Пилотные часы: создание Hour Angle

Следите за нами в
Дата публикации: 27.04.2018

С момента изобретения часов они ассоциировались у людей с самым великим творением человечества, покорение неба не является исключением из правил. Как только человек впервые поднялся в небо, часовщики начали создавать приборы для пилотов, все дошедшие до наших дней механизмы являются напоминанием о тех воздушных путешествиях.

В современном мире самолеты являются еще одним видом транспорта, хотя прошло меньше века с того дня, когда первые летательные аппараты поднялись в воздух, а первые камеры запечатлели неустойчивый прогресс этих "замечательных людей", их взлеты и падения. Еще в самом начале зарождения пилотирования, когда Альберто Сантос-Дюмон в 1906 году поднялся в небо на управляемом аппарате, пилотам приходилось находится волоске от смерти, и надеятся они могли только на своего ангела-хранителя.

Сантос-Дюмон сам первым обратил осообое внимание на хронометраж во время полета. Мы забыли, что когда он попросил Луи Картье изготовить ему наручные часы, бразильца французского происхождения, завсегдатаего ресторана Maxim, получивший славу благодаря пилотированию дирижаблей (был победителем соревнований Deutsch de la Meurthe Prize), переключился на аэропланы в виду их инфантильного развития. Одним словом, часы Сантоса больше годились для аэростатов, чем для самолетов, пилоты которых были больше сконцентрировании на рукояти управляения, нежели на подсчете времени полета. И все же, каждый знал, что эти путешественники, как и морские, имеющие два века истории, начинающейся с 1736 году, вскоре отправятся на изучение нового мира, и что как мореплавателям им понадобиться помощь по отсчету времени, которое для необходимо преодоления расстояний в открытом небе без привязки к наземным ориентирам.

Часовщики вступают в гонку

Всегда ли часовщики были впереди прогресса? Также верно, как и может быть, что нет, авиация развивалась быстро, а они старались идти в ногу со временем. В 1906 году полет на высоте 200 метров был уже достижением. 25 июля 1909 года Луи Блеруа успешно пересек Английский канал от Сангетта до Довера протяженностью 40 километров. Расстояния, которые сейчас кажутся ничтожными, тогда  были сопряжены с риском, предыдущий рекорд Блеруа  был назван "le roi de la casse" или как король крушений. 37-минутный полет измерялся при помощи часов Zenith, описание которым он дает в своем письме от 19 марта 1912 года. "Я абсолютно доволен часами Zenith, пользовался я ими регулярно, но не могу рекомендовать их как высокоточный прибор." Незадолго до полета с часами Zenith, их версия Montre d’Aéronef Type 20 были встроены в панель приборов аэроплана Caudron и Dewoitine D520 от 1939.

Первая Мировая Война дала возможность пилотам продемонстрировать, что новые аппараты могут в корне менять  природу конфликта. Авиация стала новым "оружием" со своими героями. Пилоты быстро осознали всю важность наличия хронометров в небе, благодаря которым они получали всю важную информацию во время выполнения задания. Наручные часы стали частью их обмундирования, и более того, первым наручным хронографом. Лонжин первый выказал интерес к этой области, которая, как и сама технология аэропланов, постепенно начала развиваться. Первая Мировая Война не оставила сомнений в стратегической важности национальных воздушных сил, которые могли проникать на территорию врага и сокрушать огонь войны.

Авиация стала частью военного дела, и гражданской жизни тоже. У таких компаний как Breguet, Latécoère и Aéropostale не было проблем с привлечением путешественников, которые желали рисковать, и все просто ради наслаждения полетом и развития этой новой технологии. Национальная гордость была под угрозой, и технически развитые страны не видели перед собой препятствий, оставаясь впереди в борьбе за небо.

В период с 1920 по 1930 годы прогресс аэронавтики упал до уровня небольшго количества героев. Мы помним Нангрессера и Коли (исчезли в 1927 году), Шарля Линденберга, который совершил перелет от Нюю-Йорка до Парижа в 1927 году, Жана Мермоза, который исчез в 1936 году, и Антуана де Сент-Экзюпери, который был сбит 31 июля 1044 года при выполнении  разведывательной миссии над южной Францией.

Происхождение часов Hour Angle

В течении этих десятилетий Лонгин организовал выгодный союз с капитаном Филипом Ван Хорн Вимсом, офицером ВМС США, который в 1927 году разработал навигационную систему пригодную для соверменных хронометров. Партнеры оформили патент в 1935 году на ручные часы, которые дополняли информацию, предоставляемую авиационным хронометром. Вот неожиданная удача, когда гониометрия была единственным средством для измерения углов, новые часы можно было синхронизировать по минутным гудкам, транслируемым по радио. Это делалось поворотом градуированного безеля или центрального циферблата, сохраняя при этом точность вплоть до секунды.

Лонгин пошел дальше и добавил в некоторые свои часы поворотный механизм настройки времени с секундной стрелкой в центре. Идея была представлена Шарлю А. Линденбергу, студенту Уимса, сцелью усовершенствовать весь функционал часов Hour Angle. Девяносто лет спустя Линденберга все еще помнят как человека, который совершил первый беспосадочный трансатлантический перелет на одномоторном моноплане за 33 часа и 30 минут 21 мая 1927 года. Она также работал с Лонгином, который с 1919 года являлся официальным поставщиком Интернациональной федерации по аэронавтике, разрабатывал часы, которые были бы полезными пилотам, и морякам тоже.

Благодаря этому, пилотам стало проще ориентироваться в пространстве, определять свое местоположение, поэтому Линденберг решил встроить свою идею часов в панель приборов для воздушной и морской навигации. Его дизайн был основан на патенте капитана Филипа Ван Хорн Вимса в сотрудничестве с Лонгином, а именно Лонгин был держателем патента, поэтому герой авиации создал часы, которые позволяли их владельцу определять долготу по Гринвичу.

