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»

Все мы знаем, что механические настенные и наручные часы имеют старинную историю. И если сегодня женские или мужские наручные часы с механикой можно увидеть у каждого пятого, то еще несколько веков назад об этом можно было только мечтать. О том, как и когда были изобретены первые механические часы, до сих пор ведутся ожесточенные дискуссии. Большая часть ученых склоняется к версии, что сказать спасибо за « механику» нужно монаху Герберту Оверни, жившему в X веке и ставшему впоследствии папой римским, известным как Сильвестр II. Правда, подробностей об изобретенных им часах более ничего неизвестно. Поддержки у общества они не нашли и были забыты.

Активно использовать механические часы стали уже в XIII веке в Англии, а затем в Париже, где Пьер Пинар создал первые для французов часы. Однако « упражняться» в изготовлении часов начали итальянцы лишь в XIV веке.Первое упоминание о часах того времени было сделано в « Божественной комедии» Данте Алигьери в 1319 году.У первой « механики» не было циферблата, а узнавать время можно было по звуковым сигналам, издаваемым в определенные часы. Проще говоря, это был колокол, по которому периодически ударяли. В XIV веке часам стали придавать образы, например, делали из них фигурки животных и людей, которые двигались и наносили удары по колоколу. Во многих европейских городах появляются именно такие роскошные часы, например, такие, как в Страсбургском соборе.Постепенно началось распространение башенных механических часов по всей Европе. В нашу страну они попали в 1374 году.

Многие ученые стали уделять внимание часовому мастерству. Даже знаменитый Леонардо да Винчи оставил после себя рукописи с набросками маятниковых часов.Обратили внимание на часы многие короли. Так, настоящим знатоком часовых дел был Карл V. В 1404 году на Руси механические часы были установлены в Кремле. У них была одна неподвижная стрелка, вокруг которой вращался циферблат. Затем башенные часы появились в Нижнем Новгороде и Пскове. Постепенно они распространились по всей Руси и « осели» во многих монастырях. Домашние же часы на тот момент были редкостью, являлись весьма топорными и грубыми. В XV веке Итальянцы внедрили в часовой механизм пружину, что позволило существенно уменьшить размеры. Массовый выпуск часов стал возможен благодаря механику из Нюрнберга Петеру Генлейну. Именно его считают первым автором портативных часов, предназначенных для индивидуального использования. Его изобретения пользовались большим спросом, и вскоре Нюрнберг превратился в часовой центр Европы.

Следующим этапом в жизни механических часов является изобретение маятника. Ученые утверждают, что разработал первую маятниковую конструкцию Галилео Галилей. В 1658 году мир увидел трактат Гюйгенса под названием « Часы». Это произведение произвело настоящую революцию. Благодаря голландскому ученому маятниковые часы стали популярными и постепенно вытеснили предыдущие аналоги. Некоторые модели маятниковых часов сохранились до наших дней. Многие берегут их как память. На тот момент маятниковые часы отвечали всем требованиям современности и научили людей ценить этот удивительный прибор.

Именно механические часы оказали на людей особое воздействие, приучили их ценить время и по-особенному относиться к нему. Сегодня купить наручные часы с механикой можно без труда. Каждый год появляются новые мужские и женские наручные часы с различными функциями и возможностями, они стремительно совершенствуются, появляются новые материалы и технологии. Но сам механизм, придуманный много лет назад, не теряет своей значимости и ценности, а потому не может быть забыт.

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.

Первое упоминание о так называемых механических часах ученые нашли в древних византийских текстах - оно относится к 578 году.

Конструкции первых механических часов была простой. Гири на веревке, намотанной на
горизонтальный вал, опускались и двигали стрелки с помощью зубчатых колес.

Революцию в определении времени совершили механические часы. Их усовершенствовали в течение пяти веков.

