П ервые примитивные понятия для измерения времени (сутки, утро, день, полдень, вечер, ночь) древним людям подсознательно подсказала регулярная смена времени года, смена дня и ночи, перемещение Солнца и Луны по небесному своду. Время шло. Способы измерения времени постепенно совершенствовались. Длительный период люди обходились календарным измерением времени, подсчитывая количество истекших или предстоящих суток. Примитивными приспособлениями для отсчета времени были ремешок с узелками и дощечка с зарубками. Ежесуточно делая зарубку, человек мог подсчитать количество прошедших дней; развязывая каждый день по узелку, можно было определить число оставшихся суток до какого либо ожидаемого события.
С древних времен смена дня и ночи(сутки) служили единицей измерения относительно небольших интервалов времени. Положение Солнца на небе использовалось в качестве той часовой стрелки, по которой люди определяли время в дневную часть суток. Именно движение солнца легло в основу солнечных часов, которые появились примерно 5,5 тысяч лет назад. Принцип действия солнечных часов основан на движении тени, отбрасываемой неподвижным ориентиром в течение дня.
Солнечные часы состоят из указателя, отбрасывающего тень и играющего роль стрелки, а так же циферблата с нанесенными на него делениями, обозначающими часы суток. Перемещение стрелки-тени, отражающей суточное вращение Земли, позволяет определять время.
Солнечные часы - «Гномон»
Солнечные часы - простейший прибор для отсчета времени, их принято называть древним греческим именем - Гномон.
По таким часам можно было определить время с точностью до часа. Конечно, пользоваться такими часами можно было только в светлое время суток. Первые гномоны были сложными архитектурными сооружениями в виде высоких обелисков, охваченных полукружием каменных столбов которые и являлись ориентиром для определения времени. Затем солнечные часы стали более совершенны, уменьшились в размерах, получили штриховую шкалу. Были известны даже карманные солнечные часы. Многие из первых часов прослужили долго и верно человеку, но появлялись новые, более удобные модели. Основным недостатком солнечных часов была абсолютная бесполезность в пасмурный день или в ночное время. Попытки измерения ночного времени привели к созданию огненных часов.
Огненные (огневые) часы измеряли время по количеству масла сгоревшего в лампе, или воска в свече. Распространенность огненных часов была столь велика, что единицей измерения времени стала свеча. На вопрос: - «Который час?» следовал ответ: - «Две свечи»; что соответствовало примерно трем часам ночи, поскольку вся ночь делилась на три свечи. Такие часы были дешевы и удобны, но неточны. Именно в эти годы был впервые изобретен будильник. Естественно он был огненным. Недостатком таких часов была нерентабельность их применения в дневное время суток, а кроме того, точность их показаний была низка из-за различной скорости выгорания масла и воска у разных ламп и свечей.
Водяные часы - «Клепсидра»
На смену солнечным и огненным часам 2500 лет назад пришли водяные часы. Они были более точны и совершенны. Эти часы надежно работали и днем и ночью. Устройство их было простым: сосуд с отверстием в днище и делением на стенках, по которым можно следить за падением уровня воды. Сосуд изготавливался, как правило, из металла, глины или стекла, наполнялся водой, которая медленно, по капле, вытекала, понижая уровень воды, а деления на сосуде определяли который час.
Водяные часы быстро стали популярны. Их использовали как в домашнем быту, так и в войсках, правительственных учреждениях, школах. Они были на ипподромах, стадионах и судебных учреждениях.
Водяные часы называли «Клепсидрой», что по-гречески означает «Похитительница.» Именно клепсидре мы обязаны появлению выражения - «Течение времени».
В богатейшем торговом городе Египта - Александрии клепсидра получила наибольшее развитие. Именно в Александрии были открыты первые в мире часовые мастерские которые производили разнообразные клепсидры. Производством клепсидр занимались ремесленники, которых звали мастерами автоматических водяных часов. Большинство клепсидр являлись сложным автоматическим устройством, оснащенные сигнальными механизмами и разнообразными движущимися фигурами, которые производили различные движения в определенный час. С этого момента к водяным часам интерес усилился так как часы стали нести развлекательную функцию. Восточная Римская империя (Византия) развивала технические и культурные традиции античности, а автоматические водяные часы служили украшением многих помещений императорского дворца в Константинополе.
