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.

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.

11.01.2017 в 23:25

История происхождения механических часов наглядно демонстрирует начало разработки сложных технических приборов. Когда изобрели часы, они на протяжении нескольких столетий оставались главным техническим изобретением. И до сегодняшнего дня историки не могут сойтись во мнении - кто же на самом деле первым изобрел механические часы, опираясь на исторические факты.

История часов

Еще до революционного открытия - разработки механических часов, первым и простейшим прибором для измерения времени являлись солнечные часы. Уже более 3,5 тысяч лет назад, основанные на корреляции движения Солнца и длиной, положением тени от предметов, солнечные часы были наиболее широко использованным прибором для определения времени. Также в дальнейшем появлялись в истории упоминания о водяных часах, с помощью которых пытались перекрыть недостатки и погрешности солнечного изобретения.

Чуть позже в истории появились упоминания об огневых часах или свечных часах. Данный способ измерения - тонкие свечи, длина которых достигала до метра, с нанесением по всей длине временной шкалой. Иногда дополнительно к боковым сторонам свечи крепили металлические стержни, и когда воск выгорал, боковые крепежи, падая вниз, издавали характерные удары по металлической чаше подсвечника - означая звуковой сигнал определенного периода времени. К тому же свечи помогали не только определять время, но и в ночной период помогали освещать помещения.
Следующим, не маловажным изобретением до механических приборов, стоит выделить песочные часы, которые позволяли измерять лишь небольшие промежутки времени, не более получаса. Но, как и огневый прибор, песочные часы не смогли достичь точности солнечных.
Шаг за шагом с каждым прибором у людей выработалось более четкое представление о времени, непрерывно продолжались поиски совершенного способа его измерения. Уникально новым, революционным прибором стало изобретение первых колесных часов, и с момента его возникновения наступила эра хронометрии.

Создание первых механических часов

Это часы, с помощью которых время измеряется по механическим колебаниям маятника или системы баланс-спираль. К сожалению, точная дата и имена мастеров изобретения первых в истории механических часов остаются неизвестными. И остается лишь обращаться к историческим фактам, свидетельствующих о этапах создания революционного прибора.

Историки определили, что начали использовать механические часы в Европе на рубеже XIII - XIV веков.
Башенные колесные часы стоит назвать первым представителем механического поколения измерения времени. Суть работы была простой - одноприводной механизм состоял из нескольких частей: гладкая деревянная ось и камень, который привязывали канатом к валу, таким образом заработала функция гири. Под действием влияния тяжести камня, канат постепенно разматывался и за собой способствовал вращение оси, определяя ход времени. Главной сложностью такого механизма были колоссальный вес, а также громоздкость элементов (высота башни составляла минимум 10 метров, а масса гири достигал отметки 200 кг), что влекло за собой последствия в виде больших погрешностей во временных показателях. В результате в средневековье пришли к выводу, что работа часов должна зависеть не только от единственного движения гири.
Механизм в дальнейшем дополнили еще несколькими составляющими, которые сумели управлять движением - регулятор «Билянец» (представлял собой металлическую основу, расположенную параллельно поверхности храпового колеса) и спусковой распределитель (сложная составляющая в механизме, с помощью которой осуществляется взаимодействие резуляттора и передаточного механизма). Но, не смотря на все дальнейшие нововведения, башенный механизм продолжал требовать непрерывного наблюдения, оставаясь при этом самым точным прибором измерения времени, даже не глядя на все свои недостатки и большие погрешности.

Кто изобрел механические часы

В конечном итоге со временем механизмы башенных часов превратились в сложную конструкцию со многими автоматически подвижными элементами, разнообразной системой боя, со стрелками и декоративными украшениями. С этого момента часы стали не только практичным изобретением, но и предметом восхищения - изобретение техники и искусства одновременно! Безусловно, стоит выделить некоторые из них.
Из ранних механизмов, таких как башенные часы в Вестминстерском аббатстве в Англии (1288 г.), в храме Кентербери (1292 г.), в Флоренции (1300 г.), к сожалению, ни один не сумел сберечь имена их создателей, оставшись неизвестными.
В 1402 году были сооружены Пражские башенные часы, оснащенные автоматически подвижными фигурками, которые во время каждого боя курант отображали определенный набор движений, олицетворяя историю. Самая древняя часть Орлоя - механические часы и астрономический циферблат, была реконструирована в 1410 году. Каждая составляющая деталь была произведена часовым мастером Микулашем из Кадани по проекту астронома и математика Яна Шинделя.

Например, часовому мастеру Джунелло Турриано понадобилось 1800 колес для изготовления башенных часов, которые демонстрировали дневное движение Сатурна, годовое движение Солнца, перемещение Луны, а также направление всех планет в соответствии с птолемеевской системой мироздания, и ход времени в течение дня.
Все вышеперечисленные часы были изобретены относительно независимо друг от друга и имели высокую погрешность показателей времени.
Первые затрагивания темы об изобретении часов с пружинным двигателем ориентировочно возникли во второй половине XV века. Именно благодаря этому изобретению следующим шагом стало открытие уменьшенных вариаций часов.

