Кто изобрел механические часы. Механические часы

11.01.2017 в 23:25

История происхождения механических часов наглядно демонстрирует начало разработки сложных технических приборов. Когда изобрели часы, они на протяжении нескольких столетий оставались главным техническим изобретением. И до сегодняшнего дня историки не могут сойтись во мнении - кто же на самом деле первым изобрел механические часы, опираясь на исторические факты.

История часов

Еще до революционного открытия - разработки механических часов, первым и простейшим прибором для измерения времени являлись солнечные часы. Уже более 3,5 тысяч лет назад, основанные на корреляции движения Солнца и длиной, положением тени от предметов, солнечные часы были наиболее широко использованным прибором для определения времени. Также в дальнейшем появлялись в истории упоминания о водяных часах, с помощью которых пытались перекрыть недостатки и погрешности солнечного изобретения.

Чуть позже в истории появились упоминания об огневых часах или свечных часах. Данный способ измерения - тонкие свечи, длина которых достигала до метра, с нанесением по всей длине временной шкалой. Иногда дополнительно к боковым сторонам свечи крепили металлические стержни, и когда воск выгорал, боковые крепежи, падая вниз, издавали характерные удары по металлической чаше подсвечника - означая звуковой сигнал определенного периода времени. К тому же свечи помогали не только определять время, но и в ночной период помогали освещать помещения.
Следующим, не маловажным изобретением до механических приборов, стоит выделить песочные часы, которые позволяли измерять лишь небольшие промежутки времени, не более получаса. Но, как и огневый прибор, песочные часы не смогли достичь точности солнечных.
Шаг за шагом с каждым прибором у людей выработалось более четкое представление о времени, непрерывно продолжались поиски совершенного способа его измерения. Уникально новым, революционным прибором стало изобретение первых колесных часов, и с момента его возникновения наступила эра хронометрии.

Создание первых механических часов

Это часы, с помощью которых время измеряется по механическим колебаниям маятника или системы баланс-спираль. К сожалению, точная дата и имена мастеров изобретения первых в истории механических часов остаются неизвестными. И остается лишь обращаться к историческим фактам , свидетельствующих о этапах создания революционного прибора.

Историки определили, что начали использовать механические часы в Европе на рубеже XIII - XIV веков.
Башенные колесные часы стоит назвать первым представителем механического поколения измерения времени. Суть работы была простой - одноприводной механизм состоял из нескольких частей: гладкая деревянная ось и камень, который привязывали канатом к валу, таким образом заработала функция гири. Под действием влияния тяжести камня, канат постепенно разматывался и за собой способствовал вращение оси, определяя ход времени. Главной сложностью такого механизма были колоссальный вес, а также громоздкость элементов (высота башни составляла минимум 10 метров, а масса гири достигал отметки 200 кг), что влекло за собой последствия в виде больших погрешностей во временных показателях. В результате в средневековье пришли к выводу, что работа часов должна зависеть не только от единственного движения гири.
Механизм в дальнейшем дополнили еще несколькими составляющими, которые сумели управлять движением - регулятор «Билянец» (представлял собой металлическую основу, расположенную параллельно поверхности храпового колеса) и спусковой распределитель (сложная составляющая в механизме, с помощью которой осуществляется взаимодействие резуляттора и передаточного механизма). Но, не смотря на все дальнейшие нововведения, башенный механизм продолжал требовать непрерывного наблюдения, оставаясь при этом самым точным прибором измерения времени, даже не глядя на все свои недостатки и большие погрешности.

Кто изобрел механические часы

В конечном итоге со временем механизмы башенных часов превратились в сложную конструкцию со многими автоматически подвижными элементами, разнообразной системой боя, со стрелками и декоративными украшениями . С этого момента часы стали не только практичным изобретением, но и предметом восхищения - изобретение техники и искусства одновременно! Безусловно, стоит выделить некоторые из них.
Из ранних механизмов, таких как башенные часы в Вестминстерском аббатстве в Англии (1288 г.), в храме Кентербери (1292 г.), в Флоренции (1300 г.), к сожалению, ни один не сумел сберечь имена их создателей, оставшись неизвестными.
В 1402 году были сооружены Пражские башенные часы, оснащенные автоматически подвижными фигурками, которые во время каждого боя курант отображали определенный набор движений, олицетворяя историю. Самая древняя часть Орлоя - механические часы и астрономический циферблат, была реконструирована в 1410 году. Каждая составляющая деталь была произведена часовым мастером Микулашем из Кадани по проекту астронома и математика Яна Шинделя.

