Морской хронометр как работает

Морской хронометр как работает

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

​РАБОТА С ХРОНОМЕТРОМ И ОБРАЩЕНИЕ С НИМ

Maritime blog → МОРСКИЕ АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ И РАБОТА С НИМИ

РАБОТА С ХРОНОМЕТРОМ И ОБРАЩЕНИЕ С НИМ

Расчет поправок хронометра на момент наблюдений. Поправка хро­нометра обычно определяется один раз в сутки, наблюдения же могут произ­водиться несколько раз и не во время приема поправки, поэтому поправка должна быть приведена к моменту наблюдений, для чего последняя принятая поправка и’ с помощью со экстраполируется на момент наблюдений, при этом предполагается, что вариация равна 0.

насчет поправки и на данный момент производят по формуле <126) в виде

где м’ — последняя поправка хронометра (из журнала);

о — последний суточный ход (из журнала);

ДТ^ — промежуток времени в сутках (до 0,01^ от момента получения поправки и’ до данного момента; переводится в доли суток по таб­лице 43-а МТ—75. Промежуток ДГ» определяется по гринвич­скому времени.

Пример 39. 13 сентября в Грр = 14″ определена и’ = —0″57,5 е ; (о = —2,4° (из журнала). Определить и в Грр == б 4 14 сентября. Решение.

1. ДГД = б 4 + 24″ — 14″ = 16ч = 0.67Д.

3. и = —0″57,5с + (—1,6 е ) = —0459,1 е == —0″59°.

Расчет поправки на данное время производят перед всеми наблюдениями. При расчете времени пуска секундомера полученную поправку и вводят в намеченное Грр, т. е. Грр — и = Г^р.

Сличение. Ввиду того что хронометр на судне из своего ящика никогда не вынимают и наблюдения обычно производят с часами или секундомером, то необходимо уметь сличать идущие часы или секундомер с хронометром.

Сличением (ел) называется разность одновременных показаний хро­нометра (7\р) и часов (Гц), т. е.

Сличение имеет знак «+», если часы позади хронометра, и «—», если впе­реди.

Получив ел, можно по моментам часов, замеченным при наблюдениях, рассчитать соответствующие моменты хронометра:

Кроме того, при известном ел можно по известной поправке хронометра и рассчитать ц„ и наоборот. Для одного и того же момента имеем

— 7\, 8 14 45 + ел +2 40 35

ел 4-2^^40 ^ ^35 C «ч | +2^ 1 44 M 20 C

Сличить часы с хронометром можно также с помощью секундомера,. пустив его в намеченный и записанный момент хронометра и остановив в намеченный момент по часам. Тогда, вычтя из момента по часам показания секундомера, получим одновременные показания 7\ и 7\р.

Работа с часами или секундомером и хронометром при наблюдениях. При измерении высот светил наблюдатель должен одновременно с высотой заметить и записать момент хронометра или часов.

В море измеряют не одну, а три—пять высот каждого светила, так что при наблюдении, например, четырех звезд нужно заметить до 12 моментов.

Если наблюдения производят два наблюдателя, то момент замечают ли­бо непосредственно по хронометру (один из наблюдателей находится в руб­ке), либо по секундомеру или часам — н-а месте наблюдений. Момент заме­чают по команде «товеь—ноль», причем исполнительная команда «ноль» подается наблюдателем в момент касания светилом горизонта, а «товсь» — за несколько секунд до этого.

Одному наблюдателю лучше фиксировать моменты по идущему секун­домеру (пущенному в Т^р). При двухстрелочном секундомере это просто:

Обращение с хронометром. Хранение хронометра. Хронометр в футляре должен храниться плотно расклиненным, в специальном ящике штурманского стола. Из ящика его не вынимают, за исключением особых случаев: размаг­ничивание судна, отстой и т. п. Стопор карданова подвеса корпуса хронометра освобождают. Следует проследить, чтобы около места хранения хронометра не было паропроводов, водяных магистралей, сильных магнитных или электромагнитных полей и вибрирующих деталей. В месте хранения следует поддерживать постоянную температуру порядка +20°.

