Compas (navigation)
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Le compas est un instrument de navigation qui donne une référence de direction (le nord) sur le plan horizontal et permet ainsi la mesure d'angles horizontaux par rapport à cette direction. Le compas est gradué de 0° (nord) à 359° dans le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution...) des aiguilles d'une montre (sens rétrograde).

Compas Magnétique de secours
Compas Magnétique de secours

Il existe trois sortes de compas :

  • le compas magnétique, dont le principe de fonctionnement est, comme une boussole (Une boussole est un instrument de navigation constitué d’une aiguille magnétisée qui s’aligne sur le champ magnétique de la Terre. Elle indique ainsi le nord magnétique, à ne pas confondre avec le nord...), l'orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la...) d'une aiguille aimantée dans le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) du magnétisme (Le magnétisme est un phénomène physique, par lequel se manifestent des forces attractives ou répulsives d'un objet sur un autre, ou avec des charges électriques en...) terrestre ;
  • le compas gyroscopique, dont le principe est l' effet gyroscopique, l'orientation de l'axe de rotation d'une toupie ( Une toupie est un jouet destiné à tourner sur lui-même le plus longtemps possible, en équilibre sur sa pointe. On appelle également toupie le...) (libre sur les 3 axes) dans le sens de celui de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la...).
  • le compas satellitaire, qui exploite la différence des signaux reçus par deux antennes pour calculer l'orientation du segment joignant ces deux antennes dans le système géodésique (En géométrie, une géodésique désigne le chemin le plus court, ou l'un des chemins s'il en existe plusieurs, entre deux points d'un espace une fois qu'on s'est donné un moyen de mesurer les distances, c’est-à-dire-une métrique. Si on...) associé au système de positionnement (Les systèmes de géopositionnement satellitaires sont des ensembles composés d’une constellation de satellites artificiels en orbite autour de la Terre et de récepteurs. Le récepteur, qui peut être au sol ou embarqué...) par satellites (Satellite peut faire référence à :) utilisé.

Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) compas, nord magnétique et nord géographique

Il faut distinguer:

  • Le nord compas (Nc), l'indication (Une indication (du latin indicare : indiquer) est un conseil ou une recommandation, écrit ou oral.) du nord par le compas.
  • Le nord magnétique (Nm), indiqué sur les cartes, mais pas utilisé en navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :).
  • Le nord géographique ou nord vrai (Nv), la référence sur la carte.
    • La différence angulaire entre le nord du compas (Nc) et le nord magnétique (Nm) est appelée déviation (δ).
    • Cette déviation varie avec chaque compas embarqué sur chaque navire (Un navire est un bateau destiné à la navigation maritime, c'est-à-dire prévu pour naviguer au-delà de la limite où cessent de...) et est fonction du Cap compas (Cc).

Nm=Nc+δ (algèbriquement)

de même Cm=Cc+δ (le cap magnétique est égal au cap compas + la déviation)

δ est positive si elle est "est", négative si elle est "ouest (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se couche le Soleil à l'équinoxe, le couchant (ou ponant).)".

  • le nord vrai (Nv) ou nord géographique.
  • La différence angulaire entre le nord vrai et le nord magnétique est appelée déclinaison (D). C'est la composante horizontale de l'inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite et le plan de référence (généralement le plan de l'écliptique, c'est-à-dire le...) magnétique. En effet, le nord magnétique indique le pôle magnétique (Un pôle magnétique est un point de "convergence" des lignes de champ magnétique présentes (contrairement au pôle géographique) ; on parle de pôle nord et de pôle sud.) qui se déplace dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) plus ou moins autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis,...) du pôle géographique (Un pôle géographique est, en géographie, un point, l'une des deux extrémités de l'axe de rotation d'un astre, par exemple la Terre.). Les cartes marines, quelque soit leur type de projection (La projection cartographique est un ensemble de techniques permettant de représenter la surface de la Terre dans son ensemble ou en partie sur la surface plane d'une...), indiquent toujours le nord géographique ainsi que la déclinaison magnétique (La déclinaison magnétique est, en un point donné sur la surface de la terre, l'angle formé entre la direction du pôle nord géographique et le pôle nord magnétique (il s'agit donc d'un angle sur le plan horizontal du...) et sa variation annuelle. Les lignes d'égale déclinaison sont appelées lignes isogoniques.
  • Il existe des zones où les compas magnétiques sont déviés par les masses géologiques environnantes, ces variations locales sont également indiquées sur les cartes.

