Содержание

Принципы работы часовых механизмов | Статьи о часах

Устройство часов схоже со строением автомобиля. В них также есть «кузов», «двигатель», «регулятор», «счетчик», «индикатор» и другие схожие понятия о технических моментах строения механизма. Разбор строения будет проходить, так же как и в других сложносоставных механизмах, по «ключевым местам».

Двигатель – эта часть механизма отвечает за движение стрелок на циферблате.

Двигатель часов в разрезе.

Регулятор – отвечает за скорость вращения двигателя и за точность показаний времени.

Счётчик – ведёт считывание показаний колебаний (колебательная система) и «переводит» данные в движение стрелок или показания дисплея (электронные часы).

Индикатор — внешняя часть часов, на которую выводятся показания времени (циферблат или дисплей).

В некоторых типах устройств будут видоизменяться некоторых части механизма, но общий принцип работы колебательной системы не претерпит существенных изменений. В некоторых как в устройстве настенных часов регулятором будет маятник и сложная система шестерёнок. Такая же система шестерёнок (колёс) и микросхема (считывает колебания кристалла кварца) присутствует в кварцевых устройствах. Данная схема присутствует даже в квантовых часах (атомных), просто она считывает показания не с маятника или кварца, а с колебания атомов.

Общий принцип работы схож для всех видов устройств, и он не претерпел серьёзных видоизменений на протяжении всей истории создания механизмов такого типа.

Виды часовых механизмов.

Исходя из особенности «ключевого места» часы можно поделить на два класса. В основном по тому, какой регулятор там используется, они расходятся на две категории кварцевые и механические.

Механические часы – работа таких устройств базируется на основе колебаний маятника или балансира. Источником питания обычно служит пружинный механизм или гиревой.

В кварцевых часах – механика работы строится на колебаниях кварцевого генератора. В таких устройствах элементом питания в большинстве случаев является батарейка.

Так же механические часы распределяются по классу регулятора и приводу, а кварцевые по типу индикатора и источнику питания.

В то время как история существования механических часов насчитывает более 1000 лет, то история кварцевых насчитывает всего лишь чуть более 40 лет и с момента появления кварцевого механизма не утихают споры о том, какой же всё-таки лучше. Адекватного ответа на этот вопрос ещё ни кто не дал.

Сравнительные характеристики механических и кварцевых часов.

Сравниваться они будут по ряду основных характеристик.

  1. от +40 до -20 секунд в сутки/±7 секунд в день.
  2. 40 часов/20 дней.
  3. низкая (из-за возможного выхода из строя части шестерёнок).
  4. очень высокая (по причине свойств материалов, из которых состоят некоторые детали).
  5. от 10 лет.
  6. очень высокая (возможность замены некоторых элементов конструкции механизма).

Кварцевые часы.

  1. ±20 секунд в календарный месяц/±5 секунд в календарный год.
  2. от 2 до 10 лет.
  3. высокая (такое возможно по причине особенностей конструкции).
  4. низкая (так же связанно с особенностями конструкции).
  5. от 5 до 10 лет.
  6. весьма низкая (замене обычно подлежит весь блок механизма).

Преимущества кварцевых часов.

Точность – В связи с маленькими показателями в отставании/опережении заданного времени.
Надёжность – В таком виде механизма очень мало деталей и это обеспечивает постоянную надёжную работу.
Ударопрочность – Из-за особенностей конструкции и отсутствия сложносоставных деталей эти часы не боятся обычных механических повреждений, что могут произойти в повседневной жизни.
Долговечность элемента питания – Срок службы батарейки в часах составляет в среднем 2 – 3 года.

Простота и надёжность механизма – Так как механизм таких часов в основном своём виде состоит из разных видов пластика и его производство полностью автоматизировано, эти свойства дают долговечность и понижают стоимость продукции на выходе.

Достоинства механических часов.

Отсутствие необходимости замены элемента питания – Не требуется тратить деньги на замену батареек и замену оной.

Ремонтопригодность – Возможность замены любой части механизма в условиях часовой мастерской.

Срок эксплуатации – Данное условие зависит только от хорошего отношении к часам в процессе эксплуатации.

Стиль, определённый временем – Такие часы не утратят своей актуальности и через 100 лет.

Даже после такого анализа вопрос о том, что лучше не возможен по причине того что каждый сам определяет, что ему нужнее, приятнее и выгоднее. Выбор всегда зависит от индивидуальных предпочтений.

Устройство и принципы работы часовых механизмов.

Основные принципы работы механических наручных часов.

Способ работы часов с балансирным механизмом такой же, как у гиревых и маятниковых часов. В механизме такого типа тоже есть пружина (двигатель) которая вращает зубчатые колёса и стрелки.

Такой тип часов можно перемещать в пространстве как угодно, трясти, вертеть и им ничего от этого не будет.

Пружина в часах, будучи лентой из стали или иного специализированного сплава находится в свёрнутом виде в металлическом барабане. На внешне цилиндрической поверхности барабана сделаны зубья и по этой причине он является одним из зубчатых колёс внутри часов. Это колесо-барабан одето на определенный вал, на котором может свободно крутиться вокруг его оси. Один конец пружин закреплён внутри барабана, а другой закреплён за крючок на валу.

Общая схема и детали двигателя наручных часов показаны на рисунке ниже.

Схематическое изображение стандартных наручных часов с боковой секундной стрелкой.



Когда вращаешь вал, а барабан не двигается, пружина закручивается. Если после этого зафиксировать вал, то пружина, раскручиваясь, будет стараться провернуть барабан. Это движение переходит на центральный триб и с него на триб минутной стрелки, вексельное колесо и триб вексельного колеса на часовое колесо, на втулке которого закреплена часовая стрелка. На этой колёсной передаче число зубцов подобранно таким образом, что часовая стрелка в 12 раз вращается медленней минутной.

Если взвести пружину, а потом отпустить то она развернётся почти мгновенно.

Но от часового механизма требуется совсем другое, равномерное вращение стрелок на определённый срок времени. Для такого нужно устройство, которое будет за равные временные промежутки позволять барабану (так же и стрелкам) двигаться под строго определённый угол расположения на циферблате. Такое устройство, которое задаёт такие промежутки времени в часовом механизме, называется регулятором.
В наручных и карманных часах используется система движения балансир — спираль.

Во время поворота балансира в любую сторону в спирали нарастает напряжение, увеличивающееся прямо пропорционально углу поворота. После этого отпущенный балансир под воздействием спирали начнёт обратное движение в положение равновесия. В таком положении нарастающее напряжение спирали исчезает, но балансир по закону инерции продолжает движение дальше на почти такой, же угол, какой был до этого и продолжит рост напряжения в спирали. Без трения и других факторов внешнего воздействия балансир продолжал бы колебания системы до бесконечности. Частота колебательной системы балансир – спираль не зависит от амплитуды движения (максимального угла поворота) на который был перемещен балансир. Такая система называется изохронной.

. Время полного колебания (движения) балансира которое он совершает, зависит от напряжения спирали, размера и массы самого балансира. По этой причине он, так же как и маятник совершает колебательные движения с не изменой частотой. Значит, возможно, использование такой системы для нормализации скорости движения колёсной передачи. К реалиям повседневной жизни это имеет малое отношение, но по ряду причин это не возможно. Трение и другие факторы работы балансира с течением времени приводят к полной остановке механизма. Для постоянной работы колебательной системы необходимо в определённый промежуток времени «сдвигать» балансир этим давая ему энергетический толчок. Так же движение баланса нужно превращать в равномерное вращение стрелочной передачи.
Для разрешения таких проблем служит определённое устройство, называемое спуском или ходом.

Анкерный спуск (ход).

Анкерный ход (спуск) будучи частью часового механизма служащей одновременно для двух определённых целей, превращения постоянных и не изменчивых колебаний балансира во вращение зубчатых колёс с неизменной скоростью движения, включающую в себя так же стрелочную передачу и перемещение «энергии» от «двигателя» балансиру для продолжения его работы. Данный ход помогает системе балансир – спираль руководить работой зубчатой передачи таким образом, что за один такт колебания балансира шестерёнки перемещались под определённые углы.

