Развитие карманных часов после Гюйгенса

Основная схема устройства карманных часов после Гюйгенса не претерпела существенных изменений: пружинный двигатель, колесная передача, спусковой механизм (ход), регулятор, стрелочный механизм продолжали применяться по их прямому на значению. Однако они в течение XVIII—XIX вв. подвергались существенным конструктивным изменениям и усовершенствованию. Применение вспомогательных механизмов, таких, как бое вой и сигнальный механизмы, календарное устройство, ремонтуарный механизм и другие, не изменило основную схему часов, а только дополнило ее.

Пружинный двигатель. От заводной пружины зависит не только определенное усилие, достаточное для приведения механизма часов в действие, но и определенная продолжительность хода часов от одной заводки. В карманных часах, относящихся ко времени Гюйгенса и несколько позже, применялась ходовая пружина, которая позволяла иметь запас завода на 12—15 часов. При мерно с ,1690 г. стало возможным обеспечивать в этих часах завод на 24 часа. В настоящее время часы заводятся на 36—40 часов.

В ранних карманных часах не было заводного барабана. Пружина была открытой, навивалась на заводной валик, а наружный ее конец прикреплялся к стойке. Применение барабана создало более нормальные условия для работы заводной пружины (уменьшило потери на трение, способствовало концентрическому развертыванию витков, сохранению формы плоской спирали и постоянства смазки витков пружины и т. д.).

С заводом часов связаны три отдельных устройства: ограничитель заводки пружины, указатель состояния и времени заводки пружины и устройство для поддержания хода часов во время завода ходовой пружины. Ограничение работы заводной пружины на средних ее витках необходимо для того, чтобы она могла действовать лишь на пологом участке кривой спуска пружины. Достигалось это механически при помощи так называемых остановов, чаще всего с помощью мальтийского креста. Этими остановами снабжалось небольшое количество выпускаемых часов (не более 5%); большинство часов обходилось без них.

В наиболее точных карманных часах с пружинным заводом применялась фузея. С ее помощью вращающий момент, передаваемый на ходовое колесо, становится постоянным. Но применение в карманных часах фузеи усложняло их конструкцию. Отказаться от нее стало возможным после того, как удалось значительно повысить качество изготовляемой заводной и балансовой пружины, особенно когда они стали изготовляться более однородными, без примесей, ухудшающих их качество. В США, Франции и Швейцарии отказались от применения фузеи в начале XIX в. В Англии продолжали применять это устройство по традиции вплоть до второй половины XIX в.

Для повышения ходовых качеств пружины (постоянство движущей ее силы и крутящего момента) имело значение улучшение ее механических свойств и технологии изготовления, рациональный выбор геометрических размеров пружины (толщины, ширины, длины).

Английский часовщик Джон Гаррисон в 1734 г. изобрел и ввел в употребление устройство с двойным храповым механизмом 1, 2 с собачками 3, 4 для поддержания хода часов во время завода ходовой пружины 5 (рис. 164). В карманных часах с неподвижным барабаном это устройство применяется и теперь; но оно не требуется при использовании заводного барабана, вращающегося в ту же сторону, в какую вращается и валик при заводе пружины. В этом случае остановки часов во время завода не произойдет.

Зубчатая передача. Основная задача пере даточного механизма — передавать энергию от пружинного двигателя системе колес, трибов и в особенности регулятору, которому это необходимо для поддержания его колебаний. В зубчатой передаче должно быть по возможности меньше трения, нужная точность и постоянство передаточного отношения.

Рис. 164. Устройство для безостановочного завода Гаррисона

Для обеспечения этих условий имеет большое значение применение особого часового зацепления, построенного на основе циклоидального зацепления. В нем циклоида, очерчивающая головку зуба, заменена дугой окружности, а гипоциклоида, очерчивающая ножку зуба, превращается в радиальную прямую. Часовое зацепление, как я циклоидальное, допускает получение больших передаточных отношений, доходящих до 10 и даже до 12 для одной сцепляющейся пары. Там, где величины передаточных отношений небольшие (например, в барабанных и заводных колесах), профили зубцов очерчиваются по эвольвенте.

Основа принципа действия колесной передачи заключается в том, что колесо, имеющее большой диаметр, делает меньше оборотов, а колесо меньшего диаметра (в данном случае триб) делает во столько раз больше оборотов, во сколько раз его диаметр меньше диаметра большего колеса. Колесо и триб должны иметь одинаковый шаг зацепления. Зубчатая пара работает правильно в том случае, если профиль зубцов не нарушен и глубина зацепления выполнена надлежащим образом.

Теоретические исследования для создания особого часового зацепления с помощью кривых (циклоиды, эпициклоиды, гипоциклоиды) были начаты учеными еще в XVII в. Дезарг был первым, кто предложил для профилирования зубцов использовать эпициклоиду. Датский астроном Рёмер в 1675 г. указал на целесообразность применения для этой цели циклоиды. В конце этого же века над созданием особого часового зацепления работал также Лагир. Основываясь на работах последнего, Камус в 1735 г. внес значительный вклад в разработку часового зацепления. В часах Камуса за профиль зубца приняты гипо- или эпициклоиды.

В XVIII в. теория эвольвентного зацепления получила надлежащую теоретическую разработку в трудах Леонарда Эйлера. Способ зацепления, разработанный Эйлером’, обладает многими преимуществами по сравнению с циклоидальным, или часовым, зