Магнитное поле судна сущность уравнений пуассона (2 видео)

Содержание

Технические средства судовождения. Магнитные компасы (стр. 3 )
2 Магнитное поле судна
2.1. Виды судового железа
2.2 Анализ уравнений Пуассона
Магнитно-компасное дело. Краткий конспект. Часть 3
Девиация
Лямбда аш
💥 Видео

Видео:Индукция магнитного поля | Физика 9 класс #37 | ИнфоурокСкачать

Технические средства судовождения. Магнитные компасы (стр. 3 )

Магнитное поле судна сущность уравнений пуассона

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Вращающий момент картушки. Магнитная стрелка (картушка) компаса в магнитном поле H Земли подвержена влиянию вращающего (направляющего) момента (рис. 1.2):

L = Fl sin α. (1.10)

где F — сила, действующая на каждый полюс стрелки (F=mH);

l—расстояние между полюсами стрелки;

α — угол отклонения стрелки от вектора H

Выражение L = Fl sin α принимает вид

L = mHl sin α = H sin α

С учетом того, что ml/ μo = M; μoН=В, получаем

L = BM sin α. (1.11)

Работы по усовершенствованию конструкции магнитных компасов не прекращаются. В последние десятилетия XX века сконструированы дистанционные магнитные компасы, к которым можно подключать репитеры, систему автоматического регулирования курса судна и другие устройства штурманского оборудования.

Все магнитные компасы классифицируются по следующим признакам:

1) по принципу действия чувствительного элемента;

2) по наличию дистанционной передачи;

3) по наличию гироскопической стабилизации показаний компаса.

По принципу действия чувствительного элемента магнитные компасы подразделяются на следующие виды:

а) магнитные стрелочные;

Видео:Физика - Магнитное полеСкачать

2 Магнитное поле судна

Видео:МАГНИТНОЕ ПОЛЕ за 24 минуты. ЕГЭ Физика. Николай Ньютон. ТехноскулСкачать

2.1. Виды судового железа

Судовое железо в магнитном отношении можно разделить на две категории — мягкое и твердое. Мягкое железо в поле Земли приобретает индуктивный (временный) магнетизм. При изменении курса судна элементы из мягкого материала перемагничиваются, а при отсутствии внешнего (намагничивающего) поля теряют свой магнетизм. Твердое железо имеет постоянную намагниченность, которая возникает в процессе постройки судна под влиянием сильных намагничивающих полей. Постоянный магнетизм в дальнейшем, при плавании судна, не зависит от курса судна и стабильно сохраняется в течение длительного времени.

Полный вектор индукции земного поля можно представить в виде трех составляющих: X (продольной), Y (поперечной), Z (вертикальной). Продольная X и поперечная Y составляющие при геометрическом сложении образуют горизонтальную составляющую Н. Вектор индукции H определяет направление магнитного меридиана, от которого отсчитывается магнитный курс k судна. Составляющие X и Yможно представить в виде

X = Hcos к; Y = Hsin к. (2.1)

На рис. 2.1 представлен корпус судна в магнитном поле Земли. Поле X намагничивает все продольные элементы судна. Суммарная продольная намагниченность судна характеризуется магнитным моментом МХ = n1Х, пропорциональным индукции намагничивающего поля X. Аналогично поперечное поле Y создает поперечную намагниченность — магнитный момент My=n2Y, а поле Z — вертикальный магнитный момент Mz=n3Z. В этих выражениях n1, n2 и n3 — коэффициенты пропорциональности, зависящие от размеров и формы элементов судна, а также от магнитной восприимчивости мягкого судового железа.

Помимо трех векторов Мх, Му и Mz, характеризующих индуктивное намагничивание, можно также представить вектор Мп— магнитный момент, характеризующий постоянный магнетизм твердого судового железа. Направление вектора Мп в общем случае не совпадает ни с одной из осей (х, у, z). Вектор Мп не зависит ни от курса судна, ни от магнитной широты.

Магнитный компас находится в некоторой точке О. В этой точке магнитное поле создается как бы большими магнитами, имеющими магнитные моменты Мх, Му, Мz, Мп. В точке О есть также магнитное поле Земли, характеризуемое тремя векторами индукции: X, Y,Z.

Коэффициенты пропорциональности а0, d0, go зависят от того, где установлен компас: чем более он удален от судового железа, тем меньше значения этих коэффициентов. Суммируя составляющие векторы индукции в точке О по трем направлениям, получаем уравнения Пуассона:

X’ =X + aX + bY+cZ + P;

Y’ =Y + dX+eY + fZ + Q; (2.2)

Z’ = Z+gX + hY +kZ + R.

Коэффициенты пропорциональности а, b, c, d, e, f, g, h, k называются параметрами Пуассона. Их значения зависят от магнитной восприимчивости мягкого судового железа, размеров и формы элементов корпуса судна, а также от расположения точки О по отношению к судовому железу, т. е. от места установки компаса на судне.

Силы от мягкого железа судна, входящие в уравнение (2.2), могут быть представлены происходящими от прямолинейных брусков мягкого железа.

Силы aX, dX и gX получились от продольного намагничивания мягкого железа судна, силы bY, eY и hY – от поперечного и силы cZ, fZ и kZ – от вертикального.

Таким образом, эти силы можно представить происходящими от продольных, поперечных и вертикальных прямолинейных брусков мягкого железа (рис. 2.1).

Эти бруски, согласно гипотезе Пуассона, будет намагничиваться пропорционально магнитящей силе, т. е. пропорционально одной из составляющих сил X, Y и Z земного магнетизма, вследствие чего приобретут полярность, и каждый из них пошлет на стрелку компаса силу, пропорциональную своему намагничиванию.

Рис. 2.1 Магнитное поле судна

Полагая, что концы брусков удалены от компасной стрелки настолько, что размерами стрелки можно пренебречь, рассматриваем действие данного бруска только на один северный полюс стрелки, предполагая его помещенным в центре компаса. Действие на стрелку обоих концов брусков рассматриваем только в том случае, когда концы бруска находятся на равных расстояниях от центра компаса. В противном случае будем рассматривать действие только ближайшего к стрелке конца бруска, предполагая другой конец удаленным настолько, что он не оказывает влияния на стрелку компаса.

Видео:Урок 175 (осн). Магнитное поле ЗемлиСкачать

2.2 Анализ уравнений Пуассона

Для того, чтобы судить о величинах сил рассмотрим более подробно их происхождение. На рис. 2.2 показано расположение брусков мягкого железа, образующих силы aX, dX и gX – от продольного намагничивания этих брусков составляющей силой X земного магнетизма, которую для простоты изложения приняли положительной, т. е. направленной к носу судна (линия X показывает общее направление намагниченности всех брусков). В каждом из рассматриваемых случаев один брусок произведет те же силы, что и два или несколько брусков, но эти силы будут меньшие по абсолютной величине.

Рис. 2.2 Расположение брусков мягкого железа, образующих силы от продольного намагничивания

Расположение брусков в первых двух случаях, указанных на рис. 2.2, образует отрицательный параметр a. На судне подобным железом является обшивка судна, стрингеры, киль, продольные переборки и т. п.

Расположению брусков, образующих положительный параметр a, соответствуют на судне горизонтальные стрелы или оси штурвалов.

Магнитное поле судна в точке О характеризуется продольным вектором индукции — аХ. Знак «минус» означает, что вектор силы аХ направлен к корме. Вектор индукции намагничивающего поля +Х имеет знак «плюс», т. к. он направлен от кормы к носу судна. Анализируя выражение отрицательной силы — аХ при положительном значении +Х, приходим к выводу, что параметр а в данной ситуации должен иметь знак «минус». Поскольку на рис. 2.1 представлена типичная схема расположения магнитного компаса на судне, можно сделать вывод: судовой параметр а всегда отрицательный (-а). Величина параметра а, так же как и других параметров Пуассона, зависит от места установки компаса, его удаленности от железных масс судна. Некоторые параметры Пуассона (а, с, е, k) имеют величину на уровне нескольких десятых или сотых долей единицы. Их можно считать множителями 1-го или 2-го порядка малости. Другие параметры (b, d, f, g, h) являются множителями 3-го порядка малости, т. к. их величины исчисляются тысячными долями. В некоторых случаях параметрами 3-го порядка малости можно пренебречь. Имеется мнемоническая схема для запоминания тех параметров и сил в уравнениях Пуассона, которые могут быть исключены ввиду их незначительности.

