Ознакомьтесь с устройством и работой механизма гирь в механических часах какими видами энергии

Обновлено: 16.05.2024

Из чего состоят часы? Наверняка, каждый человек задавался таким вопросом. В этой статье мы расскажем, про виды, устройство и принцип работы механизмов в наручных часах. Часовой механизм - это сердце устройства, питающее его энергией. Система работает, благодаря нему: движутся стрелки на циферблате, звонит будильник, функционирует календарь и хронограф.

На данный момент существуют два основных вида часовых механизмов: с использованием энергии спирали (механические) и электрических импульсов (кварцевые). Выпускаются и комбинированные варианты. Стоит отметить, что электронные часы работают за счет кварцевого механизма, разница только в реализации передачи энергии. Далее подробнее рассмотрим устройство и принципы работы обоих видов.

Устройство и принцип работы механизма с балансом

Принцип функционирования двух типов устройств, так же, как и количество деталей, кардинально отличается. Рассмотрим полностью механическое устройство.

Ниже приведена схема, как построен и из каких элементов состоит калибр. Если точней, то под калибром в часовом деле понимается размер механизма, особенности его месторасположения и конфигурацию составляющих его деталей.

Калибры включают в название буквы и цифры, в которых часто зашифрованы изготовитель и функциональные особенности. Диаметр механизма измеряется в миллиметрах или в линиях (1 линия - 2.255мм). Важный компонент механизма - камни. До 1902 года использовались настоящие драгоценные рубины, сейчас же искусственные. Они служат одной цели – уменьшить трение между деталями, возникающее в процессе работы. С увеличением функций механизма, возрастает количество камней.

Источник энергии в механических часах - спиральная пружина, находящаяся внутри заводного барабана. Когда часы заводят, она закручивается, и при раскручивании передает импульс на барабан, который, в ходе вращения, заставляет работать весь механизм.

По способу взвода заводной пружины можно понять тип разновидности механизма. В часах с ручным подзаводом пружина закручивается и накапливает кинетическую энергию с помощью вращения заводной головки. Это позволяет часам работать определенное время, в среднем, от 24 до 72 часов.

Для удобства эксплуатации был разработан автоматический подзавод. Альтернативой ручному постоянному заводу стал ротор, который под действием движений руки вращается вокруг центральной оси и через систему шестерней заводит пружину. Современные модели комплектуются особо чувствительными механизмами, и достаточно незначительных движений запястья, чтобы энергии для работы часов хватало каждый день без сбоев. Когда же длительное время часы носить не предполагается, их можно положить в тайммувер, специальную шкатулку для автоматического подзавода. Особой популярностью тайммувер пользуется у коллекционеров.

Устройство и принцип работы кварцевого механизма

Кварц появился относительно недавно с развитием электричества, но сразу массовым завоевал рынок за счет исключительной точности и удобства использования.

Как функционирует кварцевый механизм? Принцип его работы основан на преобразовании электрической энергии в кинетическую.

Кварцевый механизм состоит из двух составных частей. Первая, генератор, служит для выработки электрических колебаний, которые стабилизируются кварцевым кристаллом. Генератор вырабатывает 32768 колебаний в секунду. Это около 10000 раз больше, чем число колебаний баланса (пружины) в механических часах. Вторая часть схемы - делитель. Он преобразует колебания от генератора в импульсы с частотой 1 герц. которые далее передаются на обмотку шагового электродвигателя.

Двигатель состоит из статора, неподвижно закрепленной катушки с обмоткой и ротора (постоянного магнита на оси). Принципиально схема работы выглядит так: электрический импульс проходит через катушку и создает магнитное поле, поворачивающее ротор на пол-оборота, который, в свою очередь, вращает стрелки через систему шестеренок.

Одним из самых популярных кварцевых механизмов является японская Miyota. Японцы сделали Мийоту эталоном цены и качества во всем мире.

Кварцевый механизм для настенных часов

Принципиально механизм для настенных часов не отличается от экземпляра для наручных. Разница в размере и компоновки составляющих.

Возьмем, к примеру, кварцевые механизмы марки Grand Time для настенных часов. Они используются повсеместно по всей России. Кому и куда их можно применить? Компаниям для изготовления корпоративных подарков, любителям и часовые мастерские для ремонта. Идеальное соотношение цены-качества.

Мы в социальных сетях:

316.watch

Принцип работы разных типов механизмов наручных часов
Главные компоненты механизма наручных часов
Механические часы с ручным и автоподзаводом
Современные типы механизмов часов

Типы механизмов часов – это традиционная механика, кварц, гибриды и набирающие всё большую популярность Smart Watch. Каждый из этих механизмов обладает своими преимуществами и недостатками, а также собственным шармом.

Кому-то ближе по духу безотказная механика швейцарских хронометров, кто-то предпочтет более точные кварцевые часы, а некоторые пожелают идти в ногу со временем, выбрав умные гаджеты. Из нашего материала вы узнаете о принципах работы разных типов механизмов и их особенностях.

Принцип работы традиционных типов механизмов наручных часов

Люди научились отличать типы наручных часов, взглянув на циферблат, тем не менее мало кто понимает, как именно устроена работа механизма, что заставляет стрелки двигаться. Выяснить это несложно, а разобравшись в схеме работы часов, будет легче подобрать те, что подходят вашему образу жизни.

Классическая механика

У всех механизмов наручных часов есть три неотъемлемые детали: счетчик времени, источник питания и регулятор. В классических, традиционных часах все эти составляющие являются механическими, т. е. за питание отвечает барабан с заводной пружиной, регулятором является система спуска и баланса, а связи между деталями обеспечиваются колесной передачей.

Регулятор нужен для распределения энергии, которая поступает от заводного барабана на равномерную последовательность дискретных тактов. Чтобы понять принцип действия, можно визуально представить турникет в метро: человек делает шаг, двигает вперед поручень, который, в свою очередь, поднимает следующий поручень, останавливающий идущего сзади человека. В итоге получается, что система пропускного турникета регулирует поток пассажиров, заставляя людей проходить по одному примерно через равное количество времени.

Поняв этот принцип, легко представить, как работали балансиры с гирями первых часов в средние века (фолиоты). Разумеется, система не отличается особой точностью, если только не делать временные промежутки принудительно одинаковыми вне зависимости от внешных факторов.

Так появился осциллятор. Именно он отвечает за то, чтобы такты были равномерными. Сначала это был маятник, впоследствии усовершенствованный до сверхтонкого металлического волоса с сохранением принципа работы. Сейчас осциллятор имеет форму спирали Архимеда и помещен в центр балансового обода. Сжимаясь и разжимаясь, пружина влияет на баланс, меняя его направление вправо и влево, одновременно покачивая анкерную вилку (якорь) –она и играет роль турникета.

Практичный кварц

Традиционная механика имеет два минуса: частота колебаний остается низкой, а зависимость от воздействий извне высокая.

В кварцевых часах этим проблемам нашли элегантное решение: убрали классическую баланс-спираль, а для источника колебаний создали электрический колебательный центр – к кварцевому кристаллу подвели электроды. Частота обычного резонатора на кварце – 32 768 Гц (при том что частота спирали в классических часах – 2,5–5 Гц). Понятно, что система, которая работала в механическом варианте часового механизма (наш турникет, он же анкер), сюда не применима. В кварцевом варианте часов ставят электронный делитель частоты (двоичный счетчик) – он преобразует резонансную частоту электрического колебательного центра в импульс 1 Гц и передает ее на шаговый двигатель секундной стрелки.

Механические часы — первый в истории автомат, получивший широкое распространение. Совершенствуя его, механики и учёные сделали много изобретений и открытий. Старейшие в мире механические часы, о которых имеются достоверные сведения, — это первые башенные часы Вестминстерского аббатства в Лондоне, построенные в 1288 г.