Сам часовой механизм был очень большим, поэтому первые часы помещали на башнях. В XI в. в Западной Европе появились башенные железные механические часы с одной стрелкой и с колокольным боем, приводившиеся в движение массивной гирей. С восходом Солнца их ставили на 0 ч. Зимой на цепь вешали тяжёлую гирю, а летом лёгкую. Чем тяжелее гиря, тем быстрее, преодолевая трение колёс, шли эти заводные часы без маятника. Сторож несколько раз в день поправлял их по солнечным часам.

В 1288 году уже ходили железные башенные Вестминстерские куранты. На циферблатах того периода была только одна стрелка - часовая, эти часы каждый час били в колокол

Часы Страсбурского собора были чудом средневековой техники. Они были установлены в 1354 г. и несколько позже соединены с колоколом, отбивавшим каждый час. На часах кроме циферблата со стрелкой размешался еще целый планетарий: врашаюшееся звёздное небо, календарь и зодиак с перемещающимися по нему планетами. У часов не было еще точного маятникового регулирования хода, и их приходилось периодически поправлять по солнечным часам.

В 1510 году немецкий механик Генлайн приспособил к часовому механизму стальную пружину и сделал первые карманные часы. Они имели округлую форму, футляр был украшен затейливым орнаментом, отчего такие часы получили название "нюренбергские яйца". Состоятельные люди обзавелись такими маленькими часиками со множеством колёсиков, их можно было носить в кошельке.

Введение пружинного привода в начале XVI в. существенно расширило возможности использования механических часов. Этот вид привода до сих пор преобладает у массовых часов.

Затем был изобретен маятник. Следующим шагом вперед стал анкерный механизм. В 1657 году голландский ученый Христиан Гюйгенс, изучив свойства маятника, изготовил механические часы с маятником.

Он предложил использовать в качестве регулятора колебаний крутильный маятник – балансир со спиралью. Маятник, раскачиваясь вправо и влево, не позволяя колесу перемещаться при каждом размахе больше, чем на один зубчик. Позднее были изобретены часы с минутной и секундной стрелками. Точность часов возросла многократно, но перевозить такие часы все равно было невозможно.

Современный вариант часов с гирями и маятником.

К сожалению, механические колесные часы исправно работали только на суше, а мореплаватели до тех пор полдьзовались песочными часами – «склянками». Морские часы были изготовлены в 18 веке йоркширским столяром Дж. Харрисоном. Испытывал хронометр капитан Джеймс Кук, составивший благодаря ему карту островов Полинезии.

Изобретение механических часов приписывается разным лицам. В частности, изобретателем часов называют монаха и математика Герберта Ориякского (930-I003 гг.), который ввел в Европе арабские цифры и счет на абаке. В романе М. Булгакова «Мастер и Маргарита» Воланд величает его «известным чернокнижником». Так и было. Герберт (впоследствии папа Сильвестр ТТ) знал больше своих современников, следовательно, он был чернокнижником, за что и был, по-видимому, отравлен. Скорее всего, его часы были водяными. Герберт во время своих поездок по Испании мог знакомиться с принципом действия и устройством различных арабских астрономических приборов и, прежде всего, водяных часов. Совершенно определенно, что в VI в. арабы оснастили часы искусным механизмом, с помощью которого на циферблате каждый час появлялась какая-нибудь кукла. Но водяные часы никогда не показывали точное время. Герберт был автором солнечных часов, изготовленных в 996 г. для города Магдебурга. Однако, ни в одном более позднем источнике нет упоминания о том, что идеи Герберта кто-либо стал развивать после его смерти.

Изобретателями механических часов называют и других лиц. Во всяком случае, схемы первых башенных часов были различными. С течением времени часы стали сложнее. Можно считать, что изобретение и изготовление часов определенным образом способствовали становлению механики. Очевидно, например, что зубчатые колеса столь широко распространились в технике во многом благодаря изобретению часов. Производство часов, даже таких крупных и несовершенных, какими были первые образцы, требовало гораздо более высокой точности изготовления, чем все прежние машины. Говорят, что современное машиностроение есть детище от «брака» тонкого мастерства часовщика с техникой тяжелого машиностроения, применявшейся строителями водяных мельниц и других мощных двигателей.

У китайцев с начала нашей эры были часы (или действующие астрономические модели), которые приводились в движение водяным колесом. Одни из них, созданные между 1088 и 1092 гг., имели своеобразное спусковое устройство, которое задерживало вращение колеса до тех пор, пока каждый ковш не наполнится доверху, а затем допускало его поворот на определенный угол. Однако это приспособление не было настоящим спуском, поскольку вращение колеса определялось главным образом течением воды. Оно весьма отличалось от балансового и шпиндельного спусков европейских часов XIV в. Сколько-нибудь достоверных данных о том, что изобретения Китая повлияли на развитие часовых механизмов в Европе, не имеется, хотя такая возможность и не исключена.

В Европе Виллард де Гонкур описывал (приблизительно в 1250 г.) грубое спусковое устройство, позволявшее фшурке ангела всегда показывать рукой на солнце. Но это опять же мало напоминает шпиндельный спуск.

Равномерность хода механических часов, приводимых в движение подвешенной гирькой, зависит от спуска («сторожка»), который через определенные промежутки времени прерывает движение часового механизма. Происхождение этого устройства еще туманнее, чем в случае подавляющего большинства средневековых изобретений.

В современных механических часах используется пружинный двигатель. В старинных часах двигателем была гиря. И сейчас еще таких часов достаточно. Прототипом первых часов многие считают колодец с воротом. Ворот - это вал, на который намотана веревка: один конец веревки прикреплен к вороту, а к другому привязано ведро. Вращая ворот за рукоятку, вы поднимаете ведро с водой. Но стоит вам упустить ведро, которое вы только что с трудом подняли, как оно стремглав полетит вниз, разматывая веревку и заставляя ворот и рукоятку с бешеной скоростью вращаться. Возможно, что для изобретателя часов с гирей образцом послужил именно колодец с воротом. Ведро напоминает гирю, а вращающаяся рукоятка - стрелку.

Для обеспечения равномерности движения стрелки было придумано приспособление - регулятор. Такой регулятор есть во всех механических часах: и в грузовых, и в пружинных.

Гиря, опускаясь, заставляет вращаться не только вал, но и соединенное с ним зубчатое колесико. Чтобы затормозить вращение этого колесика, рядом с ним расположена ось с двумя лопаточками. Одна лопаточка попадает в какой-то момент между двумя зубцами колесика. Зубец, которому лопаточка мешает пройти, толкает ее вперед. От этого ось поворачивается на полоборота, и нижняя лопаточка застревает между двумя другими зубцами. А для того, чтобы колесику не так-то легко было вращать вертушку, на верхний конец оси насажен брус с двумя грузиками. Заставив гирю вращать вертушку да еще брус с грузиками, можно обеспечить ее медленное и равномерное опускание (небольшими толчками).

Первые часы по сравнению с современными были очень просто и грубо сделаны, и поэтому показывали время не очень точно. У них была только одна стрелка - часовая. Заводить их приходилось по нескольку раз в день, поэтому часовщик должен был жить в башне с часами, чтобы следить за механизмом. Цифры на циферблате показывали от 1 до 24, а не так, как сей-час-до 12. Один час они били после захода солнца, а 24-на заходе следующего дня. В старину началом суток считалась не полночь, как теперь, а время захода солнца. Позже стали размечать циферблат, повторяя цифры от 1 до 12 два раза - для ночи и для дня. Но через некоторое время стали делать часы с привычным сейчас счетом.

