ЯК КОРАБЛІ ЗНАХОДЯТЬ ДОРОГУ В МОРЕ
Будь-судноводій, як в давнину, так і зараз, опинившись у відкритому морі поза видимості берегів, перш за все хоче знати, в якому напрямку рухається його корабель. Прилад, за яким можна визначити курс корабля, добре відомий - це компас. За свідченням більшості вчених-істориків, магнітна голка - предок сучасного компаса - з'явилася приблизно три тисячі років тому. Спілкування між народами в ті часи було утруднено, і, поки чудовий покажчик напрямку дійшов до берегів Середземного моря, минуло чимало століть. В результаті цей винахід потрапило в Європу тільки на початку II тисячоліття н. е. а потім вже набув значного поширення.
Ледь опинившись в Європі, прилад зазнав ряд удосконалень і отримав назву «компас», зігравши величезну роль у розвитку цивілізації. Лише магнітний компас вселив в людей впевненість в море, допоміг їм подолати страх перед океанськими просторами. Великі географічні відкриття були б просто немислимі без компаса.
Спочатку прилад для визначення сторін світу був дуже простий: магнітну голку встромляли в шматочок пробки і опускали в чашку з водою, яку згодом стали називати казанком компаса. Іноді замість пробки брали шматочок очерету або просто вставляли голку в соломинку. Навіть це нехитрий пристрій принесло морякам неоціненні зручності, з ним можна було виходити у відкрите море і не боятися, що не знайдеш дорогу назад до рідного берега. Але морякам-то хотілося більшого. Вони смутно відчували, що чудова плаваюча стрілка, точність показань якої була, зрозуміло, дуже невисока, ще не розкрила всіх своїх чудових можливостей. Та й вода нерідко виливалася з казанка, бувало, навіть разом зі стрілкою. Тільки в XIII в. з'явився компас з сухим казанком, а головне - з прикріпленою до стрілки картушкой. Картушка була нехитрим на перший погляд, але воістину чудовим винаходом: невеличкий гурток з магнітною разом з жорстко прикріпленою до нього магнітною стрілкою, вільно підвішується на вістрі вертикальної голки. Зверху на картушку наносили чотири головних румба: Норд, Ост, Зюйд і Вест. - та так, щоб Норд точно збігався з північним кінцем стрілки. Дуги між головними румбами ділили на декілька рівних частин.
Начебто нічого особливого? Але до цього старий компас з нерухомою картушкой кожен раз доводилося повертати в горизонтальній площині до тих пір, поки північний кінець стрілки не збігався з Нордом. Тільки тоді можна було визначити курс, за яким йде судно або направлення на предмет і т. Д. Це, звичайно, було дуже незручно. Але якщо картушка сама оберталася разом зі стрілкою і сама встановлювалася в площині меридіана, досить було лише мигцем поглянути на неї, щоб визначити будь-який напрямок.
І все ж, незважаючи на внесені удосконалення, компас довго залишався досить примітивним приладом. У Росії в XVII - початку XVIII ст. найбільш майстерно його виготовляли помори в містах та селах нашої Півночі. Це була кругла коробочка діаметром 4-5 см з моржової кістки, яку помори зберігали у пояса в шкіряному мішечку. У центрі коробочки на кістяний шпильці перебувала картушка з укріпленими знизу намагніченими металевими голками-стрілками. Якщо компасом (або «маткою», як називали його помори) не користувалися, зверху на нього надягали глуху кришку. Про подібний приладі написано в Морському статуті Петра I: «Повинні компаси добрим майстерністю робити і дивитися, щоб голки, на чому компас крутиться, були гострі і міцні і не скоро б зламує. Також щоб дріт (мається на увазі стрілка. - В. Д.) на компасі до Півночі і Півдня міцно була натерта магнітом, щоб компас міг бути вірним, в чому слід міцне смотрение мати, бо в тому залежить хід і цілість корабля ».
У наш час казанок компаса наглухо закривається товстою скляною кришкою, туго притиснутою до нього мідним кільцем. Зверху на кільце наносять поділки від 0 до 360 ° - за годинниковою стрілкою від Норду. Усередині казанка простягають дві чорні мідні вертикальні зволікання, так щоб одна з них припадала точно під 0 °, а інша - під 180 °. Ця тяганина називаються курсовими рисами.
Компас на кораблі встановлюється так, щоб лінія, проведена між курсовими рисами, точно збігалася з лінією «ніс - середина корми» (або, як кажуть у флоті, з діаметральної площиною судна).