Сложный механизм

До открытия антикитерского механизма часы считались самым сложным техническим устройством, созданным человечеством до начала Нового времени. Часы вобрали в себя конструкторские идеи, воплощённые в разных механизмах прошлого, и потребовали от механиков решения новых технических задач.

О Вестминстерских часах 1288 г. известно мало, но, вероятно, это был трёхколёсный механизм с однострелочным циферблатом, приводимый в движение силой тяжести гири. В таких колёсных башенных часах выделяют 6 главных узлов:

двигатель (гиря);
передаточный механизм из зубчатых колёс (шестерёнок);
регулятор (билянец);
спуск;
стрелочный механизм;
механизм завода.

Шестерёнки с востока

Зубчатая передача, используемая в мельницах, была слишком громоздка и примитивна, чтобы лечь в основу сложного часового механизма. Считается, что идея механических часов пришла в Европу с Востока — уже в VIII в. арабы делали сложнейшие шестерёнчатые (т. е. с зубчатой передачей) механизмы для клепсидр с двигающимися фигурками и боем. Тонкости устройства зубчатой передачи мог донести до европейцев механик-монах Герберт (будущий римский папа Сильвестр II), изучавший в Испании арабские астрономические приборы и клепсидры.

Старейший из дошедших до нас часовых механизмов (1386 г.) из собора английского города Солсбери. У этих часов не было циферблата, каждый час они отмечали только ударами колокола.

Гиря с запада

Герберту приписывают создание в 1000 г. первых часов, движущей силой которых была не струя воды, как в клепсидре, а тяжёлая гиря. Об использовании гири как двигателя Герберт мог узнать из описания механизма открывания дверей Герона. Если Герберт и был создателем первых механических часов (что не подтверждено), в X в. его идея не прижилась. Но в конце XIII в. механизм с двигателем-гирей появился в Вестминстерских часах, и по их образцу были устроены десятки колёсных башенных часов XIII-XV вв. Объёмный механизм с большой и тяжёлой гирей на длинном канате требовал вместительного корпуса — поэтому-то часы и помещались в башнях. Канат гири наматывался на гладкий деревянный вал. Гиря тянула канат вниз, разматывая его и вращая вал. На вал насаживали главное зубчатое колесо, сцепленное с шестерёнками передаточного механизма, передающими вращение вала стрелке.

Но под воздействием силы тяжести груз опускается не равномерно, а с ускорением: чем ближе к земле, тем быстрее падает гиря и скорее вращается вал. Следовательно, все шестерёнки вращаются с ускорением, двигая стрелку часов всё быстрее и быстрее, и каждый следующий час получается короче предыдущего. Так время не измерить.

Гиря (1), опускаясь, разматывает канат (2) и вращает вал (3) и сцепленное с ним коронное колесо (4). Колебания билянца (5) вращают туда — сюда шпиндель (6) с лопатками. Когда одно плечо (7) билянца опускается, первая лопатка (8) зубцом коронного колеса и тормозит его вращение. Когда опустится другое плечо (9), первая лопатка отпустит зубец, и колесо провернётся на один зубец, пока вторая лопатка (10) не войдёт в сцепление со следующим зубцом по своей стороне. Так создается прерывистое вращение коронного колеса, передающееся главному колесу (11), валу, а через него и колесу (12), вращающему стрелку (13).

Часам от весов

Средневековые механики ничего не знали об ускорении, но на практике увидели, что нельзя доверять ход часов только силе падения груза. Нужно снабдить механизм регулятором — устройством, сводящим ускорение на нет. Идею подсказали рычажные весы. Издавна заметили, что, если в чашки весов положить равный груз и вывести весы из равновесия, коромысло весов будет довольно равномерно раскачиваться.

С каждым разом плечи коромысла будут подниматься и опускаться с меньшим размахом (амплитудой), но период (длительность) колебаний коромысла останется неизменной. За первую минуту плечи весов качнутся столько же раз, сколько и за каждую последующую до полной остановки. Механики придумали использовать равные периоды колебаний коромысла для преобразования плавного вращения вала во вращение прерывистое, когда колесо делает равные подвижки за равные промежутки времени. В часах коромысло называется билянцем (фолио) — это стержень-рычаг с равными грузиками на концах.