Так же есть большое количество известных конструкций спускового механизма, но на данный момент большинство наручных часов имеет в своём «содержании» определённый тип который носит название швейцарский анкерный спуск.

Отличительной характеристикой данного спуска приходится наличие определённого элемента имеющего вид корабельного якоря, который называется анкерной вилкой, имеющей место постоянного пребывания между балансиром и последним зубчатым колесом.

У анкерной вилки имеется два плеча, на которых закреплены рубиновые камни которые имеют название палета. А так же у неё есть раздвоенный хвост, концы которого называют рожками. Вилка надевается на ось, на которой она может двигаться в любую сторону.
Так же в состав данного спуска входят шестерёнки особой формы, из-за чего носит название анкерное колесо, а также имеется импульсный ролик с импульсными камнями, находящиеся на оси балансира.

Детали и устройство механизма приведены ниже на рисунке.

Работа анкерного хода в схематическом изображении.

Балансир (баланс) основную часть времени перемещается «независимо» и не соприкасается с анкерной вилкой. Переходя в своём движении на исходную точку, он ударяет импульсным камнем по рожку и проворачивает анкерную вилку. От такого движения палета запирающая «зуб» анкерного колеса приподнимается и разблокирует его. (часть рисунка под номером 1)

В момент освобождения «зуба», анкерное колесо под воздействием пружины начинает проворачиваться и после этого уже «зуб» анкерного колеса сдвигает палету и приводит в движение анкерную вилку. Рожок анкерной вилки догоняя импульсный камень бьёт по нему, передавая балансиру (балансу) добавочную энергию. (часть рисунка под номером 2)

Анкерное колесо сдвигается на небольшой угол и после этого уже другой зуб опирается в противостоящую палету анкерной вилки. Во время обратного движения балансира (баланса) вся процедура повторяется в той же последовательности что и до этого но с противоположной стороны вилки. (часть рисунка под номером 3)

В одно полное колебание балансира (баланса) анкерная вилка даёт возможность анкерному колесу продвинуться только на один «зуб». В то время когда анкерное колесо двигается и бьётся «зубом» о палету анкерной вилки происходит определённый звук «тик-так». (часть рисунка под номером 4)

Чем выше частота колебаний, тем меньше он реагирует на негативные проявления вроде встряхивания. На данный момент в наручных часах применяется балансир (баланс) имеющий частоту колебаний 0.4 секунды 0.33 секунда, а в наиболее точных всего 0.2 секунды.

Скорость колебания балансира (баланса) в тысячи раз превышает скорость вращения барабана для того чтобы синхронизировать скорости их перемещения между барабаном и анкерным колесом вставляют ещё ряд колёс и трибов имеющих название основной колёсной системы.

Зубчатая передача от барабана к анкерному трибу повышает число оборотов и в таком же количестве снижает передачу мощности. Основную колёсную систему создают, так чтобы первый после барабана триб сделал один оборот за час, и его ось прошла через центральную часть часов, от этого он получил своё название «центральный триб». На оси центрального триба размещают триб минутной стрелки, где и располагается минутная стрелка. Ось триба делающего один полный оборот в одну минуту почти всегда ставят выше шести часовой метки и закрепляют на ней секундную стрелку.

Принцип работы кварцевых часов (включая в себя электронные).

За тысячелетие существования наручных часов (механических) люди продолжали совершенствовать их механизм. Следование по пути развития высоких технологий отразилось и на механических часах в лучшую сторону, так как люди смогли добиться точности хода равной ± 5ти секундам за 24 часа. Но такие механизмы, будучи весьма сложными в производстве и имеющими весьма непомерную цену не пользовались популярностью. Этот аспект повлиял на появление принципиально нового механизма, кварцевого. Кварцевый механизм, имея весьма высокую точность хода, обладает весьма низкой стоимостью. Он стал весьма популярен среди населения именно из-за своих качеств. Подавляющее количество выпускаемых в мире устройств на сегодняшний день несут в себе кварцевый механизм.

Общее схематическое устройство кварцевых часов

Главными узлами кварцевых часов являются электронный блок и шаговый электродвигатель. Электронный блок раз в секунду передаёт импульс двигателю, а тот следом поворачивает часовые стрелки.

Часы получили своё название из-за того что источником колебаний является кристалл кварца.
Кристалл кварца выдаёт большую стабильность вырабатываемых импульсов, следовательно, большую точность хода. Источником питания механизма энергией является батарейка, от неё получает необходимый заряд электронный блок и двигатель. Такие элементы питания рассчитаны на срок эксплуатации равный примерно двум годам. Основным достоинством батарейки является отсутствие нужды в заводе часов каждый день. Исходя из характеристик данного устройства, можно заключить, что такой сплав точности и простоты эксплуатации достаточно удобен большинству людей.

В некоторых случаях за место циферблата устанавливают электронный дисплей. В России такой вид часов называют Электронными, а во всём остальном мире данные устройства называют кварцевыми с электронной индикацией. Такое определение должно указывать на то, что данный механизм сконструирован на основе кварцевого генератора и время выводится на дисплей.

По основному своему содержанию они являются крошечным компьютером с запрограммированной микросхемой. Такие часы легко превратить в универсальное устройство, несущее в себе функции хронографа, секундомера, будильника, календаря и многие другие функции всего лишь добавив новый код в микрочип. Так же кварцевые часы отличает от механических то, что после интеграции этих функций, стоимость повышается на очень незначительную сумму.

Кристалл кварца, обладая пьезоэлектрическими свойствами при сжатии, вырабатывает электрическое поле, но если на него воздействовать электричеством, то кристалл «сожмётся». Таким образом, можно заставить кристалл колебаться (на этом свойстве данного минерала и построена вся система кварцевого генератора). Все кристаллы имеют разную частоту резонанса. Длительным подбором размера кварца находят нужный с частотой в 32768 герц.

В электронном блоке наручных кварцевых часов находится генератор электрических колебаний. Данное устройство выдаёт электрические колебания и для его стабилизации используют кристалл кварца на резонансной частоте. По вытекающим из этого особенностям у нас есть генератор электрических колебаний с постоянной частотой колебаний. После всего этого остаётся предать равномерные колебания для движения стрелок.

Генератор производит 32768 колебаний в секунду, а это приблизительно в 10000 раз превосходит колебания балансира. Не один механизм в мире не сможет работать на таких скоростях. И по этой причине в них дополнительно стоит часть называемая двигателем, она отвечает за преобразование колебаний такой мощности в импульс с частотой всего лишь 1 герц. Импульсы такой мощности подаются на обмотку шагового двигателя.

Устройство шагового двигателя.

В двигатель входят, статор с находящейся на нём закреплённой катушкой с обмоткой и ротором является магнитом, насаженным на ось. Когда через катушку проходит электрический импульс возникает электромагнитное поле, которое сдвигает ротор на пол-оборота. Ротор по системе зубчатых колёс двигает стрелки на циферблате.

Подробная схема кварцевых часов.

Автоподзавод

Первые механизмы с автоподзаводом были выпущены в 18 веке, а в 1931г появились первые наручные часы с такой функцией. Основной массовый выпуск таких устройств начался на 20 лет позже. И после этого часы с автоподзаводом стали завоёвывать всё большую популярность и уважение, связанные с их удобством и функциональностью.

Принципы работы автоподзавода.

Основным источником получения энергии в механических устройствах является пружина. Она взводится при помощи вращения заводной головки и через систему шестерёнок переходит на вал барабана. Каким же образом часы могут заводить себя сами?

Устройство подобного механизма весьма похоже на то если положить камень в коробку и поболтать, то камень начнёт стучаться об стенки коробки. Это возможно из-за закона всемирного тяготения и инерции. Часы с автоподзаводом построены по такому же принципу. В их механизме есть свой «камень», будучи закреплённым на оси грузом похожим на сектор со смещённым центром тяжести он при любом движении руки поворачивается вокруг своей оси и дозаводит пружину через систему специальных зубчатых колёс.

