Статьи

Изобретение, которое невозможно улучшить: морской хронометр

26 Апреля 2025 Судостроение.инфо (Sudostroenie.info)

Портал Sudostroenie.info продолжает серию статей о самых грандиозных инновациях и самых известных новаторах в кораблестроении и судостроении.

В этой истории расскажем, кто и зачем изобрел морской хронометр, кто сегодня делает эти редкие приборы, и почему их строение за почти три века принципиально не изменилось.

Статьи подготовлены с помощью специалистов по интеллектуальной собственности Евгения Пена, предпринимателя (создал первый в России сервис цифрового депонирования ЕДРИД и Максима Дышлюка, юриста, создателя и руководителя "Национального центра интеллектуального капитала" (НЦИК), авторов бестселлера "Дело нашего ума".

«История гребного винта еще раз показывает важность оценки любой новой идеи по существу, а не по статусу её автора. Дилетанты были в начале существования многих полезных и важных идей», –совершенно справедливо заметил наш читатель, д.т.н. В. А. Дубровский, по поводу прошлой статьи.

Вот и сегодняшняя статья затронет тему одного важного любительского изобретения. Мы расскажем о дилетанте, который обогнал в гонке за огромным призом всё академическое сообщество Великобритании!

Но давайте по порядку. Как вы думаете, как соотносятся понятия "время" и "место"? Есть между ними связь? Конечно, есть. Занимательный факт: каждый раз, когда вы путешествуете на 15° к востоку, местное время "перепрыгивает" на час вперед. А когда вы движетесь на запад – время отступает на час назад за каждые 15° долготы. Если мы знаем, который час в двух разных местах Земли, мы можем легко посчитать, насколько далеко на восток или запад они находятся друг от друга.

Нам-то теперь это знать не обязательно. Есть системы вроде GPS и ГЛОНАСС. А вот для моряков в 17 веке идея была просто спасением. Как еще понять, куда ты приплыл? Как определить широту и долготу?

Широта – понятная штука. Она абсолютна, как факт: просто берём и измеряем, какую часть пути от экватора мы прошли. А вот с долготой – совсем другая история! Она, можно сказать, существует только в нашем воображении. Представьте себе: ее отсчитывают от какого-то условного меридиана, который люди сами выбрали. И забавно, что разные страны в разные времена упрямо считали «нулевыми» совершенно разные меридианы. Каждый тянул одеяло на себя. Англичане решили, что это Гринвич, а французы, в пику заклятым друзьям с Альбиона, провозгласили таковым Париж.

Когда мы плывем на корабле рядом с берегом, который есть на карте, определить долготу – не проблема. Но вот когда мы в открытом море... О, тут-то и начинается настоящее приключение! Долгота становится чисто расчетной величиной, и, что самое сложное, нам буквально не от чего оттолкнуться при измерениях. Как в космосе – ни верха, ни низа!

Ладно, можно определить местное время, просто глядя на Солнце. Однако, чтобы понять, где именно ты находишься, нужно знать время в какой-то фиксированной точке – например, в Гринвиче. Проблема была в том, что даже самые крутые часы того времени сходили с ума на кораблях из-за соли, влажности и перепадов температуры. И что более значимо, маятник обычных часов, работающий за счет гравитации, попав на море, прямо скажем, шалил: разница в гравитационных силах, воздействующих на него, могла достигать 0,2%. Плюс, корабль постоянно качало. Погрешности вроде бы и небольшие, но, когда они складываются на больших расстояниях, сами понимаете: кратно возрастают шансы приплыть куда-то совсем не туда.

В 1675 году король Британии Карл II решил разобраться с морской головоломкой и даже ради такого дела основал Королевскую обсерваторию в Гринвиче. При чем тут обсерватория? Идея была такая: если точно знать, где находятся звезды, и измерять положение Луны относительно них, то Луна сама может стать огромными небесными часами. Моряки могли наблюдать за Луной и звездами, а потом с помощью специальных таблиц вычислять гринвичское время. Этот хитрый способ назвали «методом лунного расстояния».

Гринвичская королевская обсерватория, 1902 г. Источник: Wikipedia.org

Британия на этом, однако, не успокоилась. В 1714 году правительство объявило настоящий конкурс с призом в 20 000 фунтов (это была ОГРОМНАЯ сумма!) тому, кто придумает, как определять долготу с точностью до половины градуса (2 минуты времени). Решение должно было пройти испытание в реальном плавании из Британии в Вест-Индию и доказать свою надежность.

Для оценки предложений создали специальный Совет по долготе. Каких только странных идей они не получали. Фраза «найти долготу» стала синонимом безумной затеи – многие считали, что эту проблему просто невозможно решить. Но ее все-таки решили!

Как это часто бывает с гениальными изобретениями, проблему поиска долготы решил человек, не имевший отношения к морской астрономии. Он, вообще говоря, был плотником. Да, обычный плотник из Линкольншира по имени Джон Гаррисон, без всякого формального образования, просто взял и сделал то, что не смогли профессора.

Портрет Джона Гаррисона. Источник: Wikipedia.org

Родился он в 1693 году. Отец его был плотником, брат был плотником, и даже свои первые часы, которые Джон собрал в 20 лет, он сделал полностью из дерева. Удивительно, но несколько экземпляров этих деревянных часов до сих пор живы – один стоит в Лондоне, другой в музее, третий — в старинном поместье в Йоркшире.

Позже он начал работать вместе с братом Джеймсом. Их первым серьезным проектом стали башенные часы в одном богатом имении. И эти часы не требовали смазки – что для тех времен было настоящей сенсацией. Тогдашние масла были ужасны, и часы быстро выходили из строя. Гаррисон же просто решил: «А зачем вообще смазка?» – и сделал механизм, которому она не нужна. Вот так он мыслил, нестандартно и на опережение.

