что такое морской хронометр

Корабельный хронометр: краткая история навигации

Морской хронометр – это не просто прибор, по которому кок может узнать, в котором часу подавать обед. Исторически это устройство несло значительно более важную функцию – без помощи хронометра невозможно было определить долготу, а значит – точное местоположение корабля. Иначе говоря, от времени зависела навигация и – жизнь моряков.

Глава 1. Море времени

Дело в том, что широта – это абсолютная величина, то есть доля расстояния от экватора до полюса. А вот долгота «эфемерна», отсчитывается она от определённого меридиана, и за ноль можно принимать любой пункт (занятно, что разные страны в разное время считали нулевыми совершенно разные меридианы). Когда корабль находится близ обозначенного на карте берега, определить долготу можно, но в открытом море это сугубо расчётная величина, при измерении которой ко всему прочему не от чего оттолкнуться.

В 1530 году нидерландский математик Фризиус Реньер Гемма предложил относительно простой способ определения долготы с помощью угла нахождения Солнца (днём) или Полярной звезды (ночью) над горизонтом в строго определённое время, например, в полдень или полночь. При этом точность измерения угла была достаточно высока, а вот приблизительное понимание полудня приводило к значительным погрешностям. Плюс-минус несколько временных минут могли дать несколько градусов погрешности – а при плавании на большие расстояния это означало отклонение на десятки и сотни миль! Проблема была столь значима, что в 1714 году британский парламент учредил специальный орган – Комиссию долгот, единственным назначением которой было поощрение изобретательства, направленного на решение задачи.

Создание абсолютно точных морских часов упиралось в несколько вопросов. Во-первых, высокая влажность, солевые испарения, изменение давления и так далее приводили к механическим изменениям элементов механизма. Они истирались, деформировались, ломались. А во-вторых, что более значимо, обычный маятник, работающий за счёт гравитации, в плавании функционировал не очень хорошо: в зависимости от области плавания разница в гравитационных силах, воздействующих на него, могла достигать 0,2%. И, конечно, корабль постоянно качало.

Первые попытки создать морской хронометр, работающий независимо от качки и прочих факторов, были предприняты в конце XVII века. Известны разработки Христиана Гюйгенса, Уильяма Дерема и других учёных. Но в уже упомянутом 1714 году свежеобразованная Комиссия долгот учредила приз в 10 000 фунтов (впоследствии сумму подняли до 20 000 фунтов) за разработку подобных часов – и за дело взялись обычные часовщики. Судите сами: на наши деньги это от 2 до 4 миллионов фунтов стерлингов!

Преуспел в итоге английский часовщик-самоучка Джон Гаррисон. Они с братом Джеймсом были специалистами по «часовым шкафам», большим напольным часам с длинными маятниками. За «тендер» Гаррисон взялся в 1730 году в возрасте 37 лет, и свой первый морской хронометр, известный ныне как H1, продемонстрировал в 1736-м. В том же году он совершил испытательное плавание из Лондона в Лиссабон на паруснике «Центурион» и обратно на другом корабле «Орфорд» (из-за того, что капитан «Центуриона» внезапно скончался в Лиссабоне). По прибытии время сверли с «образцовым» экземпляром – отклонение всё-таки было, хотя и не очень большое. Гаррисон понял, что работа не так проста, и с первой попытки решить вопрос не удастся.

Гаррисон разработал модель H2, которую планировали испытать при плавании через океан, но испытания отменили из-за начала войны между Англией и Испанией, а пока шли боевые действия, часовщик начал строить вариант H3, ещё более совершенный. В нём он впервые в истории часового искусства применил подшипники и биметаллические детали, позволяющие компенсировать температурные расширения.

Мы не будем подробно рассказывать о дальнейшем пути Гаррисона – об этом написана не одна книга. Скажем лишь, что те самые знаменитые часы H4, которые в итоге решили проблему морского хронометража, он закончил в 1761 году в возрасте 68 лет, а несколькими годами позже показал модель H5, которая была официально признана Комиссией долгот работающей. В 1772 году престарелый Гаррисон, наконец, получил свой приз, не считая более 4000 фунтов (на наши деньги – около миллиона фунтов), выделенных ему за эти годы на разработки.

Часы Гаррисона распространились по миру – они стояли на кораблях исследователей, в частности, Джеймса Кука, и на военных судах. Сегодня на оригиналы работы Гаррисона и его наследников можно посмотреть в Музее науки и техники в Лондона, в Гринвичской обсерватории и ряде других музеев.

