Как выбрать и собрать часовой механизм

Как выбрать и собрать часовой механизм

Сегодня мы поговорим о часовых механизмах. Довольно простое и маленькое устройство вызывает множество вопросов у наших покупателей, и сегодня мы подробно рассмотрим, как выбрать и собрать подходящий часовой механизм.

Всегда приятно, когда вещь, которую вы декорируете, может принести пользу и найти применение в хозяйстве. Именно поэтому мастера и мастерицы всех мастей любят выбирать заготовки для часов в качестве основы для творчества. После того, как процесс декора закончен, остаётся лишь выбрать часовой механизм, собрать его и вуаля! — стрелки пошли в ход и начали отсчитывать секунды, минуты, часы.

Однако именно этот момент может создать трудности для начинающего творца. Ассортимент часовых механизмов велик и в первый раз довольно сложно разобраться, что такое шток, как выбрать подходящий диаметр и высоту резьбы, чем отличаются простые механизмы от усиленных, и, самое главное, — в каком же порядке собирать все эти гайки и стрелки.

Большинство механизмов (практически все), представленных в различных хоббийных магазинах — это кварцевые часовые механизмы. Они ведут свою историю с 1957 года, обладают высокой точностью (плюс/минус одна секунда в сутки) и прекрасно подходят для использования в быту. Такой механизм можно назвать электромеханическим типом. Раз в секунду кварцевый кристалл передаёт импульс в электронный блок. Оттуда он передаётся двигателю, который и толкает стрелки. В качестве питания электронного блока используется обычная пальчиковая батарейка (батарейка АА).

Из недостатков такого механизма можно выделить то, что через несколько лет использования кристалл утрачивает свои свойства, и часы начинают спешить. Однако эта проблема легко решается покупкой нового механизма (так как основным плюсом кварцевых часовых механизмов является их недорогая цена) или заменой кристалла в часовой мастерской.

Высота штока и резьбы

Чтобы правильно подобрать часовой механизм, нужно отталкиваться в первую очередь от толщины заготовки.

Основные параметры, которые указываются в часовом механизме — это общая высота штока и высота резьбы. После того, как вы наденете на шток основу для часов, резьба должна возвышаться над основой ещё на несколько витков (где-то 2-3 мм), чтобы её высоты хватило на то, чтобы положить металлическую шайбу и закрутить гайку.

В названии часового механизма первая цифра — это высота штока, а вторая — высота резьбы (16/9, 18/12, 20/14 и пр.).

При покупке часового механизма лучше заранее знать толщину заготовки, которую вы будете декорировать, чтобы подобрать часовой механизм с подходящей высотой штока. Кстати, не забывайте учитывать и сам декор! Количество слоёв грунта, краски, лаков и особенно рельефных элементов могут сильно увеличить общую толщину заготовки.

Пример. У нас есть часовой механизм 15/6,7. Это значит, что нам нужно вычесть из высоты 6,7 два миллиметра (для закрепления гайки). Получается, что для такого механизма мы можем использовать заготовку не толще, чем 4,7 мм.

Простые и усиленные часовые механизмы и стрелки

Часовые механизмы бывают простые и усиленные.

В усиленных часовых механизмах реализован повышенный крутящий момент, использованы детали из материалов более высокого качества. Такие механизмы обладают большей надежностью и рассчитаны на то, чтобы хорошо взаимодействовать с большими стрелками (до 35 см, до 50 см, а у некоторых производителей даже до 1 метра) и основами большого диаметра. Выбирая стрелки к часовому механизму, важно, чтобы они соответствовали друг другу! Стрелки для обычных и усиленных механизмов различаются, и не являются взаимозаменяемыми.

Если вы собираетесь декорировать заготовку довольно большого диаметра, вам логичнее будет присмотреться именно к усиленным часовым механизмам и стрелкам.

Бесшумность: дискретный и плавный ход

Часовые механизмы различаются по типу хода секундной стрелки:

• часовые механизмы с дискретным ходом — секундная стрелка делает 60 движений в минуту, издавая характерный звук при смене каждого деления, часы тикают. Однако существуют так называемые «бесшумные» модели, звук которых практически незаметен. Лучше всего проверять часовой механизм при покупке, чтобы оценить степень его бесшумности. У нас в шоу-руме всегда можно попросить батарейку и проверить часовой механизм 🙂

• часовые механизмы с плавным ходом — секундная стрелка совершает 360 движений в минуту и визуально кажется, что она гладко «плывёт». Такие модели называются бесшумными, но какой-то звук они всё же издают и это тоже надо учитывать. Кроме того, механизмы такого типа стоят как минимум в два раза дороже дискретных, а за счет того, что количество импульсов в минуту больше в шесть раз, батарейки в них садятся гораздо быстрее.

Выбираем стрелки для часовых механизмов

Как и механизмы, стрелки для часов бывают простые и усиленные. Простые стрелки подходят к механизмам простого типа, а усиленные стрелки специально предназначены для усиленных механизмов. Стрелки можно покупать по отдельности, а можно — в наборах.

Стрелки традиционно бывает часовые, минутные и секундные. Однако секундной стрелкой можно пренебречь, а вместо неё поставить гвоздик-заглушку.

Стрелки бывают самых разнообразных форм, цветов и размеров. Длина стрелки указывается от центра отверстия до кончика стрелки.

Иногда на стрелках наклеена защитная прозрачная плёнка — не забудьте снять её перед использованием стрелок.

После того, как плёнка снята, стрелки тоже можно подвергнуть декору, например, состарить битумом или покрасить в другой цвет.

Порядок сборки часового механизма

Итак, механизм мы выбрали, стрелки тоже. Осталось совсем немного: собрать все детали вместе и запустить часы.

Пошагово с фотографиями рассмотрим процесс сборки часового механизма.

1. Берём часовой механизм.

2. Надеваем металлическую петельку. Если вы будете использовать часы как-то иначе, а не вешать на гвоздик в стене, то этот шаг можно пропустить.

3. Надеваем резиновую шайбу-прокладку.

4. Надеваем основу для часов! Хорошенько прокручиваем всю резьбу. Иногда из-за слоёв грунта, лака и краски отверстие в заготовке забивается и шток с резьбой не пролезает в него. В таком случае прочистите отверстие чем-нибудь острым, или сошкурьте лишнее наждачной бумагой, свёрнутой в трубочку.

5. Надеваем металлическую шайбу.

6. И закрепляем механизм, закручивая металлическую гайку.

7. Надеваем часовую стрелку.

8. Теперь надеваем минутную стрелку.

9. Надеваем секундную стрелку или гвоздик-заглушку.

10. Переворачиваем наши часы и вставляем батарейку в часовой механизм. Готово!

Теперь вы знаете, как выбирать и собирать часовые механизмы и стрелки. Самое время заняться декором часов!

О точности хода наручных часов

• 20.08.2019
• 

Когда мы говорим о точности хода, то подразумеваем некоторую допустимую погрешность отклонения от эталонного времени. Для механических часов характерно отклонение в пределах -40/+60 секунд в сутки, для кварцевых – +/-20 секунд в течение месяца. Некоторые модели оснащены хронометром, что делает их особо точными. Механические, оснащённые им, могут отклоняться всего на -4/+6 секунд в сутки, а кварцевые на +/-5 секунд в год.

В этой статье поговорим о том, что такое точность хода наручных часов, разберёмся, как её измерить и отрегулировать, а также рассмотрим, как устроены механизмы в механических и кварцевых моделях, какие марки наиболее надёжны относительно данного параметра/

Как измеряется точность хода в наручных часах, способы регулировки

Для замеров точности используют несколько способов. Первый – провести синхронизацию, сверив время с эталонным, например, в интернете на сайте точного времени. Спустя сутки нужно посмотреть, сколько составило расхождение. Такая методика подойдёт для тех, кто не имеет возможности отнести часы мастеру, и хотя она не самая достоверная, но некоторую погрешность выявить позволит.

Ещё один кустарный способ, который вряд ли будет лучше предыдущего, подразумевает использование цифрового секундомера. Для этого нужно засечь промежуток в десять минут и умножить полученную цифру отклонения на шесть, это будет показатель погрешности точности хода за 60 минут.

Профессиональные часовщики используют таймграфер – это прибор для проверки точности хода механических и кварцевых механизмов. Его также можно найти в некоторых интернет-магазинах, необязательно выбирать дорогую модель, можно присмотреться к бюджетному сегменту. Этот прибор показывает частоту колебаний, выстраивая на экране график из точек.

