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Autor Thema: Funktionsprinzip und Fehler des Magnetkompass  (Gelesen 16762 mal)

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Offline Captain Hans

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Funktionsprinzip und Fehler des Magnetkompass
« am: 24 Oktober 2008, 21:11:59 »
Funktionsprinzip und Fehler des Magnetkompass


Neben dem heutigen GPS sind der Kreisel- und der Magnetkompass die wichtigsten
Navigationsmittel in der Schiffahrt.
Ich werde hier allgemeinverstaendlich die Funktionsweise des Systems beschreiben. Fuer diejenigen die es vertiefen wollen, fuege ich an relevanten Stellen einen link ein.
Es langt aber, meinen allgemeinen Text zu lesen, um die grundsaechlichen Probleme sowie Funktionsweisen zu verstehen.

Magnetkompass

Zur Geschichte des Magnetkompasses hier gleich mal ein Link

http://de.wikipedia.org/wiki/Kompa%C3%9F#Geschichte

Uber die Jahrhunderte hinweg hat sich der Magnetkompass von einer einfachen Nadel die auf einer Spitze aufgelegt war, ueber den Trockenkompass zum heutigen kompensierten Fluid Kompass, der seine Anzeigen ueber Spiegel zum Steuerstand, oder sogar elektronisch auf beliebig viele Toechter, uebertragen kann., entwickelt

Noch heute ist der Magnetkompass als Notkompass vorgeschrieben. Er steht meistens, aus Kompensationszwecken ganz oben auf dem Peildeck (Deck ueber der Bruecke) in der Mittschiffslinie.

Leider hat er 2 schwere Fehler die bei der Navigation beruectsichtig warden muessen.:

1.   die Deklination (auch Missweisung oder Variation genannt)
2.   die Deviation (Fehlanzeige durch Eisenmassen an Bord)

Es gibt noch einen dritten Fehler naehmlich:
3.   die Inklination, die aber bei der Navigation keine Rolle spielt und  nur direckt an 
den magnetischen Polen ,oder deren Naehe, den Magnetkompass als Richtungsweiser unbrauchbar machen



Zu 1. Die Deklination:
          Da der magnetische Nordpol nicht mit dem geografischen Nordpol uebereinstimmt,
          und etwa 1000 km entfernt im Norden Kanadas liegt, ergibt sich eine
          unterschiedliche Fehlanzeige, von jedem Standpunkt aus auf der Erde.
          Ausserdem veraendert sich die magnetischen Pole um mehere km pro Jahr.
          Am geografischen Nordpol  wuerde der Magnetkompass nach Sueden zeigen
          Auf hohen noerdlichen Breiten hat er Fehler bis zu 35 Grad und in der Nord- und
          Ostsee ist er sehr gering - nur ein paar Grad.
          In den Seekarten sind Linien gleicher Missweisung (Deklination) eingezeichnet –   
          mit diesen Linien kann man seine Missweisung fuer den momentanen Standort
          ermitteln.
          Die Missweisung hat je nach Standort positive und negative Vorzeichen.
          Bei Definition befindet sich, in geografisch Nord, der magnetische Suedpol
          (gleiche Pole wuerden sich abstossen)

Zu 2: Die Deviation

          Da Schiffe aus Weicheisenmassen bestehen (Schiffsbaustahl St42, Messemer
          Birne), die einen eigenen Magnetismus haben, wird der Magnetkompass abgelenkt.
          Diese Abweichung nennt man Deviation.
          Sie ist so gross, dass der Magnetkompass unbrauchbar waere, wuerde er nicht
          kompensiert warden.
          Die Kompensation erfolgt durch Stabmagnete, die in 45 und 135 Grad unter der
          Rose angebracht werden,damit diese z. B. die diagonalen Magnetfelder
          ausgleichen.
          Horizontale , vertikale Magnetfelder und andere Magnetfelder werden durch
          weitere Stabmagnete und den D-Kugeln (Rechts und Links vom Kompass – jeder
          Modelbauer kennt sie) kompensiert.
          Zur Kompensation der Veraenderungen zwischen Nord- und Suedhalbkugel dient
          im Wesentlichen die Flinterstange. Ein Magnet, der in einem Rohr aussen am
          Kompassgehaeuse an einer Kette haengt.
          Der Erdmagnetismus aendert sich auf der Suedhalbkugel. (Deswegen kann ein
          Albatros nicht im Norden leben, da er ein auf die Suedhalbkugel abgestimmtes
          magnetisches Navigationssystem besitzt)
          Das ist leider noch nicht alles. Der Schiffsmagnetismus aendert sich auf
          verschiedenen Kursen, deswegen muss ein Schiff einen Deviationsdrehkreis auf
          der Jungfernfahrt absolvieren.
          Meistens im Hafenbecken wird ein Landobjekt (Bake, Leuchturm  usw.)
          gleichzeitig mit dem Kreiselkompass und dem Magnetkompass alle 5 Grad gepeilt
          waehrend das Schiff einen Vollkreis faehrt.
          Die Differenz zwischen beiden (korrigierten) Peilungen ist die Restdeviation, die in
          einer Deviationstabelle festgehalten wird.
          Nun gibt es zusaetzlich noch ein Problem. Liegt ein Schiff monatelang in der Werft
          oder an einer Pier, so richten sich die Magnestaebchen im Eisen in eine Richtung
          aus, was die gesamte Deviation veraendert. Immer in solchen Faellen muessen
          Nachkompensation und Deviationsdrehkreis ausgefuehrt warden.
          Auf U-Booten war der Magnetkompass so gut wie unbrauchbar - das fuehrte
          schliesslich zur Entwicklung des Kreiselkompasses.
          Hier kann man sich vorstellen wie schwer es auf Schlachtschiffen (Stahlkolosse),
          vor und im ersten Weltkrieg war, den Magnetkompass zu kompensieren.
          Meisten stand er hoch auf einer Platform im Mast. (siehe auch mein Modell “von
          der  Tann”) --- also soweit weg wie moeglich von Eisenmassen)

Im  Fluidkompass, der in der Schiffahrt eingesetzt wird, diente dazu die Auflagereibung der Rose auf die Nadel zu veringern. Die Fluessigkeit besteht aus einem Wasser/Alkoholgemisch. Die Fluessigkeit dient auch dazu den Kompass zu daempfen. (siehe sehr nervoesen Trockenkompass)

Will man einen Magnetkompasskurs fahren gilt folgende Rechnung: (das Gleiche fuer Peilungen)

z.B:
Magnetkompass Kurs
+/- Misssweisung(Deklination)
= Missweisender Kurs
+/- Deviation
= Rechtweisender Kurs

Nimmt man einen Kurs aus der Seekarte muss man die Rechnung rueckwaerts machen um zum Magnetkompasskurs zu gelangen

Es gibt noch einen Dreh-  und Beschleunigungsfehler, der aber fuer die Seefahrt zu vernachlaessigen ist – aber bei Flugzeugen eine wichtige Rolle spielt.

Nachfolgend ein paar links zum Magnetkompass und der Kompensation – sowie zu elektronischen Magnetkompassen wie Fluxgate.

http://de.wikipedia.org/wiki/Kompa%C3%9F

http://www.raumfahrer.net/astronomie/planeterde/erdmagnet.shtml


http://www.muenster.de/~breitens/segeln/referate/mag/magn.htm


http://www.patent-de.com/20000217/DE19836522A1.html


Hoffentlich wars verstaendlich und sorry fuer die viele Umlaute - habe aber nur eine englische Tastatur.

Es folgt in ein paar Tagen der Kreiselkompass


Beste Gruesse

Kapitaen Hans
,Nur wer sich ändert,bleibt sich treu"!!!
,,Nicht was du bist,ist das was dich ehrt,wie du bist,bestimmt den Wert"!!!

Offline Peter K.

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Re: Funktionsprinzip und Fehler des Magnetkompass
« Antwort #1 am: 25 Oktober 2008, 09:09:38 »
... wieder eine wunderbare Erklärung, HANS! Vielen Dank!

Zur Deklination, also dem Unterschied zwischen magnetischen und geographischen Nordpol, vielleicht noch folgendes:
Außer in Überseglern (d.s. Seekarten im großen Masstab) habe ich persönlich in Seekarten Linien gleicher Missweisung eigentlich noch nicht gesehen. Viel öfters trifft man auf die sogenannte Missweisungsrose, aus der neben der Missweisung für ein bestimmtes Seegebiet auch deren jährliche Änderung hervorgeht. Manchmal sieht man stattdessen auch noch ein Missweisungsrechteck, was aber schon wieder seltener ist.