Песочные часы состоят из двух сообщающихся сосудов закрепленных в деревянной оправе. Работа песочных часов основана на пересыпании точно откалиброванного речного песка из одного сосуда в другой через узкое отверстие, в одну песчинку в одинаковые промежутки времени, принцип работы идентичен водяным часам но из сосуда в сосуд бежит не вода а песок.
Половинки стеклянного сосуда имели форму чаши и предназначались для измерения незначительных промежутков времени. Подобные часы могли отмерять различные промежутки времени от 15 минут до нескольких часов, что зависит он емкости сосудов и размера отверстия между ними. Недостаток этих часов заключается в необходимости переворачивать песочные часы после пересыпания песка из верхнего сосуда в нижний.
Башенные часы
Механические часы, по своему устройству напоминающие современные, появились в 14 веке.
Это были огромные тяжеловесные механизмы башенных часов, которые приводила в действие гиря, подвешенная на канате к ведущему валу механизма. 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.
Для дальнейшего усовершенствования часов огромное значение имело открытие законов колебания маятника, сделанное Галилеем, которому пришла в голову идея создания механических маятниковых часов. Реальная конструкция таких часов появилась в 1658 году благодаря талантливому голландскому изобретателю и ученому Христиану Гюйгенсу (1629-1695гг). Он же изобрел балансовый регулятор, позволивший создать карманные и наручные часы. Причем, принципиальная конструктивная схема которых почти без изменений сохранилась в современных часах.
Первые карманные часы появились в 1500 году после изобретения заводной пружины известным часовым мастером Нюренберга Петером Генлейной, но эти первые карманные часы имели шпиндельный регулятор и обладали низкой точностью. Только после изобретения баланса, карманные часы из модной, дорогой и бесполезной игрушки превратились в точный и функциональный предмет.
Семнадцатый век был веком стремительного развития часового искусства. С момента изобретения спиральной пружины-балансира крутильный маятник в носимых часах полностью заменил обычный. После внедрения горизонтального анкерного спуска, точность хода носимых часов значительно повысилась, что привело к необходимости добавить в механизм минутную, а позже и секундную стрелки.
С момента появления, карманные часы стали предметом роскоши, а их оформление изощренным. Корпуса изготавливали в виде животных и различных геометрических фигур, а для украшения циферблата стали применять эмаль. Именно в то время циферблат карманных часов был накрыт стеклом впервые.
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 А.Бреге турбийона. Вращая с помощью него колебательную систему часов, удается компенсировать влияние гравитации на точность хода. Создание качественных часов превратилось в целое искусство.
Часы продолжают удивлять и радовать своих хозяев уникальными качествами и функциями, а так же оригинальным дизайном. Любой человек сегодня может не только узнать время с точностью до секунды, но и украсить свой гардероб великолепным экземпляром известных часовых фирм.
Часы сегодня, это не только прибор, необходимый для определения времени суток, но и признак престижа и достоинства, стиля, имеющий символическое значение. Часы давно перестали выполнять свою основную функцию, указывая время - они отстаивают право на эстетическую привлекательность и личное уважение.
p.s. Но это всего лишь малая доля из истории развития и истории изобретений приборов времени. .
Самым сложным и интересным механизмом, созданным в средние века, были механические часы. Кто изобрел механические часы? Есть источники, утверждающие, что такие часы впервые появились в Западной Европе. И все же первые механические часы изобрели в Китае и их создал монах, а теперь давайте обо всем по порядку.
В 723 г. буддийский монах и математик И Син сконструировал часовой механизм, названный им «сферической картой поднебесья с высоты птичьего полета», приводимый в движение водой. Вода была источником энергии, но движение регулировали механизмы. Эти часы имели своеобразное спусковое устройство, которое задерживало вращение водяного колеса до тех пор, пока каждый его ковш не наполнится в свою очередь доверху, а затем допускало его поворот на определенный угол, так и началась история механических часов.