Судового железа, образующего параметр d у компасов, расположенных в ДП судна, мало; поэтому для этих компасов параметр d близок к нулю, а для главных компасов он может быть принят равным нулю.

Брускам, образующим параметр g, соответствуют на судне продольные крепления надстроек.

Аналогичным путем можно рассмотреть (рис. 2.3) расположение брусков мягкого железа, образующих силы bY, eY и hY от поперечного намагничивания этих брусков составляющей силой Y земного магнетизма, которую для простоты приняли положительной, т. е. направленной к правому борту судна (линия Y показывает общее направление намагниченности всех брусков).

Рис. 2.3 Расположение брусков мягкого железа, образующих силы от поперечного намагничивания

Судового железа, образующего параметры b и h у компасов, расположенных в ДП судна, мало; поэтому для этих компасов указанные параметры близки к нулю, а для главных компасов их можно принимать равным нулю.

Брускам, образующим отрицательный параметр e, соответствуют на судне бимсы и поперечные переборки.

Так же рассмотрим (рис. 2.4) расположение брусков мягкого железа, образующих силы cZ, fZ и kZ от вертикального намагничивания этих брусков составляющей силой Z земного магнетизма, которую приняли положительной, т. е. направленной к килю судна (линия Z показывает общее направление намагниченности всех брусков).

Видео:Физика 9 класс (Урок№19 - Индукция магнитного поля.)Скачать

Магнитно-компасное дело. Краткий конспект. Часть 3

Напомню читателям, что анализируемый вопрос звучит следующим образом: можно ли продолжить плавание с компасом, у которого в результате удара молнии девиация увеличилась до величины 60°, если знать его поправку?

В первых двух частях мы рассмотрели магнитные свойства ферромагнентиков, изучили основные определения, а также вспомнили, что из себя представляет магнитное поле Земли.

Третьим участником процесса выработки курса с помощью магнитного компаса, кроме собственно компаса и магнитного поля Земли, является магнитное поле яхты. Вот об этом и поговорим в очередной части цикла «Магнитно-компасное дело. Краткий конспект».

Девиация

Сегодня подавляющее большинство яхт имеют на борту устройства и механизмы, изготовленные из тех или иных ферромагнетиков. Помимо «корабельного железа», свое магнитное поле создают все электрические приборы, которых с каждым годом становится все больше и больше на борту. Очевидно, что все эти источники магнитного поля искажают магнитное поле Земли, поэтому картушка компаса, установленного на яхте, показывает не магнитный, а свой, компасный меридиан. Думаю, уместным будет напомнить, что угол между магнитным и компасным меридианами называется девиацией.

Девиация магнитного компаса, установленного на судне, не является величиной постоянной, а изменяется в процессе плавания по ряду причин, в частности, при изменении курса судна и магнитной широты плавания. Все судовое железо в магнитном отношении может быть разделено на мягкое и твердое. Твердое железо, намагнитившись в процессе постройки судна, приобретает некий остаточный магнетизм и действует на картушку компаса с некоторой постоянной силой. При изменении судном курса эта сила вместе с судном изменяет свое направление относительно магнитного меридиана и поэтому на различных курсах вызывает неодинаковую по величине и знаку девиацию.

Мягкое в магнитном отношении судовое железо при изменении курса перемагничивается и действует на картушку переменной по величине и направлению силой, также вызывая неодинаковую девиацию. При изменении магнитной широты плавания изменяется напряженность магнитного поля Земли и намагниченность мягкого судового железа, что также вызывает изменения в девиации.

Таким образом, на картушку магнитного компаса, установленного на борту судна, действуют три силы: постоянное магнитное поле Земли, постоянное магнитное поле твердого судового железа и переменное магнитное поле мягкого судового железа. Взаимодействие этих полей создает некую суммарную напряженность магнитного поля. Стрелка магнитного компаса занимает положение вдоль вектора напряженности, и компасный меридиан может сильно отличаться от магнитного. И тут мы, наконец, подходим к ответу на поставленный в начале нашего конспекта, вопрос: что делать, если девиация магнитного компаса вдруг, «в результате попадания молнии» стала очень большой, например, более 60°. Нужно ли ее уничтожать или можно продолжить движение, определив поправку?

При большой величине девиации, т.е. при значительной величине напряженности магнитного поля судна, магнитное поле Земли может, на некоторых курсах, оказаться почти полностью компенсированным магнитным полем судна. В этом случае картушка компаса окажется в состоянии безразличного равновесия, и компас перестанет работать: на одних курсах картушка будет поворачиваться вместе с судном из-за одинакового приращения углов курса и девиации, на других направлениях чувствительный элемент будет увлекаться трением в опоре вследствие чрезмерного уменьшения направляющей силы.

Кроме того, забегая вперед, отметим, что при больших значениях девиации само ее определение становится затруднительно и неточно, так как процедура определения девиации предполагает, что судно ложится на тот или иной известный магнитный курс. При больших значениях девиации при изменении курса она быстро изменяет свою величину, и на точность определений начинают существенно сказываться даже небольшие ошибки в курсе, которые неизбежны.

Таким образом, однозначный ответ на поставленный вопрос – продолжать движение с компасом, имеющим большую девиацию опасно. Необходимо ее обязательно уничтожить, затем определить остаточные значения и только потом можно безопасно продолжать движение.

Суммарная напряженность магнитного поля судового железа в теории магнитно-компасного дела описывается уравнениями Пуассона. Из трех ее составляющих на величину девиации оказывают влияние два компонента – магнитное поле мягкого железа и магнитное поле твердого железа.

В магнитно-компасном деле силы, формирующие судовое магнитное поле и, соответственно, вызываемую ими девиацию, условно делят на постоянную, полукруговую и четвертную. Величина постоянной девиации не зависит от курса и не изменяется при перемене магнитной широты, собственно поэтому она и называется постоянной. Постоянная девиация вызывается влиянием продольного и поперечного мягкого судового железа.

Полукруговая девиация – это девиация, которая при перемене курса судна на 360⁰ дважды изменяет знак, принимая два раза нулевые значения. Полукруговая девиация вызывается магнитным полем от вертикального мягкого и любого твердого в магнитном отношении судового железа.

График полукруговой девиации

Четвертная девиация – девиация, которая при изменении курса судна изменяется по направлению в два раза быстрее, чем курс. При изменении курса от 0⁰ до 360⁰ девиация четыре раза меняет свой знак и столько же раз переходит через нулевое значение. Четвертную девиация вызывает магнитное поле от продольного и поперечного судового мягкого железа.

График четвертной девиации

Так как источником девиации является продольное и поперечное судовое железо, то уничтожение девиации осуществляется также с помощью продольных и поперечных магнитов-уничтожителей.

Из всех сил, вызывающих девиацию магнитного компаса, самой слабой являются силы, вызывающие постоянную девиацию. Ее величина, как правило не превышает 1⁰. Поэтому эту силу не компенсируют, а учитывают в виде поправки компаса.

Полукруговая девиация возникает под влиянием всего твердого и вертикального мягкого судового железа. Эти силы компенсируются при помощи продольных и поперечных магнитов — уничтожителей, устанавливаемых внутри нактоуза. Для того чтобы скомпенсировать ту или иную магнитную силу, необходимо приложить к картушке компаса противоположно направленное воздействие. Это достигается применением соответствующих компенсаторов. При уничтожении девиации руководствуются следующим правилом: силы, происходящие от твердого судового железа, нужно компенсировать с помощью постоянных магнитов, а силы от индуктивного магнетизма мягкого судового железа — с помощью элементов из мягкого ферромагнитного материала. Правильная установка компенсаторов — это и есть задача, которую требуется решать для уничтожения девиации.

