Что такое морской хронометр. Морской хронометр. История изобретения и производства. Как узнать, есть ли в часах 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.
Несколько позже Харрисон сообщает в комиссию о начале создании третьей модели хронометра - Н3. Но работы над ним были прерваны так как большие, громоздкие и неудобные в обслуживании модели не удовлетворяли потребностям военного флота. В 1757 году Большое жюри выдвинуло требование о существенном уменьшении размеров хронометра, и тогда были начаты работы над моделью Н4, которые завершились два года спустя. Новый хронометр был диаметром 12 см, что полностью удовлетворяло требованиям Комиссии. Приз за новый хронометр Харрисон должен был получить после завершения морских испытаний.
Испытания Н4 начались в 1761 году на борту судна Deptford, следовавшего курсом Лондон-Ямайка. Обслуживание хронометра было поручено сыну Харрисона - Уильяму Харрисону. Условия испытаний были выполнены полностью. Когда корабль достиг берегов Ямайки морской хронометр давал погрешность в 1/5 секунды в день, что было в 10 раз точнее, требуемого для конкурса. Обратный путь, который уже не входил в испытания, Харрисон проделал на шлюпе Merlin. В жестокий шторм Н4 был поврежден и прибыл в Англию в состоянии, которое не позволило Харрисону получить призовой фонд.
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.
Для поддержания стабильности колебаний при качке и снижения влияния гравитации на точность хода, Харрисон ввел второй баланс, таким образом, что оба баланса колебались в одной плоскости, но в противоположных направлениях и поместил хронометр на подвижную опору, позволяющую часам находиться только в горизонтальном положении. Для обеспечения постоянства момента заводной пружины было использовано устройство фузи, а также было предложено заводить часы в одно и тоже время, чтобы на момент измерения, а это было обычно 12 часов дня, разница в моменте могла быть максимально невелирована. Кроме этого, для снижения влияния температуры и влажности на балансное колесо, оно делалось из нескольких металлов, что позволяло снизить коэффициент расширения металла. Для снижения влияния перепадов температур, морской хронометр стали помещать в деревянные футляры, являющиеся своего рода термосом, поддерживающим постоянную температуру.
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.
Для обеспечения точным временем навигационных и астрономических определений, связи с берегом, расписания трудовой деятельности экипажа и организации вахтенной службы на каждом судне ведется служба времени. На судах Министерства морского флота СССР службу времени несет третий помощник капитана, а руководство и контроль осуществляют старпом и капитан К основным задачам службы времени относятся: обеспечение показаний судового и точного гринвичского времени на судне; прием радиосигналов точного времени, расчет поправки и суточного хода хронометра и палубных часов; ведение хронометрического журнала; завод хронометров, палубных часов, секундомеров и судовых часов; проверка показаний и согласование судовых часов; наблюдение за работой и хранением хронометра, палубных и судовых часов; перевод стрелок судовых часов при переходе границ поясов времени и линии смены дат; отметка дат и времени на ленте курсографа, барографа и, если это необходимо, хронометраж работы других навигационных приборов и ведение ежесуточного судового штурманского бюллетеня.
Счисление пути судна, навигационные определения, радиосвязь и повседневная жизнь экипажа обеспечиваются судовым временем, которое показывают морские часы с точностью не ниже ±0,5 мин.
Для астрономических определений географических координат места судна в море необходимо знать время с точностью до десятых долей секунды. Для измерения времени с указанной точностью служат хронометры (рис. 88) -точные приборы, устройство которых предусматривает уменьшение влияния температурных колебаний на показания. Кроме морских часов и хронометров, суда снабжаются еще палубными часами и секундомерами.
Рис. 88.
Хронометрами, кроме определения всемирного (гринвичского) времени, которое необходимо знать для определения географических координат судна по астрономическим наблюдениям, пользуются также для поддержания правильных показаний морских часов.