Изобретение механических часов в Европе
Когда изобрели механические часы в Европе, сказать затруднительно. В XIII в. они, во всяком случае, они уже существовали. Данте, например, упоминает колесные часы с боем. Известно, что в 1288 г. в лондонском Вестминстере были установлены башенные часы. Они имели одну стрелку, отмечавшую только часы (минуты тогда не измеряли). Маятника в них не было, а ход не отличался точностью.
Башенные колесные часы были не только измерителями времени, но нередко представляли собой подлинное произведение искусства, являясь предметом гордости соборов и городов. Например, башенные часы Страсбургского собора (1354 г.) показывали луну, солнце, части суток и часы, отмечали праздники церковного календаря, Пасху и связанные с ней дни. В полдень перед фигуркой Богоматери склонялись трое волхвов, а петух кукарекал и бил крыльями. Специальный механизм приводил в движение маленькие цимбалы, отбивавшие время. От Страсбургских часов до наших дней остался только петух.
Механические часы в средневековье
В средние века на практике время точно не измеряли. Оно разделялось на приблизительные периоды - утро, полдень, вечер - без четких границ между ними. Французский король Людовик IX (1214-1270 гг.) измерял ночью протекшее время по длине постоянно укорачивающейся свечи.
Единственным местом, где пытались упорядочить счет времени, была церковь. Она разделяла сутки не по природным явлениям (утро, вечер и т. п.), а в соответствии с циклом богослужения, повторяющемся ежедневно. Отсчет начинался с заутрени (к концу ночи), а с рассветом отмечался первый час и дальше последовательно: третий час (утром), шестой (в полдень), девятый (послеполуденный) вечером и так называемый «завершающий час» - время, когда заканчивалось суточное богослужение. Но названия служб отмечали не только интервалы времени, а начало определенных этапов суточного богослужения, которые приходились на разное «физическое» время в разные времена года.
Церковный отсчет времени был потеснен в XIV в., когда башенные часы с боем стали воздвигаться на городских зданиях. Интересно, что в 1355 г. жителям одного французского городка было дано разрешение построить городскую колокольню, чтобы ее колокола отбивали не церковные часы, а время коммерческих сделок и работы суконщиков.
В XIV в. люди начинают старательно считать время. Распространение получили механические часы с боем, и вместе с ними прочно вошло в сознание представление о разделении суток на 24 равных между собой часа. Позднее, в XV в., вводится и новое понятие - минута.
В 1450 г. изобретены пружинные часы, а к концу XV в. вошли в употребление переносные часы, но еще слишком крупные, чтобы их можно было назвать карманными или ручными. На Руси башенные часы появились в 1404 г. и в XV-XVI вв. распространились по всей стране.
Свою обыденную жизнь мы не можем представить без такого мудрого прибора, как часы. Но, гораздо интереснее узнать, как все начиналось. Как появились первые часы на земле?
Вообще, их история длится много столетий, за всю историю своих преобразований часы несколько раз меняли свой образ и форму. Слово «часы» появилось еще в 14 веке. В переводе с латыни это слово означало «звонок». Древние люди умели определять время по движению солнца на небе. Но это время нельзя назвать точным. Определялось оно по нахождению солнца в той или иной части небосклона — на восходе — значит утро, посередине — полдень, закат — соответственно вечер.
Самые первые часы – это солнечные часы. Впервые их начали применять еще в 3500 году до н. э. Принцип их работы заключался в том, чтобы определить время по тени от солнца — ставилась палка, от которой падала тень. Тень указывала на конкретное число на диске, так смотрели время. В 1400 году до н.э. в Древнем Египте появляются водяные часы. Их первое название — клепсирда. Эти часы были сделаны из двух разных емкостей с водой. Уровень в одной емкости был больше, чем в другой. Одна емкость была установлена выше другой, их соединяла труба, по которой вода из этой емкости перетекала в емкость, находящуюся ниже. На емкостях стояли марки, по которым и определяли время, исходя из уровня воды. Водяные часы пользовались всеобщей популярностью и любовь в Греции. Тут же они были более усовершенствованны. Вода из высоко расположенной емкости также капала в емкость, расположенную ниже, из которой поднимался поплавок, с проградуированной палкой, по которой и определяли время.