Согласно некоторым документам, часы появились в Англии около 1286 г., во Франции - около 1300 г., в Италии - около 1335 г. Известно, что впервые механические часы зарегистрированы в документах в 1320 г. Однако эти первые известные нам часы, кстати, современники Данте Алигьери (башенные часы упоминаются в «Божественной комедии») уже представляли образец высокого мастерства: довольно сложный механизм воспроизводил движение планет и Луны. По мнению Лэндса, механические часы родились около 1250 г. Именно к этому времени относятся первые упоминания о профессии часовщика, а в записях церковных расходов появляется статья, предусматривающая оплату мастеру, ремонтирующему башенные часы. Первоначально их роль сводилась к тому, чтобы созывать своим боем на молитву (что же это за часы без боя?). Появление механических часов вызвало серьезные изменения в жизни людей.

По церковным колоколам горожане распределяли в Париже свой день. Сапожники, обойщики, суконщики, позументщики кончали работу с первым ударом к вечерне. Булочники пекли хлеб до заутрени. Плотники кончали работу с первым ударом большого колокола церкви Нотр-Дам. В восемь часов вечера летом и в семь часов зимой колокола давали сигнал: туши свет. И все поспешно тушили лампы и свечи и ложились спать.

Часы, о которых до нас дошли лишь косвенные сведения, были признанными шедеврами, предметом гордости церквей и монастырей. Так, до нашего времени дожил часовой механизм собора в Солсбери, построенный в 1386г. Он состоит из двух серий колес, приводимых в движение гирями: одной для указания времени, другой для боя. Самые старые документы о механических часах, содержащие описание и чертеж, опубликованы в одиннадцати различных рукописях, одна из которых принадлежит создателю часов профессору астрономии и медицины Джованни де Донди из Падуи. Он закончил сооружение часов в 1364 г. после 16 лет труда.

Одни из первых появились башенные часы в Англии (1286 г.). Король Эдуард Первый велел поставить большие часы на Вестминстерской башне в Лондоне, над зданием парламента. Это высокая четырехугольная башня с остроконечным куполом, которая возвышается над всеми окрестными зданиями, как великан над карликами. Триста шестьдесят ступеней ведут наверх к Большому Тому - так прозвали англичане свои первые часы. Четыре века подряд Большой Том без устали отбивал время. В туманные лондонские дни старая башня как маяк среди моря рассылала во все стороны свои глухие тревожные сигналы. Потом место Большого Тома заняли другие часы - Большой Бен.

Вскоре появились и в других городах Европы башенные часы. Карл Пятый, король Франции, выписал из Бургундии часового мастера Генриха де Вика, которому поручил поставить часы на башне королевского дворца в Париже. Восемь лет работал над постройкой часов мастер. За то, что он присматривал потом за часами, ему было положено жалованье - шесть су в день - и отведено помещение в той же башне, где находились часы.

Через несколько лет другой мастер - француз Жан Жуванс построил часы для одного из королевских замков. На них имеется надпись: «Карл Пятый, король Франции, поставил меня с помощью Жана Жуванса в лето тысяча триста восьмидесятое» Жан Жуванс и Генрих де Вик-вот немногие из первых часовщиков, имена которых дошли до нас.

Карманные часы

Около 1500 г., наконец, появились карманные часы. Изобрел их часовой мастер немецкого города Нюрнберга Петер Генлсйн. Говорили, что он еще мальчиком удивлял всех своими способностями. И в самом деле, задача была под силу только очень способному человеку.

Самая большая трудность была в том, чтобы заменить гири каким-нибудь другим двигателем. Петер Генлейн приспособил для этого пружину. В глубине механизма карманных часов размещается круглая плоская коробочка, сделанная из латуни. Это «барабан», домик, в котором помещается двигатель часов -пружина. Один конец пружины - внутренний - неподвижен; он прикреплен к оси, на которой сидит барабан. Другой - наружный - прикреплен к стенке барабана. Чтобы завести часы, надо вращать барабан и тем самым закручивать пружину. Как только мы предоставили пружину самой себе, она начинает разворачиваться, наружный кончик ее возвращается на прежнее место, а вместе с ним и барабан делает столько же оборотов назад, сколько раньше сделал вперед. Несколько зубчатых колесиков передают вращение барабана стрелкам - так же, как в часах с гирей. Для того чтобы замедлить разворачивание пружины, Петер Генлейн воспользовался примерно таким же механизмом, какой делали в больших часах.

