Роль часов в нашей жизни настолько велика, что представить ее без них невозможно. Все наше существование разделено на промежутки времени, которые вычисляются с помощью этого предмета.

Первые понятия измерения времени уходят в далекое прошлое к древним людям, которые интуитивно делили сутки на известные нам: утро, обед, вечер, ночь. Проходили столетия и вместе с тем совершенствовались способы измерения.

Солнечные часы – первое приспособление, которое по своим функциям отдаленно напоминает современные часы. Изначально они представляли собой воткнутый шест в землю, который по нарисованной шкале показывал передвижение Солнца с помощью тени. Позже появились переносные, которые крепились на зданиях, а также, особо обеспеченные люди имели маленькие часики, сделанные из посеребренной меди, при этом механизм оставался прежним.

При всем удобстве для тех годов, они имели существенный недостаток - они работали исключительно на улице и в солнечную погоду, что было крайне неудобно. Поэтому люди придумали водяные, после которых до нашего времени дошло выражение «течение времени», затем огненные (или часы-свеча) и песочные заменители. Шаг за шагом, изготавливая все новые приспособления, у людей образовалось ясное представление о времени. И уже в четырнадцатом веке появились механические часы, которые по своему устройству очень напоминают современные.

Когда появились первые механические часы

Европа начала пользоваться механическими часами на рубеже тринадцатого – четырнадцатого веков. Башенные колесные часы, так назывались первые прототипы известных нам часов. Причиной этому было приведение их в движение благодаря опусканию груза. На канат привязывали тяжелую гирю, которая разматывала этот канат и приводила в движение вращение оси. Время измерялось по механическим колебаниям маятника. Неудобства использования такого прибора заключалось в громоздких конструкциях, а также погрешности во временных показателях.

Данные о мастерах, которые открыли это изобретение, к сожалению, до наших дней не дошли. Однако есть исторические факты, которые помогают определить этапы становления этих незаменимых приборов.

Со временем, часы начали превращаться в сложную конструкцию, не только за счет добавления различных элементов в механизме, но и за счет декоративных украшений, лепнины и художественных росписей. С тех пор, они выполняли не только практическую функцию, но и становились предметом искусства.

Примером таких часов можно привести конструкцию в башне Вестминстерского аббатства в Англии в 1288 году. Также, олицетворением кропотливой работы и невероятного таланта являются Пражские башенные часы, которые были оснащены фигурами, которые двигались с каждым боем курантов и показывали историю. Однако все они имели большую погрешность во времени. Первые упоминания о часах с пружинным механизмом появляются во второй половине пятнадцатого века. Благодаря ему, изобретают уменьшенные версии часов.

Когда появились карманные часы

Первые карманные часы появились в 1500 году, когда известный мастер из Нюренберга Петер Генлейн изобрел заводную пружину. И только после добавления баланса, они становятся не только дорогим и модным, но еще максимально точно определяющим время предметом.

Это изобретение стало предметом роскоши, с самого начала его появления, поэтому и оформление становилось все более дорогим и изысканным. Так, для того чтобы украсить циферблат начали использовать эмаль, корпус изготавливать из дорогих металлов в виде птиц и животных, а из рубина и сапфира делали опоры для точности и уменьшения трения. Работу самого механизма можно было увидеть за счет задней крышки, которая выполнялась из горного прозрачного хрусталя.

Запросы росли, а у фантазии мастеров не было границ. Часы начали дополнять и другими устройствами, такими как календарь, термометр, секундомер. Таким образом, создание часов можно по праву назвать отдельным искусством.

Механические часы во все времени занимали особое место в жизни людей, были предметом восхищения, удивления и восторга. Они завораживали красотой и трудоемкостью механизма. Своих обладателей они выделяли эстетикой и уникальностью стиля. Прошли года, но и сегодня хорошие часы показывают не только время, но и престиж, статус обладателя.

Водяные и огневые имели естественные ограничения в применении. С изобретением механических часов и последующим их совершенствованием эти ограничения были сняты. Измерение времени стало ограничиваться не природными факторами, а более искусством мастеров, развитием науки и техники. Механические часы в нашем 21-м веке представляют собой верх совершенства технологии изготовления деталей, удивительную точность хода, современный дизайн и великолепный набор функций.

История создания механических часов

Некоторые исследователи полагают, что появление механических часов явилось следствием усовершенствования водяных часов , однако другие ученые полагают отсутствие прямой связи между ними. Что действительно оказало существенное влияние на историю механических часов, так это развитие астрономии как науки и, в связи с этим, точной механики.

Виллард де Коннекура - французский архитектор, живший в XIII веке, зарисовал в своем альбоме механизм, с которого, как традиционно полагают западные историки, началась история механических часов.

Однако устройство их довольно примитивно. И между ними и механическими часами XIV века существует настолько большая разница, что у многих историков есть сомнения в истинности этого утверждения.

Как бы там ни было, но неизвестно кем изобретенный шпиндельный ход, применяемый в качестве регулирующего устройства и балансир фолио сделали возможным изобретение механических часов. Первоначально английское слово clock, саксонское clugge, французское cloche и древнегерманское glocke обозначали колокол и первые механические часы не имели циферблата , но оповещали о времени боем. Такие часы устанавливали в монастырях, чтобы возвещать о наступлении времени молитвы или работы. Потом их стали применять в качестве городских часов. Так появились башенные механические часы, история создания и подробные сведения о которых описана у многих известнейших людей, живших в то время.

Однако нельзя сказать, что с совершенствования этих простых башенных часов начиналось строительство механических башенных часов Европы и история часового дела. Итальянские и другие механические башенные часы XIV в. имели гораздо более сложное устройство. Подобно некоторым греческим водяным часам, они показывали не только время, но и перемещения Солнца, Луны, планет и созвездий зодиака, а фигурки демонстрировали бытовые сценки и христианские сюжеты.

Первые сложные механические башенные часы представляют собой переплетение техники, механики и искусства. Использование зубчатой колесной передачи является их характерным признаком. Помимо сложных многоступенчатых колесных передач, в них нашли применение кулачковые и храповые механизмы, а также муфты. Башенные часы Джуанелло Турриано содержат в своём механизме 1800 зубчатых колес.

Для применения системы зубчатой передачи с большими передаточными отношениями понадобилось знание важнейших кинематических соотношений, таких как отношение числа оборотов колес при определенном количестве зубцов. В разработку основы кинематики механизмов внесли свой вклад Леонардо да Винчи и Джеронимо Кардано.

Поскольку время создания таких сложных механических башенных часов совпало с развитием искусства в эпоху Ренессанса, они представляли собой не только механическое совершенство того периода, но и благодаря своей внешней красоте, являлись подлинным шедевром искусства. Интерес к ним не угас и сейчас.

Начиная с XV века получают распространение механические часы индивидуального пользования. Они приобретаются знатными особыми, князьями, принцами, королями, для установки во дворцах и замках.

Такие часы по своей конструкции были такими же, как и часы общественного пользования, кроме габаритов. Они могли крепиться к стене и имели механизм хода и боя, приводимые, так же как и башенные, в действие грузом.

Ходовая пружина

В XVI веке спрос на домашние часы возрастает, но они остаются предметом роскоши, и позволить их себе могут только очень богатые горожане. Однако, применение ходовой пружины в самом конце XVI века позволило часовщикам изготовлять часы необходимых размеров. Появляются переносные карманные часы. С этого момента механические часы становятся доступны широкому кругу горожан. Одновременно Европа переходит на исчисление времени по равным 12 дневным и 12 ночным часам.

Карл V, король Франции, сделал первый шаг в этом направлении, после установки дворцовых башенных часов де Вика он издал указ: всем Храмам Парижа отмерять по ним время. Постепенно вся Европа перешла на новую систему измерения времени.

И, хотя самое первое упоминание о ходовой пружине относится к XV веку, она применялась, скорее всего, только итальянскими мастерами.

В XVI столетии Нюрнберг становится значительным центром развития торговли и науки. В этом городе производство пружинных часов достигает значительных успехов.

Инициатором производства механических пружинных часов в Нюрнберге был Петр Генлейн. Вскоре начинается, если можно так сказать, соревнование между французскими, итальянскими, германскими и другими европейскими мастерами. С применением пружины, каждый из них стремился сделать свои часы неповторимыми по сложности исполнения и дополнительным функциям. Большие часы показывали время, календарь, христианские праздники, фазы луны, сложные механизмы в часах передвигали разные фигурки. Только самые простые часы показывали время и имелись функцию боя. По форме настольные переносные пружинные механические часы были сферические и цилиндрические. Последние можно увидеть сейчас во многих музеях Европы.

Описание часов под названием "Нюрнбергские яйца" встречается во многих исторических документах. Упоминается о том, что они были так малы, что их можно было положить в кошелёк. На циферблате ранних механических часов имелась лишь одна часовая стрелка. Минутная и иногда секундная стрелка появляется около 1550 года лишь на больших часах. Такие часы можно сейчас увидеть в музеях Нюрнберга. Механизм первых настольных часов не закрывали корпусом, это стали делать позднее, чтобы оградить его от пыли и коррозии.

В Европе возникает сразу несколько центров часового производства: Флоренция, Венеция, Генуя, Милан, Неаполь, Рим, Париж, Блуа, Гренобль, Лион, Антверпен, Юрюссе, Гент, Брюссель, Амстер, Лондон, Нюрнберг и Аугсбург.

Первые настольные механические часы отличались от переносных только лишь внешним украшением. Маленькие колонны, пилястры, кариатиды, плоскости украшались резьбой, позолотой и изящными движущимися фигурками.