Нактоуз современного магнитного компаса с компенсаторами и корректорами

Четвертная девиация возникает под влиянием только мягкого горизонтального судового железа. Силы, вызывающие четвертную девиацию доводят до минимальных значений с помощью компенсаторов четвертной девиации — брусков, пластин или шаров из мягкого ферромагнитного материала, устанавливаемых снаружи нактоуза, в его верхней части.

Следует отметить, что четвертная девиация более стабильна, чем полукруговая. Поэтому уничтожение четвертной девиации выполняют, как правило, один раз — сразу после постройки судна. В дальнейшем остаточная четвертная девиация практически не претерпевает заметных изменений в течение многих лет, чего нельзя сказать о полукруговой девиации.

Помимо четвертной и полукруговой девиации, при наклонах корпуса судна, т.е. при крене, дифференте или во время качки, возникает дополнительная погрешность магнитного компаса — креновая девиация. При бортовой качке или поперечном крене креновая девиация максимальна на курсах N и S. При продольном крене и килевой качке — соответственно на курсах E и W. Креновая девиация может достигать значений 3⁰ на каждый градус крена. Для ее уничтожения внутри нактоуза предусмотрен специальный компенсатор — креновый магнит. Он установлен вертикально, под котелком компаса.

Чтобы предотвратить нестабильность полукруговой девиации из-за перемены магнитной широты при плавании судна, компас снабжают еще одним устройством — широтным компенсатором. Это вертикальный стержень из мягкого ферромагнитного материала, устанавливаемый снаружи нактоуза. Он ликвидирует переменную (широтную) часть полукруговой девиации.

Любопытно, что этот широтный компенсатор называется флиндерсбаром (Flinders bar), — в честь английского мореплавателя и исследователя Австралии Мэтью Флиндерса (Matthew Flinders). Кстати, именно он назвал Австралию Австралией. Во время экспедиции в 1801 г. он, производя систематические определения склонения по двум компасам, обнаружил, что в Северном полушарии северный конец стрелки компасов притягивался неизвестной силой к носу корабля, а в южном полушарии — к корме.

Анализируя полученные результаты, Флиндерс пришел к выводу, что причиной девиации является судовое железо, которое с изменением широты меняло величину и полярность своего магнетизма под воздействием магнитного поля Земли. Поскольку большая часть судового железа заключалась в пиллерсах, т. е. вертикальных стойках, поддерживающих палубное перекрытие деревянного судна, знаменитый мореплаватель пришел к мысли уничтожить девиацию, помещая вблизи компаса вертикальный брусок железа, применяемый и до настоящего времени под наименованием флиндерсбара.

Flinders bar – вертикальная труба слева на нактоузе

Итак, мы получили научно обоснованный ответ на вопрос, который был поставлен Федором Дружининым. При больших значениях девиации – несколько десятков градусов, — без ее уничтожения магнитный компас использовать затруднительно, а порой и опасно, так как некомпенсированные силы, вызывающие девиацию, будут уравновешивать магнитное поле Земли так, что магнитный компас перестанет выполнять роль курсоуказателя.

Современные яхтенные магнитные компасы конструктивно несколько отличаются от классических приборов с высоким нактоузом и сложной системой компенсационных магнитов. Тем не менее, задача уничтожения девиации актуальна и для них.

Какие существуют способы уничтожения девиации, как уничтожить девиацию на яхтенном магнитном компасе, и еще о многом другом, я расскажу в следующий раз.

Использованная литература: П.А. Нечаев, В.В. Григорьев «Магнитно-компасное дело» В.В. Воронов, Н.Н. Григорьев, А.В. Яловенко «Магнитные компасы» NATIONAL GEOSPATIAL-INTELLIGENCE AGENCY «HANDBOOK OF MAGNETIC COMPASS ADJUSTMENT»

Видео:ЧК МИФ 3_3_3_2_( L4--) -- УРАВНЕНИЕ ПУАССОНА ДЛЯ ВЕКТОРНОГО ПОТЕНЦИАЛАСкачать

Лямбда аш

ДЕВИАЦИЯ – 1) отклонение магнитной стрелки компаса (от магнитного меридиана) под влиянием больших масс металла; 2) отклонение от правильной линии, от должного направления, например судна от курса, под влиянием каких-л. внешних причин.
Словарь иностранных слов

Мы вышли из бухты на острове Спафарьева, что у западного входа в Тауйскую губу, где сдали улов и получили снабжение, необходимое для продолжения промыслового рейса. Траулер бодро бежал на юг, следуя назначенным курсом в район постановки сетей. Стояла ясная безветренная погода ранней охотоморской осени. Вот-вот могут упасть затяжные туманы, и нужно было, пока еще виден берег, понадежнее привязаться к нему и определить свое местоположение. Я несколько раз поднимался на верхний мостик к главному компасу и брал пеленги – направления по компасу – на одни и те же два приметных ориентира. Уже вторая нанесенная на карту точка заставила меня насторожиться, а третья и вовсе ввергла в серьезные сомнения. Мы шли постоянным курсом, и полученные точки должны были располагаться по прямой, совпадающей по направлению с линией курса, но вместо этого они явно образовывали кривую. Точно так, как это описано в книжке Михаил Михайловича Лескова, бывшего деканом нашего факультета. Это, скорее всего, означало наличие ошибки в принятом значении поправки компаса. С чего бы это появиться ошибке? А, может быть, все-таки это действует какое-то неучтенное течение с переменной скоростью, которое сносит нас с линии курса? Фантастика, конечно, но чего только в море не бывает.

Немного подумав, я произвел замысловатую процедуру: сличил показания главного компаса с путевым, установленным в рулевой рубке, пересчитал пеленги на путевой компас и проложил их на карте. Точки легли точно на линию курса. Так, значит, правильны мои первоначальные соображения. Неверна поправка главного магнитного компаса, точнее, та составляющая поправки, которая относится именно к этому компасу, то есть его девиация.

Девиация главного компаса изменилась, а путевого не изменилась. Почему? Что-то произошло с железом, расположенным вблизи главного компаса. Вспомнился топор Негоро из «Пятнадцатилетнего капитана». Откуда тут взяться топору? Внимательно оглядываю верхний мостик. Мостик, как это обычно бывает на нашем небольшом промысловом судне после получения снабжения, загружен бочкотарой, ступить негде, – но ведь бочки деревянные, девиации они не производят. Что еще? Прожекторы закреплены в своем обычном положении, снятый с компаса брезентовый чехол штертом подвязан к нактоузу – тумбе, на которой компас установлен, – правильно, чтобы ветром не унесло… В чем же дело, в чем же дело, отчего девиация может измениться, вспоминай! Изменение расположения грузовой стрелы – нет, стрела закреплена в обычном положении по-походному. Сварочные работы – нет, не производились. Удар молнии – какая уж тут молния! Со злостью пинаю чехол, привязанный к нактоузу, — ай, больно!

Отворачиваю край брезента – к нактоузу принайтовлен металлический бочонок литров на двадцать! Диверсия! Кто. Зачем.

