Lodný chronometer. Pri hľadaní zemepisnej dĺžky. Čo je to chronometer?

Chronometer - hodinky s obzvlášť presným strojčekom - (mechanickým alebo quartzovým).

Prvý presný námorný chronometer vynašiel anglický vynálezca, hodinár Harrison v roku 1731 a v roku 1734 ho uviedol do praktického využitia. Vo svojom vynáleze sa mu podarilo kompenzovať dve hlavné chyby v pohybe chronometra - zmenu mechanického momentu na únikovom zdvihu vyvažovača pri odvíjaní hnacej pružiny a aplikovanú tepelnú kompenzáciu dĺžky a pružnosti závitu vyvažovača od zmien vonkajšej teploty. pomocou bimetalických ohýbacích prvkov.

Na začiatku éry veľkých geografických objavov bolo určenie súradníc pre navigátorov stále nedosiahnuteľným snom.
Určenie zemepisnej šírky nepredstavovalo osobitný problém – dá sa ľahko vypočítať meraním uhla elevácie Polárky nad horizontom. Zemepisná dĺžka však zostala tvrdým orieškom. Chyba viedla k strate lodí, ľudí a tovaru.

Popredné námorné veľmoci - Španielsko a Portugalsko, Holandsko, Francúzsko a Veľká Británia - zaviedli vážne bonusy na vyriešenie problému. Postupom času sa objavilo niekoľko astronomických metód - Werner (metóda lunárnych vzdialeností, 1514), Galileo (podľa polohy mesiacov Jupitera, 1612) - ale ich implementácia si vyžadovala zložité astronomické prístroje a výpočty. Jednoduchšia metóda (pripisovaná Gemme Frisius) – porovnávanie miestneho času s presným v referenčnom bode (prístave) – vyžadovala veľmi presné hodiny.

V roku 1714 britský parlament ustanovil špeciálnu cenu za vývoj metódy na určenie zemepisnej dĺžky. Suma bola na tú dobu fantastická – 10 000 libier s chybou 60 námorných míľ, 15 000 libier (40 míľ) a 20 000 libier (30 míľ). Na určenie zemepisnej dĺžky s takou presnosťou počas plavby do Západnej Indie boli potrebné hodinky s priemernou dennou odchýlkou ​​maximálne 3 sekundy (aj napriek tomu, že hodinky sa v tom čase považovali za obzvlášť presné, ak mali minútu ruka).

V roku 1728 sa do súťaže prihlásil tesársky samouk a hodinár John Harrison. Niekoľko rokov študoval nakláňanie lodí a v roku 1735 dokončil hodiny H1. Obrovské a ťažké (takmer 40 kg) kyvadlové hodiny s priemerným denným posunom 8 sekúnd ukazovali chybu 150 míľ v zemepisnej dĺžke po plavbe z Londýna do Lisabonu a späť. Model H2 ukázal podobné výsledky v roku 1741. V roku 1749 bol vydaný model H3, kde Harrison použil bimetalovú dosku v kyvadle na teplotnú kompenzáciu a kardanový záves na kompenzáciu sklonu.

Tieto hodinky boli na mori presnejšie ako akékoľvek iné na súši: priemerný denný posun bol menej ako 2 sekundy a po 45 dňoch plavby bola presnosť zemepisnej dĺžky iba 10 míľ. V tom čase však parlament zmenil podmienky súťaže – teraz sa vyžadovala nielen presnosť, ale aj kompaktnosť!

Harrison sa nevzdal a v roku 1760 predstavil nový model H4, už nie kyvadlový, ale s vyvážením. Hodinky mali priemer 12 cm a boli testované počas dvoch plavieb do Západnej Indie – v rokoch 1761 a 1764 bola údržba 5 sekúnd počas trojmesačnej plavby. Ale ani potom sa parlament s vyplatením peňazí neponáhľal. Faktom je, že v roku 1757 britský námorný dôstojník John Campbell vyvinul dizajn sextantu - nástroja na meranie uhlových vzdialeností medzi nebeskými telesami.