Nv=Nm+D (algèbriquement)

Cv=Cm+D (le cap vrai est égal au cap magnétique + la déclinaison)

D est positive si elle est "est" et négative si elle est "ouest".

on définit la variation : W=(δ+D)

Nc+(δ+D)=Nv

Cc+W=Cv (le cap vrai est égal au cap compas + la variation)

La variation est la correction à apporter au cap compas pour obtenir le cap vrai et pouvoir ainsi le reporter sur une carte. Elle comprend un élément local géographiquement (D) et une correction qui appartient au compas, au navire et qui de plus est fonction du Cap compas : (δ)

Compas gyroscopique

Sphère de compas gyroscopique
Sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une sphère est une surface constituée de tous les...) de compas gyroscopique

L'utilisation de compas gyroscopiques permet de s'affranchir de ces difficultés dues au magnétisme terrestre. La différence angulaire entre le nord vrai et le nord compas est appelée variation (W). Cette variation est généralement nulle. Mais, les compas gyroscopiques peuvent ne pas être parfaitement réglés ou se dérégler. La variation se mesure (ou se vérifie) régulièrement en visant des astres au lever ou au coucher, et en navigation côtière en relevant des alignements connus. (voir aussi :gyroscope).

Compas satellitaire

Compas magnétique marine

Schéma sommaire: Image:CuvetteCompas.svg

Quelques aiguilles aimantées (équipage magnétique) liées à une couronne mobile (rose) munie d'un flotteur; le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) reposant, dans un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat...) liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) composé d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) et d'alcool, sur un pivot.

Le champ magnétique terrestre (La Terre possède un champ magnétique produit par les déplacements de son noyau externe – composé essentiellement de fer et de nickel en fusion...) étant très faible, il a fallu obligatoirement diminuer au maximum les frottements de la rose sur le pivot (par l'ajout d'un flotteur entre autres). L'utilisation sur un navire a également demandé l'installation d'un système à cardan.

La cuvette du compas est fixée sur la couronne interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en...) du cardan, donnant ainsi au compas plus de possibilité de pouvoir garder l'horizontale à la mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.).

  • Le compas est placé dans un habitacle composé de bois et/ou de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) amagnétiques.
1- Cales de bois, 2- Sphères, 3- Aimants longitudinaux, 4- Aimants transversaux, 5- Flinder.
1- Cales de bois, 2- Sphères, 3- Aimants longitudinaux, 4- Aimants transversaux, 5- Flinder.

Des fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, sous forme pure...) doux (sphères de compensations et barreaux flinders), et des fers durs (aimants correctifs longitudinaux, latéraux et aimant (Un aimant est un objet fabriqué dans un matériau magnétique dur, c’est-à-dire dont le champ rémanent et l'excitation coercitive sont grands (voir ci-dessous). Cela lui donne des propriétés...) de bande) servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) à la compensation.

  • Les fers doux compensent les champs magnétiques induits.
  • les fers durs compensent les champs magnétiques permanents.

L'habitacle, placé si possible dans l'axe central du navire, est toujours éloigné le plus possible d'éventuelles perturbations magnétiques (antennes satellitaires, radios). Il peut comporter un système de miroirs de renvoi optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) de lecture du compas pour le barreur dans la passerelle de navigation, mais ce système est de plus en plus remplacé par un système de lecture à distance électronique (capteur placé sous la cuvette). L'aimant de bande non représenté sur le schéma sert à la compensation pour une éventuelle gîte permanente (bande), ce dernier est ajustable verticalement par une chaînette (En mathématiques, la chaînette est une courbe plane transcendante, qui correspond à la forme que prend un câble (ou une chaîne) lorsqu'il est suspendu par ses extrémités et...).

  • Erreurs du compas magnétique:

Le compas magnétique subit l'influence de la composante horizontale du champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée...) terrestre D (déclinaison magnétique) et aussi l'influence de champs magnétiques induits par le navire et ses équipements électriques et les équipements voisins, poste à quai, lignes haute tension (La tension est une force d'extension.), etc. La lecture du compas à quai n'est souvent pas représentative.