Стрелка была только одна. Часового стекла не было. Над каждой цифрой - шишечка, для того чтобы в темноте можно было узнать, который час. Шишечки нужны были еще вот почему. В старину считалось очень невежливым смотреть на часы, находясь в гостях. Если вы взглянете на часы, хозяева могут подумать, что они вам надоели. Поэтому, когда гость собирался уходить, он опускал руку в карман своего камзола и незаметно нащупывал стрелку и шишечку, около которой она стояла. У первых карманных часов стекла не было. Оно появилось только в начале XVII в. Головка часов сначала служила только для подвешивания, а заводили часы не головкой, а ключом.

Первые карманные часы были названы нюренбергскими яйцами, хотя на самом деле они имели форму не яйца, а круглой коробочки. Но очень скоро часам стали придавать самую разнообразную форму. Тут были и звезды, и бабочки, и книги, и сердца, и лилии, и желуди, и кресты, и мертвые головы. Часы эти были часто украшены миниатюрными картинами, эмалью, драгоценными камнями. Такие красивые игрушки жаль было прятать в карман, и поэтому их стали носить па шее, па груди и даже на животе. Некоторые щеголи носили двое часов - золотые и серебряные, чтобы все видели, как они богаты. Носить часы в кармане считалось неприличным.

Часовые мастера настолько виртуозно и искусно выполняли свою работу, что им удавалось делать совсем крошечные часики, которые носили в виде серег или вместо камня в перстне. У королевы датской, которая вышла замуж за английского короля Якова Первого, было кольцо со вделанными в него часиками. Эти часики отбивали время, но не с помощью колокольчика, а маленьким молоточком, который тихонько ударял по пальцу. Удивительно, какие чудесные вещи вылупились из грубых ню-ренбергских яиц! Сколько искусства нужно было, чтобы сделать такой перстень! Ведь в то время вся работа производилась руками.

Сейчас, когда часы изготовливают машинным способом, мастерам приходится только собирать отдельные части, изго-товленные машинами. В их распоряжении всевозможные токарные станочки, машинки для нарезания зубцов и т.д. Не мудрено, что часы сейчас дешевы и доступны всем. Но 400-500 лет назад сделать часы более или менее хорошие было нелегко, и часы стоили очень дорого.

Карманные часы с боем были не всегда удобны. Они били каждые полчаса, и звон их, говорят, мешал разговору. Возможно, что именно поэтому они вышли из употребления. Позже двум английским часовщикам удалось сделать часы, которые били только тогда, когда нажимали головку.

Особенно ценились «часы с репетицией» работы знаменитого Бреге (Abraham Louis Breguet) родом из Швейцарии. При нажатии на головку, раздавался необыкновенно мелодичный звон. Маленькие молоточки отбивают сначала часы, потом четверти и, наконец, минуты. Невольно вам начинает казаться, что этот тихий, печальный звон доносится откуда-то из другой страны, с колоколен сказочного города, от которого вас отделяет только золотая крышка часов.

Луи Бреге (иногда пишут Брегет) (1747-1823 гг.), один из представителей знаменитой французской семьи, был выдающимся часовщиком. За свое мастерство и большие заслуги в усовершенствовании часовых механизмов он был избран членом Па-рижской Академии наук. Бреге создал лучшие для своего времени хронометры и ряд точных физических приборов. Часы его работы описаны А.С. Пушкиным в «Евгении Онегине»

Современный механизм завода часов и перевода стрелок был изобретен только в 1835 г. парижским часовщиком Раймондом Берто.

