Сердце времени: механика вечности
- Механизм часов так сложен в изготовлении, что только немногие часовые компании создают его самостоятельно. Чаще в полной мере качественные, но серийные механизмы заказывают у мануфактур и сторонних заводов
Часы именитой компании с механизмом, созданным ею специально для этих часов, ценятся значительно выше.
- К примеру, механизм часов Le Chronographe от Maurice Lacroix — это произведение инженерного мастерства, выпущенное всего в 250 экземплярах
Изюминка часов Frederique Constant FC-315M4P6B2 из серии Heart Beat Date — прозрачный диск дат, что разрешает разглядеть расположенные под ним шестеренки и колеблющийся баланс. Красивые цифры дат словно бы бы парят в воздухе.
- Корпус из нержавеющей стали и выпуклое сапфировое стекло соответствуют представлениям о строгом мужском дизайне
Женские часы Frederique Constant FC-310DHB2P6 — это часы с открытым характером. За биением их пламенного сердца с частотой 28 800 ударов в час возможно замечать через выпуклое сапфировое стекло циферблата. Прозрачная задняя крышка открывает взгляду идеальный механизм с 25 системой и камнями автоподзавода. Запас хода образовывает 42 часа
- Carl F. Bucherer Patravi TravelTec GMT — хронограф для путешественников. Его бескомпромиссная точность подтверждена сертификатом хронометра COSC. Часы показывают время по 24-часовой шкале сходу в трех часовых поясах. Влагонепроницаемый корпус из 73 подробностей (один из самых сложных в часовой индустрии) защищает механизм в произвольных условиях
Часы Maurice Lacroix Tourbillion Retrograde были выпущены числом всего 30 экземпляров.
- Турбийон, изящно вписавшийся в элегантный платиновый корпус, делает эти часы подлинной коллекционной сокровищем. Указатели запаса и даты хода в стиле Retrograde завершают образ. Доводка механизма часов, равно как отделка их циферблата и корпуса, выполнены вручную
В пятом веке до н.э. простолюдины в Греции выясняли о финише рабочего дня, в то время, когда тень от их тела равнялась, скажем, двадцати стопам — солнечные часы, в далеком прошлом употреблявшиеся в Египте и Китае, уже распространились в мире, но были дешёвы не каждому. В Средние века добропорядочные рыцари имели возможность назначать свидания придворным женщинам в определенном часу и ориентироваться по сгоранию особой свечи с временнoй шкалой, песочным часам и, конечно же, по первым механическим курантам на муниципальный башне.
Продолжительное время механические часы оснащались лишь часовой стрелкой, и только в пятнадцатом веке на них показалась минутная. Точность стала вежливостью королей, а опоздание на 15 мин. начали не только подмечать, но и осуждать. Эра географических открытий предъявила новые требования к точности часов: отставание либо спешка на пара секунд в сутки имели возможность стоить жизни морякам, определявшим по часам географические координаты судна.
Сейчас кроме того самые лучшие механические часы — далеко не самые правильные. Куда механике угнаться за наносекундами и миллисекундами, на каковые идет счет в науке и современном спорте. Однако, как раз механикой желают владеть королевы и президенты, светские-львицы и поп звезды. Механические часы — это не столько измеритель времени, сколько произведение инженерного мастерства.
О том, как устроено сердце часов — регулятор хода, нам поведал умелый часовой мастер, реставратор древних часов Александр Евгеньевич Миляев.
От билянца к маятнику
В соответствии с многим свидетельствам, первые башенные часы показались во второй половине 80-ых годов тринадцтаго века в Лондоне. В качестве источника энергии в Вестминстерских часах употреблялся груз, подвешенный на канате, намотанном на барабан. Не обращая внимания на то, что груз информировал механизму часов постоянную энергию в течение всего хода, нужно было особое устройство, замедляющее его падение и снабжающее равномерное перемещение единственной стрелки.
Механизм, талантливый производить энергию груза, заводной пружины, текущей воды и любого другого источника равномерно, равными маленькими порциями, именуется регулятором хода часов. Современные механизмы хода складываются из осциллятора (источника равномерных колебаний) и механизма спуска. В первых механических часах место осциллятора занимал билянец. Билянец (колесо либо коромысло с подвешенными к нему грузами) употреблялся в сочетании со шпиндельным спуском.