Parlament dúfal, že pomocou tabuliek Kráľovského observatória a Wernerovej metódy bude možné vypočítať zemepisnú dĺžku „zadarmo“ (Campbell bol v kráľovskej vojenskej službe a nemal nárok na bonus). Ale Harrisonove hodinky sa ukázali byť výhodnejšie a nakoniec mu v marci 1776 – v deň jeho 83. narodenín – vyplatili zaslúžený bonus.

V priebehu minulých storočí sa dizajn chronometra Harrison prakticky nezmenil (okrem technológie výroby a materiálov).

Na zabezpečenie presného času pre navigačné a astronomické určovanie, komunikáciu s pobrežím, pracovné plány posádky a organizáciu strážnej služby je na každej lodi udržiavaná časová služba. Na lodiach Ministerstva námornej flotily ZSSR vykonáva časovú službu tretí dôstojník a riadenie a kontrolu vykonáva prvý dôstojník a kapitán Medzi hlavné úlohy časovej služby patrí: poskytovanie údajov o lodných a presný greenwichský čas na lodi; príjem presných časových rádiových signálov, výpočet korekcie a denného pohybu chronometra a palubných hodín; vedenie časového denníka; továreň na chronometre, palubné hodiny, stopky a lodné hodiny; kontrola hodnôt a koordinácia lodných hodín; monitorovanie prevádzky a skladovania chronometrov, palubných a lodných hodín; posúvanie ručičiek lodných hodín pri prekročení hraníc časových pásiem a dátumovej čiary; vyznačenie dátumov a časov na kurzovej mape, barografovej páske a ak je to potrebné, načasovanie činnosti iných navigačných prístrojov a udržiavanie denného lodného navigačného bulletinu.

Počítanie mŕtvych lode, navigačné definície, rádiovú komunikáciu a každodenný život posádky zabezpečuje lodný čas, ktorý námorné hodiny ukazujú s presnosťou minimálne ±0,5 minúty.

Na astronomické určenie geografických súradníc polohy lode na mori je potrebné poznať čas s presnosťou na desatiny sekundy. Na meranie času s uvedenou presnosťou sa používajú chronometre (obr. 88) - presné prístroje, ktorých konštrukcia zabezpečuje zníženie vplyvu kolísania teploty na hodnoty. Okrem námorných hodiniek a chronometrov sú lode vybavené aj palubnými hodinami a stopkami.

Ryža. 88.

Chronometre na lodiach sú nastavené približne podľa svetového času. Greenwichský čas sa počíta od 0 do 24 hodín a číselník chronometra je rozdelený od 0 do 12 hodín. Preto hodnoty chronometra počas dňa majú dvojaký význam, napríklad 4 a 16 hodín, 8 alebo 20 hodín atď. Toto treba mať na pamäti pri výpočte greenwichského času, ktorý ukazuje chronometer. Na určenie, v ktorých prípadoch by sa malo pridať 12 hodín a v ktorých nie, je potrebné najprv určiť približný greenwichský čas

č - číslo zóny, podľa ktorej sa nastavujú lodné hodiny.

Korekcia chronometra je rozdiel medzi univerzálnym časom a údajom chronometra v rovnakom fyzickom momente, t.j.

T GR - univerzálny čas;

T XP - údaje z chronometra.

Korekcia chronometra sa časom mení. Táto zmena nie je rovnaká pre rôzne chronometre. Závisí to od nastavenia chronometra a od vonkajších podmienok. Zmena korekcie chronometra je charakterizovaná pohybom chronometra c. Kvalita zariadenia je určená stálosťou denného cyklu.

Korekcia chronometra je určená špeciálnymi rádiovými časovými signálmi. Čas, harmonogramy programov a ďalšie informácie sú uvedené v Oznámeniach pre námorníkov.

Určená korekcia chronometra a denný cyklus, dátum, svetový čas, názov rádiostanice, meno osoby prijímajúcej signály a niektoré ďalšie údaje sa zaznamenávajú do špeciálneho denníka nazývaného chronometrický denník.

Príklad 39. 25. novembra 1969 Čas odoslania T C = 6 H 27 M. Х = 122°30",0 O st (č. 8О st); T XP = 10""27 M 05 S,0. Vypočítajte greenwichský čas na chronometer .

Riešenie. Počítame približne greenwichský čas a dátum.