Точность механических часов

За точность в механических часах отвечает узел баланс-спираль. В разных моделях размер и вес баланса, а также частота его колебаний может отличаться (от 2,5 до 5 в секунду). Чем больше момент инерции и частота, тем выше точность хода.

Стандарт точности для механических моделей, предназначенных мужчинам – от -20 до +40 секунд в сутки, для женских механизмов меньшего калибра – от -60 до +85 секунд в сутки. Соответственно, при уменьшении размера модели становится невозможно помеcтить внутрь баланс большого размера, поэтому точность снижается. Кроме того, меняется и размер заводной пружины, поэтому баланс получает от неё меньше энергии. При этом трение деталей в механизме не меняется.

В России и некоторых странах СНГ существует ГОСТ 10733-98, регламентирующий общие технические требования, предъявляемые к часовым изделиям.

Что может повлиять на точность хода механических часов:

• Температура. При нагревании диаметр баланса меняется, что сказывается на точности показываемого времени. Сейчас существуют материалы, менее подверженные температурному воздействию, например, из сплава ниобия и циркония, премиум производители предпочитают использовать их;
• Положение в пространстве. Если хотите, чтобы положение никак не отражалось на точности, ищите пометку «Ajusted for 6 position»;
• Качество. Чем чище обработка поверхностей деталей в механизме, тем ниже трение и, соответственно, меньше потери энергии;
• Изношенность. Если вовремя не смазывать механизм, то детали быстрее изнашиваются;
• Состояние пружины. Периодически показывайте часы мастеру, он проверит, не слишком ли пружина раскручена или, наоборот, заведена.

Полезный совет: если расхождение по времени превышает допустимые стандарты, следует отнести их в специализированный ремонт, так как простой регулировки в данной ситуации будет недостаточно.

Точность кварцевых часов

Для кварцевых моделей выделим следующий список факторов, влияющих на точность хода:

• Частота генератора. Стандартно устанавливается генератор (кварцевый резонатор) с частотой 32 кГц. Также бывают высокоточные часы с частотой 1 МГц. При максимальном отклонении не более пяти секунд в год, они имеют существенный недостаток: батарею придётся менять каждый год, так как генератор с такой частотой потребляет больше энергии. Стандартные модели служат с одной батареей 2-4 года. Третий вариант – это часы с частотой 144 кГц, работают они без замены батареи до десяти лет, ежегодная погрешность составляет около двадцати секунд;
• Температура не имеет такого сильного влияния на кварцевые механизмы, как на механические, тем не менее, может создать небольшое отклонение;
• «Старый» кристалл может оказывать небольшое, но не существенное влияние.

Точность хода кварцевых часов отрегулировать нельзя, в основном это обусловлено отсутствием такой необходимости. В случае больших отклонений просто заменяется резонатор. Если модель недорогая, то, возможно, будет выгодней вместо замены резонатора купить новые кварцевые часы.

Марки и модели наручных часов с высокой точностью хода

Кварцевые высокоточные часы:

Изготовлены из титанового сплава, стекло не восприимчиво к царапинам. Водонепроницаемость 100АТМ — до двухсот метров. Их условных минусов – немалая цена и ограниченная серия. Стоит отметить, что в целом бренд Citizen славится “пунктуальными” моделями.

Часы с аскетичным дизайном для поклонников минимализма. Механизм Citizen H610. Титановый корпус и сапфировое стекло. Отличительная черта — радиокалибровка времени, чтобы забыть о сверке времени вручную. Достаточно установить часовой пояс, и часы автоматически выставят стрелки в соответствии с показаниями атомных часов.

Российские механические часы с высокой точностью хода:

Качественный аксессуар от компании «Денисов» , собраны на совесть. Оборудованы швейцарским часовым механизмом ETA 2824. Изготовлены из нержавеющей стали, защищены от царапин сапфировым стеклом. Удобная головка для подзавода, водозащита 10АТМ.

Стильная классическая модель от старейшей отечественной часовой марки. К особенностям можно отнести эффектные объемные цифры с люминесцентным покрытием. Полированный стальной корпус, прочное минеральное стекло и ремешок из натуральной кожи. Японский механизм Miyota 8215 обеспечит точность и надежность, сравнимые с характеристиками ETA 2824.

Классическая модель с гарантией от производителя. Стильные механические часы, почти не нуждающиеся в регулировке. Оснащенные механизмом Miyota 8215, они показывают точность хода, свойственную швейцарским часам.