Хронометры на судах устанавливают приближенно по всемирному времени. Счет гринвичского времени ведется от 0 до 24 ч, а циферблат хронометра разделен от 0 до 12 ч. Поэтому показания хронометра в течение суток имеют двойственные значения, например, 4 и 16 ч, 8 или 20 ч и т.д. Это следует иметь в виду при расчетах гринвичского времени, показываемого хронометром. Чтобы установить, в каких случаях следует прибавлять 12 ч, а в каких нет, необходимо предварительно определить приближенное гринвичское время
где T C - судовое время;
№ - номер пояса, по которому установлены судовые часы.
Поправкой хронометра называют разность между всемирным временем и показанием хронометра в один и тот же физический момент, т. е.
где u XP - поправка хронометра;
T ГР - всемирное время;
Т XP - показания хронометра.
Поправка хронометра с течением времени изменяется. Это изменение неодинаково у различных хронометров. Оно зависит от регулировки хронометра и от внешних условий. Изменение поправки хронометра характеризуется ходом хронометра со. Качество прибора определяется постоянством суточного хода.
Поправка хронометра определяется по специальным радиосигналам времени. Время, программы передач и другие сведения сообщаются в Извещениях мореплавателям.
Определяемая поправка хронометра и суточный ход, дата, всемирное время, название радиостанции, фамилия принявшего сигналы и некоторые другие данные записывают в специальный журнал, называемый хронометрическим.
Пример 39. 25 ноября 1969 г. Судовое время Т C = 6 Ч 27 М. Х = 122°30",0 O st (№ 8О st); T XP = 10""27 М 05 С,0. Рассчитать показание гринвичского времени по хронометру.
Решение. Рассчитываем приближенно гринвичское время и дату.
Каждому человеку чего-то не хватает. Одному денег, другому внимания и любви, третьему здоровья. Но чего не хватает однозначно всем - это времени. Именно поэтому люди всегда мечтали придумать прибор, с помощью которого смогут точно подсчитывать время, чтобы рационально им распоряжаться.
Однако большинство первых часов были очень ненадежны и зависели от условий окружающей среды. Но однажды были изобретен сверхточный прибор для измерения времени - хронометр. Это удивительное изобретение, как ни странно, повлияло не только на жизнь обычных людей. В первую очередь изобретение этого прибора помогло морякам лучше ориентироваться в открытом море.
Хронометр - это что?
Само слово "хронометр" произошло из сочетания двух греческих слов: "время" (хронос) и "измерять" (метр).
Из самого названия прибора становится понятно, что его предназначение - измерять время. Иными словами, хронометр - однако очень надежные, способные продолжить работать в любых условиях и в мороз, и в тропическую жару.
История появления хронометров
Хронометры не были первыми механическими часами. Однако часовые механизмы до них были очень хрупкими и легко ломались при неблагоприятных внешних условиях. Более того, даже в обычных обстоятельствах часы со временем начинали «врать».
Но все изменилось в 1731 году, когда некий британский часовщик по фамилии Гаррисон изобрел хронометр. Это изобретение стало очень важным для развития морского дела. Так как прибор Гаррисона продолжал показывать абсолютно точное время в любых условиях, это помогало экипажу определять долготу, а потом и координаты нахождения судна.
Несмотря на свою дороговизну, хронометр стал довольно часто использоваться на кораблях, а с развитием воздухоплаванья и на самолетах.
Примечательно, что конструкция Гаррисона была столь совершенна, что за прошедшие годы практически не претерпела изменений. Единственное, заменили некоторые материалы хронометра на более современные, легкие и прочные.
Морской хронометр
Изобретение Гаррисона (до того как его в двадцатом веке начали вытеснять более простые и дешевые морские часы со стабилизацией хода с помощью а также GPS) было самым надежным средством для моряков, чтобы они могли определить свое местоположение.
Как правило, все морские хронометры имели идентичную стандартную конструкцию. В специальный (чаще всего деревянный) корпус был помещен Благодаря конструкции корпуса, он в любой ситуации удерживал хронометр в горизонтальном положении. Корпус оберегал механизм часов от воздействия на него перепадов температур, а также смены положения прибора.
Хронометры в наручных часах
С изобретением сверхточных часов многие частные лица стали мечтать иметь такие же у себя дома. На основе изобретения Гаррисона поначалу стали делать настенные и настольные сверхточные часы для дома. Чуть позже технологии позволили уменьшить механизм и создать наручные хронометры, так необходимые занятым людям, для которых каждая секунда на вес золота.
