ПИПУНЫРОВ ИСТОРИЯ ЧАСОВ

Французский часовщик Жан Антуан Лепот (1720—1789) создал карман­ ные часы плоской формы. Введение цилиндрового хода открыло возможность придавать карманным часам еще более плоскую и удобную форму даже для часов с боем и репетицией (благодаря использованию звуковой пружины вмес­ то применявшихся до того колокольчиков). С этого времени постепенно диа­ метр механизма и его высота стали уменьшаться.

Во второй половине XIX в. карманные часы приобретают вполне совре­ менный вид благодаря введению усовершенствованного спускового устройства (хода), камневых опор, температурной компенсации, минутных и секундных стрелок наряду с часовыми, завода пружины и перемещения стрелок с по­ мощью заводной головки; придание же калибру часов тонкой и плоской фор­ мы сделало их уже вполне современными.

Ввиду особой важности необходимо более детально рассматривать вопрос о том, как после Гюйгенса была решена проблема устранения отхода ходового колеса назад и проблема создания свободного анкерного хода для его приме­ нения в карманных часах.

Создание часов без отхода ходового колеса назад

При сохранении в часах шпиндельного хода в момент падения зуба на палету имел место отход ходового колеса назад, и именно над устранением этого де­ фекта, оказывавшего дестабилизирующее действие на ход часов, больше всего работали часовщики после Гюйгенса.

Цилиндровый ход. Шпиндельный ход стал постепенно вытесняться после появления цилиндрового хода. Первоначально он был известен как горизон­ тальный ход, из-за того что ходовое колесо в этом ходе вращалось в той же плоскости, что и остальные колеса, т. е. параллельно с платинами карманных часов.

Принято считать, что Томас Томпион первым изготовил часы с цилиндро­ вым однотактным ходом. Взамен шпинделя им был применен небольшой сталь­ ной цилиндр, плоский с одной стороны. Расстояния между зубцами ходового колеса были настолько значительны, что позволяли цилиндру свободно вра­ щаться между ними. В продолжение колебания баланса в одном направлении зубцы падали на поверхность цилиндра и останавливались здесь на покой в продолжение колебания, тогда как при колебании баланса в обратном направ­ лении зубец подходил к плоской стороне цилиндра и давал импульс. Отход назад колеса был сравнительно с шпиндельным ходом незначителен. На изоб­ ретение этого хода в сентябре 1695 г. был выдан патент (№ 344) Эдварду Барлоу, Виллиаму Хаутону и Томасу Томпиону.

Цилиндровый ход сначала не давал лучших результатов, чем шпиндельный ход. Ходовое латунное колесо быстро срабатывалось стальным цилиндром, по­ этому довольно скоро от применения горизонтального хода в карманных часах отказались.

Цилиндровый ход современной конструкции (рис. 176) изобрел в 1.725 г. Георг Грагам. Устройство его основано на том же принципе и обладает теми же свойствами, что и изобретенный им для маятниковых часов анкерный ход без отхода назад ходового колеса и с трением на покое. Применение цилиндро-

вого хода можно считать первым реальным шагом на пути создания пригодно­ го хода для карманных часов.

Новый ход среди часовщиков Англии успеха не имел, что отчасти объяс­ нялось трудностями в изготовлении этого хода и отчасти недоверием к нему. Несомненные преимущества цилиндрового хода Грагама в сравнении со шпин­ дельным ходом должны были быть рано или поздно признаны в кругах часов­ щиков, и раньше всего это случилось не в Англии, а на континенте Европы — во Франции и Швейцарии. Популяризации этого хода значительно способство­ вал знаменитый французский часовщик Жюльен Леруа. В 1726 г. Г. Грагам послал Леруа по его просьбе данные об устройстве цилиндрового хода. Леруа был так восхищен этим ходом, что перенял его и затем способствовал его рас­ пространению.

Во Франции и Швейцарии изготовление карманных часов с цилиндровым ходом получило большое распространение; такие часы в небольших количест­ вах продолжали там изготовлять вплоть до 1954 г. В Англии карманные часы с таким ходом изготовлялись в небольших количествах с 1830 г.