Для того чтобы данный сектор смог пересилить сопротивление пружины и подзавести механизм он должен иметь превосходящую инерцию. По этой причине сектор производят из двух разных частей, тонкой и легкой верхней пластины, полукольца из вольфрамового тяжёлого сплава. Диаметр сектора пытаются по возможности сделать максимальным.

Сектор автоподзавода двигается от любого движения руки носящего человека, его вращение не зависит от степени завода пружины. От возможного разрыва из-за сильного завода пружины такие устройства снабжают тем или иным механизмом защиты. В основном устройства с автоподзаводом снабжают пружиной прикреплённой к барабану таким образом, что она не крениться полностью, а при помощи фрикционной накладки. Упругость рассчитана таким образом, что при полном заводе внешний конец пружины с фрикционной насадкой проскальзывал, защищая, таким образом, пружину от разрыва. В некоторых случаях, когда заводишь часы можно слышать щелчки, такой звук означает, что пружина проскальзывает.

Плюсы и минусы часов с автоподзаводом.

Плюсы. Часы с автоподзаводом не надо заводить каждый день. Так же помимо удобства в них есть ещё и два дополнительных преимущества. Сектор держит пружину в постоянном «тонусе» что благоприятно сказывается на точности. Водозащита таких часов гораздо выше в связи с тем что в таком механизме практически не используется заводная головка и это даёт дополнительные гарантии что грязь и влага не попадут внутрь механизма.

Минусы. Устройства с такой функцией являются весьма сложным механизмом, что в разы увеличивает вероятность поломок. Часы с авто подзаводом имеют весьма не маленькие размеры что практически переводит их в разряд чисто мужских часов. Из-за того что основным компонентом сектора является вольфрамовый сплав стоимость таких часов весьма велика. И главным минусом таких устройств является низкая ударопрочность. Некоторые особо сильные удары приводят к тому что опора сектора ломается под его весом и это приводит к полной не годности механизма.

На сегодняшний день основная масса производимых механических часов в мире имеет комплектацию включающую автозавод, исключение составляет лишь самый дешевый или очень дорогой модельный ряд. В бюджетном варианте автоподзавод не предусмотрен исходя из целей снижения стоимости продукции, а дорогом (элитном) варианте часов из-за сложности конструкции (дополнительные функции) в большинстве случаев не возможно поставить автоподзавод. Большое количество дополнительных функций делает механизм более массивным, тяжелым, а после добавления автоподзавода произойдёт неминуемое увеличение массы и объема что является неразумным. Дополнительные функции требуют для нормальной работы большего количества энергии и мощной пружины и из-за этого сектор автоподзавода не в силах её подзавести.

«Самозаряжающиеся» кварцевые часы.

Один из основных недостатков кварцевых часов можно считать необходимость замены элемента питания. Для облегчения жизни человека носящего такое устройство были разработаны несколько способов подзарядки элемента питания. Основные используемые технологии, применяемые в кварцевых наручных часах это Kinetic/Autoquartz и EcoDrive. Такие технологии базируются на том, что подзарядка элемента питания происходит извне.
EcoDrive – Использует для подзарядки энергию солнечных лучей попадающих на циферблат.
Kinetic/Autoquartz – Подзарядка происходит посредством движения руки человека (закон о кинетической энергии движущегося тела).

Технология Kinetic.

Кварцевые часы с технологией Kinetic являются механизмом, которому не требуется замена элемента питания (батарея). В таких устройствах кинетическая энергия от движения руки видоизменяется на электрическую, которая питает батарею. Такой механизм является сплавом Кварцевых и механических часов с автоподзаводом. От движения руки груз, похожий на используемый в часах с автоподзаводом, двигается по кругу вокруг оси и по системе зубчатых колёс приводит в движение ротор генератора. Электричество, вырабатываемое генератором, подзаряжает накопитель энергии – конденсатор.

Для вырабатывания электрического тока генератором необходимо чтобы ротор вращался с очень большой скоростью. В устройствах с механической начинкой колёсная передача уменьшает обороты от груза до барабана, а в часах с технологией Kinetic всё с точность также, но наоборот. Часы с такой технологией имеют колёсную передачу, которая выдаёт скорость вращения ротора до 100.000 оборотов за 60 секунд. Из-за такой скорости главной проблемой механизма становится трение в опорах ротора.

Для снижения трения в опорах генератор построен таким образом, что ротор находится в магнитном поле обеспечивающим как бы невесомость и почти не касается опор. Из-за магнитной подвески ось, у которой диаметр на концах всего лишь 0.10-0.15 миллиметра ( что является размером, который в 3-4 раза меньше человеческого волоса) может выдерживать вес ротора который в среднем в 20 раз больше весит ротора шагового двигателя. Высшим достижением этой технологии можно назвать изготовление с максимально возможной точностью оси ротора (имеющей мизерный размер). Так же для уменьшения трения изготовили уникальную смазку для опор ротора имеющую малую вязкость.

От резких движений и допустим от удара руки о стену, груз начнёт вращаться с возросшей скоростью превосходящую нормальную во много раз. Для предохранения от разрушения центральной оси ротора требуется ограничить скорость во время вращения. Поэтому в передаче используют фрикционную муфту. Внешний вид такой муфты – обычное колесо с трибом, но оно сидит на оси не плотно, а с небольшим трением. Когда скорость нормальна триб вращается вместе с колесом, но когда происходит резкое ускорение, триб муфты поворачивается отдельно от колеса, предохраняя ротор. Ротор генератора вращается с грандиозной скоростью и из этого следует, что баланс должен быть выверенным с очень большой точностью иначе он просто сломает часы./p>

Технология Eco-Drive

Данная технология появилась в 1995г. Основные принципы работы её составляют: получение энергии из солнечного света посредством трансформации оного фотоэлементами в обычный электроток нужного напряжения.

www.tawatec.su

Маятниковые часы


Первые механические часы, изобретенные китайцами, приводились в действие огромными, медленно поворачивавшимися деревянными водяными колесами. В 1300-х гг. появились колесные часы с приводом от опускавшихся гирь, но эти часы были ненадежными и неточными. Часам требовался механизм регулирования хода, который изобрели в 1600-х гг. Таким механизмом стал мятник, который нашел в часах первое практическое применение.


В 1582 г. итальянский ученый Галилео Галилей продемонстрировал, что маятник — груз, подвешенный на тонком стержне, — всегда качается с постоянной скоростью. Кроме того, он доказал, что скорость колебаний зависит только от длины маятника, а не от величины груза, прикрепленного к его концу. Например, маятник длиной 1 м совершает одно колебание (туда и обратно) за 1 сек. Но если маятник такой длины продолжает качаться, значит, с его помощью можно измерять время в секундах. У Галилея возникла эта идея, и в 1641 г. — за год до смерти — он рассказал своему сыну Винченцо, как сделать часы, ход которых регулируется маятником. Но Винченцо не успел закончить работу; первые маятниковые часы появились лишь в 1657 г. Их спроектировал голландский ученый Христиан Гюйгенс, а изготовил часовщик Соломон Костер в Гааге. Они отставали или убегали на 5 секунд в сутки, что значительно превышало точность всех тогдашних часов.


В часовых маятниках использовались не нити, а металлические стержни. Но на металл влияет температура, поэтому длина стержней менялась, что отражалось на точности хода часов. В жаркую погоду металлический стержень удлинялся, а в холодную укорачивался. Например, часам с односекундным маятником для потери одной секунды в сутки достаточно увеличения длины маятника на 0,025 мм, что происходит при повышении температуры всего на 2 «С. Изобретатели вскоре решили эту проблему, создав маятник постоянной длины. В 1722 г. английский механик Джордж Грэм изобрел ртутный маятник (о чем заявил в 1726 г.), прикрепив к концу маятника стеклянный сосуд со ртутью. Когда из-за повышения температуры маятник удлинялся вниз, это компенсировалось расширением ртути в сосуде, действовавшим в обратном направлении.


Другим решением стал решетчатый маятник из перемежающихся полос стали и меди, изобретенный английским часовщиком Джоном Гаррисоиом в 1728 г. Медь расширяется сильнее, чем сталь, поэтому ее расширение компенсировалось меньшим расширением стали. Сейчас стержни маятников изготавливаются из инвара — сплава железа с никелем, который почти не расширяется при нагревании. Этот сплав также используют для изготовления рулеток и камертонов, для которых постоянная длина очень важна.


