Как сделать компас своими руками в домашних условиях для детей в школу

Другие виды самодельных компасов

Конечно кроме магнитного компаса, можно самостоятельно сделать и другие виды компасов. Например, в Интернете можно найти схемы и инструкции по изготовлению цифрового и электронного компасов.

Однако для таких конструкций нужны «прямые» руки и специальные детали. И если с прямыми руками у человека может быть все хорошо, то вот детали, такие как магнитометр, в дикой природе навряд ли удастся найти.

Такие компасы удобно делать дома при наличии всех необходимых деталей и инструментов, но никак не в походе, и уж тем более не в аварийных условиях. Здесь на первое место выступает простая проверенная веками модель магнитного компаса, на которой мы и сделали акцент.

Подводя итог всему вышесказанному, можно утверждать, что наиболее простой в исполнении и использовании моделью самодельного компаса будет швейная игла или рыболовный крючок, намагниченный от соприкосновения с ножом и опущенный на водную гладь. Именно такой вариант будет давать самые точные и «быстрые» показания, в том числе и благодаря тому, что защитить от ветра такую конструкцию куда проще, чем в случае с подвесной стрелкой. Да и ремонт, как таковой, такому компасу не требуется, ведь ломаться здесь нечему.

При желании можно попытаться снабдить самодельный компас шкалой, но я не вижу в этом большого смысла, ведь приблизительные углы можно определять и без специальных шкал и инструментов.

Также может быть принята на вооружение идея перед каждым походом намагничивать иголки и крючки, которые будут взяты с собой в числе ремкомплекта, рыболовных снастей и НАЗа. Для этого их достаточно положить на несколько секунд на постоянный магнит. Такие нехитрые действия помогут придать иглам и крючкам еще одну функцию, а многофункциональность снаряжения — это один из основополагающих принципов комплектации рюкзака для далеких пеших походов.

Однако, нужно понимать, что самодельный компас — это лишь крайняя мера: он очень неудобен в эксплуатации по сравнению с «настоящим», выпущенным на фабрике. Поэтому правильным выбором будет купить готовый компас, а намагниченные иглы и крючки оставить лишь на крайний случай, когда беда застала врасплох, а купленного компаса поблизости не оказалось.

Материал для стрелки компаса

Для создания примитивного средства навигации, коим является магнитный компас, нужно иметь предмет из ферромагнетика — материала, который способен обладать магнитными свойствами при отсутствии внешнего магнитного поля. Такой материал легко определить, поднеся к нему постоянный магнит — ферромагнетики будут легко примагничиваться.

На самом деле, взаимодействовать с магнитным полем могут и диамагнетики, но для этого нужно создать очень сильное магнитное поле. Например, хорошо известен эксперимент, где в магнитном поле левитирует лягушка. Он показан в видео:

К известным «бытовым» ферромагнетикам относятся в основном изделия из железа и его сплавов. Такие предметы, как гвоздь, стальные нож и ножницы, английская булавка, швейная иголка и рыболовный крючок — это все изделия из ферромагнетиков, и все они пригодны для самодельной стрелки.

Наиболее удобными из них будут те, которые имеют меньшую массу и размер. Это станет вполне очевидным, когда рассмотрим следующие этапы.

Однако при отсутствии миниатюрной «стрелки», вполне можно воспользоваться и более громоздкими вариантами.

Рассматривая последующие этапы, для примера представим, что в качестве магнитной стрелки была выбрана швейная иголка — наиболее популярный вариант стрелки для самодельного компаса.

Функция «Массив по таблице» в Компас-3D

Рассмотрим, как работает функция «Массив по таблице» по примеру на детали.

Такая функция нужна, когда возникает необходимость создать копию какой-то операции и компонента, если они требуют какого-то упорядочения (например, в виде прямоугольной сетки с определенными параметрами или симметрией относительно плоскости и т.д.).

Команда создания массивов помогает в построении модели фигур или объектов, которые являются одинаковыми и упорядоченными. В программе КОМПАС-3D есть такие типы построения массивов:

• — по точкам
• — по сетке
• — по концентрической сетке
• — по таблице
• — вдоль кривой
• — по образцу
• — зеркальный массив.

К функции создания массивов можно перейти из меню «Операции» → «Массив», их иконки можно найти на панели «Массивов».