Он делал функцию тяжелого маховика, замедляющего вращение барабана. Билянец поворачивался то в одну, то в другую сторону, разгоняясь и замедляясь.
Во второй половине 50-ых годов XVII века голландский физик Христиан Гюйгенс, основываясь на изучениях Галилея, изобрел первые маятниковые часы. Свойство маятника сохранять постоянный период колебаний разрешило изготовить вправду правильные часы. Маятник употреблялся в сочетании со шпиндельным механизмом спуска либо соединялся с анкерной вилкой, которая отпускала храповое колесо ровно один раз в секунду.
От спускового механизма сейчас требовалось не только снабжать равномерный движение, но и деликатно передавать часть энергии пружины либо груза на осциллятор, дабы поддерживать его колебания. Маятник возможно было совершенно верно настроить для работы в произвольных климатических условиях, на любой широте (сила тяжести в разных частях планеты пара отличается) — достаточно было легко отрегулировать его длину.
К сожалению, маятниковые часы имели возможность трудиться только в строго вертикальном положении, без движений стоя на полу либо на столе. Появление карманных и наручных часов произошло благодаря изобретению баланса.
Сердечный ритм
Всего парой десятилетий позднее Гюйгенс сконструировал портативные часы. Роль осциллятора в них делал баланс — железный обод, совершающий колебания около собственной оси под действием спиралевидной пружины. Такая конструкция разрешила разместить в компактном корпусе колебательную совокупность с большой амплитудой, что содействовало точности хода.
Балансовый регулятор употребляется и в современных механических часах.
Дабы совокупность трудилась верно, баланс должен иметь идеально равномерное распределение и симметричную форму веса, вращаться строго в одной плоскости. В ветхих моделях часов возможно заметить баланс с регулировочными винтами, расположенными по кругу. С их помощью мастер имел возможность «сбалансировать баланс».
Новейшие технологии разрешают создавать достаточно правильные нерегулируемые балансы. При трансформации температуры баланс может расширяться либо сужаться, что ведет к трансформации периода колебаний и момента инерции. Дабы сохранить точность хода при трансформации температур, раньше изготавливали разрезные биметаллические балансы из латуни и стали.
Из-за разных коэффициентов теплового расширения латунь и сталь при нагревании деформировали обод так, дабы скомпенсировать тепловое расширение. Современные балансы делают из бериллиевой латуни (направляться). Глюсидур в минимальной степени подвержен тепловому расширению.
Пружина баланса, которую принято именовать «волоском», в действительности в три раза уже людской волоса. Спираль массой всего 0,002 г способна выдерживать подвешенный груз до 600 г. Волоски делаются из материала «ниварокс» (Nicht Variable, Oxydfest) — сплава железа, никеля и хрома с добавлением магния, кремния, бериллия и титана. Пружины из ниварокса способны машинально компенсировать трансформации температуры.
Баланс в среднем совершает более 200 млн. колебаний в год. Дабы сохранить точность хода в течение продолжительных лет, нужно обеспечить осциллятору надежную опору. Камни, числом которых производители так обожают украшать характеристики часов, практически являются жёсткие, ровные и долговечные подшипники скольжения.
Отшлифованный рубин имеет сквозное отверстие, в которое вставляется ось баланса либо иного колеса.
С противоположной стороны камня имеется углубление, в котором хранится масло. Часовое масло достаточно густое, дабы надежно удерживаться в камне и не вытекать. До изобретения синтетических масел оно добывалось из берцовых костей больших животных.
В некоторых дорогих часах в качестве опоры баланса (под рубиновой втулкой) используется бриллиант. «Камнями не следует злоупотреблять, — говорит Александр Миляев, — кое-какие часовые компании, хотя привлечь клиентов, устанавливали рубины под оси всех колес. При падении часов твёрдые камни не могли амортизировать оси и удар колес ломались».
Балансовый регулятор — это сердце часового механизма, и кое-какие мастера принимают данный принцип практически. В часах новой женской коллекции Frederique Constant баланс прячется за прозрачными окнами в циферблате, выполненными в форме сердец. Сердце этих часов непрерывно бьется с частотой восемь ударов в секунду.
Покоритель шторма
Настоящий прорыв в часовых разработках произошёл в восемнадцатом веке. В 1714 году правительство Великобитании заявило премию в ?10 000 (на сегодняшние деньги приблизительно $2 млн.) за изобретение часов, достаточно правильных для определения географической долготы в морских походах с точностью до 1 градуса. Сверхточные часы назвали хронометром.
