Часовщик-самоучка: Джон Гаррисон

Часовщик-самоучка: Джон Гаррисон

Джон Гаррисон (1693—1766) родился возле Йоркшира в семье плотника, который, возможно, занимался также и ремонтом часов. В 1700 г. он переехал в Барроу (Ланкашир). Д. Гаррисон обучался профессии отца, но рано проявил склонность к механике. Когда ему исполнилось 22 года, он изготовил часы с деревянными деталями. В 1726 г. он изобрел так называемый решетчатый маятник для температурной компенсации. Когда Гаррисон узнал о высоких премиях за разработку методов, пригодных для определения долготы, то перспектива получения награды увлекла его. Он проникся стремлением изготовить часы, которые могли бы соответствовать поставленному условию. В 1726 г. он отправился в Лондон, чтобы более точно узнать условия получения награды и добиться необходимой денежной помощи для осуществления своего замысла. Директор Гринвичской обсерватории Эдмунд Галлей, к которому Гаррисон обратился, отказал в денежной помощи, но порекомендовал обратиться к Георгу Грагаму. Последний предоставил в распоряжение Гаррисона денежное пособие, необходимое для создания первого образца часов. В 1728 г. он снова прибыл в Лондон с изобретенным им «решетчатым» компенсационным маятником и спуском особого устройства, чтобы продемонстрировать их в Бюро долготы. Ознакомившись с этими изобретениями, Грагам посоветовал Гаррисону не торопиться с представлением их на рассмотрение Бюро долготы до окончательного изготовления самих часов и предварительного испытания их хода.

После возвращения в Барроу из Лондона Гаррисон с еще большей энергией продолжил опыты по созданию часов. При этом он стремился уменьшить действие на ход часов движения корабля и изобрести устройство, обеспечивающее завод часов на ходу, без перерыва действия механизма. Опыты продолжались до 1735 г., когда Гаррисон переселяется в Лондон и привозит сюда первые законченные им часы. Он и были достаточно громоздки, с деревянной рамой и напоминали большие маятниковые часы. Теперь они хранятся в Гринвичской обсерватории. В этих часах в качестве регулятора применен не маятник, а два массивных баланса, которые приводились в действие четырьмя балансовыми пружинами. Балансы, образуя между собой фрикционную передачу, могли колебаться в противоположных направлениях по отношению друг к другу и испытывать действие корабля одинаково, но в противоположном направлении. Этим достигалось значительное уменьшение влияния на ход часов движения корабля. Гаррисоном было проявлено много изобретательности, чтобы свести к возможному минимуму трение в работающих частях механизмов и добиться автоматической компенсации действия на балансовые пружины изменений температуры. Эта компенсация была достигнута присоединением неподвижных концов пружин к разнородным латунным и стальным стержням, расширением и сжатием которых автоматически регулировалось напряжение пружин, как в решетчатом маятнике Гаррисона. Первые часы Гаррисона (или часы №1) перед доставкой в Лондон были испытаны на борту шлюпки. Эксперты Галлей, Брадлей, Грагам и Шмидт в 1735 г. засвидетельствовали, что Гаррисон изобрел и создал инструмент для измерения времени на море, что принципы, заложенные в конструкции этих часов, позволяют определять долготу и, наконец, что эти часы необходимо подвергнуть дальнейшему испытанию в морских условиях. Последнее требование экспертов было выполнено. Первые часы Гаррисона совершили путешествие в мае 1736 г. до Лиссабона и обратно с одобряющими результатами. Руководствуясь результатами этих испытаний, Бюро долготы представило в распоряжение Гаррисона некоторую сумму денег, чтобы он мог продолжить опыты по созданию вторых часов. 30 мая 1737 г. в сводках Гринвичской обсерватории появилось сообщение об изобретении Гаррисона. С этого времени он приобретает известность.

