Джон Гаррисон
Часы давно стали обыденным предметом, прочно вошедшим в наш быт. Сложно представить современный мир без наших верных помощников - хранителей времени. Человечество в измерении времени достигло высочайших показателей, примером тому служат современные атомные часы, обладающие рекордной точностью. За пять миллиардов лет «атомный хронограф» не уйдет вперед и не отстанет ни на секунду! В наш век не составляет проблем узнать точное время в любой точке земного шара, однако, так было не всегда, и человеку пришлось пройти долгий путь от гномона до современных, высокоточных «ходиков». Разработка новых, более прогрессивных временимеров была не прихотью, а диктовалась реалиями жизни. Стоит заметить, что усовершенствованные часовые механизмы значительно повышали безопасность жизнедеятельности человека, зачастую сохраняя жизни. Примером тому могут служить морские хронографы, благодаря которым морские путешествия стали проще и значительно безопасней.
Неоценимый вклад в развитие часового дела внесли энтузиасты, мастера-самоучки, гении, всецело увлеченные идеей. К данной категории талантов, безусловно, относится англичанин Джон Гаррисон (John Harrison 1693 – 1776) – новатор, механик, часовщик-самоучка.
Джон Гаррисон – часовщик-самоучка
Родился Гаррисон недалеко от Уэйкфилда (Йоркшир) в семье сельского плотника. Вскоре семейство переехало жить в Бертон (Линкольншир), расположенный по другую сторону залива напротив порта Гулль. Поначалу юноша, как и все в его роду, начал осваивать ремесло плотника, однако, увлеченность механикой и любовь к часовому делу взяли верх над семейными традициями. Свои первые часы Гаррисон создал в 1713 году, когда ему было 20 лет. Любопытно то, что материалом для механизма часов послужило дерево - несвойственный материал для часовых механизмов, но вполне обыденный в плотницком ремесле. Хотелось бы отметить, что несколько экземпляров часов Гаррисона из дерева сохранились до наших дней.
В 1727 году, работая в паре с братом Джеймсом, Джоном были созданы два экземпляра часов, отличительной особенностью которых была высокая точность хода. Изготовленные братьями измерители времени интересны тем, что мастерами часового дела были применены абсолютно новые конструктивные принципы. Приобретенный опыт сыграл свою роль в изобретении решетчатого маятника, длина которого менялась в относительно допустимых пределах при температурных колебаниях.
Здесь следует пояснить, почему так важна постоянная длина маятника. Как известно, материалы имеют свойство расширяться и сужаться под воздействием колебаний температуры. Для часовых механизмов важно, чтоб колебания регулятора оставались постоянными вне зависимости от внешних факторов. В частности, удлинение расстояния между точкой подвеса маятника и центром тяжести привод к увеличению периода колебания, что приводит к отставанию, и наоборот. Данную проблему решали разными способами. Как правило, мастера дел часовых изобретали различные компенсирующие конструкции. Известны несколько наиболее удачных инженерных решений, среди которых ртутный маятник (Грагама), инварный (мюнхенского мастера Рифлера), кварцевый (Карла Сатори), решетчатые (Троугтона, Леруа, Берту, Депарсье, Гаррисона, Юргенсена), а также горизонтальный (Катера), призменный (Борда) и другие. Необходимо заметить, что свойство маятника менять период колебания в зависимости от длины стержня (штанги) используется при регулировке хода часов. Часовщики знают, как отрегулировать точность хода маятниковых часов, меняя положения груза (линзы) по вертикали.
Как определить долготу в открытом море?
Примерно в 1730 Джон приезжает в Лондон. За несколько лет (в 1714 году) до приезда механика-самоучки в главный город Великобритании, парламент заслушал некий доклад Ньютона. Данное событие имеет определенное отношение к Гаррисону. Дело в том, что в то далекое время существовала большая проблема с определением точных координат местонахождения морских судов. До появления системы GPS навигации впереди было несколько веков, а способы определения координат местонахождения в те времена, карты и приборы, были весьма далеки от совершенства. В связи с таким положением вещей суда нередко терпели бедствия и катастрофы.
В вышеупомянутом выступлении Ньютона перед парламентом, констатировался факт: часов, на точность хода которых не оказывают воздействие негативные внешние факторы (влажность, гравитация, перепады температуры, морская качка и т.п.) в данный момент не существует. Суть в том, что морской хронограф необходим для определения долготы – чем точней показания часов, тем корректней можно определить местоположение судна в открытом море. Чтоб ускорить процесс создания точных морских «ходиков» было назначено довольно приличное вознаграждение. «Бонус» в размере 20 тысяч фунтов мог получить человек, создавший точные часы пригодные для эксплуатации в суровых морских условиях, т.е. надлежащего уровня морской хронометр. Сумма награды была действительно колоссальная (около ста пятидесяти кг благородного желтого метала) – стимул достаточно весомый.
Точный хронометр создать можно - доказано мистером Гаррисоном
Узнав о размере обещанного вознаграждения, Джон принимает решение побороться за него. Гаррисон отправляется к королевскому астроному Эдмунду Галлею, который знакомит его с лучшим лондонским часовщиком Джорджем Грэхемом. Получив от последнего определенную сумму и заручившись его поддержкой, талантливый механик приступает к разработке часов для мореходов.