Размер премии имел возможность удвоиться, если бы погрешность составила менее 30 угловых мин.. В то время моряки в далеком прошлом умели выяснять широту посредством астрономического прибора секстанта. Долготу предполагалось определять по отличию во времени на хронометре, показывающем время порта отправления, и текущего времени, определяемого по звездам.
Неприятность была в том, что качка и влажности и сильные перепады температур делали правильный движение часов на корабле неосуществимым.
Джон Харрисон, за собственную жизнь изготовивший пара хронометров разных конструкций, взял признание и заслуженную премию по окончании продолжительных тяжб, в то время, когда ему было уже более 80 лет. Хронометры Харрисона представляли собой сложные устройства с различными совокупностями хода (хронометровый, необычный «движение кузнечика») и несколькими балансами (от двух до четырех).
Балансы трудились в различных направлениях, компенсируя гироскопический момент друг друга, и входили в резонанс, дабы нейтрализовать личные погрешности хода. Целый механизм устанавливался на карданном подвесе с грузом, что поддерживал часы в строго горизонтальном положении при любом шторме. Первые хронометры были столь огромны, что не могли состояться в дверь капитанской каюты, но погрешность их хода составляла считанные секунды за продолжительные месяцы плавания.
Современным часам не обязательно нужно иметь пара балансов и карданный подвес, дабы ходить совершенно верно и именоваться хронометром. Достаточно взять сертификат швейцарского университета хронометрии COSC (Controle Officiel Suisse Chronometers). Дабы доказать собственную точность, механизм проходит тяжелые опробования в течение 15 дней. Тесты проводятся в пяти разных положениях при различных температурах (+80С, +230С, +380С). Показания стрелок считываются сканирующим лазером и документируются.
Опробования додают к цене часов приблизительно $250, исходя из этого тестированию подвергают лишь дорогие часы. Сертификат хронометра — верховная оценка часовых мастеров, признанный символ качества. В большинстве случаев, сертификат приобретают часы, прошедшие ручную доводку.
Большое отклонение дневного хода сертифицированного хронометра не превышает 5 секунд.
Не следует путать хронографы и хронометры. Хронограф («хронос» — время, «графо» — писать) — это секундомер, прибор, разрешающий отмерять маленькие отрезки времени. Хронометр — это часы, высокая точность которых подтверждена COSC.
Действительно, кое-какие часы сочетают в себе и то и другое. К примеру, Carl F. Bucherer T-Graph — сертифицированный хронометр с функцией хронографа, указателем и календарём запаса хода.
Посмотрите демонстрационный ролик компании Maurice Lacroix — 3D-анимацию о том, как делаются и как трудятся ее механические часы. Вы имеете возможность скачать данный ролик в высоком качестве.
Движение за ходом
- Вверху: шпиндельный движение. Изобретатель: малоизвестен. Страна: малоизвестна. Внизу: цилиндровый движение. Изобретатель: Томас Томпион.
Страна: Англия
Вверху: дуплексный движение. Изобретатели: Гук, Иоганн-Батист Дютертр. Страна: Англия, Франция. Внизу: Хронометровый движение.
Изобретатель: Джон Харрисон. Страна: Англия
Вверху: вольный анкерный движение. Изобретатель: Томас Мюдж. Страна: Англия.
Внизу: Коаксиальный движение. Изобретатель: Джордж Дэниелс. Страна: Англия
Шпиндельный движение
Шпиндельный спусковой механизм употреблялся в первых механических часах XIII века. Науке того времени были малоизвестны периодические колебания, и шпиндельный спуск употреблялся в сочетании с билянцем (коромыслом-маховиком с двумя гирями). В семнадцатом веке Христиан Гюйгенс использовал шпиндельный спуск в собственных маятниковых, а после этого и балансовых часах.
Главные элементы совокупности — это спусковое колесо, напоминающее корону, и вал с двумя палетами, верхней и нижней. Шпиндельный спуск превосходно сочетался с билянцем, поскольку энергия груза всегда передавалась на маховик. При применении в сочетании с балансом преимущество превратилось в недочёт — для подержания стабильных собственных колебаний баланс обязан как возможно меньше общаться с остальными элементами конструкции часов.
