Aby váš kompas ukazoval správně
Nyní se budeme zabývat pořád ještě nejdůležitějším přístrojem, podle kterého kormidlujeme – magnetickým kompasem. Bohužel podléhá ještě jiným vlivům než samotným silokřivkám zemského magnetismu a ty mohou být zvláště na ocelových lodích tak silné, že působí odchylky až několik desítek stupňů.
Když si objasníme příčiny odchylek kompasu na těchto lodích, posloužíme tím nejen jejich kapitánům a majitelům, ale budeme lépe schopni se vypořádat s problémy i na lodích dřevěných, laminátových nebo hliníkových. Mnohé z nich mají také železnou zátěž a tam pak platí stejné zásady, jen více či méně oslabené. I motory se ve své hmotě chovají stejně.
Potíže s kompasem začínají totiž hned na samém začátku stavby ocelové lodě s prvním úderem kladiva. Jak trup roste, přejímají všechny jeho součásti magnetismus, způsobený všudypřítomnými silokřivkami magnetického pole Země. Jak stavíme loď, sestrojujeme současně magnet. Směr jeho zmagnetování bude souhlasit se směrem, kterým byla stavba začata. Každý úder kladiva, každý otřes, způsobený nárazem další tabule plechu, která dosedne na trup, chvění z vrtání či broušení pomáhají srovnat molekuly obšívky a žeber do velikého magnetu. I když se může hotová loď dlouhým stáním v přístavu nebo plavbou na jednom kurzu dočasně přemagnetovat, vrátí se po určité době její remanentní magnetismus do původního směru. Když na hotovou loď konečně namontujeme kompas, mohou nastat tři základní případy:
Loď stavěná přídí k severu bude mít severní pól svého remanentního magnetismu na přídi. Na severním kurzu bude mít nulovou deviaci – příď pomáhá přitahovat magnety kompasu. Na jižním kurzu také, i když teoreticky vzato na magnety kompasu bude působit menší síla – záď vlastně působí proti zemskému magnetismu. Na západním a východním kurzu budou deviace maximální a s opačnými znaménky. Průběh deviační křivky bude sinusoida. Konvence označuje tyto odchylky jako deviaci –B. Obdobně loď stavěná přídí k jihu bude mít deviační křivku ve tvaru sinusoidy opačné fáze a tato deviace se označuje jako +B. V obou těchto případech je loď zmagnetována podélně a její deviace se vždy kompenzují magnetem, uloženým pod kompasem podélně s osou lodi, nebo otáčením šroubu s označením „B“.
Loď stavěná přídí k západu nebo východu představuje druhý případ. Loď se zmagnetuje příčně a koeficient pro tyto poměry označujeme písmenem C, přičemž loď, stavěná přídí k východu, má +C a loď stavěná k západu –C. Příčné zmagnetování dává průběh deviační křivky podle cosinusoidy a kompenzuje se vždy příčným magnetem s opačnou polaritou ke zmagnetování trupu, nebo otáčením šroubu s označením „C“.
Oba tyto případy se označují jako deviace semicirkulární, protože se mění dvakrát od nuly do nuly během otáčení lodi o 360°.
Když není známa orientace lodi při stavbě, musíme stanovit deviační křivku nekompenzovaného kompasu a podle ní můžeme určit, jak dále postupovat. Poslední případ nastává u lodě stavěné v obecném směru, kde bude sinusoida různě „fázově“ posunuta a na kompenzaci bude třeba různě silných magnetů v podélném i příčném směru.
Třetí složku, zvanou kvadrantní, označujeme koeficientem „D“. Jak už název říká, bude mít čtyři maxima během otáčení lodě a je způsobena indukovaným magnetismem podélných nebo příčných nosníků nebo částí ocelové konstrukce. Může převažovat na dřevěných, laminátových nebo hliníkových lodích s ocelovými díly, u nichž chybí složka remanentního magnetismu. Představme si, že taková loď má dvě silná příčná palubní žebra z běžné oceli. Ocel nosníku přejímá magnetickou indukcí zemský magnetismus. Během otáčení lodě se magnetka kompasu dostává do různých pozic vůči těmto nosníkům, jejich indukovaný magnetismus se také otáčením lodě mění. Na kurzech sever, východ, západ, jih jsou žebra kolmo nebo rovnoběžně s magnetkou. Protože jsou k ní se svým magnetismem symetrická, neovlivňují ji. Na kurzech severovýchod, jihovýchod, severozápad, jihozápad získají nosníky nesymetrické rozložení zmagnetování a způsobí maximální deviaci kompasu. Průběh deviace jsou nyní dvě vlnky sinusoidy za celou otáčku lodě a koeficient označujeme jako +D.