Стоит ли переплачивать за высокую точность?

Тут, конечно, каждый решает сам. Для одного человека не критично расхождение пяти-десяти минут в месяц, а другой ценит каждую секунду. При ограниченном бюджете резонно возникает вопрос: стоит ли переплачивать за точность?

Среди российских марок есть модели, что смогут конкурировать если не в абсолютных параметрах, то, по крайней мере, по соотношению цена-качество.

Возьмем хотя бы бренд Восток. Командирские часы, известные уже более полувека, служили верой и правдой не одному поколению. Хронометрической точностью не обладают, зато отличаются брутальностью и надежностью, обеспечивают максимальное расхождение в -40/+60 секунд в сутки при регулярном подзаводе.

Если рассматривать современные модели, выделим отечественные марки часов , заслуживающих внимание:

Штурманские. Самые известные в мире авиационные часы, первыми побывавшие в открытом космосе. Их брали с собой в полет Юрий Гагарин, а затем Алексей Леонов.

Хотелось бы выделить одного из лидеров российского массового рынка — серию часов Спецназ Атака. Снабженные японским кварцевым механизмом, они дадут фору по точности самым именитым зарубежным аналогам. Учитывая их небольшую стоимость вкупе с уникальным российским дизайном и самобытностью, лучших моделей по соотношению цена-качество-точность сложно найти.

Как настроить наручные электронные или механические часы

Наручные часы — это стильный аксессуар, который используется в мужских и женских образах. Но изделия несут не только декоративную, но и функциональную нагрузку. Чтобы обеспечить правильную работу, нужно знать как правильно настроить наручные кварцевые часы, механические, светодиодные и другие модели.

Как настроить электронные часы

У каждой отдельной модели могут быть некоторые особенности, поэтому лучше воспользоваться инструкцией от производителя. Однако есть универсальный порядок действий для часов с 4 кнопками:

• нажмите на «MODE» и удерживайте ее несколько секунд;
• когда циферблат начнет мигать, нажмите «SET»;
• с помощью кнопок «+» и «-» выберите час;
• повторите предыдущие 3 пункта, чтобы выставить минуты.

Теперь о том, как настроить электронные часы с 3 кнопками:

• нажмите «MODE» и дождитесь светового сигнала;
• выберите «DATE»;
• сначала установите час с помощью кнопки «SET».
• затем нажмите «DATE» и выберите минуты.

Электроника умеренного ценового сегмента часто оснащается одной кнопкой. Читайте, как настроить наручные электронные часы этого типа:

• удерживайте кнопку 2-3 секунды;
• нажмите на нее соответствующее часу количество раз, например, для 8 утра потребуется 8 нажатий.
• снова зажмите кнопку на пару секунд и установите таким же способом минуты.

Как настроить кварцевые часы

Некоторые современные устройства подключаются к спутнику и автоматически устанавливают точное время. В таких изделиях заложен кварцевый кристалл, который сжимается со стабильной частотой под воздействием электрического тока.

Эти колебания воспринимает электронный блок и передает их на электромотор, который в свою очередь двигает стрелки. Кварцевые часы считаются очень точными. Кроме того, создается впечатление, что их настройка полностью автоматизирована, но это не совсем так. Для установки времени и даты воспользуйтесь следующей инструкцией:

• проверьте уровень заряда и наличие доступных спутников;
• при необходимости зарядите устройство и выйдите на открытую местность;
• поверните часы циферблатом к небу;
• удерживайте верхнюю кнопку в течение 6 секунд;
• в течение 2 минут устройство установит точные дату и время с учетом часового пояса.

Если во время настройки стрелка показывает N (no), значит, произошел сбой. Попробуйте повторить процедуру на другой местности или зарядить часы.

Для перевода устройства на летнее или зимнее время необходимо достать заводную головку до первого щелчка, а затем нажать и удерживать верхнюю кнопку 3 секунды.

Классические модели настраивают вручную. Для этого следует:

• вытянуть заводную головку до 1 щелчка;
• поворачивать ее до установки нужной даты;
• достать ее до конца, выставить часы и минуты.

Не стоит переводить дату в период с 21:00 до 04:00.