В Швейцарии, в Женеве, в 1587 году первую часовую мастерскую открыл Шарль Кузен, который был родом из Бургундии. Через 100 лет в Женеве было уже сто мастеров часового дела и триста подмастерьев, а каждый год производили часов в количестве пяти тысяч штук. Такое быстрое развитие часового дела в Женеве было связано с тем, что гонимые отовсюду гугеноты, среди которых было немало часовщиков, находили пристанище в этом городе.

Производство пружинных часов в Великобритании получило развитие только в начале XVII века, чему опять таки способствовало переселение в эту страну гугенотов, в связи с отменой Нантского эдикта в 1685 году Людовиком XIV, после чего гонения на гугенотов возобновились.

История развития механических часов в XVII веке.

Наметившаяся в XVI веке тенденция к уменьшению размеров пружинных механических часов получает развитие в веке XVII -м. Появляются карманные часы овальной и яйцевидной формы. Но лишь к 1650-му году карманные механические часы окончательно обретают хорошо знакомую нам форму в виде круга.

На корпусах и циферблатах, изготовленных из серебра, золота и горного хрусталя, специальной эмалью наносили художественные изображения. Нередко корпус карманных часов был украшен драгоценными камнями. В механизме для регулирования хода применяется баланс, в котором используются свойства эластичности свиной щетины, способной сжиматься и разжиматься, а также тормозной механизм "stackfreed", устраняющий неравномерность хода. Эта неравномерность возникала из-за того, что крутящий момент при полном сжатии пружины постепенно уменьшался, когда пружина разжималась. Заводить первые карманные механические часы приходилось каждые 12 часов. Следует отметить, что в современных часах колес и трибов на одну пару больше. На некоторых карманных часах появляется минутная и, гораздо реже, секундная стрелка.

К 1700-му году центры часового производства окончательно перемещаются в Англию и Швейцарию. Развитие часового дела в Западной Европе способствовало созданию в XVIII-м веке других механических изобретений, как то: автоматы Вакансона. Его наиболее известные заводные механизмы это флейтист и утка. Флейтист, понятное дело, играл на флейте, а утка вставала, отряхивалась, крякала, ела зерна и, я извиняюсь, испражнялась.

История развития механических часов способствовала развитию механики в целом. Изобретатель Дроз сделал автоматического рисовальщика, писца и девушку, играющую на клавесине. В общем, механические пружинные часы стали первой машиной, изобретенной человеком, машиной оказавшей исключительное влияние на все последующие изобретения. Конечно, нельзя недооценивать вклад сложных водяных часов, но именно заводная пружина дала необходимый толчок к дальнейшему развитию механики в Европе и во всем мире. Несмотря на то, что до появления маятниковых часов, ход механических часов (в связи с невысокой точностью) сверяли с солнечным временем, распространение последних способствовало развитию торговли, производства и, в целом, экономики Европы.

История развития маятниковых часов.

История маятниковых часов начинается на мусульманском востоке в средневековье.

Некий арабский ученый Ибн Юнис использовал маятник в начале второго тысячелетия для измерения времени, чему есть историческое подтверждение. В Западной Европе маятник, как регулятор хода часов, описан у Леонардо да Винчи. Галилей развил теорию маятника и предложил идею создания маятниковых часов, которая заинтересовала голландцев. К сожалению, ни Галилей, ни его сын не успели построить действующую модель, и его идея, оформленная в чертежи, оставалась на бумаге вплоть до изобретения маятниковых часов Христианом Гюйгенсом. Так уж получилось, что история развития маятниковых часов тесно связана именно с этим именем. Не зная о трудах Галилея и его сына Винченцо, он написал мемуар «Маятниковые часы» («Horologium oscillatorium»), издание которого вышло в 1673 году в Париже.

Гюйгенс сконструировал часы с коническим маятником, морские часы и описал математический маятник. Позже созданием морских маятниковых часов занимался и Генри Сюлли, ученик известного британского часовщика Георга Грагама. Проблема состояла в том, что качка и изменяющаяся в зависимости от широты сила тяжести, воздействуя на любой маятник (Сюлли создал также и часы с "горизонтальным маятником"), делали маятниковые часы непригодными для мореплавателей.

После изобретения в Англии Климентом анкерного хода, обеспечивающим колебания длинного и тяжелого маятника по малой дуге, часы стали более точными, из-за чего британские часы получили мировую славу.

Георг Грагам добился точности часов в 0,1с., улучшив анкерный ход Клемента. На протяжении следующих 200 лет ход Грагама оставался самым точным. Грагам изучил коэффициенты линейного расширения основных металлов, используемых в то время. На основании этих своих исследований он изобрел ртутный компенсаторный маятник, позволяющий скорректировать неравномерность хода маятниковых часов вызванную изменением температуры окружающей среды.

С усовершенствованием механических маятниковых часов, с повышением их точности, возникла необходимость и в барометрической компенсации. Дело в том, что атмосферное давление оказывало влияние на равномерность хода, а поскольку была доказана невозможность помещения механизма часов в вакуум (масло, используемое для смазки механизма испарялось и сила трения увеличивалась), то часовщики задумались и над этой проблемой.

