Морские хронометры

Для людей морских профессий, проводящих вдали от земли многие месяцы, корабль становится вторым домом. Поэтому все предметы корабельного быта, окружающие моряков, должны быть прочными, удобными, надежными и эстетически красивыми.
Собирая морские хронометры, коллекционеры получают истинное наслаждение, ведь эти точные и великолепные приборы – живая история развития цивилизации. Их изготовлением занимались лучшие часовщики мира. Однако, коллекционирование морских хронометров – задача непростая, требующая помимо фундаментальных знаний истории, подкованности в технических вопросах устройства этого механизма.
Морские хронометры были изобретены в эпоху Великих географических открытий. В 1510 году испанец Санто Крус предложил очень простой метод определения долготы в открытом море – метод перевозки часов. При этом «задача долгот» считалась неразрешимой, и ставилась в один ряд с такими мистическими загадками, как вечный двигатель и превращение металлов в золото. По словам Санто Круса, для кораблей необходимо было изготавливать часы, дающие точные показания, невзирая на такие специфические условия, как перепады температуры, давления и качка. В XVIII была первая попытка создания маятниковых часов Галилея и Гюйгенса специально для кораблей, но в условиях качки они оказались непригодными для использования.
Отсутствие приборов для определения точных координат в море не останавливало путешественников в их жажде открытий. Корабли один за другим отправлялись в море, и далеко не все возвращались потом на родную землю. Печальная статистика свидетельствует, что только в 1707 году в море погибло четыре английских корабля и около двух тысяч человек. Но гибель судов — не единственная причина, побудившая изобретателей ломать голову над созданием часовых механизмов для судов. На вновь открытую землю необходимо было возвращаться, чтобы обозначить там свое присутствие и закрепить открытие за собой, сделав своим владением. Часы для мореплавателей создавались и совершенствовались почти триста лет. Во время этих изысканий зародилась наука хронометрия и было изобретено множество других хронометрических приборов, и бытовых, и специальных.
Суть метода перевозки часов основывался на знаниях о том, что наша вращающаяся в космическом пространстве планета – это астронометрическая система единого времени и долготы. Каждому меридиану соответствует свое точное время по Солнцу. Уже тогда было известно, что разница во времени в один час соответствует разнице в 15 градусов долготы. Таким образом, если, выходя в море, настроить точные часы по местному времени пункта отплытия с определенной долготой, и взять их с собой, то, определив по Солнцу местное время пункта прибытия, можно вычислить координаты места нахождения. Ровно в полдень Солнце находится в высшей точке небосвода, а если часы на судне показывают, к примеру, 10 утра, это означает, что разница в долготе составляет 30 градусов. Система расчетов довольно проста. Но в XI-XII веках часовые механизмы были настолько несовершенны, что давали погрешность около часа, а для того, чтобы правильно определить долготу, необходим хронометр, допускающий погрешность не более десятых долей секунды в сутки. Поэтому в метод перевозки часов, как в способ определения долготы в те времена никто не верил.
Тем временем проблема становилась все острее, поскольку все больше людей отправлялись в долговременные океанические плавания. Правительства разных стран время от времени обещали крупные вознаграждения за изобретение механизма определения долготы, но дело все никак не сдвигалось с мертвой точки.
17 июня 1714 года в Англии зачитали билль об общественном поощрении и материальном вознаграждении в 20 тысяч фунтов изобретателю точного прибора для определения координат. Удача улыбнулась сыну плотника Джону Гаррисону. Первоначально он обучался плотницкому делу, но потом, разобравшись в себе, стал часовых дел мастером, изготовив в 22 года свои первые часы с деревянными деталями. Желая получить приз, Джон усердно трудился многие месяцы, а в 1726 году попросил у директора Гринвичской обсерватории материальную помощь для завершения работы. Там ему посоветовали обратиться к знаменитому в то время часовщику Георгу Грагаму, который и выделил Джону необходимые средства. Первые изготовленные часы были испытаны на борту шлюпки, в присутствии экспертов, которые остались довольны работой молодого мастера и посоветовали продолжать изыскания. В 1759 году Джон изготовил уже четвертые морские часы.
В 1761 году для испытания очередных часов Джона Гаррисона из Англии в Ямайку вышел корабль «Дептфорд». За все время плавания, которое составило 161 день, часы показали погрешность всего несколько секунд. Задача определения географической долготы в открытом море была разрешена. Джон получил вожделенную награду, а его изобретение теперь присутствовало на каждом корабле, выходящем в открытое море. Однако хронометр имел существенный недостаток – он был довольно сложным, а, следовательно, дорогостоящим в изготовлении, что не позволяло наладить серийное производство. Позже последователи Гаррисона – Пьер Леруа, Томас Мюндж, Фердинанд Берту, Джон Арнольд настолько усовершенствовали часовой механизм, что он дожил до наших дней почти без изменений.
В механизме морского хронометра каждая деталь должна быть совершенна. Основные узлы и детали механизма таковы:
— колебательная система баланс-спираль с обязательным устройством температурной компенсации;
— свободный хронометровый ход;
— пружинный двигатель со специальным механизмом, который снижает влияние крутящего момента на ход часов;
— стрелки, обозначающие часы, минуты и секунды.
Весь механизм помещается в водонепроницаемый латунный корпус, укрепляется в деревянном футляре и обязательно подвешивается, чтобы при качке циферблат всегда сохранял горизонтальное положение относительно земли.
Россия, как великая морская держава, не осталась в стороне от великих открытий и освоения новых торговых путей. Петр I снаряжал корабли в Индию, Китай, Японию и другие восточные страны. Это был первый русский царь, который считал поиски Северного морского пути делом исключительной государственной важности. После его смерти М.В. Ломоносов, не понаслышке зная о трудностях, подстерегающих мореплавателей в пути, пытался убедить правительство Екатерины II в необходимости продолжать дело, начатое Петром I. Он сам предложил ряд приборов и разработок для определения широты и долготы местности. В конце концов, Ломоносов добился у Екатерины II организации экспедиции на Камчатку под командованием капитана В.Я.Чичагова, снабдив экипаж подробными техническими инструкциями для офицеров и ценными практическими советами. Ряд приборов, которыми было оснащено судно, Ломоносов сконструировал сам. Работал ученый и над созданием морских хронометров. Его часовой механизм имел не одну, а целых четыре пружины, которые надлежало заводить поочередно, в разное время суток.
Последователь Ломоносова, русский умелец Ф.Карась, создал хронометр, в котором было уже восемь пружин. А мастер Академии наук России И.П.Кулибин изобрел особую конструкцию температурной компенсации механизма – неразрезной монометаллический баланс с биметаллическими пластинками. Это конструкция была хороша тем, что менее подвергалась вибрации, чем все предшествующие разработки.
Политика Петра I в части развития техники предполагала заботу не только о надежности, прочности и долговечности приборов и механизмов, но и об их внешней красоте. В те времена ремесленники считались такими же творцами, как и художники, а созданная Петром I Академия различных художеств объединяла под своей крышей не только мастеров различных искусств, но и ремесленников, включая часовщиков.
Хронометры российских мастеров регулярно представлялись на международных выставках, начиная с 1829 года. Они подвергались испытаниям на точность, прочность и надежность, а их создателей нередко представляли к различным наградам.
В начале XIX века в России хронометры стали использовать не только на море, но и на суше. Академиком В.К. Вишневским был разработан метод определения долготы определенных пунктов на местности по покрытию звезд Луной. Вишневский возил с собой два карманных хронометра и с их помощью определял долготу точек на той местности, где в данный момент находился. Два хронометра использовались для того, чтобы была возможность сличать их ход и уменьшить вероятность погрешности в расчетах.
Эта идея была использована Пулковской обсерваторией в определении собственной долготы относительно Гринвича в 1843 и 18444 годах. Было снаряжено две хронометрические экспедиции. Первая в своих исследованиях использовала 81 хронометр, вторая – 44. Всего на разработки было потрачено около двух лет.
Со временем необходимость оснащать хронометрами и морские, и сухопутные экспедиции обусловила в России налаживание производства часовых механизмов и организацию научной работы по их усовершенствованию. Многие исследователи работали именно в Пулковской обсерватории.
Кроме хронометров специального предназначения, на судах всегда присутствует множество часовых механизмов в каютах, на палубах и в других помещениях. Они точны и надежны, у них водонепроницаемый корпус, а грамотно продуманная система защищена от качки. Помимо этого, часы для моряков, как и любые другие предметы корабельного быта, очень элегантны, и способны украсить собой любое помещение.