Ученик Галилея итальянский ученый Винченцо Вивиани сделал этот набросок маятниковых часов; реконструкцию маятника см. на рис. на с. 13.


Эта модель маятниковых часов была создана в XIX в. по наброску проекта Галилея, сделанному Вивиани. Источник энергии для часов там указан не был, поэтому можно предположить, что они приводились в движение опускающимися гирями.


В механических часах скорость, с которой высвобождается энергия опускающегося груза, регулируется с помощью механизма, называемого спуском. Молоточек, подвешенный на маятнике, заставляет качаться анкер. Анкер то останавливает, то отпускает анкерное колесо, позволяя ему постепенно освобождать энергию опускающегося груза, приводящую в движение главное колесо. К оси главного колеса прикреплена часовая стрелка.

altpp.ru

Механические часы

Механические часы: история изобретения

12
март
2017

Подробности
Категория: О часах

Солнечные часы, водяные и огневые имели естественные ограничения в применении. С изобретением механических часов и последующим  их совершенствованием эти ограничения были сняты. Измерение времени стало ограничиваться не природными факторами, а более искусством мастеров, развитием науки и техники. Механические часы в нашем 21-м веке представляют собой верх совершенства технологии изготовления деталей, удивительную точность хода, современный дизайн и великолепный набор функций.



 Некоторые исследователи полагают, что появление механических часов явилось следствием усовершенствования водяных часов, однако другие ученые полагают отсутствие прямой связи между ними. Что действительно оказало существенное влияние на историю механических часов, так это развитие астрономии как науки и, в связи с этим, точной механики. 

 Виллард де Коннекура — французский архитектор, живший в XIII веке, зарисовал в своем альбоме механизм, с которого, как традиционно полагают западные историки, началась история механических часов.

 Однако устройство их довольно примитивно. И между ними и механическими часами XIV века существует настолько большая разница, что у многих историков есть сомнения в истинности этого утверждения. 

 Как бы там ни было, но неизвестно кем изобретенный шпиндельный ход, применяемый в качестве регулирующего устройства и балансир фолио сделали возможным изобретение механических часов. Первоначально английское слово clock, саксонское clugge, французское cloche и древнегерманское glocke обозначали колокол и первые механические часы не имели циферблата, но оповещали о времени боем. Такие часы устанавливали в монастырях, чтобы возвещать о наступлении времени молитвы или работы. Потом их стали применять в качестве городских часов. Так появились башенные механические часы, история создания и подробные сведения о которых описана у многих известнейших людей, живших в то время. 

 

 Однако нельзя сказать, что с совершенствования этих простых башенных часов начиналось строительство механических башенных часов Европы и история часового дела. Итальянские и другие механические башенные часы XIV в. имели гораздо более сложное устройство. Подобно некоторым греческим водяным часам, они показывали не только время, но и перемещения Солнца, Луны, планет и созвездий зодиака, а фигурки демонстрировали бытовые сценки и христианские сюжеты.

 Первые сложные механические башенные часы представляют собой переплетение техники, механики и искусства. Использование зубчатой колесной передачи является их характерным признаком. Помимо сложных многоступенчатых колесных передач, в них нашли применение кулачковые и храповые механизмы, а также муфты. Башенные часы Джуанелло Турриано содержат в своём механизме 1800 зубчатых колес.

 Для применения системы зубчатой передачи с большими передаточными отношениями понадобилось знание важнейших кинематических соотношений, таких как отношение числа оборотов колес при определенном количестве зубцов. В разработку основы кинематики механизмов внесли свой вклад Леонардо да Винчи и Джеронимо Кардано. 

 Поскольку время создания таких сложных механических башенных часов совпало с развитием искусства в эпоху Ренессанса, они представляли собой не только механическое совершенство того периода, но и благодаря своей внешней красоте, являлись подлинным шедевром искусства. Интерес к ним не угас и сейчас.

 Начиная с XV века получают распространение механические часы индивидуального пользования. Они приобретаются знатными особыми, князьями, принцами, королями, для установки во дворцах и замках. 

 Такие часы по своей конструкции были такими же, как и часы общественного пользования, кроме габаритов. Они могли крепиться к стене и имели механизм хода и боя, приводимые, так же как и башенные, в действие грузом.

 Ходовая пружина

 В XVI веке спрос на домашние часы возрастает, но они остаются предметом роскоши, и позволить их себе могут только очень богатые горожане. Однако, применение ходовой пружины в самом конце XVI века позволило часовщикам изготовлять часы необходимых размеров. Появляются переносные карманные часы. С этого момента механические часы становятся доступны широкому кругу горожан. Одновременно Европа переходит на исчисление времени по равным 12 дневным и 12 ночным часам.

 Карл V, король Франции, сделал первый шаг в этом направлении, после установки дворцовых башенных часов де Вика он издал указ: всем Храмам Парижа отмерять по ним время. Постепенно вся Европа перешла на новую систему измерения времени.

 И, хотя самое первое упоминание о ходовой пружине относится к XV веку, она применялась, скорее всего, только итальянскими мастерами. 

 В XVI столетии Нюрнберг становится значительным центром развития торговли и науки. В этом городе производство пружинных часов достигает значительных успехов.

 Инициатором производства механических пружинных часов в Нюрнберге был Петр Генлейн. Вскоре начинается, если можно так сказать, соревнование между французскими, итальянскими, германскими и другими европейскими мастерами. С применением пружины, каждый из них стремился сделать свои часы неповторимыми по сложности исполнения и дополнительным функциям. Большие часы показывали время, календарь, христианские праздники, фазы луны, сложные механизмы в часах передвигали разные фигурки. Только самые простые часы показывали время и имелись функцию боя. По форме настольные переносные пружинные механические часы были сферические и цилиндрические. Последние можно увидеть сейчас во многих музеях Европы. 

 Описание часов под названием «Нюрнбергские яйца» встречается во многих исторических документах. Упоминается о том, что они были так малы, что их можно было положить в кошелёк. На циферблате ранних механических часов имелась лишь одна часовая стрелка. Минутная и иногда секундная стрелка появляется около 1550 года лишь на больших часах. Такие часы можно сейчас увидеть в музеях Нюрнберга. Механизм первых настольных часов не закрывали корпусом, это стали делать позднее, чтобы оградить его от пыли и коррозии.

 В Европе возникает сразу несколько центров часового производства: Флоренция, Венеция, Генуя, Милан, Неаполь, Рим, Париж, Блуа, Гренобль, Лион, Антверпен, Юрюссе, Гент, Брюссель, Амстер, Лондон, Нюрнберг и Аугсбург.

 Первые настольные механические часы отличались от переносных только лишь внешним украшением. Маленькие колонны, пилястры, кариатиды, плоскости украшались резьбой, позолотой и изящными движущимися фигурками.

 В Швейцарии, в Женеве, в 1587 году первую часовую мастерскую открыл Шарль Кузен, который был родом из Бургундии. Через 100 лет в Женеве было уже сто мастеров часового дела и триста подмастерьев, а каждый год производили часов в количестве пяти тысяч штук. Такое быстрое развитие часового дела в Женеве было связано с тем, что гонимые отовсюду гугеноты, среди которых было немало часовщиков, находили пристанище в этом городе.

 Производство пружинных часов в Великобритании получило развитие только в начале XVII века, чему опять таки способствовало переселение в эту страну гугенотов, в связи с отменой Нантского эдикта в 1685 году Людовиком XIV, после чего гонения на гугенотов возобновились. 

 История развития механических часов в XVII веке.

 Наметившаяся в XVI веке тенденция к уменьшению размеров пружинных механических часов получает развитие в веке XVII -м. Появляются карманные часы овальной и яйцевидной формы. Но лишь к 1650-му году карманные механические часы окончательно обретают хорошо знакомую нам форму в виде круга.

