Станислав Михаль - Часы. От гномона до атомных часов

• Название: Часы. От гномона до атомных часов
• Автор: Станислав Михаль
• Издательство: Знание
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1983

Книга знакомит с историей и современными методами измерения времени, с различными типами механических и электрических хронометрических приборов, с конструкцией и работой простых часов и сложных систем единого времени. Любители получат новые сведения о происхождении и возрасте ряда старинных часов с указанием малоизвестных экземпляров и интересных особенностей технологии изготовления деталей часовых приборов.

Книга иллюстрирована чертежами и фотоснимками.

[Не все картинки присутствуют в книге]

---

Новейшая компоновка будильников — это уже небольшой часовой циферблат, расположенный посередине главного часового циферблата. Во время работы часов он, правда, вращался вместе с часовой стрелкой, но независимо от этого можно было устанавливать час сигнала путем поворота циферблата в направлении часовых стрелок так, чтобы удлиненный задний конец часовой стрелки был направлен на соответствующий час, указанный на циферблате. Наряду с обычным металлическим колокольчиком часовщики придумывали различные типы будильников с музыкальными механизмами и инструментами или даже такими устройствами, которые вместо звонка производили выстрел и т.д.

Механизм боя

С самой старой формой механизма боя мы уже встречались при описании механических часов. Это было простое устройство, которое объявляло каждый час ударом молоточка по звонку. Механизм боя приводился в ход штифтом на часовом колесе, который приподымал спусковой рычаг.

Более совершенный механизм боя, отбивающий часы соответствующим количеством ударов, был сконструирован позже и в течение нескольких столетий имел два различных вида. Более старый вариант — со стопорным колесом. На окружности этого колеса имеется 11 зазоров, расположенных на пропорционально нарастающих расстояниях, определяемых количеством ударов бьющего молотка. Пуск механизма осуществлял первоначально опять-таки штифт на часовом колесе. Согласование работы механизма боя и механизма хода было весьма кропотливым делом. Если часы спешили, то не оставалось ничего иного, как останавливать их на необходимое время, а если они опаздывали, требовалось, наоборот, задерживать механизм боя и дать пройти требуемому интервалу задержки.

Наконец, в середине XVI в. появилась у часов фрикционная муфта, которая позволяла перемещать стрелку независимо от хода часового механизма. Дальнейшим усовершенствованием было создание 12-зубой звездочки на валу часовой стрелки. Каждый час один из зубьев этой звездочки приподымал выпускной рычаг механизма боя и приводил его в действие, а затем штифты на ведущем колесе раскачивали молоточек боя. Чтобы при этом механизм боя не ускорялся, его движение тормозилось маленькой двухкрыльчатой или четырехкрыльчатой ветрянкой. Когда в XVII в. завели минутную стрелку, то спусковой штифт переместили с часового колеса на минутное. Вскоре после изобретения механизма для отбивания часов и получасов появились на башнях часы, отбивающие четвертьчасовые периоды. Если для отбивания получасов достаточно было иметь один механизм боя, то для отбивания, каждой четверти часа требовалось уже иметь два соединенных друг с другом механизма. Спусковое устройство ходового механизма приводил в действие механизм, отбивающий четверти часа, который после отбивания четверти часа запускал механизм часового боя. Самыми старыми башенными часами, которые стали отбивать четверти часа, считали башенные часы, установленные в 1389 г. в Руане. Механизм боя некоторых больших часов на башнях XV и XVI вв. был оснащен движущимися фигурами, например двумя фигурами, вооруженными молотками. В иностранной литературе эти фигуры называют jacka и jacquecmarts. С подобными элементами мы иногда встречаемся и у настенных часов с боем.

Механизм боя со стопорным колесом страдал рядом недостатков, в том числе и тем, что стопорное колесо не позволяло повторять один и тот же сигнал времени. Несмотря на это, механизм сохранился вплоть до XVIII в. главным образом в дешевых часах, а в исключительных случаях и позднее, когда в часовом производстве стали уже применять другой, более современный и более универсальный тип механизма боя, применяемый еще и в настоящее время.

Такой механизм боя с так называемым зубчатым сегментом изобрел в 1676 г. Эдвард Барлоу (1636-1716). Бесспорным достоинством этого изобретения была возможность почти неограниченно повторять отбиваемый сигнал, не нарушая при этом очередность отбивания других часов. Новый механизм боя быстро распространился прежде всего в английском часовом производстве.

Механизм боя в виде зубчатого сегмента имеет, помимо автоматического спуска, управляемого ходовым механизмом, еще повторный ручной спуск, которым можно ввести механизм боя в действие независимо от ходового механизма. Кажущаяся на первый взгляд сложность механизма боя, отбивающего четверти часа, все же вовсе не относила его к самым сложным. Хорошие часовые мастерские изготовляли в XVIII в. системы боя, отбивающие сигналы каждые 5 мин или даже каждую минуту.

Йозеф Книбб является автором специальной системы боя, отличающейся экономией энергии. У часов с длительным ходом на одну заводку механизм боя отбивает много ударов — до 5 тысяч ударов в месяц. Столько энергии трудно было бы вместить в одну пружину или одну гирю, поэтому Книбб создал новую систему, основанную на трех основных цифровых символах римского календаря — 1, V, X. Он разделил свой механизм боя на две части с звонками, по-разному настроенными. Высший тон соответствовал знаку единицы, глубокий тон — знаку V, а два последующих глубоких тона — знаку X. По этой системе достаточно было для того, чтобы отбить 12 часов, не 12 ударов, а только четыре, т.е. два с глубокими тонами и два с высокими тонами.

