Часы. От гномона до атомных часов - [19]
Недостатки, связанные с большой амплитудой маятника при шпиндельном спуске, сознавал уже Гюйгенс, который создал для своих маятниковых часов в 1673 г. пружинную подвеску с двумя направляющими циклоидальными поверхностями. Эти поверхности имели своей задачей изменять во время колебания длину маятника, а с ним и продолжительность колебания. Попытки Гюйгенса получить колебания одной и той же продолжительности с помощью изменения длины маятника были правильны, ибо исходили из математического расчета, но на практике это не привилось[11], поскольку новые анкерные спуски, которые быстро заменили шпиндельный спуск, строились для маятниковых часов, наоборот, в расчете на малые амплитуды.
Несмотря на свою кажущуюся простоту, шпиндельный спусковой механизм обладал еще и другими теневыми сторонами, которые принуждали часовых дел мастеров искать иные формы этого механизма. Нет сомнения, что крупнейшей проблемой здесь было, особенно в отношении крупных железных башенных часовых механизмов, изготовление спускового колеса. Прежние кузнечные методы, которые использовались при изготовлении деталей крупных часов, оставили некоторые характерные признаки в виде соединений, сваренных в огне, клиновидных соединений разъемных деталей, склепанных трубочных трибов и т.п. Такое спусковое колесо изготовлялось из плоской полосы железа, свернутой в горячем виде в круг и сваренной в огне. Другой производственной трудностью было соблюдение вертикального положения палетного вала относительно спускового колеса.
Рис. 10. Двухрычажный спусковой механизм Шевалье де Бетуне
Лучшее решение спускового механизма напрашивалось в виде системы параллельных валов с плоским спусковым колесом, имеющим зубцы на своей торцовой поверхности. Важным шагом было создание группы храповых спусковых механизмов. Самый старый из них — двухрычажный храповой механизм, созданный Шевалье де Бетуном. Такой спусковой механизм, схема которого приведена на рис. 10, изготовлял примерно в 1727 г. для своих часов парижский часовой мастер Антуан Тиоу (1692-1767), автор часто упоминаемого сочинения «Трактат о хронометрии» (Traite d'horlogerie) от 1741 г. На валу правого рычага с винтом для задания взаимного положения палет здесь имеется вилка. Гиря на левом плече другого рычага удерживает внутренние плечи обоих рычагов в постоянном контакте. Двухрычажный спусковой механизм имел много конструктивных вариантов. Некоторые из них были довольно сложны и вносили в механизм нежелательные силы трения.
Другой парижский часовщик — Йоганн Баптист Дютертр (1715-1792) — изготовил аналогичный спусковой механизм с двумя маятниками, качающимися в противоположных направлениях. Каждый из них крепился на валу с одной палетой. Синхронизацию времени зацепления обеих палет на общем для них храповом колесе обеспечивали два зацепляющихся друг с другом зубчатых сегмента, насаженные на палетных валах.
Существенное упрощение спускового механизма дало изобретение «английского крюка» в 1666 г. Робертом Гуком, профессором геометрии и секретарем Королевской академии в Лондоне. Его идею детально разработал примерно на 10 лет позднее английский часовщик Вильям Клемент, работавший в Лондоне в 1670-1696 гг. В его мастерской была создана первая пригодная к использованию форма реверсивного анкерного спуска.
Анкерный спуск позволял введение более тяжелых маятников при меньшем расходе приводной энергии. Однако его главное достоинство заключалось в том, что он очень хорошо подходил к маятнику с малой амплитудой колебаний. В зависимости от числа зубьев спускового колеса, охваченных анкером, можно было по спусковому колесу оценивать продолжительность хода часов за одну заводку. У однодневных часов анкер охватывал обычно 4,5 зуба, а у восьмисуточных — 6,5 зуба и больше. Количество зубьев на анкерном колесе чаще всего было около 36.
Анкерные спуски с навесным анкером были предназначены для более тяжелых башенных маятников и крупных напольных часов с большим охватом анкера. Их длинные плечи давали большие усилия. Типичным примером анкерного спуска на его ранней стадии развития был английский анкерный спуск с отходом, приспособленный для среднего охвата зубьев спускового колеса.
Для дешевых народных часов немецкого происхождения, производившихся в конце XVIII и начале XIX в., большой популярностью пользовался шварцвальдский анкерный спуск с анкером, свернутым из стального листа. Наименование спуска произошло от немецкого слова «шварцвальд» (черный лес), области в Южной Германии, точнее, в южной части Гохшварцвальда, включающей Нойштадт, Вальдау, Урах, Ференбах, Триберг, Симонсвальд, Гютенбарх, Виллинген, Ст. Герген, Эльзах, Вальдкирх и прежде всего Фуртванген. Оттуда в начале XVIII в. начало распространяться производство «шварцвальдок» — деревянных часов с боем, первоначально со шпиндельным спуском и балансом, а затем и с анкерным шварцвальдским спусковым механизмом.
Привод грузом (гирей) был надежным и простым, однако он привязывал часовой механизм к одному месту, а этим сильно ограничивал возможности его более широкого использования. Развитие ремесел и торговли выдвинуло на передний план значение времени и ускорило изыскание новых средств для привода часов и для их превращения из неподвижного прибора в передвижные часы, способные указывать время в любом положении, в покое и в дороге.