Основная неприятность шпиндельного спуска — это маленький отход назад корончатого колеса при каждом повороте баланса. С откатом пробовали бороться часовщики Англии и Франции, совершенствуя механизм, подбирая углы зубьев и количество колеса между палетами. Совсем разобраться с проблемой так и не удалось, но на популярности шпиндельного спуска это никак не сказалось.
С малыми трансформациями эта совокупность употреблялась в настольных и карманных часах впредь до 80-х годов XIX века.
Цилиндровый движение
Изобретенная Томпионом совокупность стала популярной, в то время, когда в 1725 году ее усовершенствовал британец Георг Грэхем. Посредством цилиндрового хода удалось избавиться от отхода назад, характерного для шпиндельного спуска. В цилиндровых часах энергия заводной пружины передавалась на баланс маленькими импульсами, что содействовало стабильности его колебаний. Цилиндровый спуск технологически достаточно сложен. Спусковое колесо имеет необыкновенные изогнутые зубья.
При перемещении баланса в одну сторону зубец упирается во внешнюю сторону валика баланса, при перемещении обратно входит в вырез полого цилиндра и удерживается в нем. Главная неприятность цилиндрового спуска — трение зубьев спускового колеса о внешнюю и внутреннюю поверхности валика, обуславливающее неточность хода.
Дуплексный движение
Первые часы с дуплексным ходом в первой половине 20-ых годов XVIII века изготовил француз Иоганн Дютертр, воспользовавшись идеями британского ученого XVII века Роберта Гука. Базой дуплексного механизма помогали два соосных спусковых колеса, каждое из которых срабатывало при перемещении баланса в определенную сторону. Колесу большего диаметра соответствовал валик с вырезом на оси баланса, а колесу меньшего диаметра — импульсная палета.
В 1725 году Пьер Леруа усовершенствовал механизм, заменив два спусковых колеса на одно с двумя последовательностями зубьев. Таковой спуск употреблялся в «долларовых часах», каковые массово создавала американская компания Waterburry. Дуплексный спуск был лишен таких недочётов, как отход назад либо повышенное трение (в дорогих моделях импульсная палета была рубиновой), исходя из этого отличался хорошей точностью хода.
В древних наручных и карманных часах дуплексный движение видится частенько.
Хронометровый движение
Хронометровый движение Джон Харрисон в первый раз применил в одном из собственных хронометров, в то время, когда боролся за премию в ?20 000, заявленную Англией за изобретение прибора для обнаружения географической долготы с точностью до 0,5 градуса. Основная изюминка механизма хроно-метрового хода — наличие узкой пружины, которую, в большинстве случаев, изготавливали из золота. На протяжении одного полупериода баланса пружина сгибается и пропускает палету, никак не воздействуя на спусковой рычаг.
На протяжении второго полупериода пружина опирается на рычаг и отводит его от спускового колеса. Одвременно с этим баланс приобретает энергию через особую импульсную палету. В хронометровом механизме и спуск, и передача импульса происходят один раз за период (не два, как у других систем), исходя из этого вероятная отличие в скорости баланса между полупериодами не воздействует на точность хода.
Пружина снабжает механизму постоянную импульсную силу, которая не зависит от степени завода. Хронометровый спуск редко употреблялся в карманных и наручных часах, поскольку он весьма чувствителен к тряске: под действием силы тяжести спусковой рычаг может сработать самопроизвольно. К XIX веку хронометровый движение был вытеснен свободным анкерным спуском, что при достаточно аккуратном изготовлении владеет высокой точностью, но наряду с этим не столь прихотлив.
Вольный анкерный движение
Преподаватель Томаса Мюджа, Георг Грэхем, применял в маятниковых часах несвободный анкерный спуск. Маятник был жестко соединен с анкерной вилкой, и они синхронно раскачивались на оси. Эта несложная совокупность доходила к маятниковым часам идеально, поскольку точность маятника возрастает с уменьшением амплитуды колебаний. Баланс трудится тем правильнее, чем с большей амплитудой он вращается.
Дабы применить анкерный механизм к балансным часам, нужно было отделить анкерную вилку от баланса, разрешив ему вольно вращаться. В совокупности Мюджа время контакта баланса с другими элементами конструкции сведено к минимуму. Ключевая роль отводится зубьям спускового колеса. Их форма вычислена так, дабы анкерная вилка постоянно отводилась в крайнее положение до упора и готовься к контакту с балансом.