Первая версия морских часов (в принятой современной классификации H1) была представлена научному сообществу в 1735 году. Хронометр получился довольно тяжелым (35кг) и громоздким. Благодаря участию Галлея и Грэхема через некоторое время были устроены испытания H1. Создатель хранителя времени лично участвовал в тестах своего детища. Проверка морского хронометра проходила на суднах «Центурион» и «Орфорд», проделавших дорогу в Лиссабон и вернувшихся обратно. Результатами проверки Гаррисон остался неудовлетворен, однако убедился, что двигался в верном направлении.
30 июня 1737 Совет по долготе принял решение о выделении Гаррисону материальных средств в сумме 250 фунтов на изготовления другого, усовершенствованного хронометра. Новая модель Н2 была готова в 1739 году, но изобретатель снова остался недоволен результатами своей работы. Затем была создана следующая (H3) версия морских часов. Несмотря на существенный прогресс при создании модели H3, часы по прежнему не соответствовали требованиям морской хронометрии. Необходимо отметить, что два изобретения Гаррисона, реализованные в хронометре Н3, используются до сих пор в различных механизмах.
Четвертый вариант был доработан изобретателем кардинально. Прибор стал значительно меньше в размерах, а при разработке механизма были исправлены прошлые промахи. H4 ожидало серьезное тестирование в путешествии на судне «Дептфорт» из Портсмута до Ямайки. В отличии от предыдущих проверок, в ходе которых Гаррисон присутствовал персонально, испытывать новые морские часы отправился сын изобретателя Уильям. В силу возраста, а мастеру было шестьдесят восемь, Джон не рискнул совершить такое длительное плавание через Атлантику. 18 ноября 1761 года «Дептфорт» с испытуемым морским хронометром вышел из Портсмута и прибыл на Ямайку 19 января 1762 года.
Морской хронометр H4 – самые точные часы для мореходов
По окончанию тестов Гаррисона ждал абсолютный успех. Когда проверили погрешность хода хронометра, то выяснилось, что созданный талантливым механиком хронометр, показывал время с отставанием всего 5.1 секунду. Минус величиной в пять с небольшим секунд за несколько месяцев плавания в океанских водах! Стало очевидно, что H4 действительно точнейший морской хронометр, аналогов которому просто не существует. В дальнейшем, знаменитый мореплаватель Кук возьмет с собой копию К1 прибора Гаррисона в плавание. За три года морских путешествий измеритель времени работал безотказно и точно. Кук назовет часы К1 - «наш верный гид через все превратности погоды».
150 килограмм золота за изобретение
Поскольку изделие Гаррисона могло претендовать на обещанную премию, часовщик обращается за вознаграждением. Однако все оказалось не так просто. Совет по долготе выдает мастеру лишь полторы тысячи фунтов, пообещав заплатить еще тысячу после дальнейших проверок H4. 8 апреля 1763 года талантливому механику было предложено раскрыть секрет механизма в обмен на пять тысяч фунтов. Джон Гаррисон в силу определенных причин отказывается от этой суммы, в свою очередь, настаивая на следующей проверке часов в морском походе в Вест-Индию. Ему удается добиться своего. 28 марта 1764 года судно «Тартар» покидает гавань Портсмута и держит курс на остров Барбадос. Как и в предыдущем рейде на борту находится Уильям Гаррисон. В этот раз проверка морского хронометра проходила особо тщательно. Итог испытания: механизм хронографа работал без сбоев в суровых морских реалиях, а внешние факторы оказывали ничтожно малое влияние на точность показаний. Прибор работал в три раза точнее, чем предъявлялись требования объявленые в конкурсе. Казалось бы, уже все условия соблюдены, но Гаррисону еще предстоит долгая борьба за честно заработанный приз.
В 1765 году выходит новое постановление от Совета по долготе. Джону Гаррисону было предложено, в обмен на премию 10 тысяч фунтов, передать хронограф для копирования и открыть секреты его изготовления. Кроме того, чиновники обязывали мастера сделать новые, подобные часы. Выдвинутые Советом условия Гаррисон принял, H4 был передан для изготовления копии. Также, будучи уже в довольно преклонном возрасте, он принялся за создание новых «ходиков». На материальное воплощение новой версии «хранителей времени» ушло около пяти лет и H5 был представлен комиссии. Однако для невыплаты обещанного вознаграждения находились все новые, и новые причины, даже несмотря на вмешательство короля.
После обращения Джона и его сына Уильяма с петицией в парламент Гаррисон все же получил заслуженную награду. Создателю самого точного морского измерителя времени была полностью выплачена вся сумма, назначенная в 1714 году Советом по долготе. Скончался изобретатель 24 марта 1776 года. Гениальный механик, увлеченный часовщик-самоучка Джон Гаррисон внес неоценимый вклад в развитие часового дела и стал человеком решившим проблему долготы. Изобретенный им «хранитель времени» послужил отправной точкой для создания самых точных, надежных морских хронометров, столь необходимых для безопасного судоходства.