Первые карманные часы

Следующим шагом революционных приборов стали первые карманные часы. Новая разработка появилась ориентировочно в 1510 году благодаря механику из немецкого города Нюрберга - Петеру Хенлейну. Главной особенностью прибора стала заводная пружина. Модель показывала время с помощью всего одной стрелки, демонстрируя приблизительный период времени. Корпус был изготовлен из позолоченной латуни в форме овала, в результате получив название «Нюренбергское яйцо». В дальнейшем часовые мастера стремились повторить и усовершенствовать по примеру и подобию первых.

Кто изобрел первые современные механические часы

Если же говорить о современных часах, в 1657 году изобретатель голландец Христиан Гюйгенс впервые применил маятник как регулятор часов, и этим сумел значительно уменьшить погрешность показаний в своем изобретении. В первых часах Гюйгенса суточная погрешность не превышала 10 секунд (для сравнения ранее погрешность колебалась от 15 до 60 минут). Часовой мастер сумел предложить решение - новые регуляторы и для гиревых, и для пружинных часов. Теперь с этого момента механизмы стали значительно совершеннее.
Следует отметить, что во все периоды поиска идеального решения оставались незаменимым предметом восторга, удивления и восхищения. Каждое новое изобретение поражало своей красотой, трудоемкой работой и кропотливыми находками для усовершенствования механизма. И даже сегодня часовые мастера не перестают радовать нас новыми решениями в производстве механических моделей, подчеркивая уникальность и точность каждого своего прибора.

Измерять, сверять, отсчитывать время нам приходится в жизни в самых разных сферах деятельности — технике, науке, в быту. Помогают нам в этом всевозможные приборы, общее название которым — часы. Время изобретения механических часов точно неизвестно. Существует версия, что их изобрел монах Герберт из Оверни, ставший впоследствии папой Римским Сильвестром II. И было это в конце X века, однако ничего конкретного об устройстве созданных им башенных часов для Магдебурга неизвестно, т.к. часы эти не сохранились. Первые упоминания о механических часах в Европе приходятся на рубеж XIII и XIV веков. Появление древнейших часовых механизмов в Англии относят ко 2-й половине XIII века, изобретателем первых часов в Париже считают Пьера Пипенара (около 1300 г.), но начало непрерывному изготовлению механических часов было положено в Италии лишь в начале XIV века. В России первые башенные часы установлены в Московском Кремле в 1404 году монахом Лазарем Сербиным.

Конструкция всех часов была примерно одинаковая. Главными узлами часового механизма были: двигатель; система зубчатых колес, являющаяся передаточным механизмом; регулятор для создания равномерного движения; распределитель или спусковой механизм; стрелочный механизм, а также механизм, предназначенный для заводки и перевода часов. Первые механические часы приводились в движение опускающимся грузом. В качестве приводного механизма был гладкий деревянный горизонтальный вал с намотанным на него канатом, к концу которого крепили каменную, а позже — металлическую гирю. Под тяжестью гири канат постепенно разматывался и начинал вращать вал, на котором было закреплено большое зубчатое колесо. Это колесо было в непосредственном сцеплении с колесами передаточного механизма. Вращение от вала через систему колес с зубцами передавалось основному (храповому) колесу, которое было соединено со стрелками, указывающими время. Для правильного измерения времени стрелка часов должна совершать обороты с одинаковой периодичностью. Если гиря будет опускаться свободно, то вал начнет вращаться ускоренно, а значит, каждый следующий оборот стрелка будет совершать быстрее.

Средневековые механики решили дополнить механизм регулятором равномерного вращения храпового колеса. Таким регулятором стал билянец (коромысло). С давних времен свойство коромысла применялось в весах. Если на каждую чашу весов поместить одинаковые по весу грузы, а затем нарушить их равновесие, то коромысло начнет совершать практически равные колебания похожие на маятник. Такая колебательная система стала успешно использоваться в часах, хотя во многом уступала маятнику, который стали использовать в качестве регулятора лишь во 2-й половине XVII века. Если колебания регулятора постоянно не поддерживать, то он остановится. Чтобы направить часть двигательной энергии от колеса к билянцу или маятнику, был придуман спусковой распределитель.

Спуск является наиболее сложным узлом, от него зависит точный ход часов. Связь между передаточным механизмом и регулятором производится через спуск. Он передает толчки непосредственно от двигателя к регулятору, чтобы постоянно поддерживать его колебания. Одновременно подчиняет движение передаточного механизма закономерностям движения регулятора. Первым спуском стал шпиндель с налетами, спусковой механизм называют шпиндельный. Правда, точность хода с таким регулятором была невысокой, а погрешность составляла более 60 минут в сутки.

Первые часы не имели специального механизма заводки, что сильно затрудняло подготовку часов к работе. Тяжелую гирю приходилось поднимать на большую высоту по нескольку раз в день. Помимо этого нужно было преодолевать и сильное сопротивление зубчатых колес передаточного механизма. В связи с этим главное колесо начали крепить так, чтобы при вращении вала против часовой стрелки (обратное вращение) оно оставалось неподвижным.

С течением времени производство часов становилось сложнее. В них появилось много стрелок, дополнительные промежуточные колеса в передаточном механизме, разнообразная система боя. В 1657 году Х. Гюйгенс впервые собрал механические часы, используя маятник как регулятор хода часов. Суточная погрешность таких часов не превышала 10 секунд. Гюйгенса по праву считают создателем современных механических часов. Позже веревку с грузом заменит пружина, маятник сменился маленьким маховым колесом, колеблющимся около положения равновесия в одну и другую стороны. Так были изобретены карманные, а позже и наручные часы.