Свободному анкерному спуску Мюджа не характерны отход назад, повышенное трение, влияние механизма на баланс. Сейчас данный действенный механизм используется в подавляющем большинстве механических часов.
Коаксиальный движение
Французский король Людовик XVI попросил великого часовщика Бреге сделать ему идеальные часы. Бреге ответил: «Дайте мне идеальное масло, и я сделаю идеальные часы». Только в 1970-х Джордж Дэниелс изобрел коаксиальный спуск, в котором возможно разглядеть черты свободного анкерного и дуплексного ходов.
Верхнее колесо информирует балансу накатный, а не скользящий импульс, как раз исходя из этого смазка оказывается лишней. Кроме того в конце прошлого века коаксиальный механизм был так сложен в изготовлении, что о нем было нужно на долгое время забыть. Во второй половине 90-ых годов двадцатого века на выставке в Базеле часы с коаксиальным спуском представила компания OMEGA.
Кроме отсутствия смазки для коаксиального спуска характерно равенство импульсов, передаваемых на баланс в обе стороны, и весьма маленькое время их передачи, в следствии чего амплитуда баланса фактически однообразна при любом положении часов.
В вихре времени
- Хороший турбийон трудится следующим образом. Оси вращения баланса и каретки совпадают. На оси спускового колеса под кареткой установлен триб, что входит в зацепление с зубчатым колесом, без движений закрепленным на корпусе часов.
Каждое перемещение спускового колеса заставляет триб путешествовать около статичного колеса, увлекая за собой каретку. Второй триб установлен на оси каретки. Он является секундным колесом, к нему подводится энергия заводной пружины
В конце XVIII столетия французский часовщик Авраам Луи Бреге, трудясь над увеличением точности собственных часов, обратил внимание на влияние гравитации на скорость хода. В случае если центр весов баланса хотя бы легко не совпадал с его осью, то при переводе его в вертикальное положение (с горизонтальной осью) частота колебаний чуть заметно изменялась под действием силы тяжести.
Балансы в то время изготавливались далеко не так совершенно верно, как на данный момент, да и другие подробности механизма спуска, к примеру анкерная вилка, не отличались симметрией и, следовательно, были подвержены влиянию гравитации. Очевидно, данной неприятности не существовало для настенных и напольных часов, неизменно находящихся в одном положении и отстроенных с учетом всех действующих сил.
А вот в наручных и карманных, положение которых всегда менялось, неточность неспешно накапливалась, и часы очень сильно отставали либо торопились. Дабы нейтрализовать последствия влияния гравитации на механизм, Бреге установил баланс и целый механизм спуска на платформу (каретку), вращающуюся со скоростью один оборот в 60 секунд. В течение данной 60 секунд каретка поворачивает механизм в различные положения относительно земли, заставляя его то торопиться, то отставать.
В следствии хорошие и отрицательные неточности, накопленные за один оборот каретки, складываются и нейтрализуют друг друга. Подав заявку на собственный изобретение в 1801 году, Бреге назвал его Regulateur a Tourbillion (от франц. «вихрь»). увеличение количества и Усложнение конструкции подробностей часто ведет к понижению точности механизма.
Дабы часы от применения турбийона побеждали в точности, а не проигрывали, требуется очень высокий уровень качества производства, дешёвое только паре десятков часовых компаний во всем мире. Часы с турбийоном, в большинстве случаев, производятся маленькими сериями и доступны только для избранных клиентов. Сейчас становятся популярными все более сложные варианты турбийонов.
К примеру, парящий турбийон отличается от классического тем, что ось его каретки соединяется с корпусом часов лишь в одной, нижней точке, дабы сверху он был полностью открыт для обозрения. Центральный турбийон находится в центре циферблата, ось его каретки сходится с осями стрелок. Существуют трехмерные турбийоны, вращающиеся сходу в трех плоскостях.
Полезность турбийона подвергали сомнению кроме того во времена Бреге. Что же говорить о сегодняшних днях, в то время, когда новейшие технологии разрешают создавать балансы с совершенной развесовкой, а переносные часы носят не в карманах (вертикально), а на руке — в совсем случайном положении. «Самые правильные современные часы замечательно обходятся без всяких турбийонов, — говорит часовщик-реставратор Александр Миляев. — Турбийон был и остается показателем необыкновенного высокого статуса и мастерства часовщика обладателя».
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№55, май 2007).
<
h4>