В 1720-х братья начали экспериментировать с точными напольными часами. Джон изобрел стержень маятника из чередующихся стальных и латунных проволок или, как его называют специалисты, биметаллический – чтобы компенсировать влияние температуры. Таким образом Гаррисон устранил проблему увеличения эффективной длины маятника в теплую погоду, что замедляло ход часов. Наш плотник добился поразительного результата: его часы отставали всего на секунду в месяц. Это было круче любых лондонских часов того времени.

Но, чтобы выиграть битву за долготу, ему нужно было на основе этих своих инноваций создать портативные палубные часы, причем такие же точные, как напольные. Когда Гаррисон начал делать свои первые морские часы, это были совсем не карманные штучки. Первый его хронометр, H1, больше походил на механизм из фантастического романа: громоздкий, блестящий, с кучей деталей. Но! Он работал. Не идеально, но уже впечатляюще. Потом он сделал H2, потом H3 — каждый раз улучшая идею, устраняя мелкие ошибки, не сдаваясь.

А на четвертой версии, H4, он наконец добился цели. Хронометр H4 был действительно компактным для своего времени — примерно как стандартный карманный хронометр, что позволяло ему с успехом использоваться на кораблях. Это вообще было настоящим чудом инженерной мысли. Гаррисон оснастил маятник уникальной системой пружин, которые обеспечивали стабильность работы. Все проверили на реальном морском путешествии до Ямайки – и результат был такой точный, что уже не придраться. Когда хронометр прошел испытания – ураганные штормы, тропическая жара и перепады влажности – разница во времени составила всего пару секунд. Учитывая, что большинство механизмов в те непростые времена просто ломались от морской влажности или перепадов температуры, изобретение Гаррисона казалось чем-то на грани волшебства.

Итак, Джон Гаррисон доказал, что изобретение рабочего морского хронометра – это не просто мечта, а реальность. Однако правительство не сразу признало его заслуги. На пути к деньгам и награде стояла бюрократическая стена, которую Гаррисону пришлось пробивать несколько лет. А еще куча астрономов, не верившая в такое простое и изящное решение проблемы поиска долготы. Гаррисона допрашивали, заставляли раскрывать секреты и дорабатывать свой механизм.

Но он не сдался. Он упорно доказывал свою правоту и терпеливо ждал момента истины. И когда ему было уже за 80 лет, он, наконец, получил заслуженный приз – большую часть награды, которую он, вообще говоря, заслужил много лет назад.

Вот такие неожиданные повороты случились в судьбе человека, который не имел университетского образования, но смог сделать то, что было на тот момент неподвластно академической элите. Гаррисон стал символом того, что если у творца есть желание и упорство, то можно добиться невозможного. Его история вдохновляет не только на достижения в науке, но и на то, чтобы не останавливаться перед трудностями и не бояться бросать вызов системе.

Хронометры Гаррисона использовались на кораблях еще долгие десятилетия после его смерти. Заметим, что и спустя столетия конструкция хронометра Гаррисона практически не изменилась – разве что технологии изготовления и материалы стали более современными. Что еще раз доказывает: гениальные изобретения не устаревают, а лишь трансформируются.

Когда моряки отправлялись в длительные путешествия, они обычно брали с собой целых три хронометра. Это делалось, чтобы исключить любые ошибки: хронометры могли немного «отставать» или «спешить» – это было довольно частым явлением. Если бы был только один хронометр, то его показания не с чем было бы сравнивать. Когда хронометров было два, и их показания не совпадали, оставался вопрос: какой из них верный? Но когда было три, то это решало все – верными считались те два, которые показывали одинаковое время. Это была, можно сказать, техника "проверки методом большинства". Никаких сложных вычислений, просто доверие к совпавшим показаниям двух приборов.

С тех пор, как появились новые технологии, хронометры используют только как запасное средство для навигации, если вдруг откажут все остальные. Все потому, что их давно вытеснили суперточные кварцевые часы с системами стабилизации, радиосигналы и, конечно, GPS. Не говоря уже о рубидиевых атомных часах, которые по размеру могут быть как большие микросхемы – просто невероятно компактные и точные!

Время идет, и технологии не стоят на месте – хронометры Гаррисона, возможно, и устарели… Но их наследие живо до сих пор.

В России серийное производство морских хронометров запустили с 1947 года на заводе «Полёт», и с тех пор придерживаются стандартов высочайшего качества. 6МХ – это уже легендарный бренд, под которым выпускаются часы и хронометры самой высокой точности. Производство полностью ручное, осуществляется мануфактурным способом. Кстати сказать, это единственный в нашей стране производитель морских приборов точного времени, и один из двух в мире!

История морского хронометра – это, конечно же, история упорства, трудолюбия и целеустремленности. К счастью, в наши дни любой изобретатель может присовокупить к этому необходимое законное сопровождение. Ведь законодательство в области интеллектуального права позволяет защитить свои разработки даже на самом раннем этапе.

К услугам гениальных умов есть подробные и специализированные сайты. Международные – сайт WIPO, к примеру, где желающие могут изучить тонкости патентного оформления в разных странах мира. Российские – прежде всего, это портал Роспатента.

Существует даже возможность первичного оформления авторства. Оно стоит в десятки раз дешевле, а происходит за 10-15 минут. Такие услуги предоставляют порталы цифрового депонирования, например, ЕДРИД.

Текст: Антон Северный
Заглавное фото: Racklever | Wikipedia, CC BY-SA 3.0