Например, часовому мастеру Джунелло Турриано понадобилось 1800 колес для изготовления башенных часов, которые демонстрировали дневное движение Сатурна, годовое движение Солнца, перемещение Луны, а также направление всех планет в соответствии с птолемеевской системой мироздания, и ход времени в течение дня.
Все вышеперечисленные часы были изобретены относительно независимо друг от друга и имели высокую погрешность показателей времени.
Первые затрагивания темы об изобретении часов с пружинным двигателем ориентировочно возникли во второй половине XV века. Именно благодаря этому изобретению следующим шагом стало открытие уменьшенных вариаций часов.

Первые карманные часы

Следующим шагом революционных приборов стали первые карманные часы. Новая разработка появилась ориентировочно в 1510 году благодаря механику из немецкого города Нюрберга - Петеру Хенлейну. Главной особенностью прибора стала заводная пружина. Модель показывала время с помощью всего одной стрелки, демонстрируя приблизительный период времени. Корпус был изготовлен из позолоченной латуни в форме овала, в результате получив название «Нюренбергское яйцо». В дальнейшем часовые мастера стремились повторить и усовершенствовать по примеру и подобию первых.

Кто изобрел первые современные механические часы

Если же говорить о современных часах, в 1657 году изобретатель голландец Христиан Гюйгенс впервые применил маятник как регулятор часов, и этим сумел значительно уменьшить погрешность показаний в своем изобретении. В первых часах Гюйгенса суточная погрешность не превышала 10 секунд (для сравнения ранее погрешность колебалась от 15 до 60 минут). Часовой мастер сумел предложить решение - новые регуляторы и для гиревых, и для пружинных часов. Теперь с этого момента механизмы стали значительно совершеннее.
Следует отметить, что во все периоды поиска идеального решения оставались незаменимым предметом восторга, удивления и восхищения. Каждое новое изобретение поражало своей красотой, трудоемкой работой и кропотливыми находками для усовершенствования механизма. И даже сегодня часовые мастера не перестают радовать нас новыми решениями в производстве механических моделей, подчеркивая уникальность и точность каждого своего прибора.

Первое упоминание о так называемых механических часах ученые нашли в древних византийских текстах - оно относится к 578 году.

Конструкции первых механических часов была простой. Гири на веревке, намотанной на
горизонтальный вал, опускались и двигали стрелки с помощью зубчатых колес.

Революцию в определении времени совершили механические часы. Их усовершенствовали в течение пяти веков.

Сам часовой механизм был очень большим, поэтому первые часы помещали на башнях. В XI в. в Западной Европе появились башенные железные механические часы с одной стрелкой и с колокольным боем, приводившиеся в движение массивной гирей. С восходом Солнца их ставили на 0 ч. Зимой на цепь вешали тяжёлую гирю, а летом лёгкую. Чем тяжелее гиря, тем быстрее, преодолевая трение колёс, шли эти заводные часы без маятника. Сторож несколько раз в день поправлял их по солнечным часам.

В 1288 году уже ходили железные башенные Вестминстерские куранты. На циферблатах того периода была только одна стрелка - часовая, эти часы каждый час били в колокол

Часы Страсбурского собора были чудом средневековой техники. Они были установлены в 1354 г. и несколько позже соединены с колоколом, отбивавшим каждый час. На часах кроме циферблата со стрелкой размешался еще целый планетарий: врашаюшееся звёздное небо , календарь и зодиак с перемещающимися по нему планетами. У часов не было еще точного маятникового регулирования хода, и их приходилось периодически поправлять по солнечным часам.