 На корпусах и циферблатах, изготовленных из серебра, золота и горного хрусталя, специальной эмалью наносили художественные изображения. Нередко корпус карманных часов был украшен драгоценными камнями. В механизме для регулирования хода применяется баланс, в котором используются свойства эластичности свиной щетины, способной сжиматься и разжиматься, а также тормозной механизм «stackfreed», устраняющий неравномерность хода. Эта неравномерность возникала из-за того, что крутящий момент при полном сжатии пружины постепенно уменьшался, когда пружина разжималась. Заводить первые карманные механические часы приходилось каждые 12 часов. Следует отметить, что в современных часах колес и трибов на одну пару больше. На некоторых карманных часах появляется минутная и, гораздо реже, секундная стрелка.

 К 1700-му году центры часового производства окончательно перемещаются в Англию и Швейцарию. Развитие часового дела в Западной Европе способствовало созданию в XVIII-м веке других механических изобретений, как то: автоматы Вакансона. Его наиболее известные заводные механизмы это флейтист и утка. Флейтист, понятное дело, играл на флейте, а утка вставала, отряхивалась, крякала, ела зерна и, я извиняюсь, испражнялась. 

 История развития механических часов способствовала развитию механики в целом. Изобретатель Дроз сделал автоматического рисовальщика, писца и девушку, играющую на клавесине. В общем, механические пружинные часы стали первой машиной, изобретенной человеком, машиной оказавшей исключительное влияние на все последующие изобретения. Конечно, нельзя недооценивать вклад сложных водяных часов, но именно заводная пружина дала необходимый толчок к дальнейшему развитию механики в Европе и во всем мире. Несмотря на то, что до появления маятниковых часов, ход механических часов (в связи с невысокой точностью) сверяли с солнечным временем, распространение последних способствовало развитию торговли, производства и, в целом, экономики Европы.

 История развития маятниковых часов.

 История маятниковых часов начинается на мусульманском востоке в средневековье.

 Некий арабский ученый Ибн Юнис использовал маятник в начале второго тысячелетия для измерения времени, чему есть историческое подтверждение. В Западной Европе маятник, как регулятор хода часов, описан у Леонардо да Винчи. Галилей развил теорию маятника и предложил идею создания маятниковых часов, которая заинтересовала голландцев. К сожалению, ни Галилей, ни его сын не успели построить действующую модель, и его идея, оформленная в чертежи, оставалась на бумаге вплоть до изобретения маятниковых часов Христианом Гюйгенсом. Так уж получилось, что история развития маятниковых часов тесно связана именно с этим именем. Не зная о трудах Галилея и его сына Винченцо, он написал мемуар «Маятниковые часы» («Horologium oscillatorium»), издание которого вышло в 1673 году в Париже.

 Гюйгенс сконструировал часы с коническим маятником, морские часы и описал математический маятник. Позже созданием морских маятниковых часов занимался и Генри Сюлли, ученик известного британского часовщика Георга Грагама. Проблема состояла в том, что качка и изменяющаяся в зависимости от широты сила тяжести, воздействуя на любой маятник (Сюлли создал также и часы с «горизонтальным маятником»), делали маятниковые часы непригодными для мореплавателей. 

 После изобретения в Англии Климентом анкерного хода, обеспечивающим колебания длинного и тяжелого маятника по малой дуге, часы стали более точными, из-за чего британские часы получили мировую славу.

 Георг Грагам добился точности часов в 0,1с., улучшив анкерный ход Клемента. На протяжении следующих 200 лет ход Грагама оставался самым точным. Грагам изучил коэффициенты линейного расширения основных металлов, используемых в то время. На основании этих своих исследований он изобрел ртутный компенсаторный маятник, позволяющий скорректировать неравномерность хода маятниковых часов вызванную изменением температуры окружающей среды.

 С усовершенствованием механических маятниковых часов, с повышением их точности, возникла необходимость и в барометрической компенсации. Дело в том, что атмосферное давление оказывало влияние на равномерность хода, а поскольку была доказана невозможность помещения механизма часов в вакуум (масло, используемое для смазки механизма испарялось и сила трения увеличивалась), то часовщики задумались и над этой проблемой. 

 В конце XIX века были применены так называемые свободные анкерные хода маятниковых часов Рифлера, Штрассера и Манхардта. Не вдаваясь в описание этих ходов с постоянной силой, скажем только, что была достигнута точность в 0,002-0,003с. (у Рифлера). Рифлер поместил часы в герметичный корпус, с разряженным воздухом, давление в котором можно было регулировать с помощью насоса. 

 Впрочем, высокая точность маятниковых часов была необходима только при их применении в астрономии. Бредли в 1758 году изготовил весьма точные и стабильные часы с точностью хода 0,102с., повторить которую не могли и после 1800 года лучшие часовщики Европы.

 Маятник, как регулятор хода стал использоваться в башенных, настенных, напольных и других стационарных часах.

 В XIX веке происходит реконструкция многих имеющихся башенных часов, а также строительство новых, но это тема для отдельного рассказа.

 Схема устройства карманных механических часов после Гюйгенса не была существенно изменена, но в XIX-м веке постоянно дополнялась новыми механизмами. Появился календарь, бой, ремонтуарный и сигнальный механизм. Улучшены также были: пружинный двигатель, зубчатая передача (в частности форма зубцов колес), спусковой регулятор (было изобретено свыше двухсот ходов), система баланс — спираль, стрелочный механизм, механизм завода часов и перевода стрелок (в частности, это механизм завода без ключа или «рёмонтуар» — изобретение швейцарца Андриана Филиппа в 1842 г.), в начале 20-го века стали применять искусственные камни красного рубина в качестве опор для цапф и осей.

 В то же время механические часы претерпевают ряд усовершенствований. Были найдены сплавы мало подверженные коррозии для применения в спиральной ходовой пружине. Появилась система баланс-спираль,

vremyaletit.ru

Часы наручные «Маятник» / Блог им. Autosteam / Коллективные блоги / Steampunker.ru

Доброго времени суток! Решил выложить одну из моих последних работ в стимпанк стиле. увлекаюсь стимпанком уже больше двух лет, но вот наверно первая работа которую решился опубликовать. Собственно мастерю исключительно из подручного хлама (все таки steamPUNK же, и должен быть отчасти из хлама сделан).
Все началось с того, что отцом невесты мнебыл подарен маятник от каких-то старых часов, коиму я был чрезмерно рад. Разобрал его, вынул все лишнее, потом с куска листовой латуни вырезал круг — будущую основу. Прикрепил кое как на плпстилин линзу от старого проектора к дырке которая была на маятнике (в ней был закреплен логотип изготовителя часов, который я успешно отпаял к тому времени). Немного ручной работы с медью, пара деталек, ЛУТ цыферблата и вот что у меня получилось:

Дня два-три повертел ето все дело в руках, присмотрелся в надежде сделать более менее хороший механизм закрытия верхней кришки, но так ничего и не придумал. Решил переделать просто внутреннюю часть коробочки и сделать ее более плотной, чтоб небыло такого люфта крышечки (она в закрытом состоянии издавала довольно много звуков если потрясти).

Из старой шестерни от часов отрезал небольшой кусок основания (в нем была спрятанна спиральная пружина и закрыта заглушкой). Отрезал, зачистил, сделал новый ЛУТ циферблата:

Тут видно что я первый лут запорол, забыл отзеркалить перед травллением. Вышел из ситуации тем, что на том же куске меди только с другой стороны вытравил уже отзеркаленный.

На отрезке шестерни был паз сделанный для заглушки, примерно 0.5 мм. лут в него подогнал с помошью гравера с наждачной насадкой вплотную, держиться очень крепко, чтобы вынуть — надо приложить немалые усилия. Во внутренней части крышки из маятника впаял кольцо из медной проволки 1.5мм. попробовал закрыть, удивился результатом. закрываеться очень плотно при том без особых усилий и при закрывании слышен характерный щелчок который дает понять что крышка закрыта.

дальше дело пошло за крышкой:


вот так она выглядела у меня после первой припайки.