С тех пор как появились наручные часы с точностью хронометра, прошло несколько десятилетий. И сегодня каждая уважающая себя компания по выпуску наручных часов имеет в своей линейке модели с хронометром. Несмотря на это, самым точным и качественным, естественно, является швейцарский хронометр.
Более того, именно в Швейцарии занимаются проверкой со всего мира, претендующих на звание хронометров. Для таких часов также разработан специализированный стандарт качества ISO 3159-1976.
Как узнать, есть ли в часах хронометр?
Обладать очень точными часами мечтает каждый. И хотя на большинстве наручных аксессуаров для измерения времени указывается, есть ли хронометр в часах, бывают исключения. Поэтому можно своими силами проверить его наличие или отсутствие в собственном аксессуаре.
Для проверки необходимо убедиться, есть ли в часах свежая батарейка или как давно они заведены, чтобы не нарушить чистоту эксперимента. Далее нужно выставить точное время. После этого часы нужно перевести в положение циферблатом вниз и оставить в таком виде на двадцать четыре часа. После истечения срока требуется перевернуть вверх и оставить еще на двадцать четыре часа. Теперь можно свериться с реальным временем. Если за двое суток нестандартного положения часы стали «врать» всего на +/- 8-12 секунд - это хронометр. При больших значениях - обычные часы.
Можно попробовать провести домашнюю проверку и другими способами. К примеру вешать часы на стенку - двадцать четыре часа в обычном положении и столько же наоборот. Также можно провести проверку температурами. Однако стоит учитывать что часы не должны долгое время охлаждаться менее чем на восемь градусов выше нуля и более чем на двадцать пять градусов.
Хронометр и хронограф: в чем разница?
Говоря о наручных часах, многие часто путают такие похожие понятия, как хронограф и хронометр. И хотя слова очень похожи, значение у них совершенно разное.
Если хронометр - это часы со специальной конструкцией механизма, позволяющей точно показывать время при любых условиях, то хронограф - это крохотные дополнительные циферблаты в часах с автономными механизмами. Иногда хронографы показывают отдельное время или предназначены для секундной стрелки.
Более двухсот пятидесяти лет прошло с тех пор, был изобретен хронометр. С тех пор он уже не так популярен в морском деле, особенно с изобретением GPS-навигации. Однако его невероятная точность до сих пор остается неизменной. Поэтому многие до сих пор мечтают иметь швейцарские часы с хронометром и всегда абсолютно точно знать время.
Морской хронометр
наиболее точные механические часы, помещенные в специальный корпус, постоянно удерживающий механизм часов в горизонтальном положении. Используются для определения долготы и широты судна в океане. Специальный корпус устраняет влияние температуры и гравитации на точность хода часового механизма.
Словарь часов . 2014 .
Смотреть что такое "Морской хронометр" в других словарях:
Хронометр - Морской хронометр 6МХ, выпущенный на МЧЗ им. Кирова (музей Kymenlaakso Polytechnic, г. Котка, Финляндия) Хронометр (от др. греч. χρόνος «время» и … Википедия
Хронометр - (от хроно... и...метр), особо точные переносные часы. Применяются в навигации, геодезии и др. для хранения времени начального меридиана, что необходимо при определении географической долготы. Хронометры появились в 16 17 вв. в связи с развитием… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Хронометр - (от Хроно... и...метр) высокоточные переносные Часы, имеющие аттестат испытательной лаборатории (например, астрономической обсерватории) и применяемые для хранения времени (например, времени начального меридиана, что необходимо при… … Большая советская энциклопедия
ХРОНОМЕТР - (Chronometer) пружинные часы тщательной выделки, предназначенные служить для точного определения промежутков времени. Установленный по времени какого нибудь начального меридиана, обычно Гринвичского, от которого ведется счет долгот, X. дает… … Морской словарь
Хронометр - (chronometer)Chronometer, особо точные переносные часы, ход которых практически не зависит от движения, колебаний температуры, влажности и атмосферного давления. С его помощью можно определять долготу местонахождения судна в море, сравнивая… … Страны мира. Словарь