В конце XIX века были применены так называемые свободные анкерные хода маятниковых часов Рифлера, Штрассера и Манхардта. Не вдаваясь в описание этих ходов с постоянной силой, скажем только, что была достигнута точность в 0,002-0,003с. (у Рифлера). Рифлер поместил часы в герметичный корпус, с разряженным воздухом, давление в котором можно было регулировать с помощью насоса.

Впрочем, высокая точность маятниковых часов была необходима только при их применении в астрономии. Бредли в 1758 году изготовил весьма точные и стабильные часы с точностью хода 0,102с., повторить которую не могли и после 1800 года лучшие часовщики Европы.

Маятник, как регулятор хода стал использоваться в башенных, настенных, напольных и других стационарных часах.

В XIX веке происходит реконструкция многих имеющихся башенных часов, а также строительство новых, но это тема для отдельного рассказа.

Схема устройства карманных механических часов после Гюйгенса не была существенно изменена, но в XIX-м веке постоянно дополнялась новыми механизмами. Появился календарь, бой, ремонтуарный и сигнальный механизм. Улучшены также были: пружинный двигатель, зубчатая передача (в частности форма зубцов колес), спусковой регулятор (было изобретено свыше двухсот ходов), система баланс - спираль, стрелочный механизм, механизм завода часов и перевода стрелок (в частности, это механизм завода без ключа или "рёмонтуар" - изобретение швейцарца Андриана Филиппа в 1842 г.), в начале 20-го века стали применять искусственные камни красного рубина в качестве опор для цапф и осей.

В то же время механические часы претерпевают ряд усовершенствований. Были найдены сплавы мало подверженные коррозии для применения в спиральной ходовой пружине. Появилась система баланс-спираль, которую можно было использовать как регулятора хода в карманных и наручных часах. Применена температурная компенсация системы баланс-спираль.

Самый длительный и интереснейший период, который только знает история часов , занимает именно тот отрезок времени, на который приходится период развития часов механического типа. Нельзя не отметить тот факт, что усовершенствования механических часов продолжаются до сих пор. Швейцарские часовые мануфактуры и по сей день по праву считаются лучшими производителями часов в мире.

Механические часы

Карманные механические часы

Позже появились карманные часы, запатентованные в 1675 году Х. Гюйгенсом), а затем - много позже - и часы наручные. Вначале наручные часы были только женские, богато украшенные драгоценными камнями ювелирные изделия, отличающиеся низкой точностью хода. Ни один уважающий себя мужчина того времени не надел бы часы себе на руку. Но войны изменили порядок вещей и в 1880 году массовое производство наручных часов для армии начала фирма Girard-Perregaux.

Конструкция механических часов

Механические часы состоят из нескольких основных частей:

1. Источник энергии - заведённая пружина или поднятая гиря.
2. Спусковой механизм - устройство, которое преобразует непрерывное вращательное движение в колебательное или возвратно-поступательное движение. Спусковой механизм определяет точность хода часов.
3. Колебательная система - маятник или балансир (баланс).
4. Механизм подзаводки и перевода стрелок - ремонтуар.
5. Система шестерёнок, соединяющая пружину и спусковой механизм - ангренаж.
6. Циферблат со стрелками.

Маятник

Исторически первой колебательной системой был маятник. Как известно, при одинаковой амплитуде и постоянном ускорении свободного падения частота колебания маятника неизменна.

В состав маятникового механизма входят:

• Маятник;
• Анкер, соединённый с маятником;
• Храповое колесо (храповик).

Точность хода настраивается изменением длины маятника.

У классического маятникового механизма есть три недостатка. Во-первых, частота колебаний маятника зависит от амплитуды колебаний (этот недостаток преодолел Гюйгенс , заставив маятник колебаться по циклоиде , а не по дуге окружности). Во-вторых, маятниковые часы должны быть установлены неподвижно; на движущемся транспорте их применять нельзя. В-третьих, частота зависит от ускорения свободного падения, поэтому часы, выверенные на одной широте , будут отставать на более низких широтах и уходить вперёд на более высоких.

Баланс

Балансирный механизм наручных часов

Фазы Луны

Автоподзавод положительно сказывается на точности (пружина постоянно находится в почти заведённом состоянии). В водонепроницаемых часах медленнее изнашивается резьба, которая закручивает заводную головку.

Часы с автоподзаводом толще и тяжелее часов с ручным заводом. Женские калибры с автоподзаводом достаточно капризны, в силу миниатюрности их деталей. Автоподзавод бесполезен для малоподвижных людей (к примеру, находящихся в преклонном возрасте либо офисных сотрудников), а также для людей, которые носят часы лишь время от времени. Однако при наличии специального устройства для автоматического завода часов под названием «виндер», часы могут постоянно находится в заведенном состоянии. Виндеры работают от бытовой электросети (220в или 110в) либо от аккумуляторных батарей.