Сделал посадочное место под SMD светодиод желтого цвета. Диод припаял одним контактом на корпус, прямо к посадочному месту а другим к заизолированному проводку. затем изготовил боченок из медной трубки и вентиль из листа меди 1мм. Технологию изготовления не буду описывать, она здесь: steampunker.ru/blog/forsteammaker/7866.html

в боченке слелал выключатель из простого болта и заизолированного контакта. Когда закручиваеш болт — контакт замыкаеться на корпус и светодиод засвечиваеться. Затем сделал небольшой блок из маленьких часовых батареек по 1.5V 3 батарейки и спрятал в корпусе под цыферблатом вместе с купленным к тому времени механизмом кварцевых часов. Стрелки в купленных часах мне не очень понравились, заменил их на другие которые вытащил из уже давно не работающих карманных часиков.

Теперь началась работа над кожей. Из куска кожи с помощью двух запчастей от обьектива выдавил такую деталь:

вставил ее в корпус.

после того из куска кожы, шестеренки от часов, четырех болтов компюерных и стоек под материнские платы и двух ремешков от часов самых дешевых сделал ремешок. все скрепил.


и затем отдал другу фотографу (фотографии с 2 мегапиксельного телефона не очень хороши качеством)






Жду любых замечаний и конструктивной критики. Так как это первая выложенная работа сразу извиняюсь за оформление темы и что сразу не поставил кат, а также что случайно удалил большую половину поста при попытке редактировать. ну чтоже переписал все по новой и теерь надеюсь уже лучше будет.

steampunker.ru

Основные типы часов и механизмов. Кварцевые часы, электронные часы и механические часы.

Механические часы.

Механические часы являются самым сложным и одновременно лёгким механизмом. Приборы такого типа используют гиревой и пружинный механизм получения энергии для работы часов. В виде колебательной системы используются маятниковый или балансовый регулятор.

Механические часы проигрывают по точности времени кварцевым и электронным. Точность механических часов составляет – от +40 до -20 секунд за 24 часа, а кварцевых для примера, колеблется не выходя за рамки 15- 20 секунд в одну или другую сторону за календарный месяц. По этой причине механические часы из надёжного инструмента превратились в символ престижа, богатства и стиля.

Конструкция такого механизма выглядит примерно таким образом:

  • Источник питания – взведённая пружина или поднятая гиря, всё зависимости от типа механизма.

  • Спусковой механизм – устройство, отвечающее за преобразование непрерывно вращательного движения в колебательное или возвратно-поступательное движение. От спускового механизма зависит точность хода.

  • Колебательная система – маятник или балансир (баланс).

  • Механизм завода (подзавода) и перевода стрелок на циферблате – ремонтуар. /li>
  • Система шестерёнок, соединяющая пружину и спусковой механизм – ангренаж.
  • Циферблат со стрелками.

Историческая справка.

Маятник.

Из истории следует что, первой колебательной (движущей) системой (силой) был маятник. Пользуясь фактом, что при одинаковой амплитуде движения и постоянном ускорении свободного падения, частота колебаний маятника не подвержена изменению.

У классических часов на основе маятникового механизма есть ряд недостатков. Первое, частота движения маятника зависит от его амплитуды колебаний. Второе, часы на основе такого механизма должны находиться постоянно в недвижимом состоянии. Третье, часы, выверенные по одной широте земного шара, будут «врать» на другой из-за особенности конструкции колебательного механизма. Из-за момента нечувствительности к перепадам температуры и большой долговечностью, данный механизм, до сих пор используют на башенных часах и некоторых настенных.

Маятниковая система состоит из следующих частей:

  • Маятник.
  • Анкер, соединённый с маятником.
  • Храповое колесо (храповик).

Баланс.

Два абсолютно ни как не связанных между собой «мастера», голландец Христиан Гюйгенс и англичанин Роберт Гук изобрели принципиально новый тип колебательного механизма, принцип действия которого основан на колебаниях подпружиненного тела.

Точность хода механизма регулируется «градусником» — рычагом, который отвечает за вывод из работы некоторой части спирали. Баланс очень чувствителен к перепадам температур. Из этого вытекает состав металлов (металлы с ограниченным вариативным рядом температурного расширения) входящих в его производство. Так же используют и альтернативный способ, как в старые времена делают колесо из двух типов металла, используя биметаллический баланс, выражающийся как изгиб кольца на момент нагрева. Так же для повышения точности хода, баланс снабжали болтами. Появления станков-автоматов избавило часовщиков от настройки баланса при помощи винтов и сделало винты на балансе чисто декоративным элементом.
Балансирный механизм, как правило, используется в наручных часах (переносных) и по определённым отличиям от маятникового механизма может использоваться не как стационарное устройство.

Баланс состоит из таких частей:

  • Балансирное колесо.
  • Спираль.
  • Вилка
  • «Градусник» – рычаг регулирующий точность хода.
  • Храповик.

Дополнительные функции в механических часах.

Кукушка, бой (звуковое и визуальное сопровождение).

Через определённые отрезки времени (стандартизировано каждые 30 или 60 минут), часы «отыгрывают» колоколами время на данный момент. Так же есть альтернативный вариант, играет мелодия или фигурки-жакемары разыгрывают сценку.

Весьма интересный факт, что до появления механических часов люди определяли время по церковному набату и по этой причине в первых башенных часах отсутствовал циферблат, а был только бой колоколов.

Репетир.

Механизм более сложной конструкции, нежели приведённой выше. Данная функция позволяет «отбить» время при нажатии на кнопку. Первичное предназначение этого механизма было, помогать морякам ночью, узнавать точное время не разводя огонь.

Существует ряд репетиров базирующихся на воспроизведении разных отрезков времени.

  • Минутный – отбивает: количество часов, четвертей часа и минут.
  • Пятиминутный – отбивает: количество часов и пятиминутные отрезки после него.
  • Получетвертной – отбивает: количество часов и получетверть часа после него.
  • Четвертной – отбивает: количество часов и четвертей после него.

Люнет (безель).

Определённый ряд моделей наручных часов имеет вокруг циферблата установленное поворотное кольцо с делениями. Оно предназначено для точного замера времени. Часы водолазного типа снабжены люнетом, крутящимся только против часовой стрелки, это предусмотрено специально, чтобы во время случайного поворота не увеличить заданный промежуток времени (такое обстоятельство может привести к нехватке воздушной смеси в баллонах).

Автоподзавод часового механизма.

В некоторых видах механических наручных часов устанавливается эксцентрик (на профессиональном языке часовых мастеров, ротор или сектор исходя из того что изготовлен он как лёгкая пластина с накладкой в виде сектора дуги из тяжелого вольфрамового сплава. Производя определённые дорогие часы используют сплавы на основе золота, которые ещё тяжелее). Во время движения эксцентрик вращается и взводит пружину.
Автоподзовод очень хорошо сказывается на точности показаний (так как пружина находится постоянно в полувзведённом состоянии). В часах с повышенной водозащитой механизма медленней изнашивается резьба заводной головки.

Весь ряд часов оснащённых автоподзаводом гораздо массивнее и тяжелее чем те, что заводятся обычным ручным заводом. Часы, несущие функцию автоподзавода не требуются людям, ведущим не активный образ жизни (пенсионеры, офисные сотрудники и т.д.) и тем, кто надевает часы очень редко.

Турбийон.

Принцип действия данного устройства состоит базируется на том, что механизм спуска (ходовое колесо, баланс, вилка) полностью ходят вокруг оси секундного колеса. Данный механизм обеспечивает точность хода часов. По не гласному правилу оборот составляет одну минуту, а часы с таким механизмом первые тридцать секунд отстают и вторые тридцать спешат, что выравнивает общий показатель времени и задаёт точность показаний. Современные условия изготовления деталей на точном оборудовании убрали потребность в таких устройствах. Так что турбийон из механизмов для определения времени стал элементом роскоши и шика дорогих часов.

Особые виды механических часов.

Будильник.

Часы с возможностью установки времени для воспроизведения звукового сигнала в заданный момент. Время задаётся при помощи дополнительной стрелки. Такие механизмы делятся на два типа, со сложным циферблатом (редко встречается) (24 часа) и классическим (12 часов). Первый вариант будильника звонит один раз, а второй два.

Хронометр.