Спусковой механизм часов - Простейший спусковой механизм часов. Гиря или пружина вращает шестерню, и она с помощью механизма спуска толкает маятник то в одну, то в другую сторону. Спусковой механизм часов (на языке часовщиков: спуск, ход) (фр. échappement, англ. escapement … Википедия
Гринвичская обсерватория - Гринвичская королевская обсерватория Оригинал названия Royal Greenwich Observatory … Википедия
Международное атомное время - (TAI, фр. Temps Atomique International) время, в основу измерения которого положены электромагнитные колебания, излучаемые атомами или молекулами при переходе из одного энергетического состояния в другое. С появлением в 1955… … Википедия
ISO 8601 - ISO 8601 международный стандарт, выданный организацией ISO (International Organization for Standardization), который описывает формат даты и времени и даёт рекомендации для его использования в международном контексте. Название нормы … … Википедия
Время суток - Сюда перенаправляется запрос «24 часовой формат времени». На эту тему нужна отдельная статья. Время суток широко используемый на Земле способ исчисления времени, основанный на изменении положения солнца на небе, приблизительно являющемся… … Википедия
В центре циферблата, разбитого на 12 часов, укреплены часовая и минутная стрелки, движущиеся по общему циферблату. Ниже располагается секундная стрелка, перемещающаяся по секундному циферблату скачками через 0,5 секунд. В верхней части циферблата хронометра расположен циферблат завода, разделенный штрихами на семь частей по 8 часов каждый. Оцифровка интервалов дана от 0 до 56ч, т.е. максимальный завод рассчитан на 56 часов работы хронометра.
По циферблату завода движется стрелка, которая показывает количество часов, протекшее с момента завода хронометра.
Хронометр следует заводить ежесуточно в одно и то же время (например, в 8 ч утра), чтобы в течение каждых суток действовала одна и та же часть пружины, что обеспечивает постоянство суточного хода. Обычно заводят хронометр так, чтобы он мог идти двое суток, т.е. после завода стрелка завода должна указывать на деление 8 ч.
А перед заводом при условии регулярного завода в одно и тоже время стрелка циферблата завода должна указывать на деление с цифрой 32 ч
Поправкой хронометра называют разность между всемирным временем и показанием хронометра в один и тот же физический момент, т. е.
где u XP - поправка хронометра; T ГР - всемирное время; Т XP - показания хронометра. Поправка хронометра с течением времени изменяется. Это изменение неодинаково у различных хронометров. Оно зависит от регулировки хронометра и от внешних условий. Изменение поправки хронометра характеризуется ходом хронометра со. Качество прибора определяется постоянством суточного хода. Поправка хронометра определяется по специальным радиосигналам времени. Время, программы передач и другие сведения сообщаются в Извещениях мореплавателям. Определяемая поправка хронометра и суточный ход, дата, всемирное время, название радиостанции, фамилия принявшего сигналы и некоторые другие данные записывают в специальный журнал, называемый хронометрическим
Местное среднее время (Т м ) - это это промежуток времени между моментом нижней кульминации среднего Солнца и текущим моментов времени для наблюдателя, находящегося на меридиане с долготой . Гринвичское время (Т гр ) - это местное время гринвичского меридиана.
Гринвичское время иногда называют всемирным. Оно является аргументом для входа в Морской астрономический ежегодник (МАЕ).
Поясным временем Т п называется местное время центрального меридиана данного часового пояса, принятое по всей территории пояса. Пояс с центральным меридианом Гринвича считается нулевым, а от него идет нумерация поясов к E или W, до двенадцатого пояса включительно.Вся Земля разделена на 24 часовых пояса по 15° (или 1 ч) долготы в каждом. Меридианы 0°, 15°, 30° и далее через 15° (до 180°) являются центральными для каждого пояса, меридианы с долготами 7°30", 22°30" и далее - это границы поясов. Они точно следуют по меридианам только в открытом море и океане.
Судовым временем Т с называется поясное время того часового пояса, по которому поставлены судовые часы. Судовое время обычно отсчитывается с точностью до 1 м.