Часы. От гномона до атомных часов

Михаль Станислав

Для микросекундного сравнения времени можно использовать и спутники связи. В 1962 г. этот метод использовали Великобритания и Соединенные Штаты Америки путем передачи сигнала времени через спутник «Телестар». Намного более благоприятные результаты при меньших затратах дала, однако, передача сигналов с помощью телевизионной техники.

Этот метод передачи точного времени и частоты с помощью синхронизирующих телевизионных импульсов был разработан и развит в чехословацких научных учреждениях. Вспомогательным носителем информации о времени тут являются синхронизирующие видеоимпульсы, которые ни в какой степени не нарушают передачу телевизионной программы. При этом нет никакой надобности вводить в телевизионный сигнал изображения какие-либо дополнительные импульсы.

Условием для использования

этого метода является возможность приема одной и той же телевизионной программы в местах нахождения сравниваемых часов. Сравниваемые часы предварительно регулируются до точности в несколько миллисекунд, а измерение должно потом производиться на всех измерительных постах одновременно. Кроме того, необходимо знать разницу во времени, потребную для передачи синхронизирующих импульсов от совместного источника, которым является телевизионный синхронизатор, к приемникам в месте нахождения сравниваемых часов.

Глава 4. Основные направления развития часового производства

Башенные часы

Исторически можно проследить развитие механических часов по отдельным типам и в связи с региональными условиями, которые имели немалое влияние на возникновение важных центров часовой промышленности, на создание школ часовщиков мирового значения и на дифференциацию уровня этой ремесленной и художественной отрасли в различных странах Европы и других частях мира.

Главным и почти единственным материалом башенных часов, особенно в ранний период их строительства, было железо, из которого изготовляли не только все части рамы, но и валы, шестерни, трибы и т.п. Средневековые кузнецы и слесари были, собственно говоря, первыми часовщиками, создавшими крупные часы. Кузнечная техника сильно влияла на конструктивные элементы механизма, например на клиновые соединения частей рамы, на закрепление шестерен поперечными клиньями на валах для защиты от осевого смещения. Неразъемные соединения бывали тогда клепаными или же сварными.

Значительные изменения формы можно проследить прежде всего по рамам часов. Несущие угловые колонки в самых старых башенных часах первоначально имели форму, подобную опорным храмовым колоннам, относительно поперечных и продольных полос рамы они обычно бывали повернутыми на 45°. Иногда рама была не массивной и напоминала скорее птичью клетку, имела легкую конструкцию. Угловые колонки, тоже из плоских металлических полос, позднее стали делать прямыми. Сверху они заканчивались орнаментально оформленными головками, а снизу — ножками. Орнаментальные элементы имели сначала форму многогранных пирамидальных или круглых головок, несомых сводчатыми хвостовиками. С начала XVII в. все чаще стали появляться на часах плоские головки из клепаного железа, свернутого в завитки. Примерно в то же время, может быть несколько раньше, появились остроконечные кованые головки, как, например, у башенного механизма, который первоначально был установлен на башне крепости Орлик в Южной Чехии. На некоторых башенных часах XVII в. встречаются несущие колонки круглого сечения. С монументальными часами на башне Вестминстерского дворца в Лондоне появились в конструкции башенных часов некоторые новые элементы. Кроме уже указанного дифференциального стопорного спуска, тут были уже существенные изменения в раме. Вместо обычной клетьевой рамы, которую использовали в течение столетий, Дент и Денисон отдали преимущество горизонтальной раме с валами, расположенными в общей горизонтальной плоскости.

Нет сомнения в том, что производство шестерен было самым сложным делом во всем строительстве часов. Большие шестерни башенных часов изготавливались отдельными частями, которые затем собирали в единое целое. Главным несущим элементом такой шестерни была ступица, как правило, с четырьмя лучевидными спицами. Концы спиц проходили через боковую сторону венца с торцовой зубчатой нарезкой. Неподвижные соединения выполнялись сваркой в кузнечном горне. Иногда сварной шов заменялся или укреплялся заклепками. Детальный осмотр венца шестерни показывает тогдашний способ изготовления зубьев. На боках венцов некоторых механизмов до сих пор видны следы размеченных окружностей

впадин, показывающих высоту зубьев. Вершины зубьев часовщики размечали кернами. Линия соединения выбитого керном углубления с центром колеса показывала ось симметрии профиля зуба. Валы колес имели сечение первоначально четырехгранное, шести- или восьмигранное, а позднее часовщики стали предпочитать круглые профили. Цевочные (люцерновые) трибы, обычные для башенных часов, являются следующим примером сборных деталей часового механизма. В пробитые или просверленные отверстия в их торцах закреплялись клепками стальные трубки, выполняющие роль зубьев. Склепанный комплект насаживали на вал и закрепляли поперечными клиньями продольного смещения.

Несколько таких указаний на старую технологию могли бы привести к ошибочному взгляду, что средневековые часовщики работали лишь с весьма ограниченными средствами и методами. Однако нельзя забывать, что уже с половины XIV в. стали возникать в Европе первые куранты со сложными астрономическими механизмами, которые не могли обойтись без концентрических полых валов. Такие концентрические валы имели, судя по сохранившимся сообщениям, и падуевские куранты, построенные в 60-х годах XIV в. Джиованни Дондином, а также примерно на полвека более молодые пражские куранты. Успешное для тогдашнего времени решение бесспорно сложного производства длинных полых валов было обязательным условием для изображения взаимного дневного и ночного движения Солнца, месяца и звезд на общем круглом часовом циферблате.

Влияние изоляции Англии от ранних направлений технического развития часового дела на Европейском континенте, свойственное этой стране, впрочем, и позднее, заметно проявилось и в конструкции английских башенных часов, где наряду с классической клетьевой рамой возникла и весьма простая вертикальная рама с горизонтальными осями колес, расположенными в общей вертикальной плоскости. Как и в других странах, в Англии железо было очень дорогим материалом. Поэтому некоторые английские часовщики из внутренних районов страны изготовляли из железа самое ограниченное количество деталей, например валы и шестерни, но раму часов они изготовляли только из толстых деревянных балок. Одним из немногих сохранившихся свидетельств этого являются, например, старые деревянные башенные часы в Хеддон Холле в графстве Дербишир. В западных областях Англии, богатых железной рудой, рамы башенных часов изготовляли в большинстве случаев из железа. Часы с деревянной или металлической вертикальной рамой, которые стали особенностью английского башенного «часостроительства», еще до сих пор сохранились в различных городах этой страны — в Калстоке, Корнуэлле, на башне храма св. Николая в Дорсете и в некоторых других городах.

Надо еще упомянуть о гирях, которые оставались в течение многих столетий одним из традиционных средств привода больших часов. В течение трех первых веков с момента возникновения механических часов такие гири делали исключительно из камня. На башню они сначала поднимались вручную с помощью большого заводного колеса, снабженного несколькими ручками для обслуживающего персонала. Заводное колесо насаживали непосредственно на вал барабана ведущего колеса. Трудность поднимания груза весом до нескольких центнеров вынудила изыскивать для этого подъемные приспособления, которые появились в виде зубчатой передачи, состоящей из малого триба на вспомогательном заводном валу и большой шестерни с защелкой и храповым колесом на ведущем валу.

Настенные и настольные часы

На рубеже XIV и XV вв. стали чаще встречаться изготовленные полностью из железа комнатные часы, приводимые грузом. Сначала они по своей схеме и конструктивным элементам отличались лишь немногим от больших башенных часов.

Первоначальными отличительными признаками таких готических часов были простота, экономичность, относительная легкость конструкции с открытой бескорпусной рамой, без украшений или же, позднее, с декоративными элементами. Привод грузом (гирей) предопределял не только форму часов, но и их расположение — приподнятое положение, необходимое для достижения как можно более долгого хода. Настенные часы с гирей пользовались популярностью и позднее, когда уже был внедрен пружинный привод.