Главные московские часы

В старой Москве тоже был свой Большой Том - часы на Спасской башне в Кремле. Первые московские часы были изготовлены монахом Лазарем Сербиным в 1404 г. по заказу князя Владимира Дмитриевича, сына Дмитрия Донского. Этот инок прибыл в Москву с Афона, где находилось несколько православных монастырей, распространявших византийскую культуру среди славян. Часы были установлены на одной из башенок белокаменного Кремля, недалеко от того места, где сейчас находится Благовещенский собор. Они эти были устроены особенным образом. Обыкновенно в часах вращается стрелка, а циферблат остается неподвижным. Тут было наоборот: циферблат вращался, а неподвижной оставалась стрелка. Да и стрелка была диковинная: в виде маленького солнца с лучами, которое было укреплено на стене над циферблатом. В довершение всего, на циферблате было обозначено не двенадцать часов, как обычно, а целых семнадцать. Как же это москвичи считали время по таким странным часам?

Ответ на это мы находим в записках путешественников. Вот что пишет о часах Спасской башни путешественник Мейерберг:

«Они показывают часы дня от восхождения до заката сол-нечного... Русские разделяют сутки на двадцать четыре часа, но считают часы по присутствию или отсутствию солнца, так что при восхождении оного часы бьют один, потом продолжают бить до самого заката. После этого начинают счет с первого ночного часа вплоть до наступления дня... Когда бывают самые долгие дни, часы показывают и бьют до семнадцати, и тогда ночь продолжается семь часов».

Вот какой сложный был тогда счет времени! Не мудрено, что за часами требовался постоянный присмотр. Когда часовщик, живший в башне, бывал навеселе, часы показывали неверное время, сбивая с толку купцов в торговых рядах и писарей в приказных канцеляриях. По ночам, когда на Спасской башне били часы, по всему городу начинался стук и трезвон.

«На всякой улице, - говорит Мейерберг, - поставлены сторожа, которые каждую ночь, узнавая время по бою часов, столько же раз колотят в сточные желоба или в доски, чтобы стук этот давал знать об их бдительности шатающимся по ночам негодяям».

Часы Лазаря Сербина долгое время были единственными не только в Москве, но и во всей Руси. В 1435 г. появились часы в Великом Новгороде. Несколько позже, в 1476 г., часы установили в Святогорском монастыре города Пскова. Самые древние из дошедших до нас часов - часы Соловецкого монастыря - из-готовлены в 1539 г. новгородским мастером Семеном Часови-ком. Механизм, сделанный Семеном Часовиком, был железный, кованый.

На Спасской башне (бывшей Фроловской) часы установили в 1625 г., когда английский мастер Христофор Головей надстроил ее шатром, Bin/три которого разместил часовой механизм. В работе принимали участие и русские мастера: поморские крестьяне Ждан, его сын Шумило Жданов и внук Алексей Шумилов.

В 1702 г. Петр I закупил в Голландии трое башенных часов, одни из них доставили в Москву. В 1706 г. они были установлены на спасской башне и пущены в ход кузнецом Никифором Яковлевым. Часы имели циферблат с 12-часовым делением. Первоначально куранты играли мелодию гимна «Коль славен...». С 1706 по 1815 г. эти часы неоднократно ремонтировались русскими мастерами Семеном Ивановым, Яковом Лебедевым и др.

В 1851-1852 гг. износившийся механизм был разобран и вместо него фирма братьев Бутеноп установила новые часы. Появились четыре циферблата и минутные стрелки, механизм стал иметь четыре заводных вала. Часы благополучно проработали почти полтора века и продолжают отмерять московское время. Диаметр циферблатов 6,2 м, длина минутных стрелок -3,27 м, часовых - 2,97 м. Масса каждой стрелки около 60 кг, а масса всего механизма составляет 25 т. Раньше было 33 колокола, сейчас - 10.

Первый раз Кремлевские куранты прозвучали в эфире 20 февраля 1926 г. До этого в течение почти двух лет по радио звучали колокола часов с башни Вестминстерского аббатства в Лондоне.