Также древними греками год был разделен на 12 месяцев, каждый месяц разделялся на 30 равных дней. Таким образом, как мы видим, в «древнегреческом» году было 360 дней. Затем древние греки и жители Вавилона решили разделить день на равные части- часы, минуты и секунды. Сначала день от восхода до заката, был разделен на 12 равных частей. Позже эти части были названы часами. Но оставалась проблема в том, что в разное время года длина ночи была разная. И нужно было урегулировать эту разницу. Поэтому, вскоре сутки стали разделять на 24 часа. Но остается другой вопрос — почему же ночь и день были поделены именно на 12 равных частей? Оказывается, 12 – число лунных циклов в году. Идея же разделить час на 60 минут, а минуту на 60 секунд пришла к людям от шумерской культуры, вообще, цифры в древности играли большую роль во многих культурах.
Самые первые часы с минутной стрелкой появились на свет в 1577 году. Но, все же в них наблюдались некоторые недостатки. Наиболее точными были маятниковые часы, которые изибрели в период с 1656 по 1660 годы. Минусом данных часов было то, что маятник через некоторое время мог остановиться, его заводили снова. На циферблате отображается только 12 цифр, как все мы знаем, поэтому, стрелка должна пройти круг дважды, чтобы отметить сутки. Именно по этой причине, в некоторых странах, были введены аббревиатуры для обозначения времени до полудня (A.М.) и после полудня (Р.М.)
А в 1504 появились наручные часы. Крепились они к руке с помощью нитки. Появились на свет в Германии. Кварцевые часы (кварц- это кристалл), были изобретены только в 1927 году. Это были самые точные часы из всех предыдущих.
Начиная с первого толчка к созданию Вселенной, всё живое и неживое существует во времени. Постичь и изменить его ход невозможно, остаётся только беречь и не растрачивать попусту. Единственный вариант контроля времени – это часы. История часов представляет собой долгий путь от воткнутой в землю палки до новейшей электроники.
Путь к изобретению солнечных часов
Первобытные люди довольно быстро смекнули, что можно определить успешные часы для охоты или рыбалки по движению солнца. Они наблюдали за раскрытием цветов, за тенями. Первый простейший циферблат – воткнутая в землю палка. По ней легко было определить, как в течение дня меняется солнечный свет. Помимо первых астрономических опытов, осуществлялся примитивный контроль над временем. Египтяне в 3500 году до н. э. усовершенствовали этот способ и стали возводить обелиски. Четырёхсторонние сооружения позволяли разделить день на две части по 12 часов. Так люди знали, когда наступал полдень. Чуть позже на столбах появилась маркировка, благодаря которой можно было определить и другие промежутки дня. Однако солнечные часы были абсолютно бесполезны ночью или в пасмурные дни.
Как утекало время
Более совершенным способом контроля времени стали водяные часы. Они представляли собой устройство под названием клепсидра (от древнегреческого «красть», «скрывать» + «вода»). Капля за каплей вода убывала из сосуда, показывая по зарубкам на стенке, сколько времени утекло, – в буквальном смысле. Этим прибором активно пользовались древние римляне с целью определить длину речи ораторов. Подобную конструкцию зрители могли наблюдать в популярной телепередаче «Форт Боярд».
Огневые часы
Полезным изобретением стали огневые часы – два тонких метровых факела с нанесёнными зарубками не только определяли время, но и освещали помещение ночью. На вопрос: «Который час», можно было получить ответ: «Две свечи», что равнялось примерно трём часам ночи – на тёмное время суток хватало как раз три свечи. В Китае этот вид был усовершенствован: к воску крепили металлические шарики, которые, падая по мере сгорания, отбивали определённый час.
