Часы. От гномона до атомных часов

История развития спусковых механизмов с неизменной силой импульса для магнитных часов связана с возникновением одних из самых больших башенных часов высотой 26 м, установленных на башне Вестминстерского дворца в Лондоне. Первоначально эти башенные часы должен был построить королевский часовщик Бенджемен Льюис Вуллиями (1780-1854), но затем эта задача была поручена Эдуарду Джону Денту (1790-1853), известному конструктору башенных часов и морских хронометров, который привлек к этой работе Эдмунда Бекетта-Денисона, позднее ставшего бароном Гримторпом (1816-1905), известного знатока теории часовых механизмов. После пятилетней опытной работы эти часы были помещены на башню, а в мае 1859 г. введены в эксплуатацию. На два месяца позднее был включен и механизм боя с большим часовым колоколом, названным Биг Бен в честь сэра Бенджемена Холла. Схема регулятора этих часов приведена на рис. 20.

Рис. 20. Гравитационный спусковой механизм Денисона

Уже с первого взгляда бросаются в глаза два мощных импульсных плеча с защелками для захвата зубьев трехконечного звездообразного спускового колеса. Три импульсных штифта на его боковой стороне подымали перед импульсом попеременно импульсные плечи в исходные положения. В таком виде спусковой механизм не дал вначале ожидавшихся от него результатов. Поэтому Денисон запроектировал новый механизм, сначала с четырехплечим спусковым колесом, а затем — самый совершенный вариант с двойным трехплечим спусковым колесом. Для достижения большей равномерности вращения спускового колеса служила большая лопастная ветрянка. Осциллятором вестминстерских часов является двухсекундный маятник весом 317 кг и длиной почти 4 м, подвешенный на стальной плоской пружине шириной 8 см, длиной 13 см и толщиной 4 мм. Вестминстерские часы служили без существенных перебоев вплоть до 1976 г., когда дефект на их ведущем механизме вызвал падение более чем полутонного груза, который влетел в часы и сильно их повредил. Несмотря на катастрофическое состояние этих часов после указанной аварии, этот выдающийся памятник часового искусства был быстро отремонтирован и снова пущен в ход.

С преимуществами спускового механизма Денисона быстро ознакомились все европейские часовщики. Когда в начале 60-х годов прошлого века обсуждался вопрос о ремонте пражских курантов, то передовые члены комиссии провели свое предложение о генеральной реконструкции всего механизма. Ранее с трудом поддерживаемый в порядке ходовой механизм с коромыслом и шпиндельным спуском был заменен по проекту Ромуальда Божека (1814-1899) новым управляющим механизмом со спуском Денисона, изготовленным в карлинском Даньковце.

Другую группу спусковых механизмов с постоянной импульсной силой образуют те механизмы, у которых импульсная сила возникает благодаря упругой деформации пружины. Это так называемые пружинные спуски с нормальной импульсной силой. Некоторые часовщики сначала предпочитали применять гравитационные спуски, у которых легче удавалось настраивать импульсную силу, но позднее опыт показал, что результаты, достигнутые с пружинными спусковыми механизмами, были отнюдь не хуже. Простой пружинный спуск с постоянной импульсной силой был создан английским часовщиком Джеймсом Фергюсоном Коле (1799-1880), а значительно более сложный — лондонским часовщиком В.А. Гранджером. Последний спуск работал с двусторонним импульсом, придаваемым маятнику горизонтальной плоской пружиной, заделанной в вал анкера. Его спусковое колесо и анкер не имеют площадок покоя. Состояние покоя обеспечивает трехплечее звездообразное колесо, управляемое зубчатой передачей от спускового колеса. Косые площадки на палетах являются импульсными поверхностями, с которых импульс передается через анкер на импульсную пружину, изменяющую его в импульс с постоянной величиной.

Рис. 21. Пружинные спусковые механизмы с постоянной импульсной силой: а — Штрассера; б — Рифлера

Другие два пружинных спусковых механизма, один из которых, показанный на рис. 21а, сконструирован Штрассером (род. в 1853 г.) из Гласхютте, а второй (рис. 21б) построен мюнхенским часовщиком Рифлером (род. в 1847 г.), дали исключительные результаты при точном измерении времени для астрономических нужд. Спуск Рифлера на рубеже XIX и XX вв. считался самым подходящим для лабораторных измерении времени. Как видно из изображения спускового механизма Штрассера, импульсная сила возникает при отклонении анкера в двух импульсных пружинах, закрепленных в подвесной скобе маятника. Спусковой механизм Рифлера работает, по существу, на аналогичном принципе. В отличие от спускового механизма Штрассера, у которого маятник подвешен на специальных пружинах в неподвижной подвеске, у спуска Рифлера подвесные пружины одновременно являются импульсными пружинами. И анкер имеет здесь вместо сложенных палет рубиновые штифты с плоскими шлифами и сборное двойное спусковое колесо. Зубья первого колеса 1 образуют плоскость покоя для анкера, а второе колесо 2 имеет наклонные (скошенные) импульсные зубья.