Шпиндельный спуск

Для поддержания колебаний регулятора-билянца и связи его с передаточным шестерённым механизмом служил спусковой механизм — шпиндель с двумя лопатками, которые располагались под углом 90° друг к другу и вклинивались между зубцами коронного (храпового или ходового) колеса. Коронное колесо, вращаемое колёсной передачей от вала, вращало и шпиндель, воздействуя на его лопатки. Одновременно на шпиндель воздействовали колебания билянца, к центру которого он также был прикреплён.

Как только одно плечо билянца опускалось, шпиндель поворачивался, и одна из его лопаток входила в зацепление с зубцом коронного колеса, тормозя его вращение. Однако, когда плечо билянца поднималось, поворачивая шпиндель в обратном направлении, лопатка под давлением колеса отпускала зубец и давала колесу провернуться. Но тут же другая лопатка вклинивалась между следующими зубцами, снова останавливая колесо. Так в соответствии с постоянностью периодов колебания билянца лопатки шпинделя в равные промежутки времени поочередно останавливали и отпускали колесо. Регулируя вращение коронного колеса, билянец в то же время получал от него энергию движения, не позволяющую его коромыслу вернуться в состояние равновесия и остановиться.

Шпиндельный спуск с вертикальным коронным колесом. Лопатки (А, Б) шпинделя (9) поочерёдно входят в сцепление с зубцами коронного колеса (10), прерывая его вращение. Для сопротивления проворачиванию коронного колеса на плечи (а, б) сцепленного со шпинделем билянца навешивались грузы. Билянец вращался в горизонтальной плоскости, а коронное колесо — в вертикальной.

Стрелки и завод

Прерывистое движение храпового колеса делало прерывистым и движение вала, и всех шестерёнок, включая ту, что вращала стрелку. Эта единственная часовая стрелка за сутки обходила циферблат с 24 делениями, указывая текущий час. В Средневековье этого было достаточно — минутами время тогда не мерили.

В первых часах не было механизма завода. Как только тяжёлая гиря опускалась, обслуге часов приходилось с помощью системы блоков снова поднимать её на высоту башни, преодолевая сопротивление всех зубчатых колёс, проворачиваемых в обратном направлении.

Маятник с якорем

В начале XVII в. итальянский физик, астроном и механик Галилео Галилей предложил в качестве часового регулятора использовать маятник, период колебания которого, в отличие от билянца, строго постоянен. В 1657 г. маятниковые часы сконструировал голландский астроном Х. Гюйгенс. Часы Гюйгенса с новым спуском-поводком вместо шпиндельного спуска ошибались всего на 10 секунд в сутки. С такой точностью минутная стрелка, появившаяся в часах ещё в XVI в., стала оправдывать своё назначение.

В 1676 г. революцию в часовом деле произвело изобретение английского часовщика В. Клемента — анкерный (якорный) спуск. Насаженный на ось маятника якорь, раскачиваясь вместе с маятником, двумя своими палетами (концами) поочередно сцеплялся с зубьями коронного колеса, подчиняя его вращение периоду колебаний маятника. Одновременно якорь через палеты получал толчки от коронного колеса и, передавая их маятнику, поддерживал его колебание. Появление маятниковых часов с анкерным спуском решило проблему точности стационарных (не переносных) часов.

Сила пружины

Механики тогда придумывали фигурки-автоматы, двигающиеся от пружинных двигателей, и часовщики стали использовать идею пружинных двигателей в часах. Пружиной служила упругая стальная лента, свернутая вокруг неподвижного стержня внутри незакреплённого барабана. Лента стремилась раскрутиться, один её конец был прикреплён к стержню и неподвижен, зато другой, прикреплённый к внутренней стенке барабана, толкал стенку барабана и вращал его. Барабан крутило надетое на него главное часовое колесо, заменяя вал с гирей. Пружинный двигатель исправно работал в любом положении.