При работе с хронометром открывают только верхнюю деревянную крышку футляра и наблюдения ведут через внутреннюю стеклянную.

Транспортировку хронометра на небольшие расстояния осуществляют на руках, закрепляя стопор карданова подвеса. При перевозке или пересыл­ке хронометра специально закрепляют балансир во избежание возможных его поломок. Для этого корпус хронометра вынимают из ящика, свинчивают крышку и, удерживая механизм за края циферблата, переворачивают кор­пус и снимают его с механизма. После этого устанавливают механизм на кор­пус циферблатом вниз и с помощью пинцета осторожно подсовывают под балансир—с двух концов баррета—два клина (см. рис. 58, 15, а, б), заранее вырезанные из чистой сухой пробки длиной 9—10 мм, шириной 4 мм, толщиной 1,2 мм. После окончания транспортировки клинья вынимают. Эту операцию проделывают также при пуске нового хронометра и хрономет-

Пуск хронометра. Для пуска хронометра, остановившегося вследствие окончания завода, его следует завести, поставить на стопор и повернуть весь ящик не очень быстро примерно на 1/4 оборота по азимуту.

Перед тем как завести и пустить новый хронометр или хронометр пос­ле ремонта, предварительно удаляют стопорные клинья.

Неисправности хронометра. Если хронометр получил механические повреждения, прослушивается нечеткая работа механизма хода или из­менения суточного хода велики, его следует сдать в навигационную камеру для проверки и ремонта. Ни в коем случае не следует пытаться исправить •его самим.

Если неисправности у хронометра обнаружены в рейсе, то его следует остановить и пользоваться вторым или заменить его палубными часами;

однако в этом случае поправку часов нужно определять несколько раз в сутки, по возможности около времени наблюдений. Официальный срок переаттестации хронометра — через три года, но если он работает хорошо, то лучше его не трогать и сдавать только при постановке судна в ремонт.

Точность получения Тгр при судовых наблюдениях определяется в основ­ном ходом хронометра (его вариацией) и точностью фиксации момента. При расчете Тгр в пределах суток от приема и с учетом ДТц точность его около ^0,5°.

Источник

Хронометр. Хранение. Практическое применение

Для воспроизведения временных единиц и определения момен­тов времени употребляют специальные механизмы — часы. Равно­мерность движения стрелок часов обеспечивается регуляторами, я качестве которых применяют чаще всего пружинные маятники. Высокая точность хода часов обеспечивается постоянством перио­да колебаний маятника.

Сравнительно недавно в науке и технике стали использовать колебания кристаллов кварца (кварцевые часы) и молекулярные колебания газов (атомные часы), обеспечивающие очень высокую точность хода часов.

На судах применяют следующие измерители времени: хроно­метр, палубные часы, судовые (морские) часы, секундомеры. Они регулируются так, чтобы показывать среднее время Т. В обсерва­торией и геодезической астрономии используют также приборы, по­казывающие звездное время S.

Морской хронометр. Для определения достаточно точных мо­ментов среднего гринвичского времени Tгр на судах морского фло­та используют хронометр. Помимо тщательности выделки, приме­нения высококачественных материалов, хронометр для обеспечения точности хода имеет особое устройство. Его двигатель сконстру­ирован так, что обеспечивается постоянство вращающего момен­та по мере истощения энергии двигательной пружины. Регулятор хронометра устроен с учетом необходимости компенсации влияния изменения температуры на равномерность вращения механизма. Циферблат хронометра состоит из часовой, минутной, секундной стрелок и особой стрелки, показывающей, сколько времени после полного завода идет хронометр. Большинство морских хронометров обеспечивают пятидесятишестичасовой непрерывный ход, в некото рых марках приборов ход более длительный.