Основными частями цилиндрового хода являются ходовое колесо и ци­ линдр (рис. 177). Цилиндр представляет собой тщательно отшлифованную и отполированную внутри и снаружи трубку, изготовленную из твердой стали. В рабочей части цилиндра стенки вырезаны так, что остается только часть его боковой поверхности, обнимающая центральный угол приблизительно в 195— 200°. Внизу эта стенка еще уменьшена с таким расчетом, чтобы оставшаяся часть отвечала центральному углу в 100°. Края срезанной части цилиндра иг­ рают роль палет. Стенки цилиндра по возможности должны быть тонкими, на­ сколько позволяет прочность металла. Толщиной стенки цилиндра обусловли­ вается разница между длиной зубца и величиной шага. Так как зубец колеса должен входить внутрь цилиндра, а сам цилиндр помещается в промежутке между двумя зубцами, то разница по ширине промежутка и длине зубца должна быть равна двойной толщине стенки цилиндра с прибавлением необхо­ димой свободы для его свободного вращения. Цилиндр с толстой стенкой уменьшает подъемные площадки зубцов и увеличивает разницу между внут­ ренними и наружными радиусами цилиндра.

Ходовое колесо Грагам изготовлял из латуни, цилиндр — из стали, обой­ мы были медные, в них вставлены стальные цапфы. Ходовое колесо имело выс­ тупы в ободе по числу зубцов (рис. 178). Зубцы в виде трехгранных головок закреплены на изогнутых под прямым углом ножках на ободе. Нормально хо­ довое колесо имеет 15 зубцов, но иногда в малогабаритных наручных часах применяется колесо с количеством зубцов от 13 до 14.

Ось цилиндра одновременно является и осью баланса, так как на ней на­ сажен баланс со спиральной пружиной. Функционирование цилиндрового хода достигается благодаря взаимодействию ходового колеса с цилиндром. Ходовое колесо передает импульс балансу непосредственно (поскольку баланс с ци­ линдром составляли одно целое). Цилиндровый ход относится к типу ходов, где импульс происходит главным образом на спинке зубца ходового колеса. Наклон импульсной поверхности зубцов ходового колеса составляет от 16 до 18°. При большем наклоне имеет место увеличение поверхности подъема зубца в цилиндре. В этом случае сила пружины может оказываться недостаточной, чтобы часы после завода могли начать ходить без раскачивания, что в карман­ ных и наручных часах совершенно необходимо. При слишком малом наклоне

Рис. 180. Схема виргульного хода (а) и цикл работы этого хода (б)

(менее 12°) колесо будет двигаться во время подъема быстрее и терять боль­ шую часть механической работы.,Потери еще увеличиваются сильными удара­ ми кончиков зубцов колеса при их падении на покой цилиндра, что оказывает тормозящее действие на свободное движение последнего. Однако в малогаба­ ритных наручных часах этот наклон может составить 20°; в некоторых швей­ царских карманных часах большего габарита наклон бывает меньше, чем 16°. Пята зуба подрезана под уклоном в 22° от радиальной линии с тем, чтобы его выступающая часть могла свободно перемещаться внутри полого цилиндра.

При выборе расстояния между осями колеса и цилиндра необходимо вы­ держивать следующее условие: зубцы по отношению к цилиндру должны иметь возможно меньшую свободу, притом одинаковую как вне, так и внутри цилиндра и во всех зубцах.

Цикл работы цилиндрового хода показан на рис. 179. В положении А зуб начинает импульс, в положении В заканчивает его. В положении С следую­ щий зуб падает на цилиндр, в положении D баланс завершает свой размах; в положении Е зуб начинает входить внутрь цилиндра, сообщая импульс об­ ратного направления. В этом положении энергия импульса поглощена волос­ ком и баланс возвращается в положение А.

Амплитуда колебаний цилиндра не превосходит 180° и обычно бывает 150—160°; при амплитудах, больших 180°, может произойти заклинивание и поломка хода. Для устранения этого баланс снабжается упорным штифтом, который ограничивает его амплитуду. Цилиндровый ход, подобный ходу Гра­ гама для маятниковых часов, есть ход с покоем без отхода назад ходового колеса, на осуществление которого в шпиндельном ходе тратилась значитель­ ная часть кинетической энергии баланса.

