ПИПУНЫРОВ ИСТОРИЯ ЧАСОВ

На изохронные свойства системы баланс —спираль оказывают влияние не только факторы, непосредственно связанные с самим механизмом хроно­ метров и часов, но и ряд факторов, внешних по отношению к механизму. Изучение их имело большое практическое значение в теории часов. Не зная характера взаимной связи между этими факторами, ученые астрономы с впол­ не достаточной для практики степенью приближения провели в XIX — начале XX в. большие исследования.по изучению влияния каждого из этих факторов на ход хронометров в отдельности.

Результаты такого изучения были использованы не только для оценки погрешности хода, но и для корректировки показаний, для экстраполирова­ ния и интерполирования в условиях эксплуатации, в длительных хронометри­ ческих экспедициях. Проведение таких экспедиций имело особое значение для России, где в середине XIX в. в большом объеме выполнялись картографиче­ ские работы и вместе с этим — работы по определению долготы с помощью хронометра. Пулковская обсерватория сделалась, как правильно отметил в свое время В. Я- Струве, «всеобщим центром всех огромных работ, касаю­ щихся точной географии, которые активно выполняются на обширных терри­ ториях России на уровне, которого не знает история подобного рода работ». В связи с этим центр исследования хода хронометров с середины XIX в. пе­ ремещается из стран Западной Европы в Россию [19].

Глава V

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ НАРУЧНЫХ ЧАСОВ

Наручные часы также имеют свою историю, хотя и не такую долгую, как карманные и настенные. Малые размеры наручных часов, необходимость приспособить их механизм к ношению на руке вызвали ряд проблем, решение которых имело большое значение для дальнейшего развития часов с регулятором ба­ ланс—спираль.

Первые наручные часы. Первое известие об изготовлении часов с браслетом относится к 1809 г. В этом году парижский ювелир Нитон по заказу Жозефины — жены Наполеона I — из­ готовил два одинаковых браслета из золота, жемчуга и других драгоценных камней. На одном браслете были часы, на дру­ гом — календарь. Браслеты предназначались в качестве свадебюго подарка для принцессы Августы Амелии Люксембургской ю случаю ее венчания с сыном Жозефины — Евгением. Однако здея изготовления часов с браслетами не привлекла внимания гасовщиков того времени. И только с 1850 г. (особенно в 1896— 1906 гг.) часы с браслетом получили во Франции распространегие.

В 1880 г. немецкое адмиралтейство начало переговоры с не- :колькими швейцарскими часовщиками об изготовлении наруч-

Рис. 226. Модели мужских наручных часов периода первой мировой войны

ных часов; заказ был выполнен. Часы предназначались для мор­ ских офицеров. Наручные часы уже не являлись новостью, новым было появление серийного производства этих часов (около 1901 г.). С 1905 по 1907 г. выпускались круглые наручные часы диаметром 32,7, 30,2, 25,2, 20,8 мм, а затем и 17,7 мм. Их меха­ низмы отличались хрупкостью, и некоторые иностранные клиен­ ты были разочарованы. В 1904 г. груз с наручными часами, от­ правленный из Европы в США, вызвал насмешки и был возвра­ щен обратно. Не было проявлено интереса к наручным часам и в других странах. И только после 1910 г. такие часы стали более или менее успешно изготовляться в Англии. В 1913 г. появляется множество так называемых фигурных часов. Началась первая мировая война. Артиллерийские офицеры и авиаторы раньше других почувствовали удобство и необходимость наручных ча­ сов. Вскоре заказы на их изготовление стали поступать в боль­ ших количествах, и все росли. Когда США вступили в мировую войну, они также почувствовали нужду в наручных часах и ста­ ли направлять заказы в Европу на их изготовление. 1918-й год был годом широкого распространения часов с прямоугольными корпусами. До этого наряду с прямоугольными корпусами были в ходу восьмиугольные, в форме бочонка и т. д.

На рис. 226 представлены модели мужских наручных часов времен первой мировой войны. Они напоминают маленькие кар-

Рис. 227. Модели женских наручных часов 20-х годов XX в.

манные часы на ремешке. Когда Западная Европа переживала экономическую депрессию, ПОЯВИЛИСЬ новые модели часов.

На рис. 227 показаны ранние модели женских наручных ча­ сов, которые в Западной Европе были распространены в 20— 30-х годах. В отличие от мужских часов в женских наручных часах элемент украшения явно преобладает над их практиче­ ским назначением. Не только браслет, но и корпус этих часов был изготовлен из драгоценных металлов и украшен бриллиан­ тами. Форма часов круглая или прямоугольная (рис. 228).

Увлечение наручными часами до войны 1914 г, часовщикам казалось женской прихотью. Но война уничтожила всякую на­ дежду на быстрое исчезновение новой моды, как того ожидали часовщики. У них, однако, сохранилось недоверие к конструкции наручных часов. Они утверждали, что если дамам не нужна осо­ бая точность хода, то это необходимо для мужских часов. Одна­ ко по техническим причинам необходимая точность не могла тогда быть достигнута. Часовщики считали, что этот неустрани­ мый недостаток наручных часов рано или поздно будет способ­ ствовать возвращению к карманным часам и наручные часы в истории часов останутся лишь эпизодом, каких было уже много. Но эти предсказания не оправдались.

От наручных часов с «плохой репутацией» к высококачест­ венным часам. Неожиданный интерес широкой публики к на­ ручным часам сразу же был подхвачен часовыми предприятиями

Рис. 228. Модели женских наручных часов 30-х годов XX в.

не только Европы, но и США. Стремясь использовать благопри­ ятную конъюнктуру, созданную новой модой ношения часов на руке, часовщики и часовые предприятия начали выпускать на­ ручные часы, не подготовив конструкции часов и производстве к этому. Подготовка производства, а также обработка самой конструкции для выпуска малогабаритных часов требовали вре­ мени и затрат, на что предприниматели и часовщики не шли, поскольку не верили, что спрос на наручные часы сохранится надолго. В результате неизбежным было появление часов низ­ кого качества. Наручные часы начинали «свою жизнь» с плохой репутации. Это положение сохранилось, пока не была достигнута полная механизация и автоматизация производства наручных часов и взаимозаменяемость их частей, что стало характерным для современной часовой промышленности.

После преодоления экономической депрессии 1932 г. в Западной Европе и прежде всего в Швейцарии производство на­ ручных часов с палетным и штифтовым анкерным ходом постепенно приобретает массовый и крупносерийный характер. Важной и необходимой предпосылкой для этого служило эффективное использование научно-технических достижений и проведение соответствующих организационно-технических мероприятий.

1. Расширение применения автоматов и полуавтоматов для изготовления деталей наручных часов. Если в 1880—1900 гг.

при производстве 2,5—3 млн. комплектов часов использовались только полуавтоматы, составлявшие лишь 15—20% общего парка оборудования, то после 1932 г. в Швейцарии возрастает применение полуавтоматов и автоматов и усиливается контакт часового и станкостроительного производства.

Для успешности проведения автоматизации часового произ­ водства большое значение имело широкое внедрение твердо­ сплавных инструментов, по своей стойкости превосходящих обычные инструменты в 40—50 раз, а также материалов с за­ данными свойствами и размерами, необходимыми для их обра­ ботки на автоматах.

2. Совершенствование способов и средств регулировки и контроля хода наручных часов в условиях крупносерийного и массового их производства. Применение приборов оптического измерения и контроля, намного облегчавших регулировку хода часов и осциллографа, и других средств для измерения мгновен­ ного хода часов, а также для контроля ударов и вибрации. С помощью этих средств стало возможным обнаруживать скры­ тые дефекты, которые не мог заметить в лупу самый опытный часовщик.

3.Использование мелкомодульного зацепления в колесной передаче, соответствующего требованиям конструкции мужских

иженских наручных часов. Особенно большое значение имело введение зубофрезерных автоматов для изготовления колес и трибов с мелкомодульным зацеплением.

4.Всемерное ограничение количества базовых механизмов наручных часов наряду с расширением количества модифика­ ций по каждому базовому механизму, что способствовало рас­ ширению автоматизации часового производства.

Внаручных часах классического типа имеются четыре три­

ба в основном механизме и два — в стрелочной передаче. Три­ бы должны обеспечивать высокую стабильность передаваемого момента при возможно высоком значении КПД. В женских на­ ручных часах применяются трибы высотой в 3—3,5 мм, диамет­ ром 0,5 мм и шириной зубцов 0,08—0,09 мм. Колесная передача современных женских наручных часов составляет цепочку: ба­ рабан— центральное колесо с трибом — промежуточное колесо с трибом — анкерное колесо с трибом.

Кроме основной и стрелочной передач применялась отдель­ ная передача для завода с помощью заводной головки. Приме­ нение в классических наручных часах отдельных механических устройств для календаря, хронографа, сигнального устройства и т. д. не было характерно для изделий до второй мировой войны.

Механизм наручных часов по сравнению с карманными в ос­ новном не изменился, но необходимо было наилучшим образом использовать объем корпуса и компактно разместить все части механизма так, чтобы можно было добиться еще большей ми­ ниатюризации часов. Эту задачу можно кратко сформулировать

так: разместить как можно больше элементов в наименьшем объеме. Потребовалось придать наилучшие пропорции ходовой пружине в барабане, системе колесной передачи и регулирую­ щему устройству. Стал вопрос об изготовлении колес и трибов с мелкомодульным зацеплением.

После 1960 г. в конструировании и производстве наручных часов был достигнут особенно значительный прогресс. В этот период перед учеными-исследователями и часовыми фирмами Швейцарии, СССР, США, Японии и других стран с развитой часовой промышленностью особо остро встала проблема все­ мерного усовершенствования механизма наручных часов. Это было вызвано начавшимся развитием производства наручных часов с электрическим и электронным приводом.

Дальнейшее повышение точности и надежности хода меха­ нических наручных часов шло по линии все более широкого применения автоматического подзавода пружины, противоудар­ ных опор для балансов, нержавеющих заводных пружин, ба­ лансов с меньшим периодом колебания, антимагнитных защит­ ных устройств, усовершенствованных компенсационных спира­ лей, безвинтовых балансов, подвижных колонок.

Применение 5-образной пружины вызвано необходимостью повышения постоянства крутящего момента пружины после ее укладки в барабан. Пружина при укладке несколько сжимается, и у нее появляется натяг. Регулируя первоначальное натяжение, можно частично стабилизировать крутящий момент пружины. С этой целью свободной заводной пружине придают форму буквы S, завивая наружный конец в обратном направлении.

Экспериментально и практически установлено, что балансы с периодом колебания 0,2—0,25 с обеспечивают значительно большее постоянство и точность хода, чем балансы с периодом 0,4 или 0,33 с, хотя и требуют применения более мощного пру­ жинного двигателя или двух пружинных двигателей, соединен­ ных последовательно или параллельно.

Безвинтовой баланс с тремя или четырьмя спицами обеспе­ чивает большую жесткость баланса и значительно устраняет влияние центробежной силы на период колебания. Несмотря на некоторые трудности в его освоении, безвинтовые балансы ста­ ли широко применяться в наручных часах.

Для повышения точности и стабильности хода наручных ча­ сов исключительное значение имело использование спирали из элинвара, имеющего малый температурный коэффициент упру­ гости.

Введение подвижных колонок вместо неподвижных повыша­ ет точность закрепления в колонке конца спиральной пружины и качество сборки. При неподвижной колонке установка спира­ ли трудоемка и не гарантирует качества.

Технически проблема использования центральной секундной стрелки вместо боковой была уже решена в XVIII в. Использо­ вание этой стрелки в карманных часах началось со времени

Г. Грагама, а в хронометрах —со времени Д. Гаррисона. Впо­ следствии центральная секундная стрелка нашла применение в часах для подсчета пульса. Такие часы предназначались для врачей и назывались пульсомерами. В наручных часах цент­ ральная секундная стрелка получила широкое применение по­ сле второй мировой войны. Такая стрелка позволяет наблюдать за различными процессами, а расположение ее в центре цифер­ блата придает часам более привлекательный внешний вид. Осо­ бое значение центральная секундная стрелка имеет для наруч­ ных часов малого калибра, где применение боковой секундной стрелки затруднено. Существует несколько конструктивных схем расположения основной колесной передачи в часах с цен­ тральной секундной стрелкой. Чаще всего осью секундной стрелки служит обычный триб, проходящий сквозь полый цент­ ральный триб и получающий вращение от оси промежуточного колеса, или конструктивно измененный секундный триб, поме­ щенный в центре механизма и также проходящий сквозь цент­ ральный триб; оба конструктивных варианта имеют одинаковое значение.

Большинство наручных часов теперь снабжается автоподза­ водом, что является дополнительным фактором, способствую­ щим стабилизации хода наручных часов за счет постоянства импульса, передаваемого балансу. Начало применению автоза­ вода в наручных часах было положено английским часовым ма­ стером Джоном Гарвудом. Патент на свое изобретение он взял в 1924 г. Права на патент он заявил одновременно в Великобри­ тании, Швейцарии, Франции и Германии. Конструируя самоза­ водящую систему для наручных часов, Гарвуд стремился ре­ шить две проблемы, а) исключить заводной валик в механизме часов, б) получить от малого колеблющегося груза под дейст­ вием случайных и бессознательных движений запястья руки си­ лу, достаточную для подзавода ходовой пружины.

Он изобрел оригинальный механизм перевода стрелок, кото­ рый действовал от поворота ободка корпуса. Составляя одно целое с устройством автоподзавода, механизм перевода стрелок позволил удалить валик, проходивший сквозь корпус. Для ав­ топодзавода использован большого размера грузовой инерци­ онный сектор, подвешенный в центре механизма часов, который мог колебаться между ограничивающими остановами по обе стороны механизма. Размах колебаний сектора ограничивали два подпружинных упора. Ограничение размаха колебаний при­ водило к быстрому износу опоры сектора в результате ударных нагрузок.

Поскольку из механизма часов был исключен заводной ва­ лик, то, для того чтобы заставить часы идти в начале или после

того, как они остановятся, требовалось предварительное встря­ хивание.

В наручных часах Гарвуда оставался тот же дефект, кото­ рый был свойствен старой системе автозавода, основанного на

принципе шагомера. Применение инерционного сектора большо­ го размера почти втрое увеличивало объем часов по сравнению с обычными наручными часами.

Для эксплуатации изобретений Гарвуда в Лондоне было соз­ дано коммерческое предприятие, и в течение первых лет изго­ товления часов с автоподзаводным устройством было выпущено и продано несколько тысяч таких часов. Они, однако, имели кратковременный успех. Потребители этих часов жаловались на трудность смазки, на постукивания, производимые колеблю­ щимся грузом подзавода, и т. д. Но, по признанию самого Гар­ вуда, главными причинами неуспеха его дела были трудности коммерческого порядка, вызванные наступившей в то время экономической депрессией, а также новизна самого дела.

Тем не менее начинание Гарвуда не прошло бесследно для последующего развития конструкции наручных часов с автопод­ заводом. В течение двадцати последующих лет немало изобре­ тателей работали над усовершенствованием конструкции авто­ подзавода, не изменяя, однако, принципиальной схемы устрой­ ства автоподзавода Гарвуда. В это время лишь одна из швей­ царских фирм выпускала наручные часы с автоподзаводом, име­ ющим неограниченные движения инерционного (грузового) сектора.

Во время второй мировой войны исследовательские отделы многих швейцарских фирм работали над проблемой заводящих механизмов, В 1942 г. часовой фирме «Фелс» удалось сконструи­ ровать первый механизм автоподзавода, инерционный груз ко­ торого вращался в обе стороны без ограничения угла поворота. Конкурентная борьба между различными фирмами способство­ вала новым исследованиям, необходимым для усовершенство­ вания часов с автоподзаводом.

Часовая фирма «Эбош» в 1948 г. приступила к выпуску пер­ вых женских часов с автоподзаводом. Десять лет спустя фирма «Барен Ватч» сконструировала механизм автоподзавода с пла­ нетарным ротором, конструкция которого заинтересовала спе­ циалистов часовой промышленности.

До 1960 г. наручные часы с подзаводом занимали, однако, незначительную долю в общем выпуске наручных часов. Конст­ рукция механизмов автоподзавода имела разнообразное оформ­ ление, среди них преобладали механизмы с центральным рас­ положением грузового сектора, но с ограниченным углом его поворота и с различными способами передачи момента от гру­ зового сектора на барабанное колесо.

С 1962—1963 гг. резко возрос выпуск наручных часов с авто­ подзаводом в связи с затянувшимся освоением наручных элек­ тронных часов. Стали выпускать элегантные на вид часы, имею­ щие повышенную точность и надежность хода. После 1963 г. в Швейцарии ежегодный прирост выпуска наручных часов с ав­ топодзаводом достигал 13%; более двадцати швейцарских фирм стали выпускать такие часы. В Японии с течением време-

ни 40% всех наручных часов выпускались с автоподзаводом. Появилась необходимость в унификации конструкции автома­ тически заводящихся механизмов. В настоящее время основным типом автоподзавода является конструкция с центральным рас­ положением грузового сектора, который вращается без ограни­ чения и подзаводит пружину при любом направлении вра­ щения.

Механизм автоподзавода с вращением грузового сектора на 360° состоит из четырех основных узлов: грузового сектора, пе­ реключателя (или реверсивного устройства), редуктора и под­ завода пружины.

Грузовой сектор свободно вращается как по часовой, так и против часовой стрелки. Его ось вращения расположена в цен­ тре механизма часов. Грузовой сектор должен создавать вра­ щающий момент, достаточный для подзавода пружины. В суще­ ствующих конструкциях автоподзавода применяют камневые, шариковые и втулочные опоры. В последнее время наряду с опорами скольжения для уменьшения трения и повышения прочности узла стали применять опоры качения, т. е. ставить шарикоподшипники.

Переключатель предназначен для преобразования двусто­ роннего вращения грузового сектора в одностороннее вращение редуктора с помощью различных устройств — трензельного, храпового механизма и муфты. Переключатель имеет холостые ходы, возникающие при перемене направления вращения грузо­ вого сектора: одно колесо должно выйти из зацепления с коле­ сами редуктора, а другое войти в зацепление. Холостой ход не­ большой, когда ось вращения переключателя совпадает с осью вращения грузового сектора.

Редуктор состоит из серии зубчатых шестерен, предназна­ ченных для увеличения момента вращения грузового сектора и передачи его на подзаводку пружины.

Подзаводка пружины фактически происходит тогда, когда двустороннее вращение грузового сектора преобразуется в од­ ностороннее вращение барабанного колеса и вала барабана. Вращением храпового колеса, укрепленного на конце вала ба­ рабана, и самого вала осуществляется подзавод пружины.

Механизм автоподзавода работает с фрикционным двигате­ лем, чтобы предохранить заводную пружину от перенапряжения и поломки при полной заводке. В этом случае внешний конец заводной пружины закреплен в барабане с помощью фрикци­ онной накладки, упругость которой рассчитана так, чтобы при полной заводке внешний конец пружины мог вместе с фрикци­ онной накладкой проскальзывать в барабане.

За рубежом применяется несколько систем автоподзавода, заслуживающих внимания.

а) Система «Лако-дюромат» с качающимся трензелем и храповой муфтой; б) система «Бурен-ротавинд» с трензелем, двумя храповиками и дополнительным трензелем, полностью

отключающим заводной ключ при автоматической заводке; в) система «Мидо-поверинд» без трензеля, с двумя зубчатыми колесами, находящимися в постоянном зацеплении с трибом инерционного сектора с двумя храповиками (правым и левым); г) система «Интернациональ ватч» с сердечником на оси инер­ ционного сектора и качающимся рычагом с двумя храповыми собачками; в этой системе имеется амортизатор оси сектора; д) система «Этернаматик» с миниатюрным шарикоподшипни­ ком на оси инерционного сектора, двусторонним кликером и от­ ключением заводного ключа при автоматическом заводе. При­ менение шарикоподшипника в часах позволило фирме «Этерна­ матик» создать узел автоматического завода толщиной не более 3 мм без ограничения колебаний. Это передается пружине при двустороннем движении грузового сектора. Передача завода имеет два колеса с собачками и обладает высоким КПД. Име­ ется и много других систем, отличных по своему механизму.

Наличие автоподзавода создает предпосылки к применению в наручных часах водопыленепроницаемого (герметического) корпуса. Этот тип корпуса — важное условие для хорошего со­ хранения качества регулировки хода часов. Наручные часы с герметическим корпусом в соединении с автоматическим заво­ дом обладают большой равномерностью хода.

Влагопыленепроницаемые корпуса часов были впервые соз­ даны в 1926 г. швейцарской фирмой «Ролекс ватч компани». Большое значение герметизации корпуса наряду с автоподзаво­ дом часов придавал Д. Гарвуд. Устройства для герметизации корпуса часов от проникновения в часовой механизм пыли и влаги широко применяются в современных наручных часах. Герметизация осуществляется в трех местах: там, где крышка соединяется с корпусом и стекло с корпусом, а также в узле заводной головки.

Чаще всего для герметизации крышки с корпусом применя­ ется резьбовое соединение. Под крышку ставится прокладка из особой пластмассы, а иногда из свинца. При затяжке крышки ключом достигается герметичность соединения. При завинчива­ нии резьбовой крышки возможно отделение заусенцев и попа­ дание их в механизм — крупный недостаток такого способа гер­ метизации. Нередко в месте соединения крышки с корпусом герметизация достигается путем использования различных кон­ струкций сжимаемых и пластмассовых прокладок. Герметиза­ ция соединения стекла с ободком осуществляется с помощью каучукового кольца, которое после постановки на место вулка­ низируется. Герметизация заводной головки, имеющей враща­ тельное и осевое движение относительно корпуса часов, произ­ водится с помощью пластмассовых втулок, сжимаемых метал­ лической арматурой.

Большое значение для улучшения хода наручных часов на­ ряду с автоподзаводом имело применение противоударных уст­ ройств для амортизации ударов, какого бы действия или на-