Druhý případ nastane, když máme loď s podélným nosníkem nebo podélnou železnou zátěží. Může to být také motor s hřídelí. Působení je obdobné, deviační křivku tvoří dvě cosinusoidy za celou otáčku lodě. Oba tyto případy se kompenzují dutými koulemi z měkkého železa, známými z kompasových stojanů na starých dřevěných lodích. Tyto koule se zase nastavují v místech maximální deviace. U malých lodí se většinou nekompenzuje, běžné jachetní kompasy na to ani nebývají zařízeny. Některé sice mají korektor, označený „D“, to je ale výjimka a s čím se tam hýbe, se mi nepodařilo zjistit.
Zbývají ještě dva koeficienty – A a E. Nejsou důležité, ale pro úplnost: Koeficient „A“ odpovídá konstantní chybě kompasu, může to být indexová chyba, kdy index neleží přesně v ose lodě, nebo nějaká jiná mechanická závada. Koeficient „E“ je kvadrantní deviace, způsobená diagonálními výztuhami, která je maximální na kurzech sever, východ, západ, jih a minimální na příčných kurzech. Ponechává se nekompenzovaná i na velkých lodích.
Dosud jsme se zabývali pouze horizontálními složkami. Je tu ovšem i svislá složka zemského magnetismu, která je zanedbatelná na rovníku a maximální ve vysokých zeměpisných šířkách. Uplatňuje se hlavně při náklonu lodi. Na kurzech sever a jih, kdy je magnet kompasu rovnoběžný s osou lodě, je maximální, a minimální na kurzech východ a západ. Kompenzuje se svislým magnetem opačné polarity, než je svislý remanentní magnetismus. Musí se opravovat pro každou zeměpisnou šířku, nelze docílit nezávislé kompenzace. Na velkých lodích se také kompenzuje indukovaná složka tyčí z měkkého železa (Flinderova tyč). Na těchto lodích není možné dělat zkoušku odchylky náklonem, proto se složka lodního magnetismu měří přístrojem, který má magnetku s vodorovnou osou, v místě kompasu, jenž je během měření vymontován a kompenzuje se svislým magnetem, až přístroj neukazuje svislou složku.
Na závěr něco z praxe, teorie už bylo dost. Při přezimování stojí loď dlouho jedním směrem, který mnohdy můžeme těžko ovlivnit a přizpůsobit jej směru, v němž byla postavena, a navíc jej někdy neznáme. Při přípravách na sezonu na jaře je dobré, aby před kontrolou deviační křivky stála loď alespoň týden ve směru, v jakém byla stavěna, aby se snížil vliv indukovaného magnetismu. Přesto si musíme pamatovat, že deviační křivka se ještě změní dopravou do výchozího přístavu a bude se dál měnit i při plavbě. Proto je dobrou námořní praxí zkontrolovat několik bodů křivky hned po postavení stěžně a pokud možno také při prvním delším kurzu po vyplutí na moře. To se provádí nejlépe podle azimutu slunce, nebo sledováním bójí v plavební dráze. Nesmíme se ale na to spoléhat, první měření musíme udělat už před vyplutím, abychom měli z čeho vycházet a vůbec ty bóje našli.
Mladší z nás si samozřejmě položí otázku: Proč vlastně potřebujeme v dnešní době snižovat deviaci kompasu, když máme GPS? Protože podle kompasu se kormidluje pořád lépe než podle GPS nebo trhavě skákajícího kurzoru na elektronické mapě a hlavně než se rozjedeme, neukazuje GPS nic, a to může někdy citelně vadit. A k té kompenzaci: Představte si, že loď se pomalu otáčí na místě kolem své osy. Co dělá kompasová růžice ideálního kompasu? Ukazuje stále k magnetickému severu, ani se nehne. Čím větší je nekompenzovaná deviace dané lodi, tím více se bude kompasová růžice během otáčení lodi vychylovat na obě strany. Snadno si představíme, že může nastat případ, kdy se nekompenzovaná deviační křivka mění tak strmě, že v mezích určitého postavení lodě se kompas skoro zastaví, nebo se dokonce pohybuje s lodí (máme takové místo přes veškerou kompenzaci na ŠTÍRU II. v okolí 340°, kterému se raději vyhýbáme, říkáme, že ŠTÍR nerad pluje na sever). V těchto místech kompas není k ničemu, nebo ukazuje velmi nepřesně – je „líný“. Nemůžeme podle něj přesně kormidlovat, i když si během plavby jen chceme držet přesný kurz, který jsme si chytili pomocí satelitů! Samozřejmě může nastat také opačný případ, kdy se kompas přirychluje tak, že je velmi obtížné určitý kurz udržet a kormidelník se diví, co ta loď vlastně chce, aby dělal, a svádí si to na vlny.
