История часов. Эволюция от солнечных до водородных - Семен Бронников

Вначале наручные часы носили только женщины. Им нравились богато украшенные драгоценными камнями ювелирные изделия, которые отличались низкой точностью хода. Мужчины, участвующие в военных действиях, оценили необходимость наручных часов, и их массовое производство для армии начала фирма Girard-Perregaux.

Механические часы — часы, использующие маятник, который периодом колебаний измеряет время в течение суток, месяца, года и который приводится в движение гиревым, пружинным или электрическим источником энергии с электромеханическим преобразователем. В качестве меры времени используются инерционные свойства колебательной системы в виде классического и пружинного маятника, при регулировании длинного маятника или спиральной пружины в виде балансового регулятора (+/-).

Механические часы состоят из нескольких основных частей:

Источник энергии — заведённая пружина или поднятая гиря.

Спусковой механизм — устройство, которое преобразует непрерывное вращательное движение в колебательное или возвратно-поступательное движение. Спусковой механизм определяет точность хода часов.

Колебательная система — маятник или балансир (баланс).

В 1770 году впервые в швейцарских часах был использован часовой механизм с автоподзаводом, так швейцарский часовщик Абрагам-Льюис Переллет реализовал свою идею «вечных» часов — часов, которые не нуждались бы в постоянном подзаводе, а заводились бы самостоятельно при ходьбе. Так появились часы, снабженные механизмом подзаводки и перевода стрелок — ремонтуар.

Позднее в наручных часах устанавливается эксцентрик (на языке часовщиков ротор или сектор, так как выполнен в виде лёгкой пластины с накладкой в форме сектора дуги из тяжёлого вольфрамового сплава; в дорогих часах применяются сплавы золота, ещё более тяжёлые), который вращается при движении руки и заводит пружину. Поэтому при постоянном ношении часов их вообще не требуется заводить. Механизм автоподзавода и пружина соединены фрикционом.

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 или в болезненном состоянии), 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 находиться в заведенном состоянии. «Биндеры» работают от бытовой электросети (220 в или 110 в) либо от аккумуляторных батарей.

Создается система шестерёнок, соединяющая пружину и спусковой механизм — ангренаж.

Балансирный механизм наручных часов; подшипник на часовом камне — рубине алого цвета.

Голландец Христиан Гюйгенс и англичанин Роберт Гук независимо друг от друга разработали другой колебательный механизм, который основан на колебаниях подпружиненного тела.

В состав балансирного механизма входят: балансирное колесо; спираль; вилка; градусник — рычаг регулировки точности; храповик.

Точность хода регулируется градусником — рычагом, который выводит из работы некоторую часть спирали. Баланс чувствителен к колебаниям температуры, поэтому колесо и спираль делают из сплавов с небольшим коэффициентом температурного расширения. Второй вариант, более старый — делать колесо из двух разных металлов, чтобы оно изгибалось при нагреве (биметаллический баланс).

Для повышения точности хода баланс снабжался винтами, которые позволяют точно сбалансировать колесо. Появление прецизионных станков-автоматов избавило часовщиков от балансировки, винты на балансе стали чисто декоративным элементом.

Балансирный механизм применяется преимущественно в переносных часах, так как, в отличие от маятниковых, может эксплуатироваться в разных положениях. Из-за нечувствительности к колебаниям температуры, а также благодаря большей долговечности в башенных и некоторых видах напольных и настенных часов всё равно применяется маятник.

В конце XVII века английский математик Фатио де Дюилье открыл метод сверления рубинов с использованием алмазного инструмента. Алмазное сверло позволяло делать в рубине отверстия небольшого диаметра с очень ровными краями; просверленные таким образом рубины могли быть использованы в качестве часовых подшипников, что повышало точность и долговечность механических часов. В марте 1705 году Фатио продемонстрировал часы на камнях в Королевском обществе.

До 1768 года часы на камнях изготавливались исключительно в Англии; на континенте этот метод впервые освоил швейцарский часовщик Фердинанд Берту. С тех пор рубиновые камни повсеместно используются в качественных механических часах.

Интересно, что до появления механических часов время узнавали по звуку церковных колоколов. Поэтому в первых механических часах был только бой, без циферблата. В некоторых языках башенные часы и колокол называются одним и тем же словом, например, по-голландски и то, и другое будет klok.

В часах появился репетир. От фр. répéter — повторять, воспроизводить. Более сложный механизм, позволяющий при нажатии на кнопку отбить время звуком. Изначально был разработан для моряков, которым надо было в тёмное время суток узнать текущее время, не разжигая огонь.

Существует несколько видов репетиров.

Минутный — отбивает часы, четверти, минуты. Пятиминутный — отбивает часы и количество пятиминут после часов.

Получетвертной — отбивает часы и количество получетвертей после часов.

Децимальный — отбивает часы и количество десяти минут после часов.

Четвертной — отбивает часы и количество четвертей после часов.

В часах появился календарь. Календарь бывает разной сложности — от простого указателя числа, который приходится переводить, если в месяце менее 31 суток, до сложного механизма, учитывающего високосные года.

Создали часы, показывающие фазы Луны. Это астрономическая функция. Дополнительный циферблат или диск, отградуированный на 29,5 дней и изображающий Луну в различных фазах.

Часы стали показывать уравнение времени. Астрономическая функция в часах, учитывающая разницу между средним местным временем, которое показывают обычные часы, и реальным солнечным временем.

Стали изготавливать командирские часы с люнетом. В некоторых наручных часах (например, «Командирских», Россия) вокруг циферблата установлено поворотное кольцо с делениями (люнет, безель). Предназначен он для того, чтобы засекать время. В водолазных часах люнет крутится только против часовой стрелки, чтобы при случайном повороте нельзя было увеличить оставшееся время (что может привести к нехватке воздуха). По водолазной традиции, последние 15 или 20 минут люнета делают красными (сигнал на всплытие).