Námorné chronometre vďačia za svoj pôvod problému navigácie na mori. Základnými problémami vždy bolo a zostáva určenie polohy a smeru pohybu plavidla, ako aj meranie rýchlosti, vzdialenosti a času pohybu plavidla z jedného bodu do druhého.

Rozvoj navigácie išiel ruka v ruke s objavmi skutočného tvaru Zeme, jej veľkosti a vývojom technológií, ktoré umožňovali presne merať čas. Starovekí navigátori čoskoro zistili, že Zem sa otáča a Polárka zostáva vždy na tom istom bode na oblohe a že pohybom na juh k obzoru sa môžu dostať do krajín s teplým podnebím. Meraním uhla medzi Polárkou a horizontom a smerovaním striktne zo severu na juh mohli navigátori približne určiť zemepisnú šírku svojej polohy.

Určiť zemepisnú dĺžku sa ukázalo byť oveľa zložitejšie. Po mnoho storočí, keď sa námorníci plavili z východu na západ, mohli len hádať o svojej polohe na otvorenom mori. Napríklad Krištof Kolumbus na svojej transatlantickej plavbe v roku 1492 veril, že sa rýchlo dostane do Východnej Indie, zatiaľ čo jeho loď sa tak ďaleko od Európy nedostala. Zemepisnú dĺžku bolo možné určiť podľa polohy hviezd na oblohe, ale hviezdy sa pomaly pohybovali po oblohe na východ. Preto bolo potrebné poznať presný miestny čas vo vzťahu k nejakému pevnému bodu, ktorý sa berie ako východisko (napríklad Greenwich). Keďže sa Zem otáča o 360 stupňov počas dňa a o 15 stupňov počas hodiny, rozdiel medzi miestnym časom a greenwichským časom, vynásobený 15, sa bude rovnať geografickej dĺžke lode. Presnosť určenia zemepisnej dĺžky bude teda závisieť od presnosti hodín. Napríklad na rovníku chyba jednej sekundy znamená chybu v polohe lode o 400 metrov.

Prvé presné hodinky však boli vynájdené až v polovici 18. storočia. Hlavnými problémami presného určenia času v morských podmienkach boli zmeny teploty, vlhkosti, neustály pohyb a zmeny sily zemskej gravitácie v rôznych zemepisných šírkach. Preto musel chronometrický prístroj na presné meranie času obsahovať množstvo prevratných vynálezov a technických riešení, aby sa všetky tieto problémy odstránili.

V roku 1714 vyhlásil britský parlament kvôli veľkým stratám lodí spojeným s nesprávnym určením polohy lodí cenu pre každého vo výške 20 000 libier, čo dnes zodpovedá 2 miliónom amerických dolárov, za vytvorenie zariadenia schopného určenie zemepisnej dĺžky lode kdekoľvek na Zemi s presnosťou na pol stupňa, čo sa rovná 30 minútam zemepisnej dĺžky.

V roku 1731 sa súbežne s prácou na presných hodinách konečne vyriešil problém presného určenia zemepisnej šírky lode. John Hadley, viceprezident Kráľovskej spoločnosti prírodných vedomostí, navrhol nástroj na presné určenie uhla medzi horizontom a nebeskými telesami, ktorý bol založený na princípe dvojitého lomu lúčov. Toto zariadenie sa nazývalo sextant.

Jedným z mnohých, ktorí sa pokúsili získať cenu britského parlamentu, bol John Harrison. Do roku 1727 zostrojil prvé hodinky s váhou pozostávajúcou z 9 rôznych kovov, ktoré prakticky nepodliehali teplotným zmenám. V roku 1735, po mnohých experimentoch, Harrison predstavil svoj prvý námorný chronometer s názvom H1 Kráľovskej spoločnosti. Boli to veľké, odstrašujúco vyzerajúce hodinky, ktoré vážili 35 kg, ale obsahovali mnoho unikátnych technických riešení, ktoré počas testovania umožnili identifikovať chybu v polohe lode na 150 km.

V roku 1739 Harrison predstavil nový model chronometra s názvom H2, ktorý obsahoval množstvo významných zmien v dizajne, no vážil oveľa viac ako ten predchádzajúci. Jej procesy neboli nikdy dokončené kvôli vypuknutiu sedemročnej vojny medzi Anglickom a Francúzskom.