Источник

Что такое морской хронометр

Лайнер-легенда «Титаник» запись закреплена

Что такое хронометр и зачем он нужен на судне?

Хронометр был неотъемлемой и важнейшей частью навигационного оборудования, используемого на всех судах. Благодаря хронометру, помимо основной задачи, а именно ориентации во времени, можно было рассчитывать долготу, которая измеряется по разнице между местным временем астрономического события и временем того же события на долготе обсерватории Гринвича.

С давних времен было очень сложно найти долготу, в отличие от широты, которая находилась очень просто – достаточно иметь на борту секстант и несколько таблиц. Первые хронометры появились на кораблях в середине 18 века, но были очень дорогой и редкой техникой. С конца 19 века они стали входить в широкий обиход. До нашего времени конструкция практически не изменилась, но была вытеснена с приходом более точных, кварцевых, а затем атомных часов и GPS, ГЛОНАСС-навигации.

Хронометр имеет 4 стрелки, которые показывают часы, минуты, секунды и время хода с последнего завода, 12-часовой циферблат, секундный циферблат и циферблат запаса хода, составлявшего 56 часов. На борту «Титаника» в штурманской были установлены два хронометра Ливерпульской фирмы Joseph Sewill. Впоследствии один хронометр был поднят, стрелка на нем остановилась в 12:39 ночи.

Источник

Морские хронометры

Породила морские хронометры эпоха Великих географических открытий. Самым простым методом для определения долготы в открытом море был метод перевозки часов, предложенный в 1510 году испанцем Санто Крусом. Между тем «задачу долгот» до начала ХVIII века многие считали неразрешимой и ставили ее в один ряд с квадратурой круга, вечным двигателем и превращением металлов. Даже наш просвещенный император Петр I в одном из документов писал: «Я ни мало не хулю алхимиста, ищущего превращать металлы в золото, механика, старающегося сыскать вечное движение, и математика, домогающегося узнать долготу места для того, что изыскивая чрезвычайное, внезапно обретают многие побочные полезные вещи. Такого рода людей должно всячески ободрять, а не презирать, как то многие противное сему чинят, называя такие упражнения бреднями».

Для кораблей, согласно теории Санто Круса, нужны были часы, по точности сравнимыес современными кварцевыми, дающими стабильные показания в условиях качки, перепадов температуры, давления и влажности. К ХVIII веку уже были созданы маятниковые часы Галилея и Гюйгенса, но эти стационарные механизмы не годились для работы на качающемся судне.

В 1761 году для очередного испытания часов Гаррисона из Портсмута (Англия) в Порт-Рояль (Ямайка) вышел корабль «Дептфорд». Во время испытаний, за 81 день плавания, часы накопили ошибку в пять секунд. Через 161 день плавания корабль вернуля в Портсмут. Ошибка часов не превышала нескольких секунд. Задача определения географической долготы в открытом море была решена. Мастер получил долгожданную награду в 20 тысяч фунтов стерлингов, а хронометр с тех пор стал обязательной принадлежностью каждого корабля.

Джону Гаррисону удалось убедить современников, что долготу с достаточной точностью можно определять при помощи часов. Но устройство его часов было довольно сложным а изготовление дорогим, поэтому они не могли быть рекомендованы к серейному производству. Наиболее известными последователями Гаррисона были Пьер Леруа, ТомасМюдж, Фердинанд Берту, Томас Ирншау, Джон Арнольд. На основании их исследований и разработок удалось решить многие проблемы хронометрии и создать хронометр, который, практически без изменений, дожил до наших дней.

Механизм хронометра заключают в латунный застекленный водонепроницаемый корпус и укрепляют в деревянном футляре на кардановом подвесе. Поэтому при качке циферблат часов сохраняет горизонтальное положение относительно земли.

Помимо хронометра и палубных часов на морских и речных судах множество часов на палубах, в каютах, других помещениях. Корабельные часы отличаются элегентностью и надежностью. Конструкторы всегда помнят о том, что людям, на долгие месяцы оторванным от дома, необходимо создать хотя бы минимальный уют. Поэтому для корабельных часов делаются корпуса, способные украсить любое помещение. При этом они водонепроницаемы, а механизмы защищены от качки. Не забывают дизайнеры-часовщики и о терпящих бедствие моряках. Циферблаты некоторых современных часов снабжены специальной шкалой с «зоной молчания» от 15-й до 18-й минуты и от 45-й до 48-й минуты (три минуты молчания, когда на кораблях слушают сигналы «SOS»).