Баланс при любых условиях

Маятниковые часы не положишь в карман и на корабле не установишь — тряска и качка будут сбивать колебания маятника. В XVI в. часовщики изобрели регулятор в виде колёсика-маховика, а Гюйгенс в 1674 г. снабдил этот маховичок спиральной пружинкой. Оба конца пружинки были жёстко прикреплены — один к корпусу часов, другой к маховичку. Как только маховичок закручивали, сцепленная с ним пружинка, стремясь вернуть себя в нейтральное положение, тянула его обратно.

В обратном вращении маховик по инерции перекручивал пружинку, а та тянула его назад. Так маховичок крутился туда-сюда, создавая периодические колебания, подобные колебаниям маятника. Но, в отличие от маятника, этот балансирный регулятор (балансир) работал в любом положении. Маховичок приводил в движение сцепленную с ним анкерную вилку, а через неё палеты анкера.

Всё вместе

Пружинный двигатель, балансир и надёжный анкерный спуск открыли дорогу созданию миниатюрных механизмов: карманных часов, морских хронометров, точных измерителей времени для контроля научных опытов и для астрономических наблюдений. Механики продолжали совершенствовать регуляторы, спуски и двигатели часов на протяжении многих веков, пока в XX в. не появились принципиально новые устройства для измерения времени: кварцевые, электронные, молекулярные, атомные и лазерные часы.

Кремлёвские куранты. Первые в России часы в 1404 г. сделал серб Лазарь для княжеского двора в Кремле. В 1625 г. на Спасской башне появились часы английского мастера X. Галовея, в 1705 г. Пётр I заменил их голландскими курантами. Современные маятниковые часы с анкерным ходом сделаны в 1852 г. на российском заводе датскими часовщиками братьями Бутеноп.

Пражские куранты 1410 г. Чехия. Часы с двигающимися фигурками показывают годы, месяцы, дни и часы, восход и заход Солнца и Луны, положение знаков зодиака.

Развитие идеи

У первых башенных часов было много недостатков. Простой трёхколёсный часовой механизм быстро ломался из — за того, что разница в числе зубцов между большим ведущим колесом и малыми ведомыми колёсами была слишком большой и шестерёнки сильно бились друг о друга. Увеличив число переходных шестерёнок в зубчатой передаче, часовщики сделали её более плавной, и часы стали служить дольше. Это также позволило делать шестерёнки миниатюрнее, ведь нагрузка на каждую из них стала меньше. Из-за нечёткой периодичности колебаний билянца и ненадёжности шпиндельного спуска башенные часы шли неточно, за сутки ошибаясь на четверть часа и более.

На новогодних поздравительных открытках часто помещают изображение часов. И это не удивительно. Ведь момент перехода от старого к новому году фиксируют с помощью прибора для измерения времени — часов. Их история — это неотъемлемая часть истории культуры, тесно связанная с прогрессом науки и техники. Исторически совершенствование методов и средств измерения времени происходило не само по себе, а под влиянием требований к точности измерения времени на том или ином уровне развития культуры и цивилизации.

Немыми памятниками, свидетельствующими о наличии практического интереса к астрономическим знаниям у людей позднекаменного и начала бронзового века, являются мегалитические постройки, ориентированные по Солнцу и Луне.

Некоторые из них позволяли с удивительной точностью вести календарный счёт дням, отмечать наступление начала времён года и предсказывать наступление солнечных и лунных затмений.

В Древнем мире и в Средние века при господстве аграрного строя и ремесленной техники не было нужды делить время на мелкие отрезки и точно их измерять, как теперь. Люди жили и определяли время по естественному движению Солнца, по длинным летним и коротким зимним дням. Поэтому неудивительно, что одним из древнейших устройств для определения времени были солнечные часы. Их появление связано с моментом, когда человек осознал взаимосвязь между длиной и положением солнечной тени от тех или иных предметов и положением Солнца на небе. Доподлинно не известно, когда именно появились солнечные часы. Но самым древним из них более трёх тысяч лет. Они были обнаружены нарисованными на куске известняка в Египте в Долине царей возле жилища рабочих.