В 1510 году немецкий механик Генлайн приспособил к часовому механизму стальную пружину и сделал первые карманные часы. Они имели округлую форму, футляр был украшен затейливым орнаментом, отчего такие часы получили название "нюренбергские яйца". Состоятельные люди обзавелись такими маленькими часиками со множеством колёсиков, их можно было носить в кошельке.

Введение пружинного привода в начале XVI в. существенно расширило возможности использования механических часов. Этот вид привода до сих пор преобладает у массовых часов.

Затем был изобретен маятник. Следующим шагом вперед стал анкерный механизм. В 1657 году голландский ученый Христиан Гюйгенс, изучив свойства маятника, изготовил механические часы с маятником.

Он предложил использовать в качестве регулятора колебаний крутильный маятник – балансир со спиралью. Маятник, раскачиваясь вправо и влево, не позволяя колесу перемещаться при каждом размахе больше, чем на один зубчик. Позднее были изобретены часы с минутной и секундной стрелками. Точность часов возросла многократно, но перевозить такие часы все равно было невозможно.

Современный вариант часов с гирями и маятником.

К сожалению, механические колесные часы исправно работали только на суше, а мореплаватели до тех пор полдьзовались песочными часами – «склянками». Морские часы были изготовлены в 18 веке йоркширским столяром Дж. Харрисоном. Испытывал хронометр капитан Джеймс Кук, составивший благодаря ему карту островов Полинезии.

Измерять, сверять, отсчитывать время нам приходится в жизни в самых разных сферах деятельности — технике, науке, в быту. Помогают нам в этом всевозможные приборы, общее название которым — часы. Время изобретения механических часов точно неизвестно. Существует версия, что их изобрел монах Герберт из Оверни, ставший впоследствии папой Римским Сильвестром II. И было это в конце X века, однако ничего конкретного об устройстве созданных им башенных часов для Магдебурга неизвестно, т.к. часы эти не сохранились. Первые упоминания о механических часах в Европе приходятся на рубеж XIII и XIV веков. Появление древнейших часовых механизмов в Англии относят ко 2-й половине XIII века, изобретателем первых часов в Париже считают Пьера Пипенара (около 1300 г.), но начало непрерывному изготовлению механических часов было положено в Италии лишь в начале XIV века. В России первые башенные часы установлены в Московском Кремле в 1404 году монахом Лазарем Сербиным.

Конструкция всех часов была примерно одинаковая. Главными узлами часового механизма были: двигатель; система зубчатых колес, являющаяся передаточным механизмом; регулятор для создания равномерного движения ; распределитель или спусковой механизм; стрелочный механизм, а также механизм, предназначенный для заводки и перевода часов. Первые механические часы приводились в движение опускающимся грузом. В качестве приводного механизма был гладкий деревянный горизонтальный вал с намотанным на него канатом, к концу которого крепили каменную, а позже — металлическую гирю. Под тяжестью гири канат постепенно разматывался и начинал вращать вал, на котором было закреплено большое зубчатое колесо. Это колесо было в непосредственном сцеплении с колесами передаточного механизма. Вращение от вала через систему колес с зубцами передавалось основному (храповому) колесу, которое было соединено со стрелками, указывающими время. Для правильного измерения времени стрелка часов должна совершать обороты с одинаковой периодичностью. Если гиря будет опускаться свободно, то вал начнет вращаться ускоренно, а значит, каждый следующий оборот стрелка будет совершать быстрее.

Средневековые механики решили дополнить механизм регулятором равномерного вращения храпового колеса. Таким регулятором стал билянец (коромысло). С давних времен свойство коромысла применялось в весах. Если на каждую чашу весов поместить одинаковые по весу грузы, а затем нарушить их равновесие, то коромысло начнет совершать практически равные колебания похожие на маятник. Такая колебательная система стала успешно использоваться в часах, хотя во многом уступала маятнику, который стали использовать в качестве регулятора лишь во 2-й половине XVII века. Если колебания регулятора постоянно не поддерживать, то он остановится. Чтобы направить часть двигательной энергии от колеса к билянцу или маятнику, был придуман спусковой распределитель.

Спуск является наиболее сложным узлом, от него зависит точный ход часов. Связь между передаточным механизмом и регулятором производится через спуск. Он передает толчки непосредственно от двигателя к регулятору, чтобы постоянно поддерживать его колебания. Одновременно подчиняет движение передаточного механизма закономерностям движения регулятора. Первым спуском стал шпиндель с налетами, спусковой механизм называют шпиндельный. Правда, точность хода с таким регулятором была невысокой, а погрешность составляла более 60 минут в сутки.

Первые часы не имели специального механизма заводки, что сильно затрудняло подготовку часов к работе. Т яжелую гирю приходилось поднимать на большую высоту по нескольку раз в день. Помимо этого нужно было преодолевать и сильное сопротивление зубчатых колес передаточного механизма. В связи с этим главное колесо начали крепить так, чтобы при вращении вала против часовой стрелки (обратное вращение) оно оставалось неподвижным.

С течением времени производство часов становилось сложнее. В них появилось много стрелок, дополнительные промежуточные колеса в передаточном механизме, разнообразная система боя. В 1657 году Х. Гюйгенс впервые собрал механические часы, используя маятник как регулятор хода часов. Суточная погрешность таких часов не превышала 10 секунд. Гюйгенса по праву считают создателем современных механических часов. Позже веревку с грузом заменит пружина, маятник сменился маленьким маховым колесом, колеблющимся около положения равновесия в одну и другую стороны. Так были изобретены карманные, а позже и наручные часы.

Мастера, изготавливающие и ремонтирующие часы, называются часовщиками. В искусстве механические часы являются символом времени.

Механические часы по точности хода уступают электронным и кварцевым (1-й класс точности механических часов - от +40 до −20 секунд в сутки; погрешность кварцевых часов находится в пределах от 10 секунд в день до 10 секунд в год). Поэтому в настоящее время из незаменимого инструмента механические часы превращаются в символ престижа.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Механические и электромагнитные колебания

✪ ##МЕХАНИЧЕСКИЙ ШАМПУР##

✪ Электрический кроссовер M-Byte от китайцев!

✪ ТАЙМЕР электронный и механический какой лучше

✪ Изучаем время по часам со стрелками. Часы. Часть 1

Субтитры

История

Прототипом первых механических часов можно считать Антикитерский механизм , обнаруженный археологами в начале XX века среди обломков античного торгового судна и датируемый II веком до н.э. [ ]

Первые механические часы с анкерным механизмом были изготовлены в Танском Китае в 725 году нашей эры мастерами И Сином и Лян Линцзанем . Из Китая секрет устройства, по-видимому, попал к арабам .

На данный момент старейшие башенные часы Европы находятся в Гродно , Республика Беларусь . Они находятся в рабочем состоянии уже на протяжении более 500 лет. .

Позже появились карманные часы, запатентованные в 1675 году Х. Гюйгенсом , а затем - много позже - и часы наручные. Вначале наручные часы были только женские, богато украшенные драгоценными камнями ювелирные изделия, отличающиеся низкой точностью хода. Ни один уважающий себя мужчина того времени не надел бы часы себе на руку. Но войны изменили порядок вещей и в 1880 году массовое производство наручных часов для армии начала фирма Girard-Perregaux.

Конструкция механических часов

Механические часы состоят из нескольких основных частей:

1. Источник энергии - заведённая пружина или поднятая гиря.
2. Спусковой механизм - устройство, которое преобразует непрерывное вращательное движение в колебательное или возвратно-поступательное движение. Спусковой механизм определяет точность хода часов.
3. Колебательная система - маятник или балансир (баланс).
4. Механизм подзаводки и перевода стрелок - ремонтуар.
5. Система шестерёнок, соединяющая пружину и спусковой механизм - ангренаж.
6. Циферблат со стрелками.

Маятник

Исторически первой колебательной системой был маятник. Как известно, при одинаковой амплитуде и постоянном ускорении свободного падения частота колебания маятника неизменна.

В состав маятникового механизма входят:

• Маятник;
• Анкер, соединённый с маятником;
• Храповое колесо (храповик).

Точность хода настраивается изменением длины маятника или длины пружины.

У классического маятникового механизма есть три недостатка. Во-первых, частота колебаний маятника зависит от амплитуды колебаний (этот недостаток преодолел Гюйгенс , заставив маятник колебаться по циклоиде , а не по дуге окружности). (Галилей опубликовал исследование колебаний маятника и заявил, что период колебаний не зависит от их амплитуды, что приблизительно верно для малых амплитуд.) Во-вторых, маятниковые часы должны быть установлены неподвижно; на движущемся транспорте их применять нельзя. В-третьих, частота зависит от ускорения свободного падения, поэтому часы, выверенные на одной широте , будут отставать на более низких широтах и уходить вперёд на более высоких.

Баланс

Фазы Луны

В наручных часах устанавливается эксцентрик (на языке часовщиков ротор или сектор , так как выполнен в виде лёгкой пластины с накладкой в форме сектора дуги из тяжёлого вольфрамового сплава; в дорогих часах применяются сплавы золота , ещё более тяжёлые), который вращается при движении руки и заводит пружину. Поэтому при постоянном ношении часов их вообще не требуется заводить. Механизм автоподзавода и пружина соединены фрикционом .

Автоподзавод положительно сказывается на точности (пружина постоянно находится в почти заведённом состоянии). В водонепроницаемых часах медленнее изнашивается резьба, которая закручивает заводную головку.

Часы с автоподзаводом толще и тяжелее часов с ручным заводом. Женские калибры с автоподзаводом достаточно капризны, в силу миниатюрности их деталей. Автоподзавод бесполезен для малоподвижных людей (к примеру, находящихся в преклонном возрасте или в болезненном состоянии), а также для людей, которые носят часы лишь время от времени. Однако при наличии специального устройства для автоматического завода часов под названием «виндер», часы могут постоянно находиться в заведенном состоянии. Виндеры работают от бытовой электросети (220в или 110в) либо от аккумуляторных батарей . . Точность хода часов с турбийоном составляет: −1/+2 сек. в сутки . Часто турбийон делают видимым через окошко в циферблате. Фактически, турбийон поворачивает весь часовой механизм вокруг своей оси в течение одной минуты, что, в связи с влиянием притяжения Земли, заставляет часы полминуты спешить, а следующие полминуты отставать, что нивелирует влияние притяжения Земли на точность хода.

В 2003 году, известный часовщик Франк Мюллер изобрел новую версию маятника Турбийон - это был двухосевой Tourbillon Revolution 2. Он состоит из 2 кареток, которые могут одновременно вращаться по горизонтали и вертикали. Таким образом, он устранил проблему [ какую? ] , которая была присуща наручным часам с устройством Турбийон. Год спустя, этот же изобретатель представил часы Tourbillon Revolution 2, которые могли вращаться уже в 3 плоскостях.

Эффективность турбийонов многократно подвергалась сомнению с момента их изобретения. По мнению часовщика Александра Миляева, станки-автоматы делают настолько сбалансированные колёса, что турбийон просто не нужен, а часы с турбийонами являются «показателем исключительного мастерства часовщика и высокого статуса владельца» .

Индикатор запаса хода

Показывает, на сколько ещё часов или дней хватает завода пружины.

Особые типы часов

Будильник

В указанный пользователем момент даёт звуковой сигнал. Время сигнала задаётся с помощью дополнительной стрелки. Будильник обычно звонит 2 раза в сутки с традиционным циферблатом, разделённым на 12 часов и 1 раз с циферблатом, разделённым на 24 часа

Хронометр

Изначально хронометр применялся в море для определения географической долготы . В наши дни, так называют особо точные механические часы, соответствующие стандарту ISO 3159. В Швейцарии сертификацию осуществляет Официальный швейцарский контроль хронометров . Часы получают статус при условии, что за сутки уходят не более чем на 10 секунд (15 секунд для хронометров второго класса) .

Секундомер

Часы, которые служат для отсчёта коротких промежутков времени (например, в спорте). Секундомер позволяет в любой момент запускать и останавливать отсчёт времени, а также быстро обнулять показания. В отличие от обычных часов секундомеры не предназначены для определения текущего времени, только интервалов, от одного момента до другого.

Хронограф

Хронографом называют механические или кварцевые часы, которые одновременно являются секундомером