Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2002 № 02
Атомная многоцелевая подводная лодка «Гепард»
(К-335, серия «Барс», проект 071, по классификации НАТО — «Akula-II»).
Проект создан в Санкт-Петербургском морском бюро машиностроения «Малахит». Главный конструктор — Г.Н. Чернышев, после 1997 года — Ю.И. Фарафонтов. Заложена на верфи «Севмашзавода» в 1991-м, спущена на воду в 1999 году. Достройка и испытания завершены в декабре 2001 года.
Техническая характеристика:
Длина… 113 м
Ширина… 14 м
Осадка… 9,6 м
Водоизмещение в подводном положении… 13 800 т
Рекордная глубина погружения… 600 м
Максимальная скорость… более 30 узлов
Время автономного плавания… более 3 месяцев
Вооружение… торпеды и ракеты с боеголовками различных типов, высокоточное оружие, мины
Экипаж… 73 человека
СЕКРЕТЫ НАШИХ УДОБСТВ
Часы в море
Такого количества часов, как на Международном специализированном салоне, прошедшем в конце прошлого года в Выставочном центре на Фрунзенской набережной в Москве, я не видел больше за всю свою жизнь! Наручные и карманные, настенные и напольные, атомные, электронные, механические — с маятниками и без…
Даже песочным и водяным нашлось место. Чтобы поведать обо всем увиденном, пришлось бы написать не один толстенный том. Поэтому ограничимся пока лишь одной историей. О том, как часы помогли и продолжают помогать мореплавателям.
ГЛАВНОЕ — НЕ ЗАСЫПАТЬСЯ…
Поначалу моряки, как и люди сухопутные, ориентировались по солнцу. Светило в зените — значит, время обедать, склонилось к закату — скоро ночь… Впрочем, изобретенные в Древнем Египте солнечные часы позволяли ориентироваться точнее.
Огромные гранитные обелиски-гномоны, например, которые устанавливались перед входами в храмы, позволяли определять время с точностью до четверти часа. Со временем в домах богатых египтян появились и настенные солнечные часы со сложными шкалами. Они давали возможность правильно высчитывать время в зависимости от месяца.
Древние греки унаследовали от египтян их основные достижения и продвинулись дальше. Так, в Элладе были изготовлены первые дорожные солнечные часы. А известный всем мудрец Платон, говорят, изобрел даже первый будильник, который отмечал начало дня свистком.
Механик Ктесибий Александрийский воплотил на практике открытый Аристотелем принцип передачи сил с помощью зубчатого колеса и в 150 году до н. э. создал сложнейшие часы, приводившиеся в движение водяным колесом. Это чудо античной механики имело циферблат, время на котором указывала статуэтка, прикрепленная к скрытому поплавку. Слезы, капавшие из ее глазниц, попадали через специальный трубопровод в поплавковую камеру, и уровень воды постепенно менялся, обеспечивая, так сказать, ход часов и правильный показ времени в течение дня. А ночью специальное устройство ежечасно сбрасывало мелкие камешки в металлическую чашку, отмечая прошедшее время звуками гонга.
Однако все это были часы сухопутные. На море же водяные часы не прижились — болтанка нарушала точность их хода. И потому моряки чаще всего пользовались песочными часами. Корабельная вахта обычно длилась восемь «склянок» — четыре часа. Песок из верхней колбы пересыпался в нижнюю за 30 минут. В этот момент вахтенный ударял в судовой колокол и переворачивал часы. Нижняя колба становилась верхней, и песок снова сыпался вниз…
Точности «хода» таких часов добивались, используя обожженный мелкий песок, который много раз просеивали через тончайшие сита.
Были попытки также использовать молотую и обжаренную яичную скорлупу, свинцовую пыль и другие материалы.
Главный недостаток таких часов — слишком короток интервал времени, который можно измерить, не переворачивая колбы. А при каждом перевороте накапливалась ошибка. Механики не раз пытались создавать устройства, автоматически опрокидывающие песочные часы в нужный момент, но должного результата добиться им так и не удалось.
КАЧКА И МАЯТНИК
Между тем морякам точные часы нужны были не столько для определения времени вахт или обеда, сколько местоположения в море. Древние мореплаватели скоро выяснили, что Земля вращается, а Полярная звезда всегда остается в одной и той же точке небосвода; так что, измеряя по ночам секстантом угол между Полярной звездой и горизонтом или угол между Солнцем в зените и горизонтом в полдень, когда тени самые короткие, мореплаватели могли определить широту своего местонахождения. Оставалось вычислить долготу.