Часы с уникальной точностью хода. Первоначально устройства имеющее такую функцию применялось моряками для определения географической долготы.

Хронограф.

Часы с такой функцией одновременно являются секундомером и «простыми» часами. Данное сочетание и называется хронограф.

Секундомер.

Секундомер не является часами в прямом смысле этого слова, так как на нем невозможно отследить текущее время. Данный вид часов служит для замера коротких промежутков времени (в основном применяется в спорте). Основная функция этого механизма замер времени (остановка стрелки в определённый момент), а так же быстрый сброс временных данных полученных с помощью замера отрезка времени.

Кварцевые часы.

Механизм кварцевых часов данного класса очень похож на устройство механических часов, но с одним серьёзным отличием. Колебательная система такого механизма построена на основе кристалла кварца.
Все бытовые качественные кварцевые часы имеют точность показаний ±15 секунд в месяц, а в специально разработанных хронометрах ±0.3 секунды в месяц. Исходя из таких показателей, на них нужно выставлять точное время всего два раза в год, при переходе с летнего на зимнее время. Такие устройства имеют одну погрешность, кристалл кварца подвержен старению и часы обычно начинают спешить.

Первые кварцевые часы были выпущены в1971 году. В 90-х годах двадцатого столетия был совершен прорыв на производстве кварцевых часов. Был выпущен гибрид автоподзавода и кварцевых часов. Там стояла не батарейка, а аккумулятор, подзаряжаемый от устройства автоподзавода на манер обычных механических часах.

  • Механизм кварцевых часов состоит:
  • Источник питания (батарейка).
  • Генератор с кварцевым резонатором.
  • Счётчик-делитель частоты.
  • Шаговый электродвигатель.
  • Система шестерёнок, которая передаёт энергию вращения электродвигателя на стрелки.

Электронные часы.

Часы, несущие на основе своей конструкции основную часть кварцевых часов – элемент питания. Все механизмы данного типа являются кварцевыми, просто вместо циферблата у них установлен дисплей и добавлены определённые функции, связанные с тем, что для вывода данных на дисплей требуется определённая микросхема. Эти часы выводят информацию о текущем времени определённым образом. На электронный дисплей выводятся цифры (арабские), это осуществляется при помощи микросхемы отвечающей за определение времени, почти все устройства такого типа оснащены электронным календарём и секундомером, а на некоторых моделях бывают и дополнительные функции (барометр, термометр, будильник и многое другое).

Устройство механизма таких часов достаточно просто.

Микросхема, с микропроцессором отвечающая за подсчет и вывод времени. Процесс выглядит данным образом, генератор электронных колебаний отсчитывает время, потом данные колебания (от генератора) преобразовываются в дискретные сигналы (идущие с периодичностью в одну секунду, одну минуту, один час и т.д.) передающиеся на дисплей.

  • Элемент питания – батарейка или от сети переменного тока.
  • Дисплей или электронное табло.

Послесловие.

Если сравнивать все эти виды часов (кварцевые, механические, электронные), у любого человека уйдёт уйма времени и сил, по этой причине многие люди не задумываются о том, что купить, надеть или выбрать. Данная статья должна чуточку помочь определиться с выбором часов. Здесь приведены основные технические характеристики предлагаемых часов на современном рынке. Ведь выбор зависит от многих критериев, дизайн, место эксплуатации (окружающая среда), цена и многое другое. По этой причине и приведены данные сведения о видах механизмов, чтобы добавить в выбор не только чисто визуальные характеристики, но и технические. Приятных вам покупок.

www.tawatec.su

Механические настенные часы с боем

Настенные часы с боем придадут жилищу уют и создадут особую ауру, оживляя при этом интерьер помещения. Комната с таким функциональным предметом будет выглядеть богаче и солиднее. Такой прибор подчеркнет вкус их владельцев. Другими словами, настольные часы — квинтэссенция эстетического наслаждения и механики.

Настенные часы Howard Miller с боем из двух мелодий, которые автоматически отключаются на ночь

Механические приборы — символ времени в искусстве. Но после прогресса в часовой индустрии они превратились в антиквариат, и за ними ведет охоту множество коллекционеров. Теперь они часто становятся семейными реликвиями, которые передаются по наследству из поколения в поколение.

Механизм работы

Механические часы могут быть маятниковыми или балансирными. Механизм работы маятниковых часов основан на колебаниях маятника, которые поддерживает заведенная пружина или подвешенная гиря. Для того чтобы частота колебаний оставалась неизменной, их амплитуда должна быть постоянной. Следовательно, маятниковые часы нельзя использовать в транспорте, который постоянно находится в движении. Они должны быть установлены неподвижно. А точность хода у таких часов прямо зависит от длины самого маятника.

Часы, которые основываются на балансирном механизме работы, в отличие от маятниковых, перемещать можно, но они слишком чувствительны к колебаниям температуры. Из-за этого в настенных часах до сих пор используют маятники.

Что касается функциональности, то современные настенные часы с боем (не в пример своим антикварным предшественникам) имеют несколько мелодий часового боя и возможность отключения прибора на ночь. Причем бой звучит каждый час или полчаса. А заводить такие часы надо всего лишь раз в месяц.

Исторические факты

Классические настенные часы с боем появились еще в конце XVI века. Тогда было замечено, что затухание колебаний зависит от длины и веса маятника. Если вес и длина маятника меньше, то оно происходит быстрее. Большой точностью будут обладать часы, у которых маятник будет больше и длиннее. Поэтому короб прибора пришлось удлинить и утяжелить.

В последующем часы совершенствовались, и они стали обладать безупречной точностью. Маятниковые часы время от времени нужно заводить ключом. А первые механические часы не имели циферблата, только лишь бой. Когда же появился циферблат, то на нем была часовая стрелка. Лишь в середине XVII века появилась минутная стрелка.

Особой точностью и качеством до сих пор славятся механические настенные часы немецкого происхождения.Крупной немецкой компанией по изготовлению настенных приборов была компания Frederich Mauthe Schwenningen. Основана она была в 1844 году Фредериком Мауте и его супругой. Изначально это была маленькая, активно развивающаяся фабрика, которая состояла из 10 человек.

Настенные часы с боем Frederich Mauthe выпущенные в 1900 году

В 1876 году Фредерик отошел от дел и передал бизнес своим сыновьям — Джейкобу и Кристиану. Примечательно, что в конце XIX века на фабрике работал будущий владелец империи часов Kienzle — Якоб Кинцле. Но вскоре он стал партнером своего дяди, тоже крупного часового промышленника. В 90-х годах XIX века компания Frederich Mauthe Schwenningen переживает расцвет, ведь в то время экспортировалось около 60% ее продукции. Она вошла в пятерку крупнейших производителей часов в мире. Но уже в 1976 году компания обанкротилась и закрылась.

В 1847 году была основана другая известная немецкая компания Gustav Becker. Часы этой компании были примечательны своим качеством и очень ценились клиентами. Просуществовала она до 1935 г.

Довольно успешной в начале ХХ века была немецкая компания Zentra. Основана она была в 1927 году в Берлине. Ей довелось выполнять заказы самого вермахта. Часы этой компании имели высокую точность, красивый дизайн и мелодию. Когда закончилась Вторая мировая война, Zentra перебралась в Кельн. И в 60-х годах опять крепко утвердилась среди лучших мировых часовых производителей. Но вскоре, не выдержав «кварцевой» конкуренции, обанкротилась.

Особой надежностью и по сегодняшний день славятся часы американской компании Ridgeway, основанной еще в 1926 году, а с 1961 года занимающейся изготовлением настенных и напольных часов.

Одним из мировых лидеров почти на протяжении 100 лет является немецкая компания Hermle. Эта компания отличается высоким уровнем стабильности, ведь за все время своего существования она находится во владении одной семьи — Hermle. Основана она в 1922 году Францом Хермле. Сначала Hermle была филиалом компании Kienzle. Но вскоре Hermle разработала свой часовой механизм и перешла на самостоятельное производство.

Компания переживала и кризисы, и взлеты. Теперь в нее входят 4 фабрики (3 — в Германии, 1 — в США). Она не только изготавливает различные часовые приборы, но и обеспечивает деталями многих других крупных мировых часовых производителей. Hermle производит и экспортирует свою продукцию в 130 стран мира.