Непродолжительное следствие открывает истину. Пока мы стояли в бухте Беринга, артельщик, получивший продовольствие, решил спрятать бочонок с растительным маслом на верхнем мостике – то ли чтобы ночная вахта до него не добралась, то ли чтобы он охлаждался на свежем воздухе – выяснить так и не удалось; а чтобы он не катался при качке, надежно закрепил его…

После возвращения в Находку я получил направление на учебное судно «Секстан». Николай Иванович, заместитель начальника мореходного училища, с которым нужно было согласовать назначение, вдумчиво глядя мне в глаза, спросил: «Не хотите ли вы поработать преподавателем девиации магнитного компаса? У нас преподаватель уже второй месяц болеет и, судя по всему, еще нескоро поправится. А “Секстан” всю зиму будет стоять у причала в ожидании ремонта. Почему бы вам не попробовать? Как вы относитесь к девиации?»
Как я отношусь к девиации? Положительно я отношусь к девиации. Я изучал ее не в аудитории, а в море, на экспедиционном судне, на котором проходил практику. Учился этой науке у выдающегося специалиста Валентина Петровича Кожухова, и в его изложении это была увлекательная, удивительно стройная и ясная наука. Я мог щегольнуть непонятными непосвященным терминами «флиндерсбар» и «дегауссинг» или поговорками девиационного жаргона: «Встань мордой к норду», «Вест под призму, деньги в карман». Словом, ну как я мог отказаться от такого интересного предложения? Поработаю до весны, а там видно будет.
Николай Иванович не скрывал удовлетворения моим согласием. Я отправился готовиться к занятиям.

Для моряков слова «компАс» и «кОмпас» обозначают разные понятия: компАс устанавливается на морском судне, а с кОмпасом дачники ходят в лес по грибы. Слово «компас» (с ударением на втором слоге) пришло в русский язык, по-видимому, из итальянского. Оно с самого начала употреблялось как название мореходного инструмента, и до сих пор применяется в этом значении в морской лексике. Слово «компас» с ударением на первом слоге в русском языке появилось позже как заимствование, скорее всего, из немецкого.

Русские поморы, ходившие на Грумант и в Мангазею, называли компас «маткой»: «Матка ходит, судно водит».

Откуда взялся магнитный компас?

Толком этого никто не знает. Ссылаются на древних китайцев, на средневековых арабов, у которых «волшебную иглу» переняли рыцари-крестоносцы, но в особенности популярна итальянская легенда о том, как любовь послужила усовершенствованию компаса.

Молодой ювелир Флавио Джиойя из городка Амальфи был влюблен в Анджелу, дочь богатого рыбака Доменико, который не хотел отдавать ее за бедного ремесленника. Часто туман накрывал пролив, отделявший от города остров, на котором жила Анджела. Чтобы в тумане верно провести лодку к любимой, сообразительный ювелир прикрепил к намагниченной стрелке картушку – бумажный диск, разбитый на румбы – деления, отмечающие направления основных сторон света, и промежуточные между ними. Стрелку он поместил на острие вертикальной иглы и уравновесил ее, чтобы она могла свободно вращаться, всегда указывая одним из своих концов на север. Доменико понравилось изобретение; он получил его в подарок от Флавио, а Флавио женился на Анджеле. В честь этого события, которое легенда относит к 1302 году, в городе Амальфи поставлен памятник.

Однако ни эта легенда, ни связанная с нею дата изобретения компаса не имеют научного подтверждения. Пьер Перегрин из Марикурта (где этот Марикурт?) описал подобное устройство компаса еще почти на полсотни лет раньше. Поэт Гюйо Прованский упоминает о компасе за сто лет до приписываемого Флавио Джиойя изобретения, а английский монах Александр Некэм — за сто двадцать лет. Более того, по одной из версий, компас действительно был изобретен в Амальфи, только не ювелиром Джиойя, а неким Гвискаром почти на двести лет раньше. Словом, никакой ясности.

Способ Эри придумал, конечно, Эри. Джордж Бидделл Эри, английский астроном, член Лондонского Королевского общества (по российским понятиям, академик), в те годы директор Гринвичской обсерватории. Способ оказался настолько удачным, что, начиная с его первого применения в 1838 году, он продолжает оставаться основным способом уничтожения наибольшей части девиации.

Как раз со способа Эри мне и предстояло начинать свою преподавательскую деятельность.
Я засел за книги.

Как всё просто казалось в изложении Валентина Петровича и как всё сложно в собственной интерпретации! Практическую часть способа я знал, что называется, назубок, а вот с теорией оказалось куда сложнее. Собственно говоря, понимать-то я все понимал, но воспроизвести самостоятельно эту карусель магнитных сил, изменяющих направление с изменением курса, было так трудно.

Когда, наконец, вроде бы запомнил правило определения направления каждой силы, возникло новое препятствие: надо было на чертежах соблюсти соразмерность изображений этих сил. А у меня то одна линия накрывалась другой так, что нельзя было разобрать, где какая сила, то на одном чертеже силы в их многоугольнике я располагал в одной последовательности, а на другом – в другой, и никакого обоснования способа не получалось…

Сказать, что я волновался, входя в первый раз в учебный класс, – значит, ничего не сказать. Главное, я не знал, что делать с руками: вытянуть ли их по швам, скрестить на груди или, может быть, сцепить пальцы за спиной? А можно ли ходить вдоль доски или, наоборот, надо замереть у преподавательского стола? Я старался об этом не думать, но никак не получалось. Звук собственного голоса казался чужим, как бы долетавшим откуда-то со стороны. Особенно противно было то, что во рту пересохло.

Однако курсанты смотрели на меня с дружелюбным любопытством, и я, сам недавний курсант, использовал приемы, вводившие урок в обычное русло: рапорт дежурного, проверка присутствующих по списку, тема урока… Всё, всё, кажется, пошло. Итак, полукруговая девиация, способ Эри, его назначение и условия его применения…

Но не тут-то было. Надо делать чертежи на доске, а как их на ней разместить? Да, нужно сделать четыре чертежа, но на доске все четыре явно не поместятся. Может быть, сделать чертежи поменьше размером? Но тогда трудно будет на них что-нибудь разобрать. Или рисовать чертежи по одному, стирать с доски и выполнять следующий чертеж? Нельзя, ведь доказательство заключается в сопоставлении чертежей… Кажется, на лбу у меня выступила испарина. Как бы ее стереть, чтобы курсанты не заметили? А что я сейчас должен нарисовать? Ах, вот эту… нет, вот эту силу… А куда она направлена? Скорей вспоминай, курсанты ждут, на тебя смотрят. Не помню, ничего не помню… какой ужас, я все позабыл. Вспоминай, вспоминай… Лихорадочно рисую что-то на доске – нет, не то, тут же стираю. Может быть, заглянуть в конспект? А что я позабыл? Нет, и этого не помню.
Выручает веселый курсант с первой парты – уж на всю жизнь запомнилась его редкая фамилия — Комиссар. Он, оказывается, следил за моим доказательством и все понял, какие и как должны располагаться силы. Он диктует мне название силы и ее направление, и я, стремясь сохранить независимый вид, в точности следую его подсказке. Уф! Далее следует практическая часть способа. Я с гордостью выпаливаю чуть ли ни зарифмованный порядок действий: «Лечь на курс норд магнитный, определить на этом курсе девиацию и перемещением поперечных магнитов довести ее до нуля…»

Как говорится, лиха беда начало. Арчибальд Смит и Иван Белавенец тоже, должно быть, начинали с нуля.

Девиацией пришлось заняться всерьез в середине XIX века, когда на смену дереву в качестве основного судостроительного материала пришло железо. На железных судах стрелка компаса могла показывать направление, далекое от северного, вплоть до того, что вместо севера указывала на юг. Иногда она вела себя вообще непредсказуемым образом: на каком-нибудь курсе безвольно замирала на произвольном показании, перестав «чувствовать» север. Французским физиком и математиком Симеоном-Дени Пуассоном были выведены уравнения, которые выражали физическую сущность воздействия магнитного поля Земли и судового железа на компас, но они были неудобны для вычисления величины девиации в зависимости от курса судна.

Арчибальд Смит, адвокат по профессии и математик по призванию, занимался вопросами морского страхования. Обратив внимание на аварии судов, вызванные неправильными показаниями компаса, он без труда установил, что законы, по которым ведут свой хоровод магнитные силы, изучены совершенно недостаточно.

