Разумные машины(Автоматы)
Шрифт:
— Что же делать? Где выход из создавшегося затруднения? — Скорсби остановился в замешательстве.
— Я полагаю, — закончил он, — что мы никогда не сможем добиться от магнитного компаса правильных показаний на железном или стальном судне. Поэтому, не отказываясь от компаса, мы должны изыскивать другие способы нахождения основных точек горизонта. Несомненно, с божьей помощью, — Скорсби не забывал своего церковного сана, — мы найдем выход. Но в данный момент я все же не вижу ничего такого, что могло бы заменить магнитный компас.
Скорсби не знал, что уже два года тому назад Леон Фуко докладывал Французской академии наук:
— Гироскоп
Французские академики были далеки от интересов мореплавания и на важную мысль Фуко не обратили внимания.
Компасы окончательно теряют голову
Однако, решение задачи было получено лишь пятьдесят с лишним лет спустя.
Время шло. Железное кораблестроение все расширялось. В 1859 г. во Франции, в Тулоне, спускается на воду первый в мире броненосец «Глюар» длиною в 77 м. Его паровая машина развивала девятьсот лошадиных сил. Вся надводная часть была покрыта стальными пластинами — броней, толщиною в 12 см. За броненосцем «Глюар» последовали еще более мощные корабли: «Куронь», «Норманди», «Энвенсибль», «Мажанта» и «Сольферино». По примеру Франции броненосные корабли начинают строить Англия, Германия, Соединенные штаты Америки и другие страны. К 1890 г. толщина стальной брони достигает 50 см, водоизмещение — двенадцати тысяч тонн, а мощность — двенадцати тысяч лошадиных сил (французский броненосец «Ош»). Это уже гиганты из железа и стали.
К концу XIX века как на гражданских, так и в особенности на военных кораблях появляется электричество. Сначала его применяют только для освещения, потом, по мере развития электромоторов, и для обслуживания различных механизмов.
Обстановка для работы компасов становится все более тяжелой и сложной. К влиянию огромных масс железа и стали присоединяется магнитное действие электрических токов.
Вопрос о правильном кораблевождении с помощью компаса с каждым десятилетием приобретает все большую остроту. Создается целая наука о поведении компаса — теория девиации [5] , которая учит, как парализовать вредные влияния корабля на магнитную стрелку, но… слова Скорсби, сказанные на съезде Британской ассоциации еще в 1854 г.: «Мы никогда не сможем добиться от магнитного компаса правильных показаний на железном или стальном судне», по-прежнему остаются в силе.
5
Девиацией называется отклонение компасной стрелки под действием магнетизма корабле.
Еще более тяжелые условия для магнитного компаса создаются на подводных лодках, опыты с которыми в течение всей второй половины прошлого столетия усиленно ведутся разными странами — Францией, Англией, Германией. В подводной лодке компас со всех сторон окружен железом и сталью, да кроме того действуют и электрические машины, по которым пробегают токи в тысячи ампер. Бедный компас окончательно теряет голову и начинает глупо тыкать своей стрелкой вместо севера на восток или на запад.
К 1910 г.
Вспомнили о гироскопе Фуко и об его замечательных свойствах, и ряд изобретателей в различных странах принимается конструировать гироскопические (волчковые) компасы.
Собственно говоря, о гироскопе как о приборе, который может заменить компас, неоднократно вспоминали и раньше. Сам Фуко размышлял над этой задачей, но для его времени она была неразрешима, так как не было средства, которое позволило бы на протяжении целых часов и даже дней непрерывно вращать волчок со скоростью многих тысяч оборотов в минуту. Не было достаточно прочного металла, который выдержал бы такую огромную скорость вращения, не разрываясь от действия чудовищной центробежной силы. Не было подходящих подшипников, которые сводили бы трение к ничтожной величине.
Все это появилось лишь в начале XX столетия — асинхронные (индукционные) электромоторы, высококачественные сорта стали, шариковые подшипники, — и задача превращения гироскопа в компас, получивший название гирокомпаса, после долгих усилий многих исследователей и изобретателей была, наконец, разрешена.
Как Аншютц и Сперри превратили волчок в компас
Первый подлинный гирокомпас появился в 1908 г. в Германии, которая в ту эпоху стремительно развивала свой торговый и военный флот, мечтая о завоевании новых колоний и о мировом господстве. Создателем гирокомпаса был физик Аншютц, долго изучавший работы над волчком Леона Фуко, Вильяма Томсона, Феппеля и др.
Идея устройства гирокомпаса Аншютца очень проста. Волчок с горизонтальной осью установлен на поплавке, к которому внизу для устойчивости прикреплен груз. Поплавок свободно плавает на поверхности жидкости. Если волчок привести в очень быстрое вращение, достигающее пяти и более тысяч оборотов в минуту, то такой аппарат тонко «чувствует» направление географического меридиана и сам собою устанавливается так, что один конец оси волчка направляется точно к северу, другой к югу.
< image l:href="#"/>Волчковый компас (гирокомпас). Аншютца (упрощенное изображение). В сосуде с водой плавает пробковый поплавок П, к которому внизу на стерженьке прикреплен тяжелый груз Г. На поплавке сверху на двух стойках установлен волчок с горизонтальной осью. Поплавок с волчком может поворачиваться вправо или влево на любой угол — груз этому не мешает. Но лишь только волчок «пожелает» наклонить свою ось вверх или вниз, как груз этому начнет мешать, возвращая ось к горизонтальному положению.
Что же заставляет волчок располагаться по меридиану? Сама Земля.
Аншютц свою установку придумал так, чтобы автоматически использовалось еще одно замечательное свойство волчка, которое легко обнаружить на детской двадцатикопеечной игрушке.
Закрутив волчок посильнее, чтобы он «заснул», и взяв в руки столовый нож, легонько толкнем лезвием по верхушке оси в сторону от себя. Мы сразу же заметим, что ось волчка, вместо того чтобы двигаться по направлению удара, отклоняется в сторону — вправо или влево — под прямым углом к направлению удара. Так волчок всегда отвечает на действие силы, стремящейся сдвинуть его ось.