Итак, радикальный путь к повышению точности часов был найден в середине XVII века выдающимся голландским учёным Христианом Гюйгенсом, который применил в часовом механизме маятник. Но механизм часов с маятником, который работал от земной гравитации, был практически неприменим для перемещаемых часов! Он требовал жёсткого крепления в одном положении, т.к. раскачивание устройства при движении (тем более - в морских путешествиях) напрочь лишало его точности. К тому же такое устройство было слишком громоздким и совершенно «некарманным». Кроме того, поскольку сила гравитации в разных точках на Земле также различная, такие часы будут ходить везде по-разному.
А время всё настойчивее требовало точных и компактных приборов времени - поднималась промышленность, развивалась торговля, а вместе с ней мореплавание, темп жизни становился всё быстрее. Военное искусство предполагало синхронное действие военных подразделений в разных районах театра военных действий…
Решение проблемы точности компактных часов предложил известный учёный 17 в. Роберт Гук, а в 1676 году английский часовщик Уильям Клемент создал механизм, получивший название «анкерного», который идеально подходил к маятниковым часам, имевшим малый размер.
Слово «анкер» означает в переводе «якорь». В качестве маятника использовалась комбинация полого колеса (балансира) с тонкой пружиной. На ось маятника насаживалась «анкерная вилка» - деталь, действительно напоминающая якорь с зубцами (паллетами). Как видно из рисунка 1, сила заводной пружины F воздействует на ходовое (анкерное) колесо через зубчатую передачу. Маятник совершает круговые колебания в направлениях П и Л с собственной частотой, и паллеты попеременно внедряются в ходовое колесо, подчиняя его вращение периоду колебаний. Это колесо поворачивается на один зуб при каждом колебании и одновременно придаёт маятнику периодические толчки, которые не дают ему остановиться. Другими словами, принцип работы такого маятника не отличается от уже описанного в предыдущем очерке. Частоту маятника можно регулировать изменением длины пружины движком Р.
Описанный механизм хорош ещё и тем, что не зависит от силы тяжести и может работать в любом положении, в движении, при качке и т.п. Однако маятник должен быть тщательно сбалансирован так, чтобы все его части были уравновешены относительно оси. Именно поэтому часовщики назвали его балансиром, или проще - «балансом». Для точной балансировки по окружности балансира располагают специальные грузики.
Анкерный механизм фактически открыл современный период производства часов, он позволил конструировать не только настольные или карманные, но и наручные часы, устройства самых миниатюрных конструкций. Открыв любые самые современные механические часы, можно сразу же увидеть баланс с пружинкой, который своими колебаниями отображает ход времени. Сегодня, несмотря на широкую распространённость кварцевых часов, они по-прежнему весьма популярны, и не в последнюю очередь потому, что такие часы производят впечатление «живых» благодаря характерному «тиканью».
Надо заметить, что после появления часов с анкерными механизмами в Европе начался настоящий бум их производства. Ими занимались многочисленные мастера, из рук которых выходили настоящие произведения искусства. Механизмы постепенно совершенствовались, повышалась точность их изготовления и соответственно точность работы. Часы становились всё долговечнее. Оси шестерён устанавливались в подшипники из твёрдых сортов камня - сначала агатовые, а потом и рубиновые. Из такого же камня стали изготовляться паллеты анкеров, поэтому износ деталей существенно уменьшился. Появилась, наконец, и реальная возможность создать точные часы для мореплавателей и путешественников, что позволило бы им уверенно определять координаты своего местонахождения, составлять точные карты и прокладывать маршруты. Поэтому следующий очерк будет посвящён созданию морского хронометра.
Начиная с XVII в. часы английских, голландских и французских мастеров завоевали рынки многих стран, проникли они и в Россию. Однако были в России и свои часовые мастера. Одним из самых известных стал механик-самоучка Иван Кулибин, но его работа заслуживает отдельного подробного рассказа.
Владимир РОМАНЕНКО,
кандидат технических наук,
заслуженный работник культуры России.
_____________________________________________________________________
При подготовке статьи были использованы материалы из открытых источников печати и Интернета.
Все материалы по теме в нашей подборке – «Часы - свидетели эпох»