Цилиндровый ход после усовершенствования его Грагамом и другими часовщиками смог обеспечить большую точность хода карманных часов, не­ жели шпиндельный ход. Открылась возможность изготовлять карманные часы

Бомарше

более плоского калибра, лучше расположив колесную передачу. Немалое зна­ чение для последующего применения этого хода имела замена в нем латунно­ го ходового колеса стальным. Хотя казалось разумным применять латунное колесо и стальной цилиндр, так как цилиндр во столько раз больше испыты­ вает контактов, чем зуб, сколько зубцов на колесе, но было обнаружено, что латунное колесо сильно стирает цилиндр. Считается, что Урбан Юргенсон пер­ вым применил стальное ходовое колесо, однако имеются указания, что это было уже сделано Томасом Ирншау в 1780 г. и Абрагамом Луи Бреге в начале его деятельности. Мюдж и другие английские часовщики, так же как и Бреге, применяли рубиновые цилиндры, которые при всех их хороших качествах бы­ ли дороги и очень хрупки. Цилиндровый ход наряду с положительными сто­ ронами имеет и недостатки. Он является несвободным ходом, в нем цилиндр испытывает сильное трение при соприкосновении с зубцами ходового колеса, вследствие чего часы начинают отставать и их часто приходится чинить.

Виргульный ход (ход «запятая»). В период дискуссий и экспериментов с цилиндровым ходом во Франции был предложен новый ход, получивший на­ звание виргульного. Его изобретателем был знаменитый писатель Бомарше (Пьер Огюстен Карон 1732—1799), автор бессмертных комедий «Севильский

цирюльник» и «Женитьба Фигаро». Особенностью виргульного хода является то, что зубцы ходового колеса имеют форму запятых.

Ход, изобретенный Бомарше, был упрощен и усовершенствован Лепотом и в таком виде получил распространение во Франции (рис. 180). В положении А зуб вступает в контакт с кулачком, давая слабый импульс и перемещаясь в полукруглую выемку покоя, в положение В. В положении С импульс погло­ щен и волосок баланса переводит его в положение D, а затем в положение Е, где начинается основной импульс, продолжающийся до положения G, в кото­ ром зуб сходит с кулачка, и следующий зуб падает на внешнюю грань кулач­ ка, в положение Н, находясь там в покое до окончания размаха баланса (по­ ложение О) и возвращения его в положение А.

Действие хода сходно с работой цилиндрового хода, но здесь импульсы неодинаковы и трение покоя также неодинаково. Внутренняя полуокружность покоя расположена очень близко к оси баланса, и работа сил трения здесь меньше, чем в цилиндре; внешняя окружность покоя также не намного боль­ ше, чем в цилиндре. Однако принципиально этот ход не имеет заметных пре­ имуществ перед цилиндровым, а трудности при смазке и ремонте сломанной оси баланса привели к тому, что он был вытеснен цилиндровым ходом и в 1800 г. совершенно оставлен.

Дуплекс-ход. Изобретение этого хода приписывается Роберту Гуку и Иоганну Баптисту Дютертру из Парижа.

Вильям Дергамм описывает ход Гука в своей книге «Искусный часовщик» («The Artificial Clockmaker», 1696) как ход, который имеет два баланса, уста­ новленных на отдельных осях и вместе сцепленных, причем один из них регу­ лируется балансовой пружиной. На третьей оси сидит ходовое колесо, кото­ рое оказывает чередующиеся действия палет на балансовую ось. Эти три оси установлены в форме равностороннего треугольника. Ход Гука не давал, од­ нако, лучших результатов, чем шпиндельный ход.

Дуплексный ход Дютертра имеет два баланса, сцепленных вместе, один из которых регулируется балансовой пружиной, но действие его было иным: здесь имел место период покоя, а не период отскока.

На рис. 181 приведен дуплексный ход, предложенный в 1725 г. фран­ цузским часовым мастером Дютертром. Этот ход был с двумя ходовыми ко­ лесами. На оси О укреплены два колеса: колесо покоя и колесо импульса. Колесо покоя имеет больший диаметр, и зуб ограничен вогнутой кривой; ко­ лесо импульса имеет меньший диаметр, и зуб у него ограничен сзади выпук­ лой кривой. Зубцы колеса работают с одним-единственным зубом импульса на диске А. Зубцы же колеса покоя работают с насаженной на одной оси с дис­ ком ролькой с вырезом. Баланс с диском А и ролькой сидят на одной оси. Импульс диску А сообщается зубцами импульсного колеса.

Позднейшая и весьма обычная форма хода дуплекс была основана на изобретении выдающегося французского часовщика Пьера Леруа (1750 г.). Оно заключалось в замене двух колес одним и в совмещении на этом колесе зубцов, которые до того были расставлены на двух колесах. Этот ход в Анг­ лии получил некоторое распространение лишь в первой четверти XIX в. Он нашел также применение в так называемых «долларовых» часах, предназна­ ченных для массового производства часовой фирмой «Ватербури» (США). Дуплекс-ход считается теперь устаревшим, но сохранился в некоторых ста­ ринных часах.

Рис. 181. Дуплексный ход Дютертра с колесом покоя и импульса 1 — ролька с вырезом; 2 — колесо покоя; 3 — колесо импульса

Рис. 182. Усовершенствованный дуплексный ход Леруа

1 — зуб покоя; 2— зуб импульса; 3 — импульсный камень; 4 — втулка баланса; 5 — роль­ ка с вырезом

Рис. 183. Рубиновый ролик (а) и импульсная палета дуплексного хода (б)

Рис. 184. Взаиморасположение импульсной палеты с импульсным зубом (а —

Интересно, что цилиндровый ход, который был изобретен в Англии, полу­ чил применение не в самой Англии, а на континенте Европы, в то время как дуплексный ход, усовершенствованный во Франции, получил наибольшее рас­ пространение среди часовщиков Англии. Имя Мак-Кабе, знаменитого часов­ щика Англии, всегда ассоциируется с успешными результатами, достигнутыми им в применении дуплексного хода в карманных часах. П. Леруа упразднил двухколесную систему; усовершенствованная им форма дуплексного хода по­ казана на рис. 182. В этом ходе ходовое колесо объединяет в себе' функции двух колес (колеса покоя и колеса импульса), поскольку оно имеет зубцы обо­ ях колес, совмещенных на одном колесе. Нормально ходовое колесо имеет 15 пар зубцов.

Основными частями усовершенствованного Леруа дуплекс-хода являются: ходовое колесо, рубиновый ролик и импульсная палета. Ходовое колесо обыч­ но изготовляется из твердой откованной латуни, но в некоторых случаях при­ меняется колесо из твердой отпущенной стали. На ходовом колесе имеется

в радиальном направлении от обода колеса; б) импульсные зубцы — короткие, треугольной формы, расположенные вертикально над ободом колеса.

Рубиновый ролик является цилиндром небольшого диаметра (рис. 183, а), изготовленным из полудрагоценного камня. В нем имеется очень небольшой вырез такой глубины, какая необходима для беспрепятственного прохода зуба покоя. Ролька своим отверстием насажена на нижний конец оси баланса с легким трением. После насадки ролька приклеивается к оси расплавленным шеллаком. Ролька обычно делается из рубина или сапфира; она должна быть •совершенно круглой и хорошо отшлифованной.

Импульсная палета (рис. 183, б) изготовляется либо из стали, либо из драгоценного камня и представляет собой радиально направленное плечо, установленное на втулке или трубке, которая пригоняется плотно к телу оси баланса над рубиновым роликом, так что может вращаться вокруг оси, если это требуется для регулирования. Импульсная поверхность лежит на линии, проходящей через центр оси баланса.

Ролька работает в контакте с зубцами покоя, а импульсная палета — с зубцами импульса. Во все время движения баланса, за исключением спуска, зуб колеса покоя лежит на рольке и испытывает трение покоя. Импульс пере­ дается прямо через импульсную палету при движении баланса влево; вовремя правых движений баланс не получает импульса, так как импульсный зуб, уда­ рив по палете, проскочит дальше и ляжет на покой. Это будут «мертвые» удары. Поэтому дуплекс-ход при любом его устройстве относится к классу ходов с «мертвым» ударом («single beat escapement»). Этим он отличается от цилиндрового хода. Известно, что при цилиндровом ходе импульс передается балансу при его движении в ту и другую сторону.

Дуплекс-ход имеет сходство с цилиндровым в том, что они оба являются ходами с трением на покое. При вращении вправо (во время «мертвого» уда­

ролика (входящее трение).

На рис. 184 дана схема действия дуплекс-хода. В положении а вращение ходового колеса происходит как показано стрелкой. Баланс, рубиновый ролик и импульсная палета, сидящие на одной оси, совершают колебания против ча­ совой стрелки. Поскольку баланс колеблется, V-образный вырез рубинового ролика приходит на линию кончика зуба покоя, который входит в этот вырез; вследствие этого ходовому колесу открывается возможность начать совмест­ ное вращение с ролькой под влиянием движущих сил. Колесо продолжает вращаться до тех пор, пока зуб покоя не выскользнет из выреза; тогда в пре­ делах 8—10°, или угла спадения, колесо будет вращаться свободно. Пройдя этот угол, зуб покоя падает на поверхность ролика или будет находиться на трении покоя в течение завершения колебания баланса, происходящего по дуге против часовой стрелки. Этот покой едва заметно нарушается при встре-