Ниже вы ознакомитесь с чертежом детали, которая будет создана как пример:

Для построения модели, прежде всего, создадим новый объект, перейдя в меню «Файл» → «Создать»:

В открывшемся меню ориентации выбрать «Изометрия XYZ»:

Чтобы построить Эскиз 1 необходимо выбрать на панели «Текущего состояния» инструментов «Плоскость ZX» и нажать «Эскиз». Для его создания руководствуйтесь рисунком ниже с нанесением таких размеров:

Сделайте выдавливание эскиза в обратном направлении на 8 мм.

Создание эскиза произведите, выбрав верхнюю поверхность модели:

Сделайте прямой вырез «Через все»:

Спроектируйте отверстия. Их расположение – симметричное, двумя группами. Для начала создайте одну из них, а для создания группы 2 примените функцию «Зеркальный массив».

Приступим к построению базового экземпляра массива, то есть отверстия 1. Построим его на поверхности модели сверху.

Снова сделайте прямой вырез «Через все»:

Чтобы построить отверстия, используйте «Массив по таблице». Чтобы указать местоположение отверстий – можете ввести эту информацию вручную из «Файла-источника» или же проделав действия, описанные ниже.

Откройте таблицу MS Excel (xls-файл). Первые 3 столбика таблицы будут содержать данные координат x, y, z. Данные по координатам экземпляров вводите ряд за рядом. Первая строка будет содержать информацию о координатах экземпляра отверстия 2 из первого ряда:

Таблицу Excel используйте, чтобы ускорить введение координат. Например, чтобы ввести координату х третьего экземпляра укажите ссылку на ячейку, где указана координата х второго экземпляра и прибавьте 22. Это расстояние между осями на чертеже.

Затем числа, указанные в этой ячейке можете копировать в нужные ячейки (относительно числа отверстий в первом ряду минус единицу, которая обозначает присутствующий в модели базовый экземпляр). Остальные координаты y и z скопируйте, т.к. для этого ряда они являются неизменными.

Это же действие повторите во всех рядах. После выполнения всех действий сохраняйте xls-файл и вернитесь в программу КОМПАС-3D.

Запустите «Массив по таблице» и на вкладке 1 в строке указания объекта пометьте «отверстие».

На вкладке 2 укажите источник файла, в открывшемся окне «Выбор файла» пометьте тип файла как Таблица Exсel, укажите сохраненную таблицу.

Перед вами откроется фантом массива, который вы создаете, затем завершайте операцию.

Следующим действием будет создание зеркальной копии массива.

Созданная модель показана на рисунке ниже:

Взаимодействие движений компонентов

Совместное движение одного компонента относительно другого можно рассмотреть на примере имитации сборки­разборки болтового соединения двух пластин.

В анимации присутствует болт, две скрепляемые пластины, шайба обычная, шайба стопорная и гайка. В сборке зафиксируем болт, а остальные элементы сопряжем с ним соответствующими связями. Проделаем следующую последовательность: свинчивание гайки и снятие ее, снятие шайбы стопорной, снятие шайбы обычной, снятие одной пластины, а затем и другой. Все компоненты по мере снятия будут исчезать с помощью функции прозрачности компонента. После этого соберем всю сборку в обратном порядке. Для сценария разборки нам потребуется минимум шесть шагов. По умолчанию Шаг 1 уже присутствует в дереве сценария, поэтому необходимо добавить еще пять шагов через пункт Добавить шаг в меню Шаги (рис. 20). С шагами можно делать различные операции — их можно перемещать друг относительно друга по дереву вверх и вниз, менять нумерацию следования, копировать, удалять и т.д.

Рис. 20. Добавление шагов в сценарий анимации

 На первом этапе надо скрутить гайку, для чего необходимо добавить ее в Шаг 1, предварительно выделив его левой клавишей мыши. Также в каждый последующий шаг добавляем по одному элементу в том порядке, в каком они должны сниматься с зафиксированного болта. Поскольку болт имеет резьбу (кинематический вырез эскиза вдоль кривой — спирали), то помимо вращения гайка должна еще и перемещаться. Остальные элементы будут только перемещаться.