Про те, хто саме винайшов компас з обертової картушкой, історія також відповіді не дає. Правда, існує поширена версія, що в 1302 р італієць Флавіо Джойя (за іншими джерелами, Жіойя) зміцнив на магнітній стрілці картушку, розділену на 32 румба, а стрілку помістив на вістрі шпильки. Вдячні земляки навіть поставили Джой бронзовий пам'ятник на його батьківщині - в м Амальфі. Але вже якщо комусь дійсно варто було б поставити пам'ятник, так це нашому співвітчизнику Петру Перегрін. У його творі "Послання про магніти», датованому 1269 року і присвяченому опису властивостей магніту, містяться достовірні відомості про вдосконалення їм компаса. Компас цей картушки не мав. На вертикальній шпильці була укріплена магнітна стрілка, а азимутальний коло на верхній частині казанка був розділений на 4 частини, кожна з яких мала розбивку в градусах від 0 до 90. На азимутальний коло надягав рухливий візир для пеленгування, користуючись яким можна було визначати напрямки на берегові предмети і на світила, що знаходяться невисоко над горизонтом. Візир цей був дуже схожий на сучасний пеленгатор, до сих пір справно службовець флоту.
Минуло приблизно півтора століття, перш ніж після Перегрина з'явилося нове винахід, що дозволило ще більше полегшити роботу з компасом.
Море дуже вже рідко буває спокійним, і будь-яке судно зазнає качку, а вона, природно, негативно впливає на роботу компаса. Іноді хвилювання моря буває настільки сильним, що взагалі виводить компас з ладу. Тому виникла необхідність у пристосуванні, яке дозволило б казанка компаса залишатися спокійним за будь-якої хитавиці.
Як і більшість геніальних винаходів, нова підвіска компаса була гранично проста. Казанок компаса, кілька більш важкий знизу, підвішувався на двох горизонтальних півосях, що спираються на кільце. Це кільце в свою чергу кріпилося на двох горизонтальних півосях, перпендикулярних першим, і підвішувалися всередині другого кільця, нерухомо скріпленого з судном. Таким чином, як би круто і часто ні нахилялося судно, причому в будь-яку сторону, картушка залишалася завжди горизонтальної. На ім'я італійського математика Д. Кардано, який запропонував це чудовий пристрій, підвіс назвали кардановим.
Португальці ж запропонували ділити картушку компаса на 32 румба. Вони залишилися на картушке морських компасів до нашого часу. Кожен отримав свою назву, і ще порівняно недавно, років п'ятдесят тому, можна було застати де-небудь в кубрику матроса, який зубрив «компас з тінями»: «Норд Норд тінь Ост, Норд Норд Ост, Норд Ост тінь Ост, Норд Ост, Норд Ост тінь Зюйд »і т. д.« тінь »в даному випадку по-російськи означає« в сторону »,« до ». Зараз же, хоча всі 32 румба залишилися на багатьох сучасних компасах, на них додалися і ділення в градусах (а іноді і в частках градуса). І в наш час, повідомляючи курс, який треба тримати рульовому, вважають за краще говорити, наприклад: «Курс 327 °!» (Замість колишнього «Норд Вест тінь Норд», що, по суті, одне і те ж - різниця в 1/4 ° округляється).
З тих пір як в XIX в. магнітний компас знайшов свою сучасну конструкцію, він вдосконалився дуже незначно. Але зате далеко вперед просунулося уявлення про земне магнетизм і про магнетизм взагалі. Це зумовило ряд нових відкриттів і винаходів, які якщо власне компаса і не стосуються, то до навігації мають пряме відношення. Чим складніше були завдання, які лягали на військові і торгові (комерційні) флоти, тим більші вимоги до показань компасів пред'являли моряки. Точніше стали спостереження, і раптом абсолютно несподівано для себе моряки помітили, що головний їх помічник - компас, якому вони безмежно покладалися стільки століть, дуже рідко дає правильні свідчення. Будь-магнітний компас на два-три градуси, а іноді і набагато більше, м'яко кажучи, прибріхує. Помітили, що в різних місцях Землі помилки компаса неоднакові, що з роками в одних точках вони збільшуються, в інших - зменшуються і що, чим ближче до полюса, тим більше ці помилки.
Але на початку XIX ст. на допомогу морякам прийшла наука і до його середини впоралася з цією бідою. Німецький вчений Карл Гаусс створив загальну теорію земного магнетизму. Були виконані сотні тисяч точних вимірювань, і тепер на всіх навігаційних картах відхилення стрілки компаса від істинного меридіана (так зване відмінювання) зазначено прямо на карті з точністю до чверті градуси. Тут же вказується, до якого року наведено схиляння, знак і величина його річної зміни.