И. П. Кулибин и его часы

Гениальный русский изобретатель и конструктор Иван Петрович Кулибин (1735-1818 гг.) смастерил часы в виде гусиного яйца, которые били часы, половины и четверти. Каждый час в середине яйца растворялись двери. В глубине появлялись маленькие фигурки. После представления играли куранты, и двери закрывались.

У Ивана Петровича Кулибина было много замечательных изобретений. Толпы народа стекались в Таврический сад в Пе-тербурге посмотреть на выставленную там большую модель кулибинского одноарочного моста, который должен был одной громадной дугой соединить оба берега Невы. А кулибинский семафорный телеграф был наряду с телеграфом француза Шаппа одной из самых удачных попыток построить, как тогда говорили, «дальноизвещающую машину».

Его «машинное судно», которое шло против течения под действием силы самого течения, блестяще выдержало испытание и на Неве и на Волге. Ялик с двумя гребцами едва поспевал за «машинным судном», которое везло груз в четыре тысячи пудов.

Единственное, что удалось Кулибину осуществить за всю его долгую жизнь, - это несколько игрушек да еще зеркальные фонари для карет и прибор для открывания окон в дворцовых коридорах.

Если бы Кулибин родился где-нибудь в Америке или в Англии, он был бы сейчас так же знаменит во всем мире, как Фулыпон и Аркрайт. Но Кулибин родился и вырос при крепостном строе.

Маятник и часы

Галилео Галилею (1564-1642 гг.) показалось, что качания лампады в соборе продолжаются всегда одинаковое время. Постепенно качания становились все меньше и меньше, пока лампада не успокаивались совсем, но и при меньшем размахе время качания было одно и то же. Время он определял по ударам пульса. Позже Галилей проверил свое наблюдение. Он заметил, что все маятники - грузики на нитке - совершают свои качания в одно и то же время, если длина нитки одна и та же. Чем короче была нитка, тем меньше времени продолжалось каждое качание. Можно сделать такой маятник, каждое качание которого - вправо и влево - будет продолжаться ровно секунду. Для этого нитка должна быть длиной около метра. В результате этих наблюдений (1583-1595 гг.) Галилей сделал вывод, что можно сделать точные часы. Нужно было бы приспособить маятник к часам, сделать так, чтобы маятник регулировал ход часов. Однако, построить такие часы не удалось ни Галилею, ни его старшему сыну.

Эту задачу удалось решить к 1656 г. другому знаменитому ученому-голландцу Христиану Гюйгенсу (1629-1695 гг.), механику, физику и математику. Сведения о работах Галилея и его сына он, по всей вероятности, получил от своего отца, Константина Гюйгенса, который был послом Голландии во Франции. В это же время в Париже находился сын Галилея.

Устройство стенных часов с маятником совсем не так сложно. В корпусе находятся гиря и барабан, на который намотана веревка. Вместе с барабаном вращается зубчатое колесо. Это первое колесо вращает маленькую шестеренку, а вместе с ней - часовое колесо, которое сидит на одной с ней оси. Называется это колесо часовым потому, что к нему прикреплена часовая стрелка. Часовое колесо вращает вторую шестеренку, а вместе с ней и ходовое колесо. Это устройство было известно еще до Галилея и Гюйгенса. Разница в том, что здесь нет вертушки и балансира, а вместо них имеется другое приспособление, которое задерживает ходовое колесо и не дает гире чересчур быстро опускаться. Наверху над ходовым колесом есть изогнутая пластинка, напоминающая якорь. Она и называется якорем. Якорь все время качается вместе с маятником, который подвешен позади механизма. Положим, что левый крючок якоря застрял между зубцами ходового колеса. На мгновение оно остановится. Но сейчас же гиря сделает свое дело и заставит ходовое колесо оттолкнуть от себя крючок, который ему мешает. От этого толчка крючок поднимется и пропустит один зубец колеса. Но от этого же толчка маятник качнется влево, а правый крючок якоря опустится и опять застопорит ходовое колесо.