В меню Компоненты и переменные выбираем пункт Добавить компонент -> В дереве сборки и выбираем для каждого шага соответствующие элементы. Для компонента «Гайка М8×1­6H.04 ГОСТ 5927­70» добавляем два режима движения: вращение и перемещение. В зависимости от шага резьбы будет меняться и число оборотов гайки для корректного отображения в анимации. Для данного случая шаг резьбы равен 1 мм; время для вращения и перемещения должно быть одинаковым, иначе гайка будет либо быстро вращаться, либо быстро перемещаться. Допустим, гайка будет делать один оборот за 1 с, следовательно, скорость гайки будет равна 1 мм/с. По умолчанию траектория скручивания гайки равна 19 мм, поэтому время, за которое пройдет гайка этот путь, будет равно 19 с

Принимая во внимание, что полный оборот гайки — 360°, необходимо получить 19 оборотов, то есть 6840° (см. рис. 20)

Эффект исчезновения компонентов лучше всего делать, когда в сборке отключен режим Полутоновое изображение с каркасом, в противном случае элемент «растворится», а ребра будут видны на экране (см. рис. 21).

Рис. 21. Некорректное отображение исчезнувших компонентов

Для того чтобы компонент исчезал не в процессе движения, а после снятия с болта, прозрачность компонента необходимо выносить для каждого элемента отдельным шагом, следующим после шага перемещения.

В данном примере был рассмот­рен случай совместного движения одного компонента в одном шаге. Другой вариант — это когда разные по назначению компоненты совершают перемещения в одном шаге. Яркий тому пример — движение любого автотранспорта осуществляется линейно по какой­то траектории, одновременно с этим у автомобиля должны вращаться колеса.

Делаем компас в домашних условиях

Можно сделать два вида компасов — на воде и на нитке.

Для первого варианта нам понадобятся: иголка, магнит, пенопласт, широкая стеклянная емкость с водой (глубокая тарелка).

• Магнитом проводим по одному из кончиков иголки, 20-30 раз в одном направлении. Так мы намагничиваем его.
• Делаем стрелку компаса. Вставляем иголку в пенопласт так, чтобы оба ее конца выглядывали из него. При этом наша стрелка должна ровно держаться на воде, не переворачиваясь, то есть надо четко найти и установить центр тяжести.
• Опускаем стрелку в емкость с водой. Она начнет крутиться и через время остановится, намагниченный конец будет указывать на север.

Для второго варианта нам потребуется магнит, иголка, нитка, скотч, кусочек бумаги, карандаш, ножницы и стеклянная емкость (подойдет 3л банка).

• Намагничиваем один конец иголки.
• В кусочек бумаги вставляем иголку.
• К бумаге, скотчем приклеиваем нитку, второй конец нитки закрепляем на карандаше. Уравниваем центр тяжести нашей стрелки.
• Опускаем стрелку в банку, а карандаш кладем на опору (горловину банки).
• «Стрелка» начнет крутиться, и намагниченный кончик иголки укажет на север.

Теперь вы знаете, как сделать компас своими руками в домашних условиях.

Как закрепить стрелку в компасе

На самом деле, в отличии от фабричных моделей, каким-то специальным образом крепить стрелку вовсе не обязательно. Обычно для уменьшения трения иголку либо кладут на воду, либо подвешивают на тонкую нитку или леску. Но здесь есть свои нюансы, о которых мы и поговорим.

Для варианта с водой можно использовать лужу или другой естественный водоем. Но во втором случае возникает опасность потери иглы вследствии ее утопления.

Также хорошими вариантами являются емкости, например, пластиковая тарелка или алюминиевый котелок, в которые можно налить воду и опустить на нее иглу

В этом случае важно следить, чтобы у посуды не было ферромагнитных частей. Например, у котелка могут быть стальные ручки, вызывающие изменения в показаниях самодельного компаса

На фото ниже показана одноразовая пластиковая тарелка с водой, в которой плавает игла, закрепленная на куске водонепроницаемой ткани — это и есть компас их подручных материалов:

Неплохой вариант для «водного» компаса — полиэтилен, помещенный в углубление в земле или песке и наполненный водой.

Стоит проследить и за тем, чтобы поверхность воды оставалась чистой, ведь пленка, образованная какими-либо веществами или микроскопическими живыми организмами также может сильно повлиять на работу самодельного компаса, не давая возможности стрелке вращаться.