Na tomto principu také pracuje „automatická“ kompenzace, kterou nabízejí výrobci elektronických kompasů a autopilotů. Uvozovky jsou na místě, i když je žádný výrobce ve svém manuálu nemá, protože to je vlastně podfuk. Pracuje to následovně: Najdete si volný prostor na hladině, kde není žádný proud a pokud možno nefouká silný vítr. Rozjedete motorem loď na rozumnou rychlost, vychýlíte kormidlo a máte-li možnost, zaaretujete jej. Podle obslužného menu kompasu zadáte kompenzaci kompasu a necháte loď opisovat jeden nebo více kruhů, podle toho, kolik máte času, a dokud se vám do toho někdo nepřiplete. V procesoru je program, který má k dispozici dvě vstupní data: rychlost lodě a údaj kompasu. Schází mu údaj o skutečné poloze lodě, který při pořádné „ruční“ kontrole odečítáme z náměrů na pevný bod, a přesto je schopen deviaci přibližně spočítat. A teď: když není žádná deviace, magnetické pole v čidle kompasu se mění spojitě a rovnoměrně. Deviační odchylka výchylku zpomaluje nebo urychluje. Protože procesor musí předpokládat, že loď se pohybuje rovnoměrně po kruhové dráze, může z těchto údajů vytvořit tabulku odchylek, kterou si uloží do paměti. Program je navíc schopen zprůměrovat výsledky, získané více otáčkami, pokud mu neřeknete, že je konec kompenzace.
Kdybyste ovšem z nějakých důvodů neudrželi přesně kruhovou dráhu lodě, procesor spočítá hausnumera. Může se to stát vlivem proudu, větru nebo reakcí vrtule, na to si musíte dát pozor.
Z předchozího odstavce také vyplývá, a na to bych chtěl důrazně upozornit, že třeba v mezním případě, který je tam uveden, a buďte si jisti, že u nekompenzovaného kompasu na ocelové lodi nastane, tato metoda „automatické“ kompenzace selže, protože procesor potřebuje dvojí data, ale když se kompas zastaví, nebo je dokonce chvíli unášen, nebude si vědět rady a nic neopraví. Musíme proto čidlo elektronického kompasu montovat v místě co nejnižší nekompenzované deviace, což bývá obyčejně na stěžni. Tam se ovšem objevují velká zrychlení při kolísání lodě, která mohou rozkmitat citlivou miniaturní platformu se snímacími cívkami, a kompas bude neklidný ve vlnách víc, než je zdrávo. Je také možné čidlo předběžně zhruba kompenzovat magnety a pak se svěřit „automatické“ kompenzaci jen pro upřesnění.
My se ale snažíme být poctiví a svědomití kapitáni a to poslední, co potřebujeme, je „automatická“ kompenzace kompasu. V neklidu a shonu před vyplutím si najdeme čas a sestrojíme si poctivou deviační křivku lodi, na které poplujeme. Pomůže nám k tomu navigační rovnice, se kterou jsme se seznámili v YACHTU 11/2012:
KD = KK + deklinace + deviace + snos
Z toho vyjádříme deviaci:
deviace = KD – KK – deklinace – snos
Ale co s tím? Naši loď uvážeme na místě, odkud známe nebo zjistíme náměr na nějaký vzdálenější bod, abychom při otáčení lodě vyloučili chyby. Třeba z našeho plovoucího mola před Českým Yacht Klubem v Praze známe kurz na věž kostela sv. Víta – je to přesně 340°. Naše loď stojí, nikam nepluje, KD bude směr, kterým jsme ji natočili, snos odpadne, pražskou deklinaci známe a KK čteme na kompasu. Nastává ale problém – jak dostaneme skutečný směr, kterým jsme loď natočili, abychom mohli deviaci vypočítat? Použijeme k tomu přístroj, který si „za dlouhých zimních večerů“ vyrobíme. Na prkénko nakreslíme nebo nalepíme kruhovou stupnici s dělením na 360°, nad jejímž středem se bude otáčet raménko se dvěma průzory a ukazatelem. Vědecky se tomu říká pelengátor. Přístroj připevníme na střechu nástavby tak, aby nula a 180° byly přesně v ose lodě a nula směřovala k přídi. Otáčíme lodí, čteme na něm náměr na známý objekt, který si označíme třeba α, a skutečné natočení lodě, tedy KD, počítáme podle vzorce:
KD = KR – α
Sestavíme si tabulku, kde v prvním sloupci bude α, ve druhém vypočtené KD, v dalším čtení našeho kompasu KK a ve čtvrtém, po odečtení místní deklinace, bude výsledek – deviace pro ono čtení kompasu. (Abychom se nezamotali v záporných hodnotách, bude lépší, když máme k dispozici jen náměr třeba v prvním kvadrantu, počítat s jeho doplňkovým úhlem). Podle této tabulky můžeme nakreslit celou deviační křivku. Když se v některých místech objeví příliš strmý průběh, bude tam velmi obtížné kormidlování, jak jsem už vysvětlil na začátku, a buď se snažíme takovým kurzům vyhnout, nebo musíme kompas kompenzovat. To raději přenecháme profesionálům – u pronajaté lodi se ještě před vyplutím můžeme obrátit na místního technika a žádat nápravu.