  • L'opération consistant à minimiser la déviation s'appelle la compensation du compas, elle est faite régulièrement par un spécialiste. À la suite de la compensation la déviation ne devrait pas excéder 8° si le travail est correctement effectué.
  • L'opération consistant à mesurer la déviation aux différents caps s'appelle la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.), elle est faite par le personnel de bord ou par un technicien, la courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du plan, de l'espace usuels. Par exemple, les droites, les segments, les lignes polygonales et les cercles...) qui en découle doit être retracée annuellement et contrôlée en permanence par des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré...) comparatives (observation d'azimuts d'astres, d'alignements terrestres, etc.).
  • La valeur approchée de la déviation magnétique en fonction de Cc (cap compas) est donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un événement, etc.) par la formule de Sir Archibald Smith (1813-1872), mathématicien (Un mathématicien est au sens restreint un chercheur en mathématiques, par extension toute personne faisant des mathématiques la base de son activité principale. Ce...) britannique.

\delta = A+ B\sin Cc+ C\cos Cc+ D\sin 2Cc + E\cos 2Cc \,

  • Le navire en acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique (voir aussi l’article sur la...) acquiert à sa construction un magnétisme induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en électricité (générateur) ou en force (moteur).), une partie deviendra permanente, mais en raison de ses voyages, il subira en permanence les effets de champs magnétiques, terrestre d'une part, mais également externes. Son magnétisme variera dans le temps et le lieu, on peut déjà dire que la compensation d'un compas est valable à un temps T dans un endroit donné, et qu'il faudra songer à la refaire périodiquement.

Régulation du compas magnétique

Opération consistant à mesurer les déviations aux différents caps cardinaux et inter cardinaux, et à en déduire la courbe de déviation. S'effectue généralement sur rade ouverte en utilisant comme base un alignement. Peut s'effectuer aussi à la mer en se basant sur le cap gyroscopique, mais il faudra considérer la variation du compas gyroscopique .

1 Quelques contrôles et mesures de bon sens :

  • Il ne doit pas y avoir de bulles d 'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de...) dans la cuvette.
  • Le compas doit être bien aligné dans l'axe du navire.
  • Les axes de cardan doivent être libres et lubrifiés.
  • L' intervenant ne doit pas avoir sur lui de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et...) métallique ni de champ magnétique (appareil électronique, haut parleur de radio, outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la...) en fer, etc.)
  • Lorsque le compas est dévié temporairement par un aimant, il doit reprendre son alignement origine selon des normes de temps minimales (ni trop long, ni trop court).
  • Les fers doux ne doivent pas avoir de magnétisme rémanent (éviter la rouille sur les sphères).

2 Manœuvrer de manière à couper l'alignement en route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie brisée », c'est-à-dire creusée dans la roche, pour...) aux différents caps cardinaux et inter-cardinaux, mesurer

  • le Zc de l'alignement.
  • Zv connu (carte)
  • D connu (carte)
  • Zm = Zv - D

Usages

En navigation aérienne (La navigation aérienne est l'ensemble des techniques permettant à un pilote d'aéronef de maitriser ses déplacements. En général, cette route débute et se termine sur un aérodrome.) ou maritime, le compas a deux usages principaux :

  • Le compas de route permet au navigateur de tenir un cap (cap compas).
  • Le compas de relèvement (Le relèvement est la détermination de l'angle que fait, dans le plan horizontal, la ligne d'un observateur vers un objet avec celle d'une direction de référence fixe. En...) permet d'effectuer un relèvement, c'est-à-dire en visant un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise,...) (un autre mobile, un astre ou un amer) de mesurer l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) entre sa direction et le nord (direction appelée azimut).
Cette dernière mesure permet :
  • de faire le point (Graphie) soit, en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de côte, par visées successives de trois amers soit, en visant un astre, concourir au calcul d'un point astronomique ;
  • d' assurer sa sécurité en surveillant (Un surveillant ou conseiller d’éducation ou assistant d’éducation, est une personne qui travaille dans les collèges et...) les autres mobiles, un mobile en relèvement constant étant en route de collision ;
  • sur un navire de guerre (Cet article décrit de manière générique le navire de guerre.), ou un aéronef (Un aéronef est un moyen de transport capable d'évoluer au sein de l'atmosphère terrestre. On distingue deux catégories d'aéronefs : l'aérostat et...) de combat, de désigner un objectif à un système d'arme ;
  • de vérifier la variation de son compas en visant un alignement connu ou un astre au lever ou au coucher.
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