Двухголосные механизмы боя, отбивающие четверти часа, появились уже у некоторых напольных часов в конце XVII в. Позднее отбивание часового сигнала распадалось на пять, семь и больше звонков или гонгов, настроенных на разных шкалах. Известная мелодия Генделя из «Мессии», которую уже в течение десятка лет отбивает Биг Бен на башне Вестминстерского дворца в Лондоне, была первоначально предназначена для четырех колоколов костела св. Марии в Кембридже. Эта мелодия ожидала расцвета своей популярности более 60 лет, истекших до 1794 г., когда Кротч и Джовет завершили свой часовой механизм для Кембриджа.

На Европейском континенте двухголосные механизмы боя называют petit sonnerie, а в Англии они известны как английская система боя. Если они при каждой четверти часа отбивают и весь данный час, а после нажатия повторной кнопки отбивают и отдельные минуты четвертьчасового интервала, то они относятся к группе grande sonnerie. Эти часы пользовались в Центральной Европе большой популярностью, особенно среди австрийских часовщиков XVIII и XIX вв. Однако французские часовщики тоже имеют большие заслуги в техническом совершенствовании этих часов.

Со временем возникло много различных систем боя. Некоторые из них, например голландские, отмечающие одновременно данные о прошлом или о последующем часе, были весьма сложны. Конструктивные элементы механизма боя тоже изменялись. Колокольчики, которые слишком увеличивали толщину часов, особенно карманных, уступили свое место спиральным пружинам боя Бреге, а у больших часов — струнным, стержневым или же арфовым гонгам.

Сложные хронометрические приборы с календарными устройствами, секундомеры и хронографы

Понятие сложности является в отношении часовых приборов относительным понятием. Средневековому часовщику казалась сложной простая трехколесная система балансовых часов, а для среднего часовщика XVII в. было трудно изготовить хорошие точные часы с боем, которые, например, в 1687 г. изобрел и построил английский часовщик Даниэль Кваре. Однако достаточно было пройти лишь нескольким десятилетиям, и изобретения Кваре стали использовать многие швейцарские часовщики. Из их мастерских стали выходить сотни карманных часов с механизмом боя, заводимым тонкой цепочкой при каждом нажатии на шейку подвесного кольца футляра.

В Швейцарии и Франции стали изготовлять много часов с подвижными фигурами на циферблате и с музыкальными механизмами. На циферблатах этих часов оживали библейские и пасторальные сцены или более прозаические сцены из повседневного труда людей.

В XIX в. пользовались очень большой популярностью карманные часы с музыкальным боем, изготовлявшиеся женевскими часовщиками. Их механизмы имели плоский металлический диск с двусторонними штифтами и лучеобразно расположенными стальными язычками. Наряду с этими появились несколько позднее другие типы музыкального механизма с цилиндром и штифтами, который использовали первоначально лишь для больших стоячих и настенных часов. Большие часы позволили, само собой разумеется, применение разных видов музыкальных механизмов, которые не удавалось использовать для карманных часов. Это были, например, часы с металлическими или стеклянными колокольчиками, с плоскими гонгами или дудочками, которые и теперь очень ценят коллекционеры. В Чехословакии прославился производством игральных механизмов и играющих часов пражский завод Вилленбахера и Ржебичека, основанный в 1829 г. (его изделия были известны во Франции, Германии, Польше и России), или же пражская мастерская Славика и Прейсзлера.

В конструктивном и производственном отношении были весьма сложны хронометрические приборы, оснащенные сложным календарным механизмом. Устройство для непрерывного отображения данных с автоматической перестановкой данных в конце месяца, так называемый годовой календарь, иногда дополнялось еще вечным календарем, регистрирующим одновременно и високосные годы. Весьма совершенные карманные часы этого рода с циферблатами лунных фаз производил французский часовщик Ахилл Брокот (1817-1878). Правда, первые часы с указанием лунных фаз появились еще в XVI в., но чаще всего мы встречаем во многих разных видах лишь экземпляры, относящиеся к началу XVIII в. Зодиаковые циферблаты известны по курантам XIV и XV вв. Некоторые астрономические приборы оснащены специальным кулачковым устройством, изменяющим длину маятника в течение хода часов. Включением и выключением кулачкового механизма удавалось измерять на часах среднее или подлинное солнечное время. Форма кулачка, непрерывно изменяющая длину маятника, была выведена из координат, вытекающих из уравнения времени. Это уравнение времени указывает временные разницы между кульминационными пунктами подлинного и среднего солнца. По этому уравнению можно четырежды в год — около 15 апреля, 14 июня, 1 сентября и 25 декабря — согласовывать условное среднее солнце с подлинным Солнцем, причем уравнение времени в эти дни равно нулю. Во все остальные дни среднее солнце отклоняется от подлинного либо к востоку, либо к западу. Максимальная разница между обоими временами колеблется от нуля до максимума, достигающего около 16 мин.