O niečo neskôr Harrison hlási komisii začiatok tvorby tretieho modelu chronometra - H3. Práce na ňom však boli prerušené, pretože veľké, objemné a na údržbu nepohodlné modely nevyhovovali potrebám námorníctva. V roku 1757 veľká porota požadovala výrazné zmenšenie chronometra a následne sa začalo pracovať na modeli H4, ktorý bol dokončený o dva roky neskôr. Nový chronometer mal priemer 12 cm, čo plne vyhovovalo požiadavkám komisie. Harrison mal dostať cenu za nový chronometer po dokončení námorných skúšok.

Testovanie H4 sa začalo v roku 1761 na palube lode Deptford, plaviacej sa z Londýna na Jamajku. Údržba chronometra bola zverená Harrisonovmu synovi Williamovi Harrisonovi. Podmienky testu boli úplne splnené. Keď loď dorazila k pobrežiu Jamajky, námorný chronometer dával chybu 1/5 sekundy za deň, čo bolo 10-krát presnejšie, ako sa vyžadovalo pre súťaž. Harrison vykonal spiatočnú cestu, ktorá už nebola súčasťou testov, na šalupe Merlin. V silnej búrke bol H4 poškodený a dorazil do Anglicka v stave, ktorý znemožnil Harrisonovi získať finančnú odmenu.

Rozhodnutie komisie neudeliť cenu Harrisonovi malo viacero formálnych dôvodov, no tým hlavným bolo to, že niektorí členovia komisie chceli cenu získať sami. Harrison sa márne snažil o uznanie testov ako úspešných. Jeho dôkazy sa ukázali ako nepresvedčivé.

28. marca 1764 sa začali opakované testy H4. Tatar sa plavil do Portsmouthu. Na palube bol ako minule aj Harrisonov syn. Za päť mesiacov cestovania sa hodinky odchýlili len o 54 sekúnd a po plánovanej úprave sa odchýlka znížila na 15 sekúnd. V takejto situácii už prevzatie ceny nevzbudzovalo žiadne pochybnosti.

Kópiu chronometra H4 vyrobeného spoločnosťou Kendell a nazvaného K1 použil Thomas Cook počas svojej trojročnej cesty okolo sveta, kde sa chronometer najlepšie osvedčil.

Vo veku 78 rokov Harrison vyrobil nový model H5, ktorý ďalej spĺňal požiadavky komisie. Harrison však dostal svoju cenu až v roku 1773 po podaní petície kráľovi Jurajovi III.

Vytvorením námorného chronometra Harrisson radikálne zmenil vtedajšie chápanie možnej presnosti hodiniek. Keďže Harrison strávil väčšinu svojho života vytváraním námorného chronometra, vyriešil takmer všetky problémy spojené so zvláštnosťami prevádzky hodiniek v morských podmienkach.

Aby sa zachovala stabilita kmitov počas švihu a znížil sa vplyv gravitácie na presnosť pohybu, Harrison zaviedol druhú rovnováhu, takže obe váhy kmitali v rovnakej rovine, ale v opačných smeroch, a umiestnil chronometer na pohyblivá podpera, ktorá umožňuje, aby boli hodinky iba v horizontálnej polohe. Na zabezpečenie stálosti krútiaceho momentu hnacej pružiny sa použilo fusi zariadenie a navrhovalo sa aj navíjanie hodiniek súčasne, aby v čase merania, ktorým bola zvyčajne 12. hodina poobede, rozdiel v krútiacom momente by sa dal čo najviac minimalizovať. Navyše, aby sa znížil vplyv teploty a vlhkosti na vyvažovacie koleso, bolo vyrobené z niekoľkých kovov, čo umožnilo znížiť koeficient rozťažnosti kovu. Na zníženie vplyvu teplotných zmien sa námorné chronometre začali umiestňovať do drevených puzdier, čo boli akési termosky, ktoré udržiavali konštantnú teplotu.

