Часы. От гномона до атомных часов - Станислав Михаль

Йозеф Таддеус Виннерль (1799-1866) решил способ соединения анкера с маятником оригинальным образом. Анкер и стержень маятника у его спускового механизма образовывали одну деталь, подвешенную на пружинной петле. На этой идее были построены часы Берту и некоторых других часовщиков.

Французский часовщик Амант, деятельность которого в Париже с 1730 до 1749 г. документально подтверждена, изготовил в 1741 г. новый вид анкерного спуска — штифтовой, у которого спусковое колесо имело вместо обычных зубьев штифтики, закрепленные на боковой стороне венца (рис. 13).

Рис. 13. Штифтовой спусковой механизм Аманта

Штифтовые спусковые механизмы были особенно пригодны для больших башенных часов, поскольку позволяли использовать большие приводные усилия, запас которых для башенных часов необходим, чтобы часы могли работать в различных, иногда довольно тяжелых атмосферных условиях.

У старых настольных часов мы часто встречаемся с другим типом штифтового спускового механизма. Это спуск Ахилла Брокота (1817-1878), в котором использованы продольно обточенные штифты в качестве палет, всаженных перпендикулярно в плечи анкера. Хотя такой анкерный спуск относят к спускам без отхода, это не вполне оправданно, поскольку спусковое колесо здесь совершает незначительное, но все же слегка заметное обратное движение. Штифтовой анкерный спуск Брокота, несмотря на свою небольшую точность, привился благодаря его надежности. Этот спусковой механизм можно встретить во многих настольных и настенных часах. В лучшем исполнении этот спусковой механизм имел рубиновые палеты. Циферблат часто был оформлен так, чтобы спусковой механизм был виден.

Часы для физических и астрономических измерении времени должны были быть сконструированы так, чтобы их индикатор имел секундную стрелку, которая бы одним скачком отмеряла целые секундные интервалы. Этому требованию очень хорошо удовлетворял анкерный спуск Грагама с 30-зубым спусковым колесом и секундным маятником длиной 984 мм — эта длина соответствует в нашей географической зоне полуколебанию в 1 с. Поэтому секундная стрелка была здесь установлена непосредственно на удлиненном валу спускового колеса. У часов с полусекундным маятником длиной 248 мм спусковое колесо должно было бы иметь 60 зубьев. Это привело бы к слишком большому увеличению размера спускового механизма, и техническое решение его было бы весьма сложным.

Поэтому некоторые часовщики пошли по пути создания односторонне действующих спусковых механизмов, для которых достаточно спускового колеса с обычными 30 зубьями.

Спусковые механизмы без отхода привились также и в малых часах. С течением времени возник ряд их вариантов, многие из которых были созданы на основе спусковых механизмов с отходом. Фламенвилль, часовщик, живший в Париже в конце 20-х годов XVIII в., использовал с этой целью основу шпиндельного спускового механизма, заменив у него палеты валиками с плоскими срезами. Швейцарский математик Николае Фатио (Фатио де Дуиллье, 1664-1733) нашел в 1700 г. способ обрабатывать и сверлить рубин. Пьер и Жакоб Деборфе, с которыми он объединился, изготовили спусковой механизм без отхода с двойным спусковым колесом, в нем они заменили палеты на анкере рубиновым штифтом, насаженным на вал баланса. Косо сошлифованная поверхность штифта выполняла роль импульсных поверхностей для обоих спусковых колес. Английский часовщик Генри Сюлли (1680-1728) изменил в 1721 г. этот спусковой механизм так, что использовалось единственное спусковое колесо с двумя маленькими штифтами, снабженными опять-таки импульсными лысками.

Подобными спусковыми механизмами занимался примерно в 1736 г. Эндерлен, а в 1742 г. — Пьер Леруа, Журден и другие. И. Самуэль, изготовляя спусковой механизм своей конструкции, исходил из конструкции Сюлли. Однако все его спусковые механизмы не имели тогда большого успеха. Лишь через 100 лет, примерно около 1830 г., к ним снова возвратился Поль Гарнье, эксперименты которого с этими спусками оказались намного более успешными.

Спусковые механизмы без отхода изготовлял также француз Клодиус Соньер (1816-1896). Один из них, одноколесный, относится к односторонне действующим спускам, другой придает импульс балансу при обоих полуколебаниях.

Некоторые спусковые механизмы без отхода отличались большими энергетическими потерями, вызывавшимися чрезмерным трением.

Многим коллекционерам старых часов известен штриховой спуск, в изобретении которого участвовали французы Лепот и Бомарше. Свое наименование этот спуск получил по плечику на валу баланса, напоминающему своим закруглением известный разделительный знак. Штриховой спуск пользовался большой популярностью главным образом в первой половине XVIII в., но в производственном отношении он был слишком сложным. Он отличался сравнительно большими пассивными сопротивлениями, которые не удавалось понижать смазкой, поскольку масло не удерживалось на рабочих поверхностях. Иногда вариант этого спуска называют двуштриховым спуском.

Одним из самых распространенных спусковых механизмов без отхода для малых часов был цилиндровый спусковой механизм, который изготовляли во второй половине XIX в. и еще в начале нашего века для дешевых карманных и для первых наручных часов. Этот спусковой механизм в его первоначальном виде изобрел Томпион, но в 1725 г. его существенно улучшил Грагам. Возникновение цилиндрового часового механизма, схема которого, видоизмененная Тиоу в 1741 г., приведена на рис. 14, можно объяснить стремлением увеличить амплитуду баланса путем уменьшения охвата анкера на зубьях спускового колеса. Цилиндровый спусковой механизм как раз и является предельным случаем, когда анкер охватывает лишь один зуб спускового колеса.

Рис. 14. Цилиндровый спусковой механизм Тиоу

В разработке ни одного другого спускового механизма не участвовало столько знаменитых часовщиков, как в дальнейшей разработке цилиндрового спускового механизма. Наряду с Тиоу и Лепотом в этой разработке участвовали Берту, Жан, Жоден и другие. Особо большую роль в этом деле сыграл Абрагам Луи Бреге (1745-1823), французский часовщик родом из Швейцарии, который у некоторых часов заменил металлическую среднюю часть цилиндра отшлифованным рубином. Рубин был более прочным и уменьшал трение, бывшее недостатком этого спуска. Спусковое колесо имело при этой конструкции, как правило, 15 зубьев, а у малых механизмов — лишь 13 зубьев. Недостатком было сравнительно большее трение валика о зубья спускового колеса, что вызывало большую неточность хода, а ее не удавалось устранить. Однако интерес к цилиндровому спуску был таким большим, что Берту после изменения конструкции этого спуска использовал его даже и для морского хронометра (присоединением зубчатого сегмента и триба на валу баланса он удлинил продолжительность их колебаний до половины секунды).

Другим излюбленным видом спусков без отхода малых часов был дуплексный спуск, который изобретен около 1725 г., причем это изобретение приписывается английским часовщикам Дуплейсу, известному Роберту Гуку и французскому часовщику Пьеру Леруа. Однако, по всей вероятности, этот спуск был построен французским часовщиком Йоганном Баптистом Дютертром, работавшим в Париже в 1715-1742 гг. Спуск получил свое наименование потому, что первоначально он имел двойное спусковое колесо. Позднее это колесо было заменено на одинарное, но с двумя раздельными системами зубьев. В этом виде после усовершенствования его Пьером Леруа он изображен на рис. 15. Свойства дуплексного спуска соответствовали анкерным системам с той разницей, что этот спуск работал с односторонним импульсом. В лучшем исполнении импульсная палета была рубиновой, так же как и валик с вырезом для выпуска зубьев спускового колеса.

Рис. 15. Дуплексный спусковой одноколесный механизм

Карманные часы с дуплексным спуском часто имели спрессованные из листового металла спусковые колеса с двумя рядами зубьев в различных плоскостях. Они типичны для так называемых долларовых часов, которые в конце прошлого века стали изготовлять некоторые часовые фирмы в США, и прежде всего фирма «Уотербюри Уотч Компани».

Дуплексный спуск относился к спускам с односторонним импульсом. Его баланс получал импульс при каждом втором колебании. Поскольку продолжительность колебания была обычно 0,25 с, то секундная стрелка скакала через каждую половину секунды. Была и модификация этого спуска, при котором секундная стрелка двигается через целую секунду. Принцип этого спуска простой. Удвоением захватных зубьев добились того, что баланс получал импульс лишь при каждом четвертом полуколебании.

В заключение укажем еще одну форму дуплексного спуска, который в отличие от описанных выше работал с двусторонним импульсом. У этого двухколесного спуска импульсные лыски переносят импульс от зубьев спускового колеса на окружности диска. Зубья звездообразного колеса здесь выполняют роль захватных зубьев.