Технически это можно выполнить так, рассудил в 1510 году испанец Санта-Крус. Для определения долготы на море необходимо иметь очень точный хронометр и специальные таблицы. Если вы определили, что солнце ныне взошло в 5.40, в то время как таблицы указывают, что на широте Лондона оно всходит в 6.40, значит, вы находитесь на 15° западнее, где-то у Канарских островов.
Однако, чтобы вести подобные вычисления, необходимо было иметь часы, которые бы показывали время с точностью до секунды, невзирая на бури, штормы и прочие невзгоды. В XVI веке правительства Испании и Нидерландов объявили об огромных премиях, чтобы привлечь ученых и конструкторов к поискам надежного метода определения долготы в открытом море.
Великий Галилео Галилей в 1616 году претендовал на премию, предложив идею маятниковых часов. Они неплохо зарекомендовали себя на суше, но не годились на море — качка срывала точный ход маятника.
В 1657 году Христиан Гюйгенс разработал новую конструкцию маятниковых часов, которую и испытал в 1674 году. Но опять-таки часы показали себя неплохо при штиле, но в шторм оказались ненадежны.
Тогда Гюйгенс отказался от использования маятника и предложил систему баланс-спирали — маятник заменила спиральная пружинка, которая периодично то сжималась, то распрямлялась. Однако и баланс оказался чересчур капризен. Достаточно было температуре воздуха измениться на один градус, как часы начинали «уходить» в 20 раз резвее, чем маятниковые.
Для создания хронометра необходимо было найти решение важнейших задач: стабилизировать колебательную систему баланс-спираль, уменьшить трение в кинематической схеме.
Премии Испании и Нидерландов по-прежнему дожидались счастливцев, но о них уже мало кто помнил. Тогда в 1714 году британское Адмиралтейство объявило, что мастеру, который создаст часы, пригодные для определения долготы в море, выплатят 20 тысяч фунтов стерлингов — почти 150 кг золота! Чтобы получить премию, требовалось, чтобы часы, «будучи испытаны в пути до Вест-Индии, дали ошибку счисления не более 30 миль».
СЫН ПЛОТНИКА ЛОРДОВ ПОБЕДИЛ
Сотни часовых мастеров начали борьбу за точность и надежность судовых часов. А победил в ней механик-самоучка, сын плотника Джон Харрисон. В 1735 году, будучи совсем еще молодым человеком, 21 года от роду, он представил Королевскому обществу свой первый морской хронометр, названный HI.
То были огромные часы, которые весили 35 кг и занимали едва ли не всю каюту капитана. Но они содержали в своей конструкции много уникальных технических решений и уже на первых испытаниях показали неплохие результаты — ошибка счисления составила 75 миль. Оставалось уменьшить ее в 2,5 раза. Казалось бы, не так уж много, но мастеру потребовалось на это… 47 лет!
Лишь в 1761 году для очередного испытания часов Харрисона — модели Н4 — из Англии на Ямайку отправился корабль «Дептфорд».
Сопровождал драгоценный прибор уже сын старого Джона, Уильям, так как 68-летнему мастеру не позволило выйти в море здоровье. Через 161 сутки, когда корабль пришел в Портсмут, ошибка в ходе часов не превышала нескольких секунд, а ошибка счисления — нескольких миль. Таким образом, задача определения географической долготы в открытом море была решена.
Однако обратный путь, который уже не входил в испытания, Харрисон проделал на шлюпе «Мерлин». В жестокий шторм хронометр был поврежден, и это послужило основанием для комиссии не выдавать обещанную премию. Говорят, некоторые члены комиссии сами были не прочь заполучить призовые деньги. Вот и придрались…
Тогда провели повторные испытания. Они начались 28 марта 1774 года и через пять месяцев были успешно завершены. Пришлось лордам раскошелиться. Но сделали они это лишь после того, как весть о придирках дошла до ушей короля Георга III.
Харрисон получил свои деньги вполне заслуженно. Потратив большую часть жизни на создание морского хронометра, он 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. Оба баланса колебались в одной плоскости, но в противоположных направлениях. Более того, он поместил хронометр на подвижную опору, позволяющую часам находиться строго в горизонтальном положении.