Часы Hour Angle , по данным им названию, были выпущены недавно в честь 90-летия героического полета Линденберга, имеющие поворотный безель со шкалой (в виде секстанта) и простой механизм для вращения градуированного диска таким образом, чтобы часы можно было синхронизировать вплоть до секунды с временным радиосигналом.

С тех пор как были изобретены часы, они считались наивысшим человеческим творением, воздушное пилотирование не исключение. Как только человек впервые поднялся в воздух, часовщики начали создавать приборы, необходимые пилотам. Эти механизмы хранят культ воздушных путешествий.

Следует вспомнить, что с 1920 по 1940 годы пилоты, даже при наличии механических приборов на борту, использовали для расчета местоположения по долготе и широте секстант и морской календарь, точно также как моряки на корабле. Мы уже практически забыли, что календарь служил средством для определения истинного солнечного времени в определенный день, этот метод до сих пор используется в GPS-навигации. Важно отметить, что существует разница между средним солнечным временем, указанном на циферблате часов и "истинным" солнечным временем, которое можно узнать по солнцу. Эта разница, которая меняется в течении года называется "уравнением времени". Такую информацию можно было получить из специальных таблиц морского календаря или с помощью кончика соответствующей стрелки таких часов, оборудованных таким сложным устройством (Panerai, Vacheron Constantin, Audemars Piguet or Breguet…).

В реальный полдень (сумма среднего солнечного времени в момент измерения солнцестояния, добавляется или вычитается из уравнения времени этого дня), склонение солнца относительно дня, в котором проводятся измерения, обязательно записываются, оператор может воспользоваться угловым измерением (называемым "меридианом") при помощи секстанта для определения долготы. Важно подчеркнуть всю необходимость множественных измерений, чтобы исключить возможность ошибок в расчетах, поскольку движения воздушного или водного судна может привести к ошибкам, то учитываются усредненные результаты расчетов.

Практический пример расчета широты

Рассчитаем день равноденствия в северном полушарии: наблюдатель находится в точке вдоль 90° дуги, дуга проходит от Экватора к Полюсу. Если солнце, которое движется с Востока на Запад, находится полностью на Юге, считается, что это кульминация меридиана северного полушария. Если измеряемая с помощью секстанта высота равна 35° по отношению к горизонту, то широта наблюдателя соответствует дополнительному углу, итого измерения до 90°, то есть это 55° Северной широты.

После измерения широты оператор должен определить долготу, чтобы знать свое местоположение по двум координатам. Для расчетов локального часового угла или долготы используется сферическая тригонометрия, которая доступны во всех учебниках, наблюдатели должны сравнить солнечное время по местоположению с эталонным временем, которое Гринвичским меридианом (UTC или Универсальное глобальное время). Полученные замеры времени переносятся на шкалу, минуты и секунды, которые необходимы для расчета по долготе, где находится сам навигатор.

Долгота в цифрах

Расчеты достаточно просты: каждый час разницы между эталонным временем (по Гринвичу) и измеренным часом (местным) соответствует 15°. Каждый период в четыре минуты соответствует 1° дуги. Каждые разница в секунду соответствует 450 метрам. 60 секунд разницы соответствуют 15 минутам дуги (15 минут дуги соответствуют 1/4 части дуги и 1° долготы и 60 минутам дуги).

Прежде всего, их владелец должен знать, чтобы они были полезными, модель необходимо установить на гринвичское время, как морские хронометры. Часовой сигнал, передаваемый длинноволновыми станциями, будет служить синхронизаторам вплоть до секунды между гринвичским и местным временем.

При отсутствии механизма остановки секунд и сброса на ноль, часовщики Лонгина добавили внутренний механизма вращения циферблата в обоих направлениях (на базе патента Вимса), что позволяет настроить точность секундной стрелки, не нарушая общего хода часов.

В точное время, когда будет передан сигнал по радио, секундные стрелки необходимо поместить точно по центру 60/15 циферблата. Механические часы чувствительны к вибрациям, и не защищены от магнитных излучений, что сказывается на их точности. Поэтому необходимо сбрасывать время, чтобы получать точные координаты измерений.

Время по местоположению вместо истинного полдня

Как только на часах покажет среднее гринвичское время, наблюдатель должен выполнить измерения по астронамическому полдню своего местоположения. Это делается с помощью секстанта. Для того чтобы выполнить правильные замеры и определить свое положение по долготе, важно знать в какое время солнце достигает своей кульминации по меридиану Гринвича (включая разницу уравнений времени). Эту информацию можно найти во всех альманахах.

Все владельцы часов Hour Angle должны дать оценку времени, когда во время солнцестояния по местоположения. В то же время, необходимо выполнить ряд расчетов с помощью секстанта, чтобы точно определить кульминацию солнца. Эта точка, соответствующая его полдню далее может подводится под гринвичское время, показное на часах. Разница между часами, минутами и секундами дале можно использовать в последующих измерениях или для определения широты. Сумма определенной широты и долготы соответствуют настоящему положению наблюдателей.

Чтение часового угла

Для вычисления положения наблюдателя с помощью часов Longines Hour Angle, необходимо время на часах перевести в часы, минуты и секунды дуги. Кончик стрелки должен строго смотреть по центру римских цифр циферблата

В заключении, для определения точности вопроса, необходимо считать крупные цифры шкалы от 1 до 15 на безеле (один час соответсвует 15° долготы и 360° периферии земли). Часы читаются полностью (10:40 = 159°, и 45’), тогда как секунды дуги подразделяются на внутреннюю нумерацию вращающегося диска).