Роботи штурманам додалося - тепер стало потрібно обчислювати поправку на зміна схилення. Це було справедливим лише для середніх широт. У високих же широтах, тобто в областях від 70 ° північної і південної широт до полюсів, магнітному компасу взагалі було вірити не можна. Справа в тому, що в цих широтах дуже великі аномалії магнітного відхилення, так як позначається близькість магнітних полюсів, не збігаються з географічними. Магнітна стрілка прагне тут зайняти вертикальне положення. В цьому випадку і наука не допомагає, і компас бреше без докорів сумління, а часом починає і зовсім раз у раз міняти свої свідчення. Недарма, збираючись до Північного полюса на літаках (1925), знаменитий Амундсен не наважився довіритися магнітному компасу і придумав спеціальний прилад, який назвали сонячним покажчиком курсу. У ньому найточніший годинник повертали маленьке дзеркальце слідом за сонцем, і, поки літак летів над хмарами, не відхиляючись від курсу, «зайчик» не змінював своєї позиції.
Але на цьому пригоди магнітного компаса не скінчились. Суднобудування швидко розвивалося. На початку минулого століття з'явилися пароплави, а слідом за ними і металеві суду. Залізні кораблі швидко стали витісняти дерев'яні, і раптом. Один за іншим при загадкових обставинах потонуло кілька великих пароплавів. Розбираючи обставини аварії одного з них, на якому загинуло близько трьохсот чоловік, фахівці встановили, що причиною аварії були невірні показання магнітних компасів.
В Англії зібралися вчені і мореплавці, щоб розібратися, що ж тут відбувається. І прийшли до висновку, що корабельне залізо настільки сильно впливає на компас, що помилки в його показаннях просто неминучі. Виступив на цих зборах доктор богослов'я Скорсбі, що був колись відомим капітаном, показав на досвіді присутнім вплив заліза на стрілку магнітного компаса і зробив висновок: чим більше маса заліза, тим більше вона відхиляє стрілку компаса від меридіана. «Ми. - сказав Скорсбі, - плаваємо по-старому, як на дерев'яних судах, тобто без урахування впливу корабельного заліза на компас. Боюся, що ніколи не вдасться домогтися на сталевому судні правильних показань компаса. ». Відхилення стрілки магнітного компаса під впливом суднового заліза назвали девіацій.
Противники залізного суднобудування підбадьорилися. Але і на цей раз наука прийшла на допомогу магнітному компасу. Вчені знайшли спосіб звести це відхилення до мінімуму, розмістивши поруч з магнітним компасом спеціальні магніти-знищувачі. Пальма першості в цьому, безумовно, належить капітану Метью Фліндерс, на ім'я якого і названий перший знищувач - фліндерсбар. Їх стали розміщувати в нактоуз поруч з казанком компаса.
Перш нактоуз називали дерев'яну скриньку, в який на ніч разом з ліхтарем ставили компас. Англійські моряки так його і називала: «нічний будиночок» - найт хаус. У наш час нактоуз - дерев'яний чотирьох- або шестигранний шафка, на якому встановлюють казанок компаса. Ліворуч і праворуч від нього на нактоуз знаходяться масивні залізні кулі розміром з маленьку диньки. Їх можна пересувати і закріплювати ближче і подалі від компаса. Усередині шафки захований цілий набір магнітів, які теж можна пересувати і закріплювати. Зміна взаємного розташування цих куль і магнітів майже повністю знищує девіацію.
Зараз перед виходом в рейс, коли вантаж уже занурений і закріплений, на судно піднімається девіатор і в спеціально відведеному районі моря на ходу години півтори здійснює знищення девіації. За його командам судно рухається різними курсами, а девіатор переміщує кулі і магніти, зменшуючи вплив суднового заліза на свідчення компаса. Йдучи з борта, він залишає маленьку таблицю залишкової девіації, яку штурманам доводиться враховувати кожен раз, коли корабель змінює курс, як поправку на девіацію. Згадаймо роман Жуля Верна «П'ятнадцятирічний капітан», де негідник Негоро підклав під нактоуз сокиру, різко змінивши його свідчення. В результаті судно замість Америки припливло в Африку.
Необхідність періодично знищувати і визначати залишкову девіацію змусила замислюватися над проблемою створення немагнитного компаса. До початку нашого століття були добре вивчені властивості гіроскопа, і на цій основі сконструйовано гироскопический компас. Принцип дії гірокомпаса, створеного німецьким вченим Аншютцем, полягає в тому, що вісь швидко обертового дзиги зберігає незмінним своє положення в просторі і може бути встановлена по лінії «північ - південь». Сучасні гірокомпаси укладені в герметично запаяну сферу (гідросферу), яка в свою чергу поміщена в зовнішній корпус. Гідросфера плаває в підвішеному стані в рідині. Положення її регулюється за допомогою котушки електромагнітного дуття. Електромотор доводить швидкість обертання гіроскопів до 20 тис. Обертів на хвилину.
Для забезпечення комфортних умов роботи гірокомпас (основний прилад) поміщають в самому спокійному місці корабля (ближче до його центру тяжіння). За допомогою електрокабелів показання гірокомпас передаються на репітери, розташовані на крилах містка, в центральному посту, в штурманської рубці і інших приміщеннях, де це необхідно.