Журнал «Антиквариат, предметы искусства и коллекционирования», июль-август 2003.

Источник

Морские хронометры: часы, изменившие ход истории

Путешествие по часовым поясам может дезориентировать человека. Часы и режим сна нуждаются в настройке на новую долготу. Эта проблема, с которой сталкиваются путешественники, имела более серьезные последствия в XVIII веке — во времена жесткой конкуренции империй в открытом море. Поскольку корабли двигались на восток и запад по разной долготе, их часы не могли поддерживать точное время. Неправильное ведение учета времени приводило к тому, что суда терялись и терпели крушение. Изобретение точных морских хронометров навсегда изменило ход мореплавания.

Награда за точное время

В начале XVIII века моряки могли измерять широту по солнцу и звездам. Однако точных средств для определения продольной координаты местоположения корабля не существовало. Было известно, что координаты можно вычислить математически, сравнивая два точных момента времени — один на известной долготе, а другой в неизвестной точке. К сожалению, на точность маятниковых часов во время качки на океанских волнах рассчитывать было невозможно. После нескольких морских катастроф, вызванных плохой навигацией, английские власти представили вознаграждение за техническое разрешение проблемы долготы. Закон о долготе 1714 года предлагал 20 000 фунтов стерлингов каждому, кто мог разработать правильный метод расчета расположения судна в пределах одного градуса.

Часовщики намеревались выиграть призовые деньги, изобретя морской хронометр, который мог бы держать верное время на борту судна. Английский часовщик Джон Харрисон в конце концов выиграл приз, и ему приписывают изобретение первого надежного морского хронометра. В 1728 году Харрисон начал создавать свои первые часы. К 1736 году распорядители приза были заинтригованы, чтобы заказать морские испытания. Удовлетворенный первоначальными результатами, Харрисон получил гранты на дальнейшее совершенствование своего механизма для повышения точности. Часовщик создал следующие образцы в течение следующих двух десятилетий. Он использовал пружины и весы, а не классический маятник; однако точность каждого хронометра все еще была недостаточной.

Победа всей жизни

Успеха изобретатель добился с четвертой моделью. В 1761 году хронометр проверили в трансатлантическом путешествии. Результаты удивили. Часы сохранили почти идеальное время. Прибыв на Ямайку, они показывали местное время всего на пять секунд позже истинного. Расчеты долготы были сделаны с точностью до одной морской мили. К сожалению, распорядители приза и английский парламент не сразу убедились в точности часов. Потребовалась пятая модель и личное вмешательство короля Георга III, прежде чем Харрисон получил деньги за работу всей своей жизни.

Влияние морского хронометра было огромным. Навигационные возможности путешественников 18 и 19 веков были значительно улучшены. Печально известный первооткрыватель, капитан Джеймс Кук пользовался копией часов Харрисона в своих путешествиях, находя их исключительно точными.

Изобретение хронометра изменило возможности навигации в открытом море в конце XVIII века. А вам приходилось испытывать неудобства при смене часовых поясов?

Источник

Морской хронометр

Своим возникновением морские хронометры обязаны проблеме навигации на море. Краеугольными вопросами всегда были и остаются определение позиции и направления движения судна, а также измерение скорости, дистанции и времени движения судна от одной точки до другой.

Развитие навигации шло нога в ногу с открытиями реальной формы Земли, ее размера и развитием технологий, которые сделали возможным точное измерение времени. Древние мореплаватели скоро выяснили, что Земля вращается, а Полярная звезда всегда остается в одной и той же точке небосвода, что двигаясь на юг в направлении горизонта, можно достичь стран с теплым климатом. Измеряя угол между Полярной звездой и горизонтом и держа курс строго с севера на юг, мореплаватели могли приблизительно определить широту их местонахождения.