Вторые свои часы Гаррисон закончил в 1739 г. Они отличались от его первых часов применением устройства для стабилизации импульса (remontoire) с промежуточными пружинами. В нем две геликоидальные, или цилиндрические, пружины через каждые 33/4 минуты подзаводились силой от действия ходовой пружины. Получался крутящий момент всегда на одном и том же уровне и передавался от этих пружин ходовому колесу. Основной механизм часов включал в себя также фузею для выравнивания крутящего момента, передаваемого ходовой пружиной, и устройство для ограничения диапазона работы пружины, а также двойной храповой механизм для завода ходовой пружины без остановки механизма часов. Чтобы противодействовать влиянию движения корабля, боковой и килевой его качке, два тяжелых баланса были соединены проволоками и образовывали фрикционную передачу, как и в первых часах. Они двигались в противоположных направлениях и были поэтому мало подвержены действию движения корабля. Колебание балансов регулировалось четырьмя геликоидальными пружинами. Температурная их компенсация достигалась применением системы из четырех коротких латунных и двух длинных стальных стержней. Действие компенсационного устройства было основано на том же принципе, что и решетчатый маятник Гаррисона. Спусковое устройство было аналогично первым морским часам Гаррисона (спусковому устройству «кузнечик»). Вторые морские часы на море не испытывались, так как Англия находилась в состоянии войны с Испанией и была опасность, что часы могут попасть в руки неприятеля.

В 1741 г., вскоре после завершения работы над вторыми морскими часами, Гаррисон приступил к изготовлению третьих морских часов; по неизвестным причинам они были закончены только в 1757 г. Неутомимая и настойчивая работа Гаррисона над усовершенствованием морских часов была высоко оценена Королевским обществом: в 1749 г. он был награжден золотой медалью Каплея, как за особо практически ценное изобретение. Третьи морские часы Гаррисона сходны с его вторыми часами по общему устройству, примененного типа спускового механизма и стабилизатора импульса, но различны по способу обеспечения температурной компенсации системы баланс—спираль и ее изохронизации и по типу балансовой спирали, примененной в этих часах.

В третьих морских часах (часах №3) вместо компенсационного устройства, основанного на принципе решетчатого маятника, Гаррисон применил устройство, которое следует назвать биметаллическим термометром, или градусником. Оно состояло из медной и стальной пластинок, склепанных вместе в нескольких точках. Один конец этой биметаллической пластинки закреплен в колодке, а на ее свободном конце имелось два штифта, предусмотренных для охвата с трением балансовой пружины близ наружной точки ее крепления. Это компенсационное устройство действует на длину балансовой пружины непосредственно: оно укорачивает ее длину при повышении температуры и удлиняет при понижении. Тем самым достигалась компенсация действия изменения температуры на упругость спирали и на ход часов. Компенсационное устройство Гаррисона вследствие нежелательного механического контакта штифтов со спиралью не получило большого распространения. Однако сам принцип биметаллической компенсации получил всеобщее признание.

Ход третьих часов регулировался двумя большими балансами и одной спиральной пружиной, имевшей 11/2 витка. Третьи морские часы Гаррисона никогда на море не были испытаны. Вместо них он в 1759 г. изготовил четвертые морские часы, которые и принесли ему награду в 20 тыс. фунтов стерлингов. Позже он сделал еще пятые часы, в принципе мало чем отличавшиеся от четвертых.

По внешнему виду четвертые морские часы Гаррисона напоминают старинные большие карманные часы. Механизм помещался в двух серебряных корпусах диаметром 10,5 см. Циферблат был покрыт белой эмалью; на этом белом фоне имелись украшения, выполненные черным цветом.


Часовая и минутная стальные стрелки окрашены в голубой цвет; имелась также центральная секундная стрелка, которая вращалась между двумя другими стрелками. Заводились часы через отверстие в обратной стороне внутреннего корпуса. Морские часы №4 Гаррисона, в отличие от трех его первых морских часов, не подвешивались на кардоновом подвесе, а во время качки корабля клались на мягкую подушку, и посредством внешнего корпуса и градуированной дуги их положение могло регулироваться так, чтобы они были слегка наклонены к горизонтали.

Восстановленные хронометры H1, H2, H3 и H4 можно увидеть в Национальном Морском Музее в Гринвиче. H1, H2 и H3 до сих пор ходят, H4 находится на консервации, поскольку в отличие от первых трех хронометров требует смазки для хода.

источник

14:25
973