Часы. От гномона до атомных часов - Станислав Михаль

У башенных часов и у первых напольных, настенных и переносных часов зубчатые колеса были железными. Позднее стали использовать более выгодные качества бронзовых колес. Трибы всегда были стальными, причем в местах наибольшей нагрузки их закаливали. Поверхности зубьев, особенно у трибов, всегда полировали, чтобы понижать потери от трения. Наряду с трубчатыми трибами, у лучших малогабаритных часов делали фрезерованные трибы (зачастую из прутковых полуфабрикатов). Для больших колес трибы склепывали, а для меньших часов склепанный комплект обычно лишь насаживался на рифленую поверхность вала. Поскольку трибы всегда относились к самым напрягаемым деталям часов, то можно по степени их износа определить время, до которого данные часы были в ходу, и степень их эксплуатационной надежности.

Несущий элемент часового механизма — каркас — встречается в двух основных видах: колончатом и консольном. Цилиндровый каркас с поперечными горизонтальными плитами типичен для железных настенных часов XVII и XVIII вв. Деревянные «шварцвальдки» или английские люцерновые часы относятся к тому же периоду. Коромысловые часы имели простой каркас консольной формы, состоящий из деревянных балок или из плоского кованого железа. У астрономических маятниковых часов, у настольных часов, у некоторых настенных и малых портативных часов каркас имел две несущие плиты — платины, соединенные несколькими короткими, иногда резными, а позднее — гладкими обточенными колонками. У карманных и у большинства наручных часов платины имели круглую форму. Нижняя (задняя) платина часто бывала декорирована гравюрами и резными орнаментами.

Размер платин был руководящим для определения величины карманных, а позднее — и наручных часов. В часовом производстве издавна установился обычай указывать размер часов во французских (парижских) линиях. Одна линия, которая обозначалась тремя черточками, соответствовала 2,256 мм. У часов с круглыми платинами обычно указывался диаметр в линиях, например, десятилинейные часы имели платину диаметром 10 × 2,256 мм = 22,56 мм. И у наручных часов с прямоугольной платиной указывалась длина и ширина платин, например: 6''' × 4''' = 13,536 мм × 9,024 мм, т.е. 13,5 × 9 мм.

Все разъемные соединения сначала бывали клиновидными. В конце эпохи Возрождения появились первые ручные резаные и пиленые винты с четырехгранными гайками. В ту пору стали в часовом деле применять наряду с железом хорошо поддающиеся обработке латунь и бронзу, особенно подходящие для резьбовых и гравировальных работ. Производство более точных винтов началось лишь во второй половине XVI в., когда француз Бессон в 1569 г. предложил первый проект механического устройства для производства винтов. Много лет позднее, в 1741 г., часовщик Хиндли из Йорка использовал идею Бессона на практике. В Англии первый патент на нарезание винтов получили в 1860 г. Джоб и Уилльям Уайты. Однако клиновидные соединения остались в часовом промысле и впредь весьма популярными, так что и после усовершенствования метода нарезки витков все еще и теперь такие соединения служат, например, для закрепления волосков в колодке на мостике баланса.

У настольных и карманных часов колончатый каркас не привился. Здесь преобладала двухплатинная рама с тремя, четырьмя и большим количеством распорок, соединяющих обе круглые или квадратные, а у настольных ренессансных и барочных будильников — еще и многоугольные платины. Некоторые часовщики эпохи Возрождения во Франции и в Швейцарии строили часы с ярусной рамой, имеющие ходовой механизм в верхней части и механизм боя и будильника в нижней.

По мере развития механических часов уменьшалась толщина механизма между его платинами. Механизм малых настольных будильников в стиле барокко первоначально имел толщину около 60 мм, а толщина карманных часов того времени значительно превышала 30 мм. В XVIII в. эти размеры еще более существенно уменьшились. Сократились длины валов и уменьшилась ширина пружин, что одновременно сопровождалось существенным повышением их нагрузок. Высшей точки это направление достигло в первой половине XIX в., когда в моду вошли очень плоские часы. Тогда швейцарские часовщики Дахерон, Вухен и братья Юноды из Женевы, а также Роберт Теурер со своими сыновьями из Ля Шо-де-Фондс, братья Ботте и другие стали экспортировать малые карманные и подвесочные часы филигранной работы с толщиной механизма от 1,7 до 1,9 мм. Корпуса этих часов бывали декорированы прекрасными гравированными орнаментами с эмалью.

Объяснялось это тем, что Швейцария наряду с Францией, Германией и Голландией относилась к странам с развитой техникой обработки эмали. Художественная эмаль стала применяться и в эстетическом оформлении часовых корпусов. Зрелость тогдашнего гравировального искусства доказывается украшением плат, мостов, крышек корпусов и особенно мостов баланса, прикрывающего у так называемых «шпиндлевок» старого происхождения основную часть нижнего основания. Первоначально этот мостик имел форму буквы S, а позднее ему стали придавать форму овала с большой крепежной пятой клиновидной формы. Примерно в середине XVIII в. овал уступил свое место круглому мостику. Обе эти формы заменил позднее сравнительно стройный мостик с узкой пятой, открывающей венец баланса с его перекладиной.

Хорошо помогает в определении возраста часов также форма распорных колонок между основаниями. У самых старых карманных и настольных часов эти распорки имели форму простых гладких колонок круглого сечения. Около 1650 г. появились колонки с тюльпановым орнаментом, а в конце этого же века стал преобладающим египетский орнамент. К сравнительно широкому диапазону времени относятся вазообразные колонки квадратного сечения. Помимо часов, отличающихся орнаментальным украшением корпуса и механизма, некоторые часовщики (особенно в Англии) производили часы, бросающиеся в глаза своей простотой и несложным внешним видом. Эти часы называли пуританскими.

Развитие плоского часового механизма началось задолго до его расцвета в XIX в. Почти до конца XVIII в. в карманных часах баланс располагали преимущественно вне механизма над нижним основанием. Эта компоновка была также одной из причин несколько большей толщины механизма. Английские часовщики сохраняли «луковичный» внешний вид часов еще в ту пору, когда Франция начала отказываться от классического типа с двумя полными круговыми платинами и ввела новый тип с нижней платиной сегментной формы. Баланс у этих часов нового типа оставил свое прежнее место над нижним основанием и переместился в пространство часовых передаточных механизмов между основаниями. В 1770 г. Антуан Лепине ввел новый тип часов, у которых он заменил нижнее основание отдельными мостами для каждой оси. Идея Лепине получила неожиданный отклик у французских часовщиков и повлияла на дальнейшее развитие карманных, а позднее и наручных часов в Европе и заморских странах.

Точность хода часов зависит от многих факторов, причем не в последнюю очередь — от величины пассивных сопротивлений в передаточном механизме и от их изменений. Одним из источников этих сопротивлений является трение в опорах. Со времени изобретения первых механических часов часовое ремесло использовало исключительно опоры скольжения, причем эксперименты с миниатюрными шариковыми подшипниками, появившимися лишь в последнее время, были единичными[13]. Поскольку качество рабочих поверхностей сильно влияет на величину фрикционных сил в подшипниках скольжения, то стальные цапфы осей стали полировать до высокой чистоты поверхности. В часовом производстве используют преимущественно двустороннюю посадку валов. Консольное крепление барабанов пружин относится уже к прошлому, а если такая посадка осей еще встречается, то во всех случаях речь идет о вспомогательных незагруженных передаточных механизмах стрелочной передачи и т.п.

Опоры первых часов были примитивными, цапфы осей вращались непосредственно в раме. У башенных и железных настенных часов вкладывались в отверстия латунные втулки, чтобы они улучшали скользящие свойства опор и уменьшали износ цапф. У большинства часов, изготовленных во второй половине XVIII в., встречаются углубления вокруг отверстий опор, так называемые масляные чашечки.

У некоторых башенных часов чехословацкого происхождения конца XVIII в. и первой половины XIX в. иногда встречается совершенно необычная форма опор скольжения с квадратными отверстиями для цапф. Эту неудачную форму применяли в свое время и некоторые чешские часовщики, к которым относится и строитель башенных часов Франтишек Зуммерэкер.

Подшипники скольжения были усовершенствованы тогда, когда Николае Фатио (1664-1753) в начале XVIII в. открыл способ производства камневых подшипников. Благодаря ему Англия вплоть до 1790 г. была единственной страной, в которой имелось право производить сверленые камневые опоры. Новое изобретение дало возможность улучшить работу баланса, цапфы которого должны иметь как можно меньший диаметр, чтобы ограничить трение. Камневые опоры изготовляли из натуральных драгоценных камней, мягкого граната и агата, а накладные камни у баланса бывали иногда алмазными.