Смит нашел такой способ преобразования уравнений Пуассона, который позволил в наглядной и удобной для практического анализа форме описать поведение магнитного компаса на судне.
В результате выполненных им преобразований стало ясным и понятным, чем надлежит компенсировать влияние на компас различных видов судового железа. Он вывел формулы, по которым можно вычислить величину девиации для любого курса. В результате его исследований моряки получили практическое руководство по определению девиации, составлению таблицы девиации и учету ее при плавании. Труды Арчибальда Смита, магистра искусств и доктора права, в области девиации были отмечены благодарностью британского правительства и властями многих стран мира. Он стал членом Королевского общества. За успехи в создании теории девиации Арчибальд Смит был награжден русским императором Александром Вторым большим золотым жетоном в виде компаса, украшенного бриллиантами на каждом из 32 румбов его картушки.

Такую же награду получил офицер российского флота Иван Петрович Белавенец.
Когда он встретился с Арчибальдом Смитом на Лондонской всемирной выставке магнитных компасов, ему было что рассказать своему британскому коллеге. Белавенец участвовал в знаменитом плавании на фрегате «Паллада», исследовал дальневосточные моря на шхуне «Восток», в Крымской войне получил ранение на севастопольском бастионе. В длительной служебной командировке изучил постановку магнитно-компасного дела в Северо-Американских Соединенных Штатах и в качестве штурмана обеспечил переход в Россию фрегата «Генерал-адмирал». Во всех своих плаваниях он выполнял наблюдения за магнитным полем Земли и девиацией компасов.

Посланный в Англию для установки компасов на строившейся там броненосной батарее «Первенец», Белавенец тщательно исследовал магнитные условия в тех местах корабля, где предполагалась установка компасов, и обнаружил, что девиация в этих местах может достигать таких больших значений, при которых компасами будет практически невозможно пользоваться. Для уменьшения девиации он применил метод перемагничивания судового железа. Еще издавна было известно, что предметы из железа, в течение долгого времени лежащие в одном положении, приобретают намагниченность в направлении север-юг. По указанию Белавенца корабль после спуска на воду был установлен для достройки на курс, обратный курсу при постройке на стапеле. Магнитное поле Земли стало действовать на корпус корабля в противоположном направлении, уменьшая первоначальную намагниченность. Благодаря этому девиация в местах установки компасов уменьшилась до приемлемых значений. Англичане запрашивали за страховку броненосной батареи при проводке ее на Балтику около ста тысяч рублей золотом, но работы Белавенца позволили отказаться от страховки и сэкономить эту огромную по тем временам сумму.

Белавенец был первопроходцем в решении вопросов, связанных с работой магнитных компасов в тяжелых условиях, разработал прибор, позволяющий оценить воздействие судового железа на компасную стрелку, и с его помощью обеспечивал выбор наиболее благоприятных мест для установки компасов на корабле. Ему принадлежит первенство в установке компаса внутри подводной лодки, там, где железные массы окружают магнитную стрелку со всех сторон и ослабляют воздействие на нее магнитного поля Земли. Даже правительство далекой Португалии воспользовались консультацией Ивана Белавенца при установке девиационных знаков в Лиссабоне.

Арчибальд Смит, с которым Белавенец после встречи в Лондоне продолжал поддерживать отношения, одобрил нововведения, сделанные им, а тот, в свою очередь, перевел его работы на русский язык, прокомментировал и дополнил.

Одним из главных достижений короткой жизни Ивана Петровича было создание им морской компасной обсерватории. Там производились проверки компасов, определялась девиация на судах, выходящих из Кронштадта, и выполнялись экспериментальные исследования. Чтобы облегчить определение девиации, на стенку Купеческой гавани Кронштадта были нанесены знаки, обозначавшие направления с внешнего рейда на трубу Морского завода. Уже второе столетие суда, выходящие в плавание из Петербургского порта, определяют девиацию, используя знаки, придуманные Белавенцем.

Через несколько лет я перешел на работу в один из морских вузов Владивостока, и одной из первых задач, вставших передо мной, стало создание своего рода компасной обсерватории – кабинета девиации для практических занятий с курсантами и проведения задуманных исследований. Помощником мне в этом деле был учебный мастер, которого все, от ректора до курсанта-первокурсника, называли дядя Коля.

Я уже не первый год знал дядю Колю, еще с тех времен, когда он в звании мичмана служил в военно-морском училище. Там он тоже обеспечивал работу кабинета девиации. И технические средства, и методика девиационных работ были ему хорошо известны. Порученное дело он выполнял, не требуя пояснений, поэтому я надеялся положиться на него, как на квалифицированного специалиста.

В кабинете девиации нужно было установить на поворотных платформах, с помощью которых имитируется изменение судном курса, 6-8 магнитных компасов. Чтобы исключить взаимное влияние компасов друг на друга, одна платформа должна отстоять от другой на расстояние не менее трех метров. Я присмотрел просторную аудиторию на шестом этаже и не без труда получил от руководства разрешение на установку в ней компасов.

Ах, как нравилось мне новое помещение! К стенам прикреплены миниатюрные девиационные знаки. В два ряда расставлены новенькие платформы. На каждой закреплена тумба, на морском языке именуемая нактоузом. В верхней части ее в кардановом подвесе помещен котелок компаса – латунный сосуд, в котором находится в жидкости картушка. Жидкость нужна для того, чтобы картушка с прикрепленной к ней системой магнитных стрелок как можно меньше давила на шпильку – вертикальную иглу, на которую она посажена. За счет этого уменьшается трение между топкой – выточенным из агата цилиндриком, закрепленным в центре картушки, и шпилькой, и тем самым повышается чувствительность компаса. В качестве компасной жидкости применяется не замерзающий на морозе водный раствор этилового спирта – та же водка, только чуть более крепкая, чем обычная сорокаградусная. Ее, компасной жидкости, в каждом котелке содержится без малого полтора литра.

Котелки только что прошли профилактический ремонт в навигационной камере порта, полностью залиты компасной жидкостью, а пробки, закрывающие отверстия, через которые производится доливка, маркированы киноварью, чтобы никакой злоумышленник не мог незамеченно вскрыть котелок.

Дядя Коля рассовал в потайные местечки нактоузов маленькие магнитики, которые должны создавать в центре картушки магнитное поле, имитирующее магнитное поле судна. Хотя размеры магнитиков несопоставимо малы по сравнению с размерами судна, зато они находятся совсем рядом с картушкой и производят такое же действие, что и огромные массы судового железа.

Первое практическое занятие в новом кабинете – уничтожение девиации способом Эри. Курсанты по два-три человека распределены по компасам, всё идет в обычном порядке. То одна, то другая группа громогласно жалуется: «Владимир Вениаминович, у нас не получается!» Что же, дело обычное, с первого раза редко у кого всё выходит правильно. Подхожу, объясняю, показываю, – вроде бы уничтожение девиации курсанты проделали правильно. Переходим ко второй части работы – определению девиации на восьми компасных курсах. Успокоенные моим одобрением, курсанты уже не оглашают аудиторию жалобами, но вижу, что при выполнении этой нехитрой части работы что-то не вяжется. В группочках происходит взволнованное обсуждение каждого наблюдения, один курсант сменяет другого на месте наблюдателя: «Ты посмотри. Нет, ты сам посмотри. »

«Ребята, в чем дело? Что случилось?» «У нас отсчеты не получаются!» Что за нелепость, как могут «отсчеты не получаться»? Любой отсчет по картушке компаса, когда платформа неподвижна, – величина вполне определенная, считывай да записывай ее значение. «Мы так и делаем, но не получается».

Подхожу к ближайшему компасу, навожу пеленгатор – устройство для определения направления – на девиационный знак, — всё нормально, отсчет как отсчет, что тут может не получаться, – и вдруг… неподвижная только что картушка компаса – поехала! Она отклонилась на несколько градусов в одну сторону, чуток помедлила – и пошла в противоположную! Лихорадочно перелистываю в памяти чуть ли ни все 600 страниц всеобъемлющего учебника профессора Рыбалтовского «Магнитно-компасное дело» – нет в нем такого явления! Еще раз смотрю: картушка постояла-постояла, а потом снова поехала – сначала в одну сторону, после в противоположную. «А ну-ка, – командую, – встаньте к компасам и последите за картушкой! Куда картушка пошла?» Дружный хор голосов: «Впра-а-аво!» «А теперь куда?» «Вле-е-ево!» С улицы доносится звонок тронувшегося с остановки трамвая. «Впра-а-аво!»