Время – песок
Песочными часами люди пользовались ещё до нашей эры. Два сообщающихся сосуда работают идентично водяным часам – только секунды отмеряет речной песок. Минус очевиден: нужно внимательно следить за такими часами и вовремя их переворачивать.
Первые башенные часы
Время неуклонно шло вперёд и требовало более точного измерения. Истории часов свойственен поступательный характер развития. Над созданием первых механических часов трудились лучшие умы человечества. Прототипом стала клепсидра, только движущую силу – струю воды – заменили тяжёлой гирей. Осталось лишь добавить регулятор хода – и вот, первые часы торжественно водружены на башню Вестминстерского дворца в 1288 году. По примеру Англии Страсбургский собор также обзаводится последним словом техники в 1354 году. Те часы имели всего одну стрелку, которая указывала людям на церковные праздники. В полдень механизм оживал: перед искусно выполненной фигуркой Девы Марии склонялись три волхва, а над ними кричал и бил крыльями позолоченный петушок. Это сейчас никого не удивишь часами с кукушкой, но тогда этот мини-спектакль собирал на площади перед собором толпы людей. До нашего времени сохранился только петух.
Дальнейшие изобретения
Первые карманные часы, ставшие предметом роскоши, разработаны в Нюрнберге в 1510 году. Их отличительной особенностью стала заводная пружина. Интересно, что изначально они были только женскими – богато украшенное ювелирное изделие ни один мужчина того времени не надел бы на руку. Маятник как регулятор погрешности был изобретён в 1657 году. В 1680 году появилась минутная стрелка, а в XVIII веке – секундная.
Часовое дело в России
Что касается России, то в летописях часто указывалось точно время какого-то события. Предположительно первыми солнечными часами на Руси была северо-западная башня Спасо-Преображенского собора в Чернигове – солнце освещало в определённое время суток странные узоры над нишами. В начале XV века вслед за Европой башенные часы были установлены на Княжеском дворе Московского кремля сербским мастером Лазарем, а в XVI веке появились западноевропейские портативные солнечные часы.
Шаги в будущее
Следующий революционный шаг в истории часов был сделан в 1957 году компанией Hamilton. Первые кварцевые часы, в которых использовали кристаллы, имели максимальную точность на тот период времени. В 1978 году их дополнили микрокалькулятором – с помощью авторучки можно было нажимать на миниатюрные кнопки и совершать простейшие математические действия. К концу XX века мир уже определял время по электронным часам.
Современные часы в плане дизайна и функций не ведают границ. Предметы искусства, украшения интерьера, стильные аксессуары – они давно уже не просто отмеряют время, а являются частью имиджа, демонстрируя окружающим статус владельца. Но не столь важно, носите вы оригинальный брендовый экземпляр или дешёвую подделку: главное, чтобы стрелки на них шли только вперёд, и постарайтесь, чтобы ни одна секунда жизни не прошла впустую.
Калужская область, Боровский район, деревня Петрово
Генеральная ассамблея ООН объявила 2019 год Международным годом периодической таблицы Менделеева, открытой 150 лет назад.
Этнографический парк-музей «ЭТНОМИР» в преддверии новогодних праздников превратится в научную лабораторию, полную загадок, механизмов и неожиданных сюрпризов. Гости парка станут свидетелями научного эксперимента, который объединит настоящее и будущее. В эту новогоднюю ночь ЭТНОМИР сотрёт границу между волшебством и наукой! В программе:
- Неоновое и световое шоу.
- Научные эксперименты.
- Встреча с Дедом Морозом и Снегурочкой.
- Танцевальные и музыкальные номера.
- Банкет с блюдами кухонь народов мира.
- Ночная дискотека.
- Научно-популярные мастер-классы.
- Красочный салют.
Воспользуйтесь акцией раннего бронирования новогодней программы в ЭТНОМИРе и встречайте любимый праздник со скидкой 17 %! До 1 сентября 2018 года лучшие места по лучшим ценам, не ждите, бронируйте уже сейчас!
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.