Ещё одним древним устройством счёта времени, известным со времён ассиро-вавилонян и Древнего Египта, были водяные часы — клепсидра. У египтян, вавилонян и древних греков промежуток времени измерялся количеством воды, вытекавшей капля за каплей из малого отверстия, сделанного на дне сосуда. А у китайцев, индусов и некоторых других народов Азии, наоборот, — пустой полушаровидный сосуд плавал в большом бассейне и мало-помалу наполнялся водой через малое отверстие.

Солнечные и водные часы, а также песочные и огненные использовались людьми вплоть до ХIII века, когда им на смену пришли первые механические часы, устройство которых было описано в альбоме французского архитектора Виллара де Оннекура. Как видно из эскиза этого устройства, здесь в качестве движущей силы применена гиря, подвешенная на конце верёвки, обмотанной вокруг оси колеса. Падение гири и относительно равномерное вращение вертикального стержня, на котором на подставке укреплена фигура ангела, регулировалось колебанием колеса взад и вперёд.

И как часы, которых бой знакомый
Нас будит в миг, как к утрене встаёт
Христа невеста звать нас в божьи домы,
Часы, где так устроен ход,
Что звук: динь-динь как звуки струн на лире.

И как в часах колёса с их прибором
Так движутся, что чуть ползёт одно,
Другое же летит пред взором…

В обоих этих случаях речь, несомненно, идёт о механических часах с боем.

Основным недостатком первых механических башенных часов было то, что в них, в лучшем случае, была только часовая стрелка, так как колёсный механизм не давал большой точности при измерении малых отрезков времени и не обладал постоянством хода, необходимым для ведения астрономических наблюдений.

Несмотря на это, колёсный механизм прослужил человечеству несколько столетий. Наиболее ранний из сохранившихся до наших дней башенный часовой механизм находится в соборе английского города Солсбери и относится к 1386 году. Сейчас он представлен в качестве музейного экспоната.

А, например, в Гродно, Республика Беларусь, находятся старейшие башенные часы Европы. Уже в течение более пятисот лет они исправно показывают жителям города точное время. Часовой механизм приводит в действие семидесятикилограммовая механическая гиря, которую каждый день смотритель поднимает на высоту пятиэтажного дома.

Дальнейшее развитие механики позволило создать более совершенный регулятор. Им стал маятник. Со времени изобретения маятниковых часов начинается история классической колебательной хронометрии.

Первые идеи о применении маятника в качестве регулятора хода принадлежат Леонардо да Винчи. В библиотеке Амброзиана в Милане хранится большое количество его черновиков. На листке 257 рукой учёного набросан эскиз применения маятника в качестве регулятора хода часов. Как видно, вокруг оси намотана верёвка с гирей на конце. Видно, каким образом приводится в действие зубчатая передача, а также как осуществляется связь движущей силы со спусковым устройством. Но нет никаких объяснений действия спускового устройства и регулирования зубчатой передачи.

Поэтому считается, что история происхождения маятника началась в городе Пиза. По свидетельству Вивиани, первого биографа Галилео Галилея, в 1583 году девятнадцатилетний юноша Галилей, будучи студентом медицинского факультета, обязан был посещать богослужения в Пизанском соборе. Однажды во время богослужения он случайно обратил внимание на то, что люстра, свисавшая с потолка на длинных цепочках, по какой-то причине стала медленно раскачиваться. И хотя размахи люстры постепенно ослабевали, Галилею показалось, что время одного качания остаётся неизменным. Так как точных приборов для измерения времени тогда ещё не было, хорошим секундомером ему послужил собственный пульс.

Вернувшись домой, Галилей первым делом решил проверить свою догадку. Он стал раскачивать разные предметы, попадавшиеся ему под руку: ключ от двери и камешки, пустую чернильницу, сапоги и другие предметы. Отсчёт времени он по-прежнему вёл по собственному пульсу. Удивительно, но несмотря на то, что колебания все этих маятников со временем затухали, их время одного полного колебания оставалось примерно постоянным. Эти наблюдения побудили Галилея приступить к исследованиям, в результате которых он установил главный закон колебания маятника — независимость периода колебания при малых амплитудах.