Как настроить наручные механические часы

Чтобы настроить время на часах этого типа, нужно дождаться, пока секундная стрелка встанет в нулевое положение. Это не обязательное условие, но так процесс пойдет проще. Затем следует выполнить такие действия:

• достать заводную головку до 1 щелчка;
• настроить дату на механических часах, проворачивая механизм от себя;
• остановиться за 1 день до нужного, например, если сегодня понедельник, то выставить следует воскресенье;
• достать головку до 2 щелчка;
• настроить механические часы на нужное время с помощью вращений;
• задвинуть головку.

Часы мужские PIERRE RICAUD
механические с автоподзаводом

Есть небольшой лайфхак, который поможет установить время на часах. Начните настройку за несколько минут до начала новостей с сигналом точного времени. Совершите вышеперечисленные действия, кроме последнего. Дождитесь начала выпуска и задвиньте головку.

После этого наручные часы с одной кнопкой начнут ход. Дата и день недели автоматически сменятся одновременно с началом отсчета секунд.

Как настроить LED-часы

Эти изделия очень часто заказывают из Китая или покупают в магазинах эконом-сегмента. Они максимально просты в использовании, так что и установка времени проблем не вызовет.

Для этого нужно удерживать кнопку до тех пор, когда цифры начнут мигать. С помощью нажатий выставить часы. Затем снова зажать кнопку и повторить процедуру с минутами. Точно так же настраивается дата.

Особенности настройки светодиодных часов

Такие устройства внешне напоминают браслет с экраном или без него. В первом случае требуется 10 раз тапнуть по поверхности, а затем перетащить стрелки в нужное положение.

Также есть модели, которые настраиваются двумя боковыми кнопками. Их следует просто нажимать до тех пор, пока не загорятся необходимые часы и минуты.

Сейчас на рынке появилось множество моделей smart-часов. Эти устройства либо устанавливают точное время с учетом географического расположения, получая данные через интернет-соединение, либо синхронизируются со смартфоном. Ручная настройка таких часов практически не проводится.

Советы и рекомендации по эксплуатации часов

В зависимости от вида устройства, существуют различные правила ухода и использования.

Механические модели

Обычные наручные часы в реальности считаются одними из самых «капризных». Устройства необходимо чистить и смазывать раз в 3-4 года. Делать это лучше в мастерской, так как процесс требует наличия инструментов, квалификации и опыта.

Кроме того, изделия нужно заводить каждый день в одно и то же время. Если часы оснащены автозаводным механизмом, то их следует носить 6-8 часов в день. При нерегулярном использовании устройство следует заводить около 1 раза в месяц, чтобы продлить срок эксплуатации.

Помимо этого, механические часы запрещено:

• брать с собой в сауну, баню и даже просто нагревать;
• использовать во время занятий спортом;
• оставлять рядом с источниками электромагнитного излучения (аудиосистемы, микроволновки);
• носить во время уборки, особенно с использованием агрессивных чистящих средств;
• заводить, пока они на руке;
• хранить рядом с ювелирными изделиями;
• оставлять на руке во время сна.

Существуют модели часов, которые надежно защищены от воды. Но спустя три года использования их герметичность нарушается. Поэтому нужно либо отнести устройство на обслуживание, либо ограничить его контакт с водой.

Кварцевые модели

Такие изделия требуют меньше внимания, чем механические. Тем не менее, раз в 5 лет им требуется технический осмотр и профилактика. Устройства с защитой от воды нужно проверять на герметичность каждые 3 года.

Кварцевые часы работают от элемента питания, поэтому их следует регулярно заряжать или проводить замену батарейки. В последнем случае лучше обращаться в специализированную мастерскую.

Мужские часы OKAMI

Самой частой причиной поломки кварцевых устройств является попытка самостоятельного обслуживания.

Если часы используются редко, рекомендуется остановить их, чтобы сохранить заряд. Для этого достаточно достать заводную головку. Также важно оградить изделие от контакта с водой и механических воздействий, как в случае с механическими моделями.

Электронные

Главный враг таких устройств — это вода и прочие жидкости, поэтому не стоит их мочить. Важно помнить, что в водонепроницаемых изделиях со временем высыхают и растрескиваются уплотнители.

Удар любой силы может деформировать корпус и привести к появлению трещин и щелей. Через них жидкость попадет внутрь, что приведет к серьезной поломке. Электронные часы необходимо носить в сервисный центр не реже одного раза в 5 лет.

Часы — это в первую очередь устройство, а не простое украшение. Поэтому очень важно следовать инструкции от производителя и правильно ухаживать за ними. Не стоит забывать и про ремешок. Его необходимо регулярно чистить и менять раз в несколько лет.