Если игла совсем небольшая и соответственно легкая, то ее можно медленно положить на воду — и она останется на плаву за счет сил поверхностного натяжения

Для этого важно, чтобы перед тем, как игла окажется в воде, ее поверхность оставалась сухой

Однако удержать на воде цыганскую иглу таким образом не получится из-за ее большой массы. Поэтому такую иглу можно положить на лист дерева или кустарника, либо же просунуть в полый сухой стебель какого-нибудь растения, обладающий достаточной плавучестью, чтобы удержать на поверхности воды иглу.

Также плавсредством для иглы могут служить кусок пенопласта, пластиковая пробка от бутылки и многие другие легкие материалы, не вызывающие магнитных девиаций, о которых мы подробно рассказывали здесь (Магнитный компас).

Важно, чтобы во время измерений игла на «кораблике» не касалась стенок сосуда или «берегов» лужи, поскольку в этом случае трение не даст игле свободно вращаться. Таким образом, благодаря воде удается добиться наименьшего сопротивления, а сама игла поворачивается и указывает на север и юг, даже будучи слабо намагниченной

Таким образом, благодаря воде удается добиться наименьшего сопротивления, а сама игла поворачивается и указывает на север и юг, даже будучи слабо намагниченной.

Если же планируется подвешивать иглу на нитку, то на нитке можно сделать бегущий простой узел, который под весом иглы будет дополнительно затягиваться, не давая ей сильно проскальзывать. При этом подвешивать иглу нужно примерно за середину с небольшим смещением в сторону ушка, то есть более тяжело части. Точное место крепления нити к игле побирается опытным путем.

Кстати, вместо нити или лески вполне подойдет длинный человеческий волос. Мне удавалось добиться неплохих результатов, используя именно этот материал. В видео показано, как это сделать:

Для того, чтобы игла меньше выскальзывала из петли, я ее обматывал двумя-тремя слоями туалетной бумаги. Кроме того, такой вариант за счет парусности позволяет стрелке быстрее «успокоиться», что значительно ускоряет работу с компасом.

Очень важно для этого варианта использовать как можно более тонкую и длинную нить или леску, поскольку только в этом случае удастся в достаточной мере минимизировать эффект скручивания материала, который может служить причиной большой погрешности в измерениях. Из этих двух вариант с водой по праву можно назвать лучшим, поскольку именно он дает минимальные ошибки и позволяет импровизированной стрелке быстро стабилизироваться

Из этих двух вариант с водой по праву можно назвать лучшим, поскольку именно он дает минимальные ошибки и позволяет импровизированной стрелке быстро стабилизироваться.

Вот мы и рассмотрели устройство простейшего магнитного компаса. Однако в таком варианте компас сможет работать в основном только в домашних условиях: в природе конструкцию самодельного компаса придется дополнить ветрозаслоном

Особенно важно это для компаса с использованием подвесной схемы крепления стрелки

Как сделать резьбу в Компасе рельефной

Создадим наружною и внутреннюю метрическую резьбу М42×2 на валу и втулке.

 

Профилем этой резьбы является равносторонний треугольник с углом 60º при вершине. Высота треугольника рассчитывается по формуле

Н=0,86×р,

где р- шаг резьбы.

Н=0,86×2=1,72 мм

Создание вала

1 Создаем эскиз треугольника во фрагменте. Копируем его в буфер обмена: выделяем мышкой→Редактор→Копировать.

2 Создаем Деталь, вал диаметром 42 мм, изометрия XYZ, плоскость XY. Выдавливаем его на 60 мм.

 

3 Делаем на валу фаску 2×45º

4 Выделяем торец вала, нажимаем на компактной панели кнопку Пространственные кривые . Выбираем инструмент Спираль цилиндрическая.

Указываем ее параметры: количество витков – 15, шаг -2, направление обратное, диаметр – 42.

5 Выделяем плоскость ZX, т. к. именно ей перпендикулярен один из концов спирали.

Увеличиваем масштаб рамкой в месте, указанном на рисунке.

 

Проецируем ребра вала на плоскость, при срабатывании привязки Выравнивание ставим точку в конец спирали.

 

Правой кнопкой мыши вызываем контекстное меню, нажимаем команду вставить.

 

Удаляем отрезки.

6 На панели Редактирование модели вызываем команду Вырезать кинематически  (там же где и вырезать выдавливанием).

 

Указываем в дереве модели Эскиз 3 и Спираль цилиндрическую. Создаем резьбу.

Скрываем спираль, выделив ее в дереве модели правой кнопкой мыши (команда Скрыть).

7 Увеличим точность отрисовки модели (чтобы все линии были плавные). Жмем

Сервис→Параметры→Точность отрисовки МЦХ→устанавливаем максимальное значение.

8 Сделаем сбег резьбы.

 

Создаем эскиз, спроецировав объекты.

 

Вырезаем эскиз через все.

Вал готов. Меняем цвет, задаем название, сохраняем. Вопрос – как сделать резьбу в Компасе на валу решили.

Создание втулки

1 Создаем втулку с наружным диаметром 54 мм, внутренним 42 мм, делаем фаску 2×45º.

2 Выделяем торец втулки, создаем спираль цилиндрическую, количество витков указываем через всю деталь.

3 На плоскости ZX создаем эскиз. Ставим точку начало спирали.

Для того, чтобы вставить эскиз треугольника надо его повернуть. Выделяем эскиз→Редактор→Поворот→указываем точки для поворота.

4 Вставляем треугольник в эскиз на модели.

5 Вырезаем кинематически эскиз, скрываем спираль.

Создание сборки Вал-Втулка

Создадим сборку. Изометрия XYZ. Сначала вставляем втулку: Редактирование сборки→Вставка из файла.

Узнать больше о создании сборок в Компасе

Добавляем вал, который нужно повернуть резьбовой стороной к втулке. Для этого нажимаем кнопку Повернуть компонент .

Задаем соосность вала и отверстия втулки.

Для создания эффекта ввернутости вала во втулку зададим сопряжение на расстоянии .

Выделяем торцы вала и втулки. Регулируя расстояние, «вворачиваем» вал во втулку.

А вот и видеоурок по теме.

Скачать модели для просмотра можно здесь.

Возможно, вас заинтересует урок по созданию сборки резьбовых соединений с использованием библиотеки.

Смею надеяться, что теперь вопрос – как сделать резьбу в Компасе не будет вас терзать своей неразрешимостью.

Как сделать операцию вращения в КОМПАС

Для выполнения операции вращения необходим эскиз, в соответствии с которым и заданным углом вращения будет строиться операция.

Требования к эскизу операции вращения

Любая формообразующая операция базируется на эскизе. К эскизу есть определенные требования, которые зависят от типа операции. Для операции вращения справедливо:

• объекты, которые должны участвовать в операции, должны быть выполнены основной и осевой линиями. Контур выполняется основной линией, осевая линия обозначает ось вращения. Все вспомогательные линии выполняются любым другим стилем, в том числе и утолщенной линией;
• если эскиз содержит ось, то она не должна пересекать контур. Крайние точки контура могут лежать на оси, либо её продолжении;
• один замкнутый контур может быть вложен в другой замкнутый контур, степень вложенности любая.

Например, вот такой эскиз нельзя использовать для выполнения операции:

Контур пересекает ось, а это недопустимо

Еще примеры:

Такой эскиз в последних версиях применить можно, а вот в версиях ниже v17 КОМПАС бы «ругался» на пересечение контура. В версиях 17,18 будет выполнено вращение по объединенному контуру, т.е. окружность просто будет добавлена ко второй окружности.

Возможно применить и вот такой эскиз. В данном случае получится 2 тела

Вот такой эскиз также можно применить и получить цилиндр:

Для получения в точности такого же цилиндра можно применить и вот такой эскиз:

Одинаковый вариант будет получен при построении Сфероида, если же строить тонкостенную оболочку, то получим уже разные варианты. В первом случае:

А во втором случае:

Основное отличие эскиза для операции вращения от других типов операций — наличие осевой линии построенной командой «Отрезок» или соответствующими командами построения осевых, например, командой «Автоосевая».

Основные параметры операции вращения

Панель параметров при выполнении операции вращения объемная, но в большинстве случаев достаточно лишь части параметров, рассмотрим их подробнее.

Основной параметр — угол

Указываем нужное значение, а также пользуемся переключателем направления, если нужно выполнить вращение в другую сторону

Второй параметр, который часто приходится задавать — это выбор между объемным телом и тонкостенной оболочкой.