Галилей установил также и то, что маятники одинаковой длины имеют колебания одинаковой продолжительности, независимо от того, из какого материала они сделаны — из дерева, камня или металла. Такие колебания стали называть изохронными.

Размышляя о своём открытии, Галилей подумал, что оно может пригодиться врачам для того, чтобы считать пульс у больных людей. Молодой учёный придумал небольшой приборчик под названием пульсалогий, который быстро вошёл во врачебную практику. Врач приходил к больному, одной рукой щупал пульс, а другой — укорачивал или удлинял маятник своего прибора так, чтобы качание маятника совпадало с ударами пульса. Потом по длине маятника врач определял частоту биения сердца больного.

Но через несколько месяцев Галилей — автор этого замечательного изобретения — заболел и 8 января 1642 года умер. После этого события у Винченцо пропал энтузиазм к выполнению модели, и только в апреле 1649 года он стал работать над её созданием согласно концепции своего отца.

Спусковой механизм часов Галилея состоял из двух скоб, закреплённых на оси маятника, храпового колеса со штифтами и пружины со штифтом, которая в разогнутом состоянии не давала колесу возвращаться. Когда маятник двигался влево, верхняя скоба поднимала пружину, колесо возвращалось и ударяло по нижней скобе. Маятник, получив толчок, двигался вправо, верхняя скоба отпускала пружину, храповое колесо, вернувшись на один зуб, останавливалось. Маятник, сделав одно колебание, возвращался, и цикл начинался сначала.

Невозможность добиться стабильного хода часов с большой амплитудой колебаний маятника, которая необходима для работы шпиндельного механизма, заставила мастеров искать способы использования колебаний с малой амплитудой. Таким средством стал анкерный механизм.

Колесо с косыми зубьями (его ещё называют ходовым колесом) жёстко скреплено с зубчатым барабаном, через который перекинута цепь с гирей. К маятнику приделана перекладина (анкер), на концах которой укреплены пластинки, изогнутые по окружности с центром на оси маятника. Анкер даёт возможность ходовому колесу провернуться только на один зуб за каждые полпериода маятника.

Первые часы с анкерным механизмом были изготовлены английским часовщиком Уильямом Клементом в 1671 году. А усовершенствовал анкерный механизм в 1715 году англичанин Джордж Грэхем, который изобрёл анкерный механизм, имеющий значительно меньшие потери энергии, чем механизм Клемента. Использование нового механизма позволило Грэхему создать часы, точность хода которых достигала 0,1 секунды. Механизм Грэхема применяли почти двести лет, вплоть до 1890 года.

С развитием знаний об электричестве в девятнадцатом веке появляются первые электрические часы, в которых колебаниями маятника руководит электрическая схема. Позже появляются и первые электронные часы, в основе которых лежит подсчёт числа колебаний кварцевого резонатора в электронной схеме. А в середине двадцатого века им на смену приходят атомные часы. Стабильность атомных часов, которая определяется отношением отклонения частоты от своего начального значения к самой частоте, обычно достигает 10 -15 . Однако в 2018 году группа американских учёных добилась стабильности в 2,5 ∙ 10 -19 , что соответствует накоплению ошибки в одну секунду за несколько сотен миллиардов лет.

Сегодня механические маятниковые часы по точности не могут конкурировать с такими приборами для измерения времени. В настоящее время механические маятниковые часы стали экзотикой. Но более двух веков они были точными приборами для измерения времени. Механические маятниковые часы стали символом своей эпохи. Их история как часть истории человеческой цивилизации всегда будет оставаться источником вдохновляющих примеров, несмотря на то, что сейчас мы воспринимаем эту историю как сказку — интересную, поучительную, но такую далёкую от современной жизни.

Читайте также: