takav se dijagram mogao upotrebljavati u Libiji kroz čitavu godinu. Nakon toga su Cole i Richardson izradili dijagram, koji je služio čitavu godinu u svima geografskim širinama, na čitavom svijetu. Coleov dijagram ima više elipsa za različite geografske širine, pomičan stupić za ispravku deklinacije i konfokalne hiperbole za mjesno vrijeme; ali ni ovaj se kompas nije mogao upotrebiti u pomorskoj i zrakoplovnoj navigaciji, jer je bilo dosta nezgodno pratiti pomicanje sjene po presjecištima elipsa i hiperbola, koja su se (presjecišta) neprekidno mijenjala. Tek kad su se sa sunčanog kompasa izbacili grafikoni i uveli bubnjići s ljestvicama, k. se mogao uvesti u navigaciju. Tako je nastao navigacijski sunčani k. i njegov posljednji tip astro-kompas.

Astro-kompas (sl. 38) je kombinacija sunčanog i zvjezdanog kompasa. Sastoji se od smjerne gledače na okretljivom stupu, koji na donjoj ljestvici ima podjelu satnih kutova. Na donjem postranom bubnju postavlja se geografska širina. Nagibanjem gledače po gornjem postranom bubnjiću postavlja se deklinacija onog nebeskog tijela, koje se promatra. Gornja ljestvica vodoravnog bubnja ima podjelu pravih smjerova (azimuta), a veliki vodoravni limb pokazuje pravi kurs.

Ovaj se k. često upotrebljava u zrakoplovnoj navigaciji, ali je ipak nezgodan, jer je malen; potrebno je izračunavati, ispravljati i naravnavati mnogo astronomskih koordinata na bubnjiće s ljestvicama; za upotrebe mora stajati točno u vertikalnu položaju. Tim je zahtjevima na brodu i avionu teško udovoljiti, pa astro-kompas daje samo približan kurs. Osim toga, kad se duže upotrebljava, treba svake 3—4 minute popravljati položaj bubnja s ljestvicom satnih kutova. Stoga je A. H. Bumstead 1926 umetnuo satni mehanizam za 24 ^h, koji okreće bubanj i automatski prati promjene satnog kuta. Nijemci su Bumsteadov k. usavršili i upotrebljavali ga na svojim avionima u Drugom svjetskom ratu. Međutim, na brzim avionima, osjeća se nova griješka, koja skreće kurs k jugu, kad avion leti prema istoku, i — obratno — skreće ga k sjeveru, kad avion leti prema zapadu, jer avion, dok leti prema istoku ili zapadu, prividno povećava ili smanjuje brzinu rotacije Zemlje. Radi smanjenja te pogreške Nijemci su dodali astro-kompasu posebnu t. zv. dužinsku ljestvicu.

Astro-kompas upotrebljavaju sada mnoge moderne polarne ekspedicije, ali većinom samo za kontrolu magnetskih ili žiro-kompasa povremenim motrenjem.

Polaroidni kompas ( sky compass) razlikuje se od svih dosadašnjih vrsta. To je optički instrument, koji se upotrebljava u polarnim krajevima za dugog proljetnog i jesenskog sumraka, kad se Sunce nalazi nisko iznad obzorja ili 6°—8° ispod horizonta, jer se tada ne vide ni zvijezde, a u Arktiku ili Antarktiku, čak i na paraleli od 60°, Sunce se ljeti ne spušta ni u ponoći niže od 6° ispod horizonta.

Polaroidnim kompasom određuje se azimut Sunca pomoću polarizirane svjetlosti. Svaka se svjetlost sastoji od valova, koji se šire u pravcima velikom brzinom na sve strane. Smjer titranja tih valova okomit je na pravac širenja svjetlosti, a u svakoj zrȁci titranja su uvijek okomita na smjer zrȁke, ali usmjerena u sve strane, t. j. odozgo nadolje, slijeva udesno i t. d. Kad se zrȁka svjetlosti pod osobitim uvjetima odrazi refleksijom ili kad se propusti kroz neke osobite materije, odražena ili propuštena se zrȁka može toliko promijeniti, da valovi oko nje više ne titraju u svima smjerovima, već samo u jednoj jedinoj ravnini. Valovi svjetlosti, kojima je titranje ograničeno samo na jednu ravninu, zovu se polarizirani valovi, a takva se svjetlost naziva polarizirana svjetlost. Primjer je u prirodi sunčana svjetlost. Velik se dio te svjetlosti, koja dolazi sa Sunca, polarizira poslije ulaska u Zemljinu atmosferu refleksijom od molekula raznih plinova i sitnih čestica u zraku. Svjetlost, koja dolazi iz vedra neba, uvijek je polarizirana, a ravnina polarizacije određena je sa tri točke: Suncem, stajalištem motrioca i njegovim zenitom. Ako motrilac promatranjem vedra neba oko zenita odredi smjer polarizirane sunčane svjetlosti, lako će odrediti smjer Sunca, iako se ono nalazi i nekoliko stupnjeva ispod horizonta. Za mjerenje smjera polarizacije služi polaroidni kompas.

Za tu svrhu služe svojstva nekih materija, koje se zovu polaroidi, jer propuštaju kao sita ili zadržavaju kao zastori polariziranu svjetlost prema smjeru, kako su okrenuti. Ako se neko polaroidno sito označi (na pr. gornja strana s A, a donja sa B) i drži između oka i izvora polarizirane svjetlosti, opazit će se, da će sito propuštati gotovo svu svjetlost u jednom položaju (na pr. kad je A—В vertikalno), pri zakretanju propuštat će sve manje zrȁka, a u drugom položaju (kad je A—В vodoravno) zaustavit će sve zrȁke polarizirane svjetlosti kao neproziran zastor. Prema tome, sito, koje se u jednom položaju doima kao najsvjetlije, postat će najtamnije, kad se zakrene za 90°.