Dnes vo švajčiarskom hodinárskom priemysle okrem výroby profesionálnych námorných chronometrov vyrábajú aj náramkové hodinky s nápisom Marine Chronometer. Ide predovšetkým o hodinky zo sérií Ulysse Nardin a Breguet Marine. Tieto hodinky sa vyznačujú zvýšenou presnosťou oproti bežným. Niektoré modely využívajú množstvo technických riešení z navigačných námorných chronometrov. Tieto hodinky navyše vždy prechádzajú prísnejším výberom dielov a dlhším testovaním, čím sú zaslúžene drahšie ako hodinky podobnej triedy.

Na základe Prvej moskovskej továrne na hodinky „Polyot“ v modernom Rusku sa zachovala jedinečná výroba námorných presných časových prístrojov, v ktorých každý detail vyrábajú hodinári v stenách moskovskej manufaktúry.

Manufaktúra hodiniek 6MX vyrába námorné chronometre a palubné hodinky už od roku 1947. Chronometre pod ochrannou známkou „Polyot“ sú vybavené takmer všetkými plavidlami bez výnimky, ktoré sú na pozore v moriach a oceánoch. Vysoká presnosť a dokonalé spracovanie umožnili, aby boli zahrnuté do registra Lloyd's ako námorné presné časové prístroje slúžiace navigačnej bezpečnosti.

Od roku 2016 spoločnosť vyrába chronometre a palubné hodiny nielen pre vojenské a civilné lode, ale aj pre zberateľov. Novým projektom hodinárskej manufaktúry je vytvorenie náramkového chronometra, hodiniek s najpresnejším strojčekom. Ruskí a nemeckí hodinárski inžinieri spolupracujú na projekte a spájajú skúsenosti s výrobou dielov a hodinových strojčekov najvyššej kvality.

Súčasne s uvedením vysoko presných náramkových hodiniek s in-house strojčekmi sa uskutočnil rebranding. Teraz sa výrobky vyrábajú pod ochrannou známkou „6MX“ (predtým vyrábané pod ochrannou známkou „Polyot“), čo je pochopiteľné pre námorných špecialistov a vzbudzuje záujem kupujúceho nezvyčajnou skratkou.

Dnes medzi produkty hodinárskej manufaktúry 6MX patria:

* námorný chronometer "6MX"— námorný presný časový prístroj (s dennou presnosťou +/- 0,5 sekundy). Je trvalo prevádzkovaný v mapovej miestnosti lodí a je predmetom záujmu aj zberateľov. Dostupné v dvoch konfiguráciách:

— „Prestige“ — s pozláteným puzdrom. Kardan a všetky ozdobné prvky úložných a prepravných kufríkov sú tiež pozlátené. Puzdrá sú vyrobené z lešteného hodnotného dreva.

— „Súkromné“ — v mosadznom tele. Táto konfigurácia sa dodáva lodiam.

* palubné hodiny "6MX"— námorný presný časový prístroj (s dennou presnosťou +/- 6 sekúnd). Je to náhradný chronometer na lodi, ktorý sa dá z miestnosti s mapou odstrániť.

V súčasnosti sa vyrábajú v obaloch potiahnutých zlatom alebo ródiom. Pre zberateľov sú vyrábané s prelamovaným mechanizmom, intarziou a inými dekoratívnymi vzormi.

* náramkový chronometer "6MX"— náramkové hodinky s vysokou presnosťou (+/- 6 sekúnd za deň). Prvé ruské náramkové hodinky s chronometrickou presnosťou. Vyvinuté a zostavené spolu s nemeckým hodinárskym inžinierom Rolfom Langom. Každý detail hodiniek je vyrobený ručne. Vyrába sa v obmedzenom množstve. Možná výroba v puzdrách z drahých kovov.

* náramkové hodinky "6MX"- hodinky s quartzovým strojčekom. Kolekcia je dostupná v troch farbách. Náramkové hodinky „6MX“ sú prémiové produkty pre kapitánov lodí a sú zaujímavé pre kupujúcich a zberateľov.

Súčasťou služieb manufaktúry je personalizácia zakúpených hodiniek.

Najlepšie hodinárske tradície a vysoká zručnosť hodinárov sú kľúčom ku kvalite produktov manufaktúry 6MX.

Použité materiály z oficiálnej webovej stránky a oficiálnej stránky Watch Manufactory