Все ясно. Я не прав – есть такое у Рыбалтовского! Внизу, напротив здания нашего вуза, находится остановка трамвая. Когда трамвай трогается с места, возникает мощный пусковой ток, который является источником магнитного поля. Сила этого поля столь значительна, что даже здесь, на шестом этаже, оно ощутимо воздействует на магнитный компас, который, в сущности, представляет собой его чувствительный индикатор. Эх, как жаль, что такую хорошую аудиторию придется оставить.

Несколько дней подряд я перемещаюсь по удаленным от трамвайных путей частям нашего здания и выполняю магнитные наблюдения с целью выбора подходящего места для развертывания кабинета девиации. Задача, прямо скажем, нелегкая, – ведь все помещения заняты, свободных аудиторий нет. Наконец, на третьем этаже нахожу комнату с окнами, выходящими на внутренний двор. Это устроенная недавно по распоряжению ректора курилка – помещение, впитавшее запах дешевых сигарет. Ясно, что никакого другого мне не нейти. Дядя Коля вставляет в дверь новый замок, ключи от которого имеются только у нас, наводим в комнате возможный порядок и перетаскиваем в нее оборудование. Число рабочих мест пришлось, конечно, сократить, но зато влияние трамвая практически не ощущается, Правда, когда во двор въезжает автомашина, картушки компасов чутко на нее реагируют, но ведь машины въезжают не так уж часто.

Практические занятия по девиации проводились в течение одного семестра учебного года, а на свободный от них семестр котелки компасов убирали в подсобное помещение, подальше от греха.

Дядя Коля нередко стал в течение рабочего дня куда-то исчезать, чтобы потом появиться с изрядным запахом какой-то гадости и в том смурном состоянии, когда с трудом ворочал языком. Мои душеспасительные беседы мало помогали. Учебный мастер неизменно со мною соглашался, бурчал извинения, отводя мутные глаза в сторону, но потом опять незаметно исчезал.

Однажды, когда мы начали готовить кабинет девиации к очередному циклу занятий, я обратил внимание на странное поведение картушки, которая привсплывала и покачивалась при вращении котелка. Второй, третий котелок – то же самое. Марки на пробках отверстий для доливки компасной жидкости – на месте. Вывинчиваю пробку, капаю на ладонь – никакого запаха, вода, она и есть вода.

Эх, дядя Коля, дядя Коля. Я-то полагался на твою профессиональную честность. А твой профессионализм заключался только в том, что, вылакав содержимое котелка, ты заливал его из водопровода и аккуратно маркировал пробку киноварью. Сколько их было у нас – котелков с компасной жидкостью? Почти полтора десятка. Еще нетронутыми остались лишь два-три котелка. Значит, так. Купишь питьевой спирт, по ареометру доведешь раствор до нужной крепости, зальешь котелки, а засим – прощай. Ищи себе другую работу. В этом случае все произошедшее останется между нами.

Нужно было видеть, с каким мученическим выражением на лице дядя Коля разводил питьевой спирт в большой стеклянной посудине, взятой, как и ареометр, напрокат на кафедре химии. Я лично проверил заливку всех котелков.
Дядя Коля вскоре уволился, на прощание снова осушив два котелка и оставив в них вместо спирта воду из-под крана.

Иван Петрович Колонг на поздних фотографиях представлен в генеральском мундире, в эполетах и со шпагой на боку. Да уж, конечно, в эполетах и особенно со шпагой к компасу не подойдешь. А имя Колонга неразрывно связано с постановкой магнитно-компасного дела в России. Колонг был мягким человеком по складу своего характера, но твердым в неизменном следовании стремленью одному. Над этим его стремлением добродушно подшучивали на флоте: Колонг-де считает, что корабли строятся для того, чтобы было на чем устанавливать компасы и уничтожать их девиацию.

Собственно, при рождении ему, по семейной традиции, дали целых три имени – Жан-Александр-Генрих, а полная его фамилия была Клапье де Колонг. Его далеким предком был португальский дворянин Клапье, который переселился во Францию, а без малого четыреста лет спустя Александр Клапье де Колонг перешел из французской службы в российскую. Сын его, Иван Александрович, хоть и был уволен из кадетского корпуса за неспособностью к наукам, дослужился до звания генерал-поручика и участвовал в подавлении пугачевского бунта.

Лейтенант флота Колонг начинал свою службу по компасной части как помощник Белавенца и быстро завоевал авторитет своими глубокими и оригинальными работами. Одной из первых – и важнейших – заслуг Колонга было решение вопроса скорее философского, чем технического: что делать с девиацией – уничтожать ее или определять? Спор по этому поводу только на первый взгляд напоминал дискуссию остроконечников и тупоконечников. «О пользе уничтожения девиации», – так назвал Колонг вводный раздел своего курса теории девиации. Он доказал, что при больших девиациях не только появляются неудобства в работе, но и может снизиться чувствительность компаса, вследствие чего возникает угроза безопасности плавания. Поэтому девиацию нужно уничтожать. А после этого нужно определить так называемую остаточную девиацию, то есть ту ее часть, которая не была полностью скомпенсирована, и составить таблицу, отражающую зависимость девиации от курса судна.
Какая бы задача ни возникала в практике девиационных работ, он неизменно находил ее решение, как правило, отличавшееся новизной и даже неожиданностью подхода. Например, он предложил способ, с помощью которого можно было получить таблицу девиации, не прибегая ни к наблюдениям внешних ориентиров, ни к измерению сил, а используя лишь секундомер. С использованием сконструированного им дефлектора – прибора для измерения магнитных сил – уничтожение девиации могло выполняться даже при полном отсутствии видимости или внешних ориентиров. Колонг вывел формулы, связывающие с девиациями силы, воздействующие на компас, и предложил практический способ определения девиации по измеренным дефлектором магнитным силам. «Формула Колонга», «способ Колонга», «дефлектор Колонга» – эти понятия прочно вошли в учебники и руководства по девиации магнитного компаса. Не было такого раздела в теории и практике девиации, в который Иван Петрович Колонг не внес бы свой вклад.

Работам Колонга был присущ особый стиль: ясность мысли, строгость математического обоснования, направленность на практическое использование результатов. Современники, которые непосредственно общались с ним, отмечали его скрупулезность в научных изысканиях, высокую культуру эксперимента, безукоризненное владение приемами вычислительной работы, ее маленькими хитростями вроде сложения многозначных чисел по разрядам слева направо. Он запомнился морякам как труженик, руководивший компасным делом на флоте, не упускавший возможности лично самому подняться на мостик, чтобы выполнить наиболее ответственные девиационные работы.

Великолепный теоретик, профессор математики, Колонг был избран членом-корреспондентом Петербургской академии наук, которая за работы по теории девиации присудила ему Ломоносовскую премию. «Светлая личность», «замечательный моряк и ученый», – так называли его ученики и последователи.

Среди способов, формул, поправок, которые носят имя И.П. Колонга, особое место занимает задача Колонга. Не всякая задача удостаивается чести присвоения ей имени ее автора, но уж если ей присвоено имя, значит, она того стоит: задача Дирихле, задача Коши, задача Потенота… Задача Колонга – единственная известная в теории девиации задача такого рода.
Колонг вообще любил обращаться к геометрической трактовке рассматриваемых понятий и гордился тем, что ему удалось вложить всю теорию девиации в графическое построение, именовавшееся «дигограмма номер первый» («динамо – гонио – грамма», то есть «сила – угол – запись»). Он с филигранной точностью отмерял углы и вычерчивал линии, с легкостью разбираясь в получившихся замысловатых фигурах. С помощью дигограммы и решалась Колонгом его задача – составление таблицы девиации для всех курсов корабля по наблюдениям, выполненным на минимально возможном числе курсов – на трех. Способ требовал выполнения довольно сложных графических построений. Наряду с геометрическим способом, Колонг, «через переложение этого решения на вычисление» предложил аналитический. Полученная им система многоэтажных формул, общим числом около сорока, заняла в моем конспекте полных четыре листа. Сам Колонг, применяя свою задачу при определении девиации на кораблях, конечно, понимал громоздкость и трудоемкость ее решения, и, по-видимому, по этой причине на протяжении многих лет возвращался к нему.
Академик Алексей Николаевич Крылов, ученик и последователь Колонга, более известный как выдающийся кораблестроитель и математик, называл задачу Колонга «знаменитой». Неудовлетворенность решениями, предложенными уважаемым учителем, не оставляла Крылова более полувека, и когда его попросили прочитать курс лекций в Институте теоретической геофизики, он снова обратился к задаче Колонга и дал ее новое графоаналитическое и чисто аналитическое решение. Аналитического решение, предложенное А.Н. Крыловым, требовало выполнения вычислений по полусотне формул. Сам Крылов указывал, что «графическое построение быстрее ведет к цели, доставляя достаточно точные для практики результаты»; однако и графическое построение является достаточно сложным.

Знаменитый академик включил свое решение задачи Колонга в обширную статью «Основания теории девиации компаса» и гордился тем, что эта его работа была отмечена Сталинской премией первой степени.

В решении научных проблем, так же, как и проблем житейских, есть своя логика. Когда в процессе совершенствования методов решения они со временем все более и более усложняются, то чаще всего жизнь подводит к отрицанию самой постановки данной задачи. Старая задача снимается, а возникает совсем другая задача, в которой фигурируют уже иные начальные условия, не требующие для достижения цели ни прежних усилий, ни прежней точности. Так произошло и в теории девиации. Задача Колонга давала точный результат при любых значениях девиации и магнитных сил и допускала решение при довольно-таки свободном выборе курсов, на которых должны производиться наблюдения. Но при небольших значениях остаточной девиации можно воспользоваться несложными приближенными формулами, а упрощение решения и повышение его точности достигается за счет того, что наблюдения производятся на заранее заданных, строго определенных курсах. Именно по этому пути и пошла практика, а задача Колонга, несмотря на ее универсальность, уже давным-давно исключена из учебников и руководств и сохранилась лишь в памяти немногих специалистов.
Простаивая часы у поворотной платформы в своем кабинете девиации, я не мог не вспомнить и о задаче Колонга, решение которой, несмотря на почтение к именам великих основоположников, все-таки казалось мне непомерно усложненным. Занимаясь, среди прочего, вопросами графической интерпретации некоторых аналитических выражений, я глазам своим не поверил, когда увидел в исходных уравнениях задачи Колонга полную аналогию таким выражениям. Само графическое решение было – боюсь произнести это слова – элементарно простым, а аналитическая часть решения легко выполнялась даже на логарифмической линейке.

Проверяю правильность своих выводов на примере, приведенном в статье А.Н. Крылова.

Аналитическое решение дало результат в 4-5 раз более точный, чем у Крылова; графическое решение (точность которого зависит от масштаба и аккуратности выполненного чертежа) тоже вполне удовлетворительно.

Еще раз перечитывая статьи И.П. Колонга, вижу, что он вплотную подошел к найденному мною методу, но – сказалась, по-видимому, привычка к иным, хорошо освоенным им подходам, – в критический момент свернул в сторону.

Всякое открытие хорошо вовремя. Вычисление таблицы девиации много лет осуществляется на основе совсем иных наблюдений. Задача Колонга утратила практическое значение, и мне осталось лишь втайне гордиться своей сообразительностью да тешить надежду, что когда-нибудь, с прогрессом техники, вновь возникнет необходимость вернуться к этой знаменитой задаче, прославившей имена двух колоссов девиационной науки. Но – вряд ли.

Однажды летом мне предложили поработать девиатором в морском рыбном порту. Предполагался наплыв заявок в связи с выходом в промысловые экспедиции большого числа судов, а тут как раз один девиатор всерьез заболел, другой ушел надолго в отпуск. Я был не против попрактиковаться во время своего отпуска, а заодно проверить некоторые свои разработки.
В редком словаре встретишь значение этого слова: «ДЕВИАТОР – должностное лицо (навигационной камеры морского порта – В.В.), отвечающее за проведение работ по определению и компенсации магнитной девиации компасов и радиодевиации радиопеленгаторов».
Девиаторы, как правило, это судоводители, иногда – окончившие специальные курсы. Вообще-то девиационные работы должен уметь выполнять любой судоводитель, но девиатор обладает лучшими профессиональными навыками в их выполнении, знает местные условия девиационного полигона, на котором происходит маневрирование при проведении работ, а, кроме того, некоторые работы выполняются на берегу, где есть необходимое оборудование, отсутствующее на судах.

Каким отдыхом для души была работа девиатора после многомесячного пребывания в душной, замкнутой аудитории! Прихватив портфель, в котором пара отверток, фигурный пеленгаторный ключ, ключ для нактоуза – всё из немагнитных материалов, инклинатор – прибор для уничтожения так называемой креновой девиации, поутру выходишь на разъездном катере или на самом обслуживаемом судне на зеркальную гладь Амурского залива. Небо безоблачно-голубое отражается в такой же голубой воде, в стороне неподалеку сонно покачиваются на легкой зыби лодки рыбаков. В прицеле пеленгатора на одну прямую с белой башенкой Токаревского маяка приходят одно за другим светлые пятнышки девиационных знаков, установленных на зеленом берегу Русского острова. Перемещаешь магниты вверх или вниз, добиваясь нужного отсчета, записываешь показания на пластмассовую пластиночку, а потом в рубке быстренько рассчитываешь таблицу девиации для каждого компаса. Третий помощник капитана повесит таблицу над штурманским столом, и ею будут пользоваться для расчета курсов по крайней мере полгода, а может быть, и больше.

По сохранившейся с незапамятных времен традиции, девиатора принято угощать – чашкой кофе или хорошим обедом. Частенько предлагают стопку-другую. Вообще-то отказаться от подношений порой бывает очень трудно. Капитан одного небольшого сейнера прямо-таки насильно втиснул в мой девиаторский портфель полдюжины свежих камбал из его последнего улова. Так и вез я этих остро пахнущих иодом рыбин через весь город.

Как-то старший девиатор Серафим Петрович предложил мне и работающему вместе со мною стажеру Саше отправиться с ним на очередное судно. «Что же, – подумал я, – наверное, это какая-нибудь крупная плавбаза, Петровичу нужна помощь». Мы с Сашей немало удивились, когда Серафим Петрович подвел нас к ошвартованному у причала небольшому буксирному катеру, который принадлежал расположенному неподалеку от города рыбокомбинату. Капитан Беленький был старым знакомым нашего предводителя, и они не без удовольствия предались каким-то общим воспоминаниям. Впрочем, разговоры – разговорами, а дело – делом. Серафим Петрович не стал выводить катер на девиационный полигон, решил «прокрутить девиацию» прямо в проливе Босфор Восточный, в районе якорных стоянок судов, ожидавших подхода к причалам, используя заветные, ему ведомые ориентиры. Сам Серафим Петрович встал к главному компасу, находящемуся на верхнем мостике, я – к путевому в рулевой рубке, а Саша записывал отсчеты и тут же вычислял таблицу девиации. По правде говоря, вся эта работа и одному стажеру была бы необременительна.

Недоумение мое рассеялось, когда после окончания показательного девиаторского действа Беленький пригласил нас пообедать, извинившись, что на его буксире нет не то что кают-компании, но даже маломальской столовой команды. «Так что уж присаживайтесь на банкетки прямо на кормовой палубе, Семеновна вас угостит».

Семеновна, мощная женщина лет пятидесяти, которой очень нравилась роль гостеприимной хозяйки, без натуги поднесла двадцатилитровую алюминиевую кастрюлю, нагруженную роскошными, в оранжево-розовых панцирях ножками отборных крабов. Серафим Петрович подал пример. Вскрывая ножиками панцирный покров, мы извлекали из него нежное мясо, вытаскивали из крабьих мышц и выбрасывали длинные ости и со смаком поглощали эту деликатесную пищу. «Кушайте, кушайте, – подбодряла Семеновна, – я еще принесу». И действительно, возле входа в камбуз уже стоял эмалированный таз, наполненный только что сваренными крабовыми лапами…

Но это, как говорится, был час потехи, а время было отдано делу. Суда, большие и маленькие, неповоротливые плавбазы и юркие сейнеры, работяги-траулеры и интеллигентные транспорта сменялись одно за другим. Иногда приходилось прямо на девиационном полигоне переходить с одного судна на другое.

Если какое-то из судов запоминалось, то разве что по какому-нибудь необычному обстоятельству. Например, на одном из транспортных рефрижераторов был установлен компас иностранной фирмы, который девиаторы между собой называли «дырочным». Чаще всего у компасов магниты, с помощью которых уничтожается девиация, закрепляются в каретках, которые могут плавно перемещаться вверх и вниз по трубе девиационного прибора. А у «дырочного» компаса магниты вкладываются в отверстия, просверленные на вертикальных планках. Поэтому для точного уничтожения девиации приходилось вставлять магниты в отверстия и вытаскивать из них, подбирая наиболее подходящее их сочетание, причем делать это, наподобие фокусника-престидижитатора, быстро, пока судно подходит к линии створа и пересекает ее.

В другом случае на транспорте, направлявшемся в рейс на Чукотку, на главном компасе настолько проржавели закрепленные под котелком компаса железные пластины, что они отвалились, едва я к ним прикоснулся. Капитан умолял пренебречь этой «мелочью» и поскорее дать ему какую-нибудь таблицу девиации. К сожалению, он не представлял себе последствия произошедшего: отсутствие этих пластин при плавании в высокие широты грозит неконтролируемым изменением девиации, что, конечно, недопустимо. Пришлось отложить выход судна в рейс до того времени, пока не будут выполнены специальные наблюдения в навигационной камере для подбора новых пластин.

Были и иные казусы. Приступая к своей работе на одном сейнере, на борт которого я перешел с другого судна прямо на девиационном полигоне, я обнаружил, что картушка компаса… не вращается. Оказалось, что шпилька, на которой должна вращаться картушка, насквозь проткнула топку – подпятник в центре картушки, и картушка была насажена на шпильку, как утка на шомпол у барона Мюнхгаузена. По-видимому, штурман или матрос, который нес ящик с котелком компаса из ремонта в навигационной камере, по какой-то неизвестной причине уронил его, и вот теперь снова нужно отдавать котелок в ремонт.

Гурий Евстратович Жалейский был неплохим девиатором. Его высокая худощавая фигура, короткая челка седых волос, обветренное лицо с красными прожилками на щеках, детский взгляд светло-голубых глаз, как и его рассудительная доброжелательная речь вызывали симпатию – до тех, однако, пор, пока он не садился на своего излюбленного конька и тем же ровным, даже монотонным голосом начинал поносить своих девиационных недругов. Я вначале не очень вникал в существо его филиппик, не без оснований считая, что речь идет о старых счетах с его бывшими коллегами, которые меня не очень-то интересовали. Настораживало, пожалуй, лишь то, что время от времени в его монологах проскальзывало слово «изобретение». А до меня уже доходили высказывания его бывших сослуживцев насчет того, что Гурий Евстратович где-то прослышал: если он сделает изобретение и оно будет принято, то ему в награду дадут миллион. Поэтому, дескать, он и донимал начальство просьбами рассмотреть его «изобретение». Я считал эти рассуждения ехидной шуткой и не придавал им значения. До тех пор, пока мне на отзыв не была направлена папка с предложениями Жалейского.

Я внимательно изучил содержимое папки. Большая часть писаний этого старого человека представляла собой личные выпады против его бывших коллег, что, конечно, не имело никакого отношения к теории девиации и тем более к изобретениям. Лишь один фрагмент выпадал из общего содержания его сочинения. Жалейский заметил, что в результате обработки наблюдений по стандартной схеме появлялись небольшие «остатки», в чем он усмотрел некую закономерность. Он построил фантастическую «теорию», по его мнению, объяснявшую замеченную им «нестыковку». По этой теории, магнитное поле располагалось над поверхностью Земли «слоисто» и имело на уровне главного судового компаса одни характеристики, а на уровне расположенного ниже путевого компаса – другие. Мало того, он утверждал, что обнаружил «ползучесть» магнитного поля, характеристики которого якобы быстро изменяются во времени. Виной всему этому являются магнитные бури, которые изменяют магнитное поле Земли «ползуче» и «слоисто». Жалейский не приводил никаких доказательств в обоснование своей абсурдной «теории», Что и говорить, придуманные «магнитные бури» не имели никакого отношения к реально существующим явлениям под этим названием. Со времен Арчибальда Смита было ясно, что эта мнимая «закономерность» представляет собой всего лишь определенное проявление математического представления результатов наблюдений. Но в сознании бедного девиатора математика существовала как бы сама по себе, не имея никакого отношения к явлениям действительности, а попытки разъяснить ему реальные причины замеченного им явления оказалось делом невозможным еще и потому, что он, как утверждали злые языки, воспринимал критические замечания как попытку умыкнуть у него этот самый «миллион».

Спустя лет пятнадцать в одной высокой московской инстанции мне вручили пакет и попросили дать отзыв на содержащиеся в нем предложения. В пакете оказались все те же бумаги Гурия Жалейского, даже не переписанные с той поры. Разве что добавилась жалоба на меня…

Хотя магнитный компас до сих дней остается непременной принадлежностью всякого морского судна, его значение, конечно, чрезвычайно снизилось по сравнению с временами Христофора Колумба, о которых говорили: «Компас – инструментик маленький, но благодаря ему была открыта Америка».

Я не выбирал девиацию – девиация выбрала меня, в общем-то, благодаря случайному стечению обстоятельств. Так получилось, что значительную часть своей жизни я отдал этой, довольно узкой сфере деятельности. Жалеть ли мне об этом?

Память снова фокусирует на мне взгляды тысяч пар глаз, следящих за анализом уравнений Пуассона или обоснованием способа Эри. Это я передал штурману, который прокладывает на карте курс судна и исправляет его поправкой на девиацию, эстафету, идущую от Смита и Белавенца, Колонга и Рыбалтовского, Лескова и Кожухова.

Когда траулер снимался с промысла в Тихом океане, чтобы следовать в родной порт, обнаружилось, что неизвестна ни поправка гирокомпаса, ни девиация магнитного компаса, а сплошная облачность не позволяла определить их значения. Понимание закономерностей изменения девиации позволило мне предложить способ определения этих величин, который я тут же применил. Примерно через сутки погода улучшилась, удалось получить их значения по небесным светилам. Величины, рассчитанные мною ранее, в точности совпали с ними.
На транспортном рефрижераторе при качке было невозможно использовать магнитный компас, так как его картушка «ходила» вправо и влево с размахом в два десятка градусов. Ничего не удалось достичь классическими методами. Я обратился к теории девиации и, проанализировав на ее основе ситуацию, выработал порядок действий, следуя которому, через пару минут «успокоил» картушку.

«Лямбда аш» – так называется в теории девиации сила, которая стремится направить компасную стрелку на север. Чем больше «лямбда аш», тем надежнее работает компас, тем лучше он противостоит воздействию вредных сил, стремящихся отклонить компас от меридиана, создающих девиацию. Действие этого постулата распространяется далеко за рамки магнитно-компасного дела.

В жизни каждого человека должен быть свой направляющий вектор, своя «лямбда аш». Чем больше его величина, тем увереннее противостояние всяким вредным воздействиям, тем меньше жизненный путь подвержен девиациям – отклонениям от правильной линии, от должного направления.