Ako se polaroid postavi povrh glave, tako da se kroza nj promatra zenit, okretanjem sita može se odrediti maksimum polarizirane svjetlosti i time azimut nevidljivog Sunca. U praksi se, međutim, ne može odrediti najsvjetljiji smjer točnije od ±15°, ni najtamniji točnije od ±10°. Stoga polaroidni k. ima još neka usavršenja. Uz polaroidno sito upotrebljava se i sito od celofana.

Celofan je poznat kao poluvalno sito, koje otklanja smjer oscilacija. Namješten na kompasu kao sito, otklanja oscilacije svjetlosti prije nego padnu na polaroidno sito. Pri promatranju neba oko zenita kroz celofan u nekom azimutu opaža se svjetlost drukčijeg intenziteta, nego ako se u tome istom azimutu promatra nebo kroz polaroidno sito. Gledano kroz polaroid, nebo može biti tamno, a kroz celofan svijetlo, iako su u oba slučaja sita okrenuta u istome smjeru. U polaroidnom kompasu promatra se zenitno nebo kroz sam polaroid u jednom disku, i kroz polaroid i celofan zajedno, gdje je celofan izrezan u zvijezdi i postavljen preko polaroida. Kad se tako složeni disk od celofana i polaroida okreće, opažaju se dva maksimuma svjetlosti za sam polaroid i dva maksimuma za polaroid sa celofanom. Okretanjem kompasa traži se položaj, kad je intenzitet svjetlosti u polaroidu jednak intenzitetu u zvijezdi (od celofana položena preko polaroida). Pri povoljnim okolnostima ta se jednakost može odrediti s točnošću od 1°.

Da se motriocu olakša motrenje zenitnog neba, polaroidni k. ima zrcalo namješteno pod kutom od 45° ispod vodoravnog diska. K. ima i satni mehanizam, koji okreće smjernu ploču kompasa i tako slijedi promjenu azimuta određena motrenjem neba.

Polaroidni se k. može upotrebiti i onda, kad se ne vidi Sunce: kad je sakriveno iza oblaka ili kad se nalazi do 8° ispod horizonta. Uvjet je, da nebo oko zenita bude vedro. Griješke nastaju, kad se svjetlost reflektira s oblaka nasuprot Suncu, kad je pun Mjesec iznad horizonta, ili kad je Sunce ispod obzorja s nečistom atmosferom ili iza ledenih i snježnih polja s jakom refleksijom. Iako je polaroidni kompas još u početnim fazama svoga razvoja, već se dosad pokazao veoma korisnom spravom u najvišim geografskim širinama i u prilikama, kad svi ostali kompasi postaju neupotrebljivi.

Polarni žiroskopski držač smjera (Polar Path Gyro), sprava, koja nadomješta kompas u avionskoj transpolarnoj navigaciji. Unatoč modernim instrumentima avionska navigacija pri transpolarnim letovima nailazi na dvije velike teškoće. Jedna je nepodesan polarni kompas, a druga je karta nepraktične kartografske projekcije polarnih krajeva, gdje su svi meridijani konvergentni i stječu se u polu. Da se oba nedostatka izbjegnu, konstruirani su: kompas nove vrste, t. zv. polarni žiroskopski držač smjera i specijalne nove avionske rutne karte.

Polarni žiroskopski držač smjera sastoji se od volframskog rotora, koji se s 23.000 okretaja u minuti obrće u maloj slobodnoj kugli, i za 20 sati točno i neprekidno drži smjer, u kojem je upućen. Kad avion leti u tom postavljenom smjeru, prividni je sjever uvijek u smjeru avionskog čela, prividni je jug iza repa, prividni zapad desno, a prividni istok lijevo. Žiroskop se može vezati za auto-pilot, kad avion leti automatski u određenoj ruti.

Polarne mrežne karte (Polar Grid Charts) izrađene su u specijalnoj konstrukciji: preko normalne polarne karte odštampana je mreža vertikalnih i horizontalnih linija. Početna vertikalna linija prolazi kroz polaznu točku (ili Greenwich), kroz Sjeverni pol i dolaznu točku. Smjer se uspravnih linija zove mrežni sjever (Grid North), a navigator unosi smjerove s držača smjera i periskopskog sekstanta u odnosu na nj. Dakle radi s mrežnim sjeverom, koji je uvijek konstantan, za razliku od pravog sjevera, koji je duž ortodrome promjenljiv (sl. 40).

Prednost je takve navigacije, da je mrežni kurs konstantan, na karti je mreža pravokutna, ruta aviona prikazana je kao ravan pravac, iako je ortodroma, prevaljeni putovi su jednolični, zvijezde se mogu smjerati kao terestrički objekti (svjetionici), jer su im putanje i zvjezdana vremena označeni na karti.

Prijelaz s mrežnih koordinata na prave vrši se posebnim tablicama, ali samo kad je neophodno potrebno. Međutim, taj se nedostatak ne pojavljuje, jer avione dirigiraju stanice s kopna elektronskim metodama iz Evrope, Grenlanda, Kanade i Aljaske.

LIT.: A. Bumstead, The Sun Compass, Why and How, Military Engineer, London, 1926; R. A. Bagnold, Libyan Sands, London 1935; F. Richards, A Universal Sun Compass, Geographical Journal, London 1941; F. Chichester, The Chichester Sun Compass, London 1944; A. B. Moody, The Pfund Sky-compass, Navigation, London 1950; L. Hitchins i W. May, From Lodestone to Gyrocompass, London 1952.P. M.