Если включить режим построения тонкой стенки, то появятся еще два параметра — Толщина 1 и Толщина 2, одна толщина внутрь, другая наружу.

Если вращение осуществляется не на 360 град., то важное значение имеют параметры: Симметрично и Второе направление. Первый параметр позволяет задать одно значение угла, а построение будет вестись в обе стороны от эскиза

Второй параметр позволяет задать угол для второго направления

Первый параметр позволяет задать одно значение угла, а построение будет вестись в обе стороны от эскиза. Второй параметр позволяет задать угол для второго направления.

К важным параметрам также следует отнести тип построения. Строить можно «Сфероид» или «Тороид».

При построении Сфероида крайние точки траектории будут проецироваться на ось симметрии. При построении Тороида в операции участвует только сам контур.

Намагничивание импровизированной стрелки

Чтобы иголка — будущая стрелка компаса — поворачивалась в магнитном поле Земли, она должна быть намагничена.

Зачастую ферромагнитные предметы, используемые в качестве стрелки, уже могут быть намагничены.

Именно с этим, как мне кажется, связано большинство заблуждений, где люди полагают, что смогли намагнитить предмет, применяя на самом деле совершенно непригодные для этого методы. Например, пытаются намагнитить иглу, натирая ее об волосы. Другими словами, в этом случае имеет место быть ошибка в определении причинно-следственных связей.

В полевых условиях проверить, намагничен предмет или нет, достаточно просто: нужно сделать из него компас и посмотреть, поворачивается ли стрелка. О том, как именно это делается, мы расскажем далее.

При этом нужно после полной остановки «стрелки» поворачивать ее то в одну сторону, то в другую. Если такая стрелка постоянно возвращается в одно и то же положение, значит она намагничена и дополнительно намагничивать ее не обязательно. Кстати, таким же образом проверяется исправность компаса, сделанного на производстве.

Если же стрелка не была намагничена, то намагнитить ее можно двумя способами.

Способ №1 — с помощью магнита. Это самый простой и быстрый способ.

Для этого достаточно положить стрелку рядом с магнитом. В диких условиях зачастую предлагают вынуть магнит из динамиков наушников или телефона. Однако, как по мне, это нерационально: телефон может еще пригодиться. Все намного проще: достаточно стрелку положить на сам телефон или рацию, чтобы она намагнитилась, но еще проще положить ее на стальной нож, который, как правило, обладает магнитными свойствами.

Долго держать стрелку возле такого магнита не нужно: обычно достаточно нескольких секунд.

Определение сторон импровизированной стрелки происходит эмпирическим путем по звездам или Солнцу. То есть по светилам определяются стороны света, а затем определяется, какая часть стрелки, куда показывает. А о том, как определять стороны света по Солнцу и звездам мы рассказывали здесь (Ориентирование по Солнцу) и здесь (Ориентирование по Полярной звезде).

Способ №2 — с помощью катушки и тока. Этот способ посложнее и требует наличия изолированного провода и источника тока.

В этом способе вокруг иглы в виде катушки в один слой наматывается изолированный провод. Если провод оказался неизолированным, то иглу можно покрыть сухой туалетной бумагой или куском полиэтилена, чтобы изолировать ее от контакта с проводом, а витки делать так, чтобы они не соприкасались друг с другом.

Через катушку пропускается электрический ток, в результате чего внутри катушки возникает магнитное поле, а иголка становится сердечником этого электромагнита.

Где взять электричество для этого способа? Все просто: чаще всего в качестве источника электропитания в дикой природе выступает батарейка от фонарика или аккумулятор от телефона, хотя бывают и другие источники. Главное, чтобы ток был постоянным, а не переменным, то есть розетка без дополнительных схем, выравнивающих электрический ток, для этого не подойдет.

Чтобы определить, какая сторона иглы, показывает на север, можно воспользоваться методом, предложенным в первом способе. Однако есть и другой вариант.

Для этого нужно вспомнить физику и правило буравчика. Применительно к данному случаю, ориентируясь на это правило, можно сказать, что буравчик будет двигаться в ту сторону, где у импровизированной стрелки будет северный конец. Именно этот конец стрелки будет показывать в направлении на северный магнитный полюс Земли.

Теперь, когда основная часть работы проделана, дело остается за малым — дать возможность стрелке беспрепятственно вращаться. Для этого нужно правильно ее закрепить.