Дизайн настенных приборов

Вплоть до 1675 года дизайн механических настенных часов с боем отличался предельной аскетичностью, но вскоре стали появляться разнообразные мелодии боя, первый декор (роспись циферблата), а также внедрялись затейливые механизмы. И к концу XIX века мир увидел богато декорированные часы огромных размеров.

По дизайну прибора можно было легко определить место их происхождения. Немецкие часы, как правило, были сделаны в строгом классическом стиле. Американские же имели богато украшенный верх корпуса. Для английских настенных часов было характерно наличие так называемых лебединых шей и сдержанности в оформлении.

Часы, выполненные в классической традиции, имели простую прямоугольную форму и производились из клена, бука, ореха, ольхи, дуба и вишни. Наиболее дорогие экземпляры изготавливались вручную и были инкрустированы резьбой. Хорошо гармонируют с полированным деревом белый циферблат, на который нанесены римские или арабские черные цифры, а также латунный маятник. Классическим считается бой башенных часов St. Michael и Westminster.

Тем, кто хочет выбрать классические настенные приборы с боем, следует учесть, что они будут органично вписываться только в классический или старинный интерьер. Сейчас можно найти настенные часы других стилей: модерн, ретро и ампир. Также нелепо будут выглядеть огромные механические часы в маленьком помещении. Размер прибора должен быть пропорциональным размеру помещения.

Несколько рекомендаций для владельцев

Тем, кому посчастливилось быть владельцем антикварных настенных часов, стоит следовать нескольким советам:

  1. Старинные часы требуют очень бережного отношения.
  2. Ремонт такого изделия обойдется очень дорого. Детали, которые нужно будет заменить, трудно найти, поэтому их делают вручную или подгоняют похожие.
  3. Антикварные часы, как правило, стоит беречь от попадания воды, так как они не имеют защиты от влаги. При намокании прибора нужно срочно высушить детали и отнести их к мастеру, чтобы не образовалось ржавчины.
  4. Все старинные изделия имеют небольшие погрешности. Высокой точности от них ожидать не следует.

Чтобы старый металл не лопнул, не стоит закручивать до конца заводную пружину. Рекомендуется не переводить стрелки назад. А если этого избежать невозможно, то делать это надо совсем на небольшое время. Резких движений стрелок или маятника лучше не делать. Раз в несколько лет часы нужно обязательно смазывать.

А если механизм загрязнился, не стоит заставлять часы долго работать, это может привести к царапанью и стачиванию оси. Чтобы избежать ухудшения точности и хода, нужно избегать сильных магнитных полей. При поломке часы лучше отдавать в руки опытного мастера.

Настенные часы с боем несут в себе дух прошлого. Поэтому, поместив у себя дома или на работе такой старинный прибор, человек словно отдает дань традициям прошлых поколений. Теперь это не прибор, который ведет счет времени, а стильный предмет интерьера.

Оцените статью: Загрузка…

Сохраните ссылку чтобы не потерять, она Вам понадобиться:

chasyinfo.ru

Механические часы — это… Что такое Механические часы?

В этой статье не хватает ссылок на источники информации.
Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 13 мая 2011.

Карманные механические часы

Механи́ческие часы́ — часы, использующие гиревой или пружинный источник энергии. В качестве колебательной системы применяется маятниковый или балансовый регулятор. Мастера, изготавливающие и ремонтирующие часы, называются часовщиками. В искусстве механические часы являются символом времени.

Механические часы по точности хода уступают электронным и кварцевым (1-й класс точности механических часов — от +40 до −20 секунд в сутки; погрешность кварцевых часов находится в пределах от 10 секунд в день до 10 секунд в год). Поэтому в настоящее время из незаменимого инструмента механические часы превращаются в символ престижа.

История

Прототипом первых механических часов можно считать Антикитерский механизм датируемый около II века до н.э Первые механические часы с анкерным механизмом были изготовлены в Танском Китае в 725 году нашей эры И Сином и Лян Линцзанем. Из Китая секрет устройства, по-видимому, попал к арабам.

Первые маятниковые часы изобретены в Германии около 1000 года аббатом Гербертом — будущим папой Сильвестром II, но широкого распространения не получили. Первые башенные часы в Западной Европе построены были в 1288 году английскими мастерами в Вестминстере. Примерно в это же времени о колесных часах с боем рассказывает Данте Алигьери в своей «Божественной комедии».

Первые в Западной Европе механические часы, устанавливаемые на башнях для того, чтобы можно было разместить гиревой движитель их механизма, имели всего одну стрелку — часовую. Минуты тогда не измерялись вообще; зато такие часы нередко отмечали церковные праздники. Маятника в таких часах также не было.

Так, башенные часы, установленные в 1354 году в Страсбурге, не имели маятника, зато отмечали: часы, части суток, праздники церковного календаря, Пасху и зависящие от нее дни. В полдень перед фигуркой Девы Марии склонялись фигурки трех волхвов, а позолоченный петух кукарекал и бил крыльями; специальный механизм приводил в движение маленькие цимбалы, отбивавшие время. К настоящему времени от Страсбургских часов уцелел только петух. Наиболее ранний из сохранившихся до наших дней башенный часовой механизм находится в соборе английского города Солсбери, и относится к 1386 году.

Лишь в XVII веке знаменитый Галилео Галилей усовершенствовал маятник — изобретение Герберта, но лишь спустя много времени его изобретение стали использовать в часах.

В России первые башенные часы, сконструированные сербским мастером Лазарем, появляются на княжеском дворе Московского Кремля в начале XV века[1].

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

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. Однако вследствие нечувствительности к колебаниям температуры, а также благодаря большей долговечности в башенных и некоторых видах напольных и настенных часов всё равно применяется маятник.

Дополнительные механизмы, встраиваемые в часы

Кукушка, бой

Через фиксированные промежутки времени (обычно через полчаса или час) часы отбивают колоколами текущее время. Как вариант: играет мелодия, или фигурки-жакемары разыгрывают какую-то сценку.

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-нидерландски и то, и другое будет klok.

Репетир

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.
  • Четвертной — Отбивает часы и количество четвертей после часов.

Календарь

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

Фазы Луны

Относится к астрономическим функциям. Дополнительный циферблат или диск, отградуированный на 29,5 дней и изображающий Луну в различных фазах.

Уравнение времени

Астрономическая функция в часах, учитывающая разницу между средним местным временем, которое показывают обычные часы, и реальным солнечным временем.

Люнет

Командирские часы с люнетом

Часы Omega Seamaster с люнетом

В некоторых наручных часах (например, «Командирских», Россия) вокруг циферблата установлено поворотное кольцо с делениями (люне́т, 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).

Автоподзавод

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 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.

Бреге в 1795 году изобрел, а в 1801 запатентовал турбийон (фр. tourbillon — вихрь)[2] — устройство для частичной[3] компенсации притяжения Земли. Турбийон состоит из баланса, анкерной вилки и анкерного колеса, расположенных на специальной вращающейся площадке (наиболее часто встречающаяся скорость вращения: 1 оборот в минуту). Это один из самых сложных и дорогих дополнительных механизмов. Точность хода недорогих механических часов достигает ±5 секунд в сутки; высококачественных: до ±1 сек в сутки[3]; часов с турбийоном: −1/+2 сек. в сутки[источник не указан 358 дней]. Часто турбийон делают видимым через окошко в циферблате. Фактически, турбийон поворачивает весь часовой механизм вокруг своей оси в течение одной минуты, что, в связи с влиянием притяжения Земли, заставляет часы полминуты спешить, а следующие полминуты отставать, что нивелирует влияние притяжения Земли на точность хода.

Эффективность турбийонов многократно подвергалась сомнению с момента их изобретения. По мнению часовщика Александра Миляева, современные часы могут обходиться без турбийонов, а часы с турбийонами являются «показателем исключительного мастерства часовщика и высокого статуса владельца»[2].

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 [1].

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[источник не указан 71 день].

Примечания

См. также

Ссылки

dic.academic.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о