Маятниковый ход лобзика: что это и для чего

Первостепенной задачей механизма подкачки, является повышение скорости распила, за счет небольшой потери качества. Функция успешно используется при большом объеме работ с габаритными изделиями. За счет небольших колебаний, маятниковый ход в лобзике повышает эффективность движений пильного полотна, заставляя его с силой “вгрызаться” в материал. В добавок, подобная амплитуда способствует эффективному удалению опилок из выпиливаемого паза, что увеличивает погружение зубьев полотна, дополнительно ускоряя распил.

Плюсы маятникого хода сводятся не только к скорости выполнения работ, но и значительно снижают нагрев и износ пилки. Этот эффект наиболее заметен при распиле толстых деревянных заготовок, толщиной более 40 мм. Помимо сохранения пильного полотна, активированная подкачка уменьшает нагрев самого инструмента, позволяя ему проработать более длительное время. Таким образом, возвратно-поступательные движения, дополняемые маятниковой амплитудой, смогут одной пилкой перепилить в разы больше материала, сохранив при этом рабочий ресурс двигателя, нежели без неё.

Главным минусом функции, определенно является низкое качество линии распила с повышенным образованием сколов по краям. Подкачка совершенно не предназначена для фигурного пиления и работы с керамикой, камнем и твердыми сплавами металлов. Если в двух словах говорить, что такое маятниковый ход у лобзика, то можно дать достаточно короткий и емкий ответ. Это одна из важнейших дополнительных функций, применяемая в больших объемах работ для выполнения быстрого, но грубого распила с минимальным износом пильного полотна.

В среднем, на современных моделях лобзиков присутствует 4 уровня подкачки, где 0 – полное её отсутствие и 3 – максимальные колебания. Каждое значение предназначено для выполнения определенных типов работ.

• Вторая скорость, или минимальная степень подкачки, может использоваться для распила дерева или мягких цветных металлов.
• Третья скорость (средние колебания) подойдут для распила пластика и древесины от 40 мм.
• Максимальный уровень подкачки можно использовать для грубого распила древесины, толщиной более 50 мм.

Принцип работы маятника

Удобная и определенно полезная функция, имеет весьма простое и при этом надежное устройство. Маятниковый ход лобзика работает по принципу раскачивания, за что довольно часто именуется «подкачкой». Движения, заставляющие конец пилки совершать маятниковые колебания, исходят с опорного ролика. Источником подобных движений является массивный балансир, к нижней части которого тонкая металлическая пластина. По мере вращения редуктора, балансировочный элемент, вместе со штоком, совершают возвратно-поступательные действия, и если последний передает их на пилку, то первый производит давление на механизм подкачки. Более детально рассмотреть, как работает маятниковый ход лобзика и понять, что это, Вам помогут следующие фото и видеоролик.

В представленном выше материале, функция подкачки не активна. При этом достаточно четко виден ход балансира с металлической пластиной, которая может упираться в цилиндрический элемент при его наклоне. Таким образом, при повышении наклона детали, путем переключения режимов на корпусе инструмента, она окажется на пути движения металлической пластины, которая будет толкать данную деталь и соединенный с ней опорный ролик. Возврат в изначальное положение совершается при помощи обычной пружины.

Механические часы

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:

1. двигатель (гиря);
2. передаточный механизм из зубчатых колёс (шестерёнок);
3. регулятор (билянец);
4. спуск;
5. стрелочный механизм;
6. 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.

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.

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.

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

В XVII в. уменьшение размера часовых шестерёнок позволило уменьшить и мощь двигателя — гири стали менее длинными и тяжёлыми, и часы смогли «жить» не только в башнях, но и в небольших напольных, настольных или настенных корпусах. Двигатель-гиря был хорош для любых неподвижных часов, а компактный двигатель, работающий в любом положении, появился ещё в 1430 г.

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.

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.

Добиться точности от билянцевого регулятора со шпиндельным спуском не удавалось. Нужно было искать им замену. Башенные часы нельзя было перемещать — при любом колебании или наклоне билянец останавливался, спуск заедал, а гиря, отклоняясь, неравномерно крутила вал. Такие часы — недотроги не годились для корабельной качки, а этот прибор был необходим морякам для высчитывания географической долготы. Часам требовались менее «капризные» регулятор и двигатель.