Турбийон

Часы с турбийоном

В первых механических часах точность хода могла зависеть от положения часов в пространстве и температуры окружающей среды. Для уменьшения зависимости от температуры стали применяться специальные сплавы с низкими температурными коэффициентами.

Индикатор запаса хода

Показывает, на сколько ещё часов или дней хватает завода пружины.

Особые типы часов

Будильник

В указанный пользователем момент даёт звуковой сигнал. Время сигнала задаётся с помощью дополнительной стрелки. Будильник обычно 2 раза звенит в сутки с традиционным циферблатом, разделённым на 12 часов и 1 раз с редким циферблатом, разделённым на 24 часа

Хронометр

Изначально, хронометр применялся в море для определения географической долготы . В наши дни, так называют особо точные механические часы (по сертификации официального швейцарского института хронометрии, COSC - Controle Officiel Suisse de Chronometres). Часы получают такой статус при условии, что в 5 разных положениях и при температурах: +8, +23, + 38 градусов - идут с точностью до -4/+6 секунд в сутки. Требования, предъявляемые кварцевым механизмам: не более 0,07 секунды в сутки .

Секундомер

Часы, которые служат для отсчёта коротких промежутков времени (например, в спорте). Секундомер позволяет в любой момент запускать и останавливать отсчёт времени, а также быстро обнулять показания. В отличие от обычных часов секундомеры не предназначены для определения текущего времени, только интервалов, от одного момента до другого.

Хронограф

Хронографом называют механические или кварцевые часы, которые одновременно являются секундомером

Шахматные часы

Часы с двумя механизмами, которые служат для контроля времени в шахматах . Так же как секундомеры, предназначены для измерения относительного времени.

Лабораторные часы

Таймер, предназначенный для химиков , фотографов

Производители часов

В литературе

Герой произведения Жюля Верна «Вокруг Света за восемьдесят дней» Паспарту пользовался очень старыми карманными часами, которые достались ему от прадедушки, весьма высокой точности, которые, по его словам, «не ошибаются и на пять минут в год!». Возникает сомнение, что заявленная точность хода (+/- 5 мин. в год) действительна была осуществима для механизмов того времени, и, скорее всего, такие часы являются фантазией автора.

Примечания

См. также

Ссылки

• Ни одно описание механизма часов не обходится без упоминания системы «баланс-спираль»

М еханические часы, по своему устройству напоминающие современные, появились в 14 веке в Европе. Это часы использующие гиревой или пружинный источник энергии, а в качестве колебательной системы у них применяется маятниковый или балансовый регулятор. Можно выделить шесть основных компонентов часового механизма:
1) двигатель;
2) передаточный механизм из зубчатых колес;
3) регулятор, создающий равномерное движение;
4) спусковой распределитель;
5) стрелочный механизм;
6) механизм перевода и заводки часов.

Первые механические часы называли башенными колесными часами, в движение они приводились опускающимся грузом. Приводной механизм представлял собой гладкий деревянный вал канатом к которому был примотан камень, выполняющий функцию гири. Под действием силы тяжести гири, канат начинал разматываться и вращать вал. Если этот вал через промежуточные колеса соединить с основным храповым колесом, связанным со стрелками-указателями, то вся эта система будет как-то указывать время. Проблемы подобного механизма в огромной тяжеловесности и необходимости гире куда-то падать и в не равномерном, а ускоренном вращении вала. Чтобы удовлетворить все необходимые условия, для работы механизма строили сооружения огромных размеров, как правило, в виде башни, высота которой была не ниже 10 метров, а вес гири достигал 200 кг, естественно все детали механизма были внушительных размеров. Столкнувшись с проблемой неравномерности вращения вала, средневековые механики поняли, что ход часов не может зависеть только от движения груза.

Механизм необходимо дополнить устройством, которое управляло бы движением всего механизма. Так появилось устройство сдерживающее вращение колеса, его назвали "Билянец" - регулятор.

Билянец представлял собой металлический стержень, расположенный параллельно поверхности храпового колеса. К оси билянца под прямым углом друг к другу прикреплены две лопатки. При повороте колеса зубец толкает лопатку до тех пор, пока она не соскользнет с него и не отпустит колесо. В это время другая лопатка с противоположной стороны колеса входит в углубление между зубцами и сдерживает его движение. Работая, билянец раскачивается. При каждом полном его качании храповое колесо передвигается на один зубец. Скорость качание билянца, взаимосвязана со скоростью движется храпового колеса. На стержень билянца навешивают грузы, обычно в форме шаров. Регулируя величину этих грузов и расстояние их от оси, можно заставить храповое колесо двигаться с различной скоростью. Конечно, эта колебательная система во многих отношениях уступает маятнику, но может использоваться в часах. Однако, любой регулятор остановится если постоянно не поддерживать его колебания. Для работы часов необходимо, чтобы часть двигательной энергии от главного колеса постоянно поступала к маятнику или билянцу. Эту задачу в часах выполняет устройство, которое называется спусковым распределителем.

Различные виды билянцев

Спусковой механизм самый сложный узел в механических часах. Через него осуществляется связь между регулятором и передаточным механизмом. С одной стороны, спуск передает толчки от двигателя к регулятору, что необходимые для поддержания колебаний регулятора. С другой стороны, подчиняет движение передаточного механизма закономерности движения регулятора. Точный ход часов зависит главным образом от спускового механизма, конструкция которого озадачила изобретателей.

Самый первый спусковой механизм был шпиндельный. Регулятором хода этих часов был так называемый шпиндель, представляющий собой коромысло с тяжелыми грузами, установленное на вертикальной оси и приводимое попеременно то в правое, то в левое вращение. Инерция грузов оказывала тормозящее воздействие на часовой механизм, замедляя вращение его колес. Точность хода подобных часов со шпиндельным регулятором была низка, а суточная погрешность превышала 60 минут.

Так как в первых часах не было специального механизма заводки, подготовка часов к работе требовала больших усилий. Несколько раз в день нужно было поднимать на большую высоту тяжелую гирю и преодолевать огромное сопротивление всех зубчатых колес передаточного механизма. Поэтому уже во второй половине XIV века главное колесо стали крепить таким образом, что при обратном вращении вала (против часовой стрелки) оно оставалось неподвижным. Со временем устройство механических часов становилось сложнее. Увеличилось число колес передаточного механизма т.к. механизм испытывал сильную нагрузку и быстро изнашивался, а груз опускался очень быстро и его приходилось поднимать по несколько раз на день. К тому же для создания больших передаточных отношений требовались колеса слишком большого диаметра, что увеличивало габариты часов. Поэтому стали вводить промежуточные дополнительные колеса, в задачу которых входило плавно увеличивать передаточные отношения.

Механизмы башенных часов

Башенные часы были капризным механизмом и требовали постоянного наблюдения (из-за силы трения нуждались в постоянной смазке) и участия обслуживающего персонала (подъем груза). Несмотря на большую погрешность суточного хода, долгое время эти часы оставались самым точным и распространенным прибором для измерения времени. Механизм часов усложнялся, с часами стали связывать другие приспособления, выполняющие разнообразные функции. В конце концов, башенные часы превратились в сложное устройство со многими стрелками, автоматическими подвижными фигурами, разнообразной системой боя, и великолепными украшениями. Это были шедевры искусства и техники одновременно.

Например, Пражские башенные часы, сооруженные в 1402 году, были оснащены автоматическими подвижными фигурками, которые во время боя разыгрывали настоящее театральное представление. Над циферблатом перед боем раскрывались два окошка из которых выходили 12 апостолов. Фигурка Смерти стояла на правой стороне циферблата и при каждом бое часов поворачивала косу, а человек стоявший рядом, кивал головой, подчеркивая роковую неизбежность а песочные часы, напоминали о конце жизни. По левую сторону циферблата находились еще 2 фигурки, одна изображала человека с кошельком в руках, который каждый час звенел лежавшими там монетами, показывая, что время - деньги. Другая фигура изображала путника, мерно ударявшего посохом в землю, показывая суетность жизни. После боя часов появлялась фигурка петуха, который трижды кричал. Последним в оконце появлялся Христос и благословлял всех стоявших внизу зрителей.

Другим примером башенных часов было сооружение мастера Джунелло Турриано, которому потребовалось 1800 колес для создания башенных часов. Эти часы воспроизводили дневное движение Сатурна, часы дня, годичное движение Солнца, движение Луны, а также всех планет в соответствии с птолемеевской системой мироздания. Для создания таких автоматов требовались особые программные устройства в движение которые приводил большой диск, управляемый часовыми механизмом. Все подвижные части фигур имели рычаги, которые то поднимались то опускались под действием вращения круга, когда рычаги попадали в особые вырезы и зубцы вращающегося диска. Также, башенные часы имели отдельный механизм для боя, который приводился в движение собственной гирей, причем многие часы по-разному отбивали полдень, полночь, час, четверть часа.

После колесных часов появились более усовершенствованные пружинные часы. Первые упоминания об изготовлении часов с пружинным двигателем относят ко второй половине 15 века. Изготовление часов с пружинным двигателем открыло путь к созданию миниатюрных часов. Источником движущей энергии в пружинных часах служила заведенная и стремящаяся развернуться пружина. Она представляла собой эластичную, закаленную стальную ленту, свернутую вокруг вала внутри барабана. Внешний конец пружины закреплялся за крючок в стенке барабана, внутренний - соединялся с валом барабана. Пружина стремилась развернуться и приводила во вращение барабан и связанное с ним зубчатое колесо. Зубчатое колесо в свою очередь передавало это движение системе зубчатых колес до регулятора включительно. Перед мастерами возникал ряд сложных технических задач. Основная из них касалась работы самого двигателя. Так как для правильного хода часов, пружина должна на протяжении длительного времени воздействовать на колесный механизм с одной и той же силой. Для чего необходимо заставить ее разворачиваться равномерно и медленно.

Изобретение запора, послужило толчком к созданию пружинных часов. Он представлял собой маленькую щеколду, помещавшуюся в зубья колес и позволявшую пружине раскручиваться только так, что одновременно поворачивался весь ее корпус, а вместе с ним колеса часового механизма.

Так как пружина имеет неодинаковую силу упругости на разных стадиях своего разворачивания, первым часовщикам приходилось прибегать к различным хитростям, чтобы сделать ее ход более равномерным. Позже, когда научились изготовлять высококачественную сталь для часовых пружин, в них отпала необходимость. В современных недорогих часах пружину просто делают достаточно длинной, рассчитанной примерно на 30-36 часов работы, но при этом рекомендуют заводить часы раз в сутки в одно и то же время. Специальное приспособление мешает пружине при заводе свернуться до конца. В результате ход пружины используется только в средней части, когда сила ее упругости более равномерная.

Следующим шагом к усовершенствованию механических часов было открытие законов колебания маятника сделанное Галилеем. Создание маятниковых часов состояло в соединении маятника с устройством для поддержания его колебаний и их отсчета. Фактически, маятниковые часы - это усовершенствованные пружинные часы.

В конце жизни Галилей стал конструировать такие часы, но дальше разработок дело не пошло. А уже после смерти великого ученого первые маятниковые часы были созданы его сыном. Устройство этих часов держалось в строгом секрете, поэтому они не оказали никакого влияния на развитие техники.

Независимо от Галилея в 1657 году механические часы с маятником собрал Гюйгенс.

При замене коромысла на маятник первые конструкторы столкнулись с проблемой. Она заключалась в том, что маятник создает изохронные колебания только при малой амплитуде, между тем шпиндельный спуск требовал большого размаха. В первых часах Гюйгенса размах маятника достигал 40-50 градусов, что нарушало точность хода. Для компенсации этого недостатка, Гюйгенсу пришлось проявить изобретательность и создать особый маятник, который в ходе качания изменял свою длину и колебался по циклоидной кривой. Часы Гюйгенса обладали несравнимо большей точностью, чем часы с коромыслом. Их суточная погрешность не превышала 10 секунд (в часах с коромысловым регулятором погрешность колебалась от 15 до 60 минут). Гюйгенс изобрел новые регуляторы как для пружинных, так и для гиревых часов. Механизм стал гораздо совершеннее, когда в качестве регулятора начали использовать маятник.

В 1676 году Клемент, английский часовщик изобрел якорно-анкерный спуск, который идеально подходил к маятниковым часам, имевшим небольшую амплитуду колебания. Эта конструкция спуска представляла собой ось маятника на которую насаживался якорь с палетами. Раскачиваясь вместе с маятником, палеты попеременно внедрялись в ходовое колесо, подчиняя его вращение периоду колебания маятника. Колесо успевало повернуться на один зуб при каждом колебании. Такой спусковой механизм позволял маятнику получать периодические толчки, которые не давали ему остановиться. Толчок происходил, когда ходовое колесо, освободившись от одного из зубьев якоря, ударялось с определенной силой о другой зуб. Этот толчок передавался от якоря к маятнику.

Изобретение маятникового регулятора Гюйгенса произвело переворот в технике часового дела. Гюйгенс много сил потратил на усовершенствование карманных пружинных часов. Основная проблема которых была в шпиндельном регуляторе, так как они постоянно находились в движении, тряслись и покачивались. Все эти колебания оказывали негативное воздействие на точность хода. В 16 веке часовщики стали заменять двуплечный билянец в виде коромысла круглым колесиком-маховиком. Эта замена значительно улучшила работу часов, но осталась неудовлетворительной.

Важное усовершенствование регулятора произошло в 1674 году, когда Гюйгенс присоединил к колесику-маховику спиральную пружинку - волосок.

Теперь при отклонении колесика от нейтрального положения волосок воздействовал на него и старался возвратить на место. Однако массивное колесико проскакивало через точку равновесия и раскручивалось в другую сторону до тех пор, пока волосок снова не возвращал его назад. Так был создан первый балансовый регулятор или балансир, свойства которого были подобны свойствам маятника. Выведенное из состояния равновесия, колесико балансира начинало совершать колебательные движения вокруг своей оси. Балансир имел постоянный период колебания, но мог работать в любом положении, что очень важно для карманных и наручных часов. Усовершенствование Гюйгенса произвело среди пружинных часов такой же переворот, как введение маятника в стационарные настенные часы.

Англичанин Роберт Гук независимо от голландца Христиана Гюйгенса также разработал колебательный механизм, который основан на колебаниях подпружиненого тела - балансирный механизм. Балансирный механизм применяется, как правило, в переносных часах, так как может эксплуатироваться в разных положениях, чего не скажешь об маятниковом механизме, который используют в настенных и напольных часах т. к. для него важна неподвижность.

В состав балансирного механизма входят:
Балансирное колесо;
Спираль;
Вилка;
Градусник - рычаг регулировки точности;
Храповик.
Для регулирования точности хода используют градусник - рычаг, который выводит из работы некоторую часть спирали. Колесо и спираль делают из сплавов с небольшим коэффициентом температурного расширения из-за чувствительности к колебаниям температуры. Также возможно изготовить колесо из двух разных металлов, чтобы оно изгибалось при нагреве (биметаллический баланс). Для повышения точности хода баланс снабжался винтами, они позволяют точно сбалансировать колесо. Появление прецизионных станков-автоматов избавило часовщиков от балансировки, винты на балансе стали чисто декоративным элементом.

Изобретение нового регулятора требовало новой конструкции спуска. Следующие десятилетия разные часовщики разрабатывали разные варианты спусковых устройств. В 1695 году Томасом Томпионом был изобретен наиболее простой цилиндрический спуск. Спусковое колесо Томпиона было снабжено 15-ю, особой формы, зубьями «на ножках». Сам цилиндр представлял собой полую трубку, верхний и нижний концы которой были плотно забиты двумя тампонами. На нижнем тампоне был насажен балансир с волоском. При колебании балансира в соответствующую сторону вращался и цилиндр. На цилиндре находился вырез в 150 градусов, проходящий на уровне зубцов спускового колеса. Когда колесо двигалось, его зубья попеременно одно за другим входили в вырез цилиндра. Благодаря этому изохронное движение цилиндра передавалось спусковому колесу и через него - всему механизму, а балансир получал импульсы, поддерживающие его.

С развитием науки часовой механизм усложнялся, а точность хода повышалась. Таким образом, в начале восемнадцатого века для балансира и шестеренок впервые были использованы рубиновые и сапфировые опоры, что позволило повысить точность и запас хода и уменьшить трение. Постепенно карманные часы дополнялись все более сложными устройствами и некоторые образцы имели вечный календарь, автоподзавод, независимый секундомер, термометр, индикатор запаса хода, минутный репетир, а работу механизма давала возможность увидеть задняя крышка, выполненная из горного хрусталя.

Величайшим достижением в часовой промышленности и теперь считается изобретение в 1801 году Авраамом Луи Бреге турбийона. Бреге удалась решить одну из самых больших проблем часовых механизмов его времени, он нашел способ побороть гравитацию и связанные с ней погрешности хода. Турбийон - это механическое устройство, созданное для повышения точности хода часов за счет компенсации влияния гравитации на анкерную вилку, и равномерного распределения смазки трущихся поверхностей механизма при смене вертикальных и горизонтальных положений механизма.

Турбийон - один из наиболее впечатляющих механизмов в современных часах. Подобный механизм может производиться только искусными мастерами, а способность фирмы изготовить турбийон является признаком ее принадлежности к часовой элите.

Механические часы во все времена были предметом восхищения и удивления, они завораживали красотой исполнения и трудностью работы механизма. Так же они всегда радовали своих хозяев уникальными функциями и оригинальным дизайном. Механические часы и сегодня являются предметом престижа и гордости, способны подчеркнуть статус и всегда покажут точное время.

Изобрел их часовой мастер из немецкого города Нюрнберга Петер Генлейн .

Он заменил в своем механизме гири на пружину. Пружина, как ее ни скручивай, всегда стремится раскрутиться. Этим свойством и воспользовался Петер Генлейн . Внутри карманных часов расположен механизм. В нем есть плоская коробочка — это домик, в котором находится пружина. Один конец ее — внутренний — неподвижный. Другой — наружный — прикреплен к стенке домика или барабана.

Когда механические часы заводят, то вращают барабан и пружина скручивается, наружный кончик описывает круги. Как только пружину закрутили, она начинает раскручиваться и постепенно возвращается на прежнее место.

Зубчатые колесики передают вращение стрелкам часов. В карманных часах, изобретенных Генлейном , была только одна стрелка. Стекла не было совсем. А над каждой цифрой располагался бугорок — так можно было на ощупь определить, который час. Ведь в старину считалось крайне невежливым смотреть на часы, находясь, например, в гостях. Поэтому, когда гость собирался уходить, он нащупывал часы в кармане своего камзола и определял время.

Минутная стрелка появилась на часах около 1700 года. А секундная — спустя еще шестьдесят лет . Почему? В старину не было необходимости в точном измерении времени, поэтому вполне обходились часами с одной стрелкой. Но годы шли. Развивалась торговля. Уходили в плавание корабли. Между городами прокладывались дороги. В городах открывались мануфактуры. Жизнь становилась все более торопливой и деловой. Люди научились дорожить своим временем.

В XVIII веке на часах появилась минутная стрелка, а позже и секундная.

Часовое стекло появилось только в XVII веке. Заводили карманные часы ключом.

Первые карманные часы назывались «нюрнбергскими яйцами» , хотя на самом деле они были мало похожи на яйца. У них были круглые коробочки. Потом часам стали придавать самые причудливые формы. Были часы в виде бабочек, звездочек, сердца, желудя, креста и прочее.