Zur Deviation, also die Ablenkung der Magnetkompassnadel durch den Schiffsmagnetismus, kann ich noch folgendes beitragen:
In der Grosschiffahrt mag das naturgemäss anders sein, aber speziell auf Charteryachten, die in der Mehrzahl ja aus GFK gebaut sind und dennoch einen gewissen Eigenmagnetismus haben, findet man in den seltensten Fällen eine Deviationstabelle, obwohl sie natürlich auch vorgeschrieben ist. Ein einziges Mal habe ich selbst mit ziemlichen Aufwand eine Steuertafel für ein Charterschiff (eine ELAN-36 in der Adria) erstellt, die Ergebnisse waren aber in diesem Fall so minimal, dass man die Deviation getrost vernachlässigen konnte. Die wenigen Grade Unterschied gingen locker auch als Steuerfehler des Rudergängers durch!  :wink: (wobei man sich schon glücklich schätzen kann, wenn ein Rudergänger einer Yacht einen Kurs auf 5° genau hält)!
Hier ein Beispiel für eine Steuertafel: http://www.klaus-henrich.de/images/steuertafel.jpg

Zitat
Will man einen Magnetkompasskurs fahren gilt folgende Rechnung: (das Gleiche fuer Peilungen)
... und da ist er wieder, mein viel geliebter "Rechenturm" (zumindest dessen erster Teil)

Nochmals DANKE für den tollen Artikel!
Grüße aus Österreich
Peter K.

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Offline Peter K.

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Re: Funktionsprinzip und Fehler des Magnetkompass
« Antwort #2 am: 25 Oktober 2008, 09:43:08 »
Hier noch ein Beispiel für eine Missweisungsrose:

http://www.mir-co.net/kompass/bilder/kompassrose.JPG

Die Missweisung wird hier für 1995 mit 2° West angegeben, mit einer jährlichen Änderung von 9 Minuten nach Osten.
Wollte man diese Angaben heute - 2008 - im "Rechenturm" verwenden, ergibt sich in den 13 Jahren zwischen 1995 und 2008 eine Verschiebung von 13 x 9, also 117 Minuten nach Osten. Dieses Ergebnis kann man getrost auf 2° runden. 2008 wäre die Missweisung also mit (2° West minus 2° nach Osten ergibt) 0° anzusetzen.
Der Kompasskurs wäre demnach in diesem Fall gleich dem missweisenden Kurs.
« Letzte Änderung: 25 Oktober 2008, 11:38:49 von Peter K. »
Grüße aus Österreich
Peter K.

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Offline Big A

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Re: Funktionsprinzip und Fehler des Magnetkompass
« Antwort #3 am: 27 Oktober 2008, 14:52:23 »
Ich hab' mal bei einem Gelände-Orientierungsmarsch im Studium an de UniBw einen Marschkompass in die Hand gedrückt bekommen und sollte irgend ein Ziel ansteuern. Als der Hauptmann etwas verständnislos dreinschaute habe ich versucht z uerklären, dass sich auf See jeder Mensch auskennt, die Bäume aber alle gleich aussehen und ich schon gern wissen wollte, wie denn die Missweisung in diesem spezifischen Waldgebiet (hier: Sachsenwald bei Aumühle, beim alten Bismarck) sei - ich wollte mich schließlich nicht verlaufen und meine Gruppe in die Irre führen...
Schon war ich nicht mehr als Gruppenführer eingeteilt und hatte meine Ruhe  :-D :MG:

Axel
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(Gen. Walter Kruger, 6th Army)

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Offline Ralf

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Re: Funktionsprinzip und Fehler des Magnetkompass
« Antwort #4 am: 27 Oktober 2008, 15:40:40 »
*rofl* Melden macht frei!  :-D
Gruß
Ralf
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„Du kannst Dein Leben nicht verlängern und Du kannst es auch nicht verbreitern. Aber Du kannst es vertiefen!“
Gorch Fock

Offline winni

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Re: Funktionsprinzip und Fehler des Magnetkompass
« Antwort #5 am: 29 Oktober 2008, 09:54:38 »
 :TU:)
Es sind immer die Abenteurer die große Dinge vollbringen.


Montesquieu.