Определение долготы оказалось куда более сложным. В течение многих веков, плывя с востока на запад, мореплаватели могли только догадываться об их положении в открытом море. Например, в своем транс-антлантическом путешествии в 1492 году, Христофор Колумб считал, что быстро достигнет Восточной Индии, в то время как его корабль ушел не так далеко от Европы. Долгота могла бы быть определена по позиции звезд в небесах, но звезды медленно перемещались по небосводу на восток. Поэтому необходимо было знать точное местное время относительно какой-нибудь фиксированной точки, принятой за начало отсчета (например, Гринвич). Поскольку Земля в течение суток поворачивается на 360 градусов, а в течении часа – на 15 градусов, то разница между местным временем и временем по Гринвичу, умноженная на 15, будет равна географической долготе судна. Таким образом точность определения долготы будет зависеть от точности хода часов. Например, на экваторе, ошибка в одну секунду означает ошибку в местоположении судна на 400 метров.

Тем не менее, первые точные часы были изобретены только в середине XVIII века. Основными проблемами точного определения времени в морских условиях были изменения температуры, влажности, постоянная качка и изменение силы гравитации Земли на различных широтах. Поэтому хронометрический инструмент для точного измерения времени должен был содержать ряд революционных изобретений и технических решений, чтобы все эти проблемы были устранены.

В 1714 году Британский Парламент, в связи с большими потерями кораблей, связанными с неправильным определением местоположения судов, объявил приз для всех желающих в 20000 фунтов, что сегодня соответствует 2 млн. долларов США, за создание устройства, способного определять долготу судна в любой точке Земли с точностью в пол градуса, что равняется 30 минутам географической долготы.

В 1731 году, параллельно работам над точными часами, была окончательно решена проблема с точным определением широты судна. Джоном Хадли (John Hadley), вице-президентом Королевского Общества Естественных Знаний, был предложен инструмент для точного определения угла между горизонтом и небесными телами, в основе которого лежал принцип двойного преломления лучей. Этот прибор был назван секстантом.

Одним из многих, пытавшихся завоевать приз Британского Парламента был Джон Харрисон (John Harrison). К 1727 году им были построены первые часы с балансом, состоящим из 9 различных металлов, который был практически не подвержен изменениям температуры. В 1735 году, после долгих экспериментов, Харрисон представил Королевскому Обществу свой первый морской хронометр, названный H1. Это были большие, выглядевшие устрашающе, часы, которые весили 35 кг, но содержали в себе много уникальных технических решений, которые на испытаниях позволили выявить ошибку в местоположении судна на 150 км.

В 1739 году Харрисоном была представлена новая модель хронометра, названная Н2, содержащая ряд существенных изменений в конструкции, но весившая гораздо больше, чем предыдущая. Испытания ее так и не завершились из-за начала Семилетней войны между Англией и Францией.

Для решения комиссии не давать приз Харрисону был ряд формальных причин, но основным было то, что некоторые члены комиссии сами хотели заполучить призовые деньги. Напрасно Харрисон добивался признания испытаний успешными. Его доказательства были признаны неубедительными.

28 марта 1764 года начались повторные испытания Н4. Корабль Tartar отправился в Портсмут. На борту, как и в прошлый раз был сын Харрисона. За пять месяцев путешествия часы отклонились всего на 54 секунды, а после плановой корректировки отклонение уменьшилось до 15 секунд. В такой ситуации получение приза уже не вызвало никаких сомнений.

Копия хронометра Н4, сделанная Кенделлом и названная К1 был использована Томасом Куком во время его трехгодичного кругосветного путешествия, где хронометр зарекомендовал себя с лучшей стороны.

В возрасте 78 лет Харрисон сделал новую модель Н5, которая еще больше удовлетворяла требованиям комиссии. Однако свой приз Харрисон получил только в 1773 году после подачи петиции Королю Георгу III.

Создавая морской хронометр, Харриссон кардинально перевернул тогдашнее предсталение о возможной точности часов. Потратив большую часть жизни на создание морского хронометра, Харрисон решил практически все проблемы, связанные с особенностями эксплуатации часов в морских условиях.

Сегодня, в швейцарской часовой промышленности, помимо выпуска профессиональных морских хронометров, выпускаются также наручные часы, носящие надпись Marine Chronometer. Это прежде всего часы фирмы Ulysse Nardin и Breguet серии Marine. Эти часы отличаются повышенной точностью хода по сравнению с обычными. В некоторых моделях применяются ряд технических решений из навигационных морских хронометров. Кроме этого, эти часы всегда проходят более строгий отбор в подборке деталей и более длительное тестирование, что делает их заслуженно более дорогими, чем часы аналогичного класса.

Источник