Циферблат хрономет­ра имеет двенадцать часовых делений, которые вследствие этого могут иметь два значения, например 1 или 13Ч; 2 или 14Ч и т. п. Секундная стрелка двигается толчками по 0,5е с характерным зву­ком удара.

Основные детали внешнего устройства хронометра показаны на рис. 1.

Палубные часы обычно устанавливают по гринвичскому време­ни и используют при астрономических наблюдениях на судне, а также для сличения хронометров и часов. В отличие от хрономет­ра палубные часы можно выносить на открытый мостик.

Судовые или морские часы. Морские часы устанавливают в слу­жебных и жилых помещениях и регулируют по судовому времени, л в радиорубке — по гринвичскому или по московскому времени.

Источник

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.

Оставалось одно «но». Морские часы Гаррисона были сложным и дорогих механизмом. Делать такие часы умели считанные часовщики, и очень небольшой процент кораблестроителей оборудовали свои суда морскими хронометрами подобной точности. Вплоть до середины XIX века морские хронометры трудно было назвать серийной продукцией — а требовалось их очень много, в особенности когда Англия первой издала указ об обязательной установке этих устройств на все военные и гражданские суда. Вот тут-то и появился Улисс Нардан.

Глава 2. Вежливость королей

Леонард-Фредерик Нардан был одним из многих швейцарских часовщиков начала XIX века. Швейцария тогда начинала набирать силу, выходя в лидеры мирового производства хронометров и перехватывая это знамя у доминирующих британцев. Главным часовым городом материковой Европы была Женева. Темпы роста швейцарцев были неимоверными. Сравните: за 1800 год Швейцария и Англия произвели равное количество, по 200 000 часов, а полвека спустя, в 1850-м, Англия выпустила всё те же 200 тысяч, а Швейцария — 2 200 000 устройств!

В первую очередь это было связано с «серийной революцией»: швейцарцы начали отходить от традиционного принципа производства, семейного дела. До того часовщики, конечно, объединялись в профсоюзы, но работали сами по себе, делали всё в одиночку — от механизма до росписи циферблата, обучали тайнам мастерства детей, и, по сути, были ближе к ювелирному делу, нежели к механическому производству, где уже давно правили бал артели и мануфактуры. В первой половине XIX века Швейцария постепенно перешла к мануфактурной схеме работы, при этом не потеряв высочайшего качества, создавшего славу их продукции.

Леонард-Фредерик был классическим часовщиком. На его работах стояла личная маркировка, и свои умения он передал сыну, Улиссу, родившемуся в Ле-Локле 22 января 1823 года. Ле-Локль тогда не был часовой столицей мира (как уже говорилось, ей была скорее Женева), но ряд часовщиков там работал. В Швейцарии в принципе не было городка, где бы не работало хотя бы несколько часовщиков. К слову сказать, часовую индустрию в Ле-Локле ко всему прочему сильно «подсекла» Великая французская революция. Из-за приграничного положения городка там было много сочувствующих якобинцам, и швейцарские власти проводили репрессивную политику во избежание революции; целый ряд сильных часовщиков эмигрировали во Францию, в основном — в Безансон.

Но вернёмся к Улиссу Нардану и морским хронометрам. Улисс продолжил дело отца — но уже на новый лад. В 1846 году он вопреки семейным традициям основал мануфактуру с наёмными работниками. Назвал он её, как и следовало, собственным именем — Ulysse Nardin. Мануфактура сходу начала работать в двух направления — карманных и морских часов. Карманные часы всегда пользовались спросом и обеспечивали прибыль, морские — сулили контракты с армией.

В 1860 году Улисс внедрил в работу специфический прибор — астрономический калибратор высокой точности, позволявший откалибровать карманные часы до десятых долей секунды. Это устройство изобрёл в начале века «отец швейцарских часов» Жак-Фредерик Урье, но оно практически не применялось для обычных хронометров. Спешим напомнить, что в то время часы нередко не имели даже минутной стрелки, а на вопрос «который час» вполне корректным считался ответ «да где-то полдень».

Последствия не заставили себя ждать. В 1862 году на Всемирной выставке в Лондоне карманные часы Ulysse Nardin получили свою первую золотую медаль. Это была высочайшая на тот момент награда в отрасли, как если бы современный фильм получил одновременно «Оскара», «Золотую пальмовую ветвь» и «Золотого медведя». В 1865 году мануфактура переехала на улицу Жарден (если переводить — Садовую улицу), где располагается по сей день. Руководство Улисс разделил с сыном — достигшим 21 года Полем-Давидом.

Параллельно развивалось и производство морских хронометров. Они уже далеко ушли от оригинальной конструкции Гаррисона и базировались как на внедрённых английским часовщиком принципах, так и на других, конкурирующих схемах, появившихся в конце XVIII — начале XIX веков. К слову, Нардан начал применять биметаллы и другие «ноу-хау» морских часов в обычных моделях — так до него не делал практически никто.

Проблемой морских хронометров был, как говорилось выше, их труднодоступность. Ни один производитель не мог быстро изготовить серию из, скажем, 50 морских хронометров, чтобы обеспечить однотипными приборами флот какой-нибудь страны. Они по‑прежнему оставались штучным товаром. Имея опыт в мануфактурном производстве часов высочайшего качества, Нардан разработал ряд моделей морских хронометров, обеспечивающих идеальную точность и при этом подходящих для более или менее серийного производства. Впоследствии это дало значительный эффект. Например — забежим вперёд — в 1904 году компания подписала контракт с Императорским двором Японии об оснащении морскими хронометрами всего японского флота. Аналогичный контракт она пыталась подписать с Россией, но с бумагами что-то не сложилось, и в итоге партия морских хронометров Ulysse Nardin была приобретена российским флотом в частном порядке единичной сделки. Возник исторический казус: во время русско-японской войны 1904−1905 годов корабли обеих воюющих сторон были оснащены одними и теми же хронометрами!

Но увидеть успех своего морского предприятия Улиссу было не суждено — он скоропостижно скончался в 1876 году в возрасте 53 лет. Спустя два года на Всемирной выставке в Париже Ulysse Nardin получила сразу две золотые медали — вторую за карманные часы и первую за морские хронометры. Четвёртую такую медаль компания получила на Всемирной выставке в Чикаго 1893 года — той самой, где блистал король электричества Никола Тесла. Вообще, с момента основания компания получила более 4300 (!) различных отраслевых наград.

Начиная с конца XIX века, компания защитила целый ряд патентов на «усложнения», то есть дополнительные функции, повышающие точность или придающие часам новые возможности. Вообще говоря, в специальной литературе тип часов, на которых специализируется компания, и сегодня называется grand complication watch — некоторые его ветви напрямую вышли из профессиональных приборов для измерения времени XIX века и сегодня требуют точно такой же высочайшей точности в изготовлении наряду с сохранением традиций. Мы не будем останавливаться на технических новшествах начала XX века. Для примера скажем, что в 1936 году компания выпустила 24-дюймовый карманный хронометр, секундная стрелка которого отмеряла десятые доли секунды — впервые в отрасли.

Глава 3. Морская слава

Вернёмся к морским хронометрам. В 1975 году, Невшательская обсерватория выпустила официальный альманах со статистическим данными по истории швейцарского часового дела. В соответствии с ним из 4504 сертификатов качества, выданных с 1846 по 1975-й швейцарским морским хронометрам, 4324 (то есть 95%) получили устройства Ulysse Nardin. Морские часы компании получили 2411 отраслевых наград (из них 1069 — первых призов) и суммарно 14 медалей Всемирных выставок, из них 10 — золотых.

В то же время значение морских хронометров постепенно стало снижаться. Сперва это было связано с «кварцевой революцией», то есть появлением новой технологии, использующей кристалл кварца в качестве колебательной системы в часах. В Швейцарии это привело, как известно, к так называемому «Кварцевому кризису», когда на рынок массово пришли недорогие и точные японские часы. Но это другая история.

Морские хронометры начали было переходить на кварц — но здесь революции и кризиса не случилось, потому что уже в 1980-е годы корабли стали массово использовать спутниковую навигацию для определения местоположения. Это сделало морские хронометры попросту ненужными — теперь долготу определял компьютер. Впрочем, любой современный корабль в обязательном порядке оборудован кварцевым высокоточным хронометром на случай сбоя системы GPS. Когда с сигналом всё в порядке, этот хронометр корректируется, сверяясь с мировым временем через тот же спутник.

В 1996 году в память о своей навигационной истории компания выпустила легендарную уже модель Marine Chronometer 1846 с механизмом Perpetual Ludwig, названном в честь разработчика, часовщика Людвига Эшслина. Как нетрудно догадаться, это была модель с вечным календарём, и она стала родоначальницей коллекции Marine, символизирующей тесную связь марки с морем. Позже, в 1999 году, появилась модель GMT Perpetual, сочетающая вечный календарь с несколькими временными зонами — компания в полной мере оправдывала славу разработчика класса grand complication watch. По сей день компания ежегодно получает патенты на новые механизмы и представляет модели со всё более широкими возможностями, не изменяя при этом классическим дизайнерским традициям.

А что же Ulysse Nardin? Компания успешно пережила все кризисы и вовремя вышла из рухнувшего в один момент рынка морских хронометров. Возник вопрос: что же делать с многочисленными наработками и полуторавековыми традициями в этой области? И ответ не заставил себя долго ждать. Дело в том, что высокоточные технологии морского хронометража не устарели и не стали бесполезными. Они просто перестали быть нужными в конкретной отрасли — в навигации. Но это не отменяет их невероятного качества, выносливости в любых экстремальных условиях, полной независимости от изменения температуры и влажности — и так далее. Поэтому технологии окончательно перешли в область, в которой компания и без того была одни из мировых лидеров, то есть в производство высококачественных наручных часов.

Последний шедевр из коллекции Ulysse Nardin Marine, напрямую связанный с морской историей и традициями, — это модель Marine Torpilleur. В коллекции уже были часы Marine Grand Deck («верхняя палуба») и Marine Regatta («регата»), torpilleur же переводится как «торпедный катер». Это название подчёркивает как динамику и функциональность модели (такие катера были лёгкими и маневренными), так и исторические военные связи компании — про японский и русский флоты мы рассказывали выше.

Сердце модели — калибр UN-118 с автоподзаводом (запас хода при этом — 60 часов) и кремниевым спуском. Диаметр калибра — 31,6 мм, толщина — 6,45 мм, состоит он из 248 деталей, имеет функции индикации часов, минут, секунд, запаса хода и даты с быстрой корректировкой в любом направлении. О морской теме в первую очередь говорит дизайн циферблата — римские цифры, исторические «морские» шрифты, характерные формы стрелок. И, конечно, на море намекает и очень серьёзная для подобных часов водонепроницаемость, до 50 метров!

Marine Torpilleur диаметром 42 мм представлен в трёх моделях — из 18-каратного розового золота с белым циферблатом на кожаном ремешке, а также из нержавеющей стели с белым циферблатом на кожаном ремешке и с синим циферблатом на браслете.

Вообще говоря, компания Ulysse Nardin — это пример гармоничного сочетания исторических традиций и высоких технологий XXI века. Например, в 118-м калибре спуск сделан из кремния и синтетического алмаза, и эта технология, известная как DIAMonSIL, является специфическим ноу-хау, запатентованным всего несколько лет назад. С другой стороны, циферблаты Ulysse Nardin делаются посредством традиционной ручной техники — мы бывали на их производстве Donzé Cadrans в Ле-Локле и писали об этом статью.

И, конечно, это море. Не зря же Джон Гаррисон 250 лет назад изобрёл морские часы, а Улисс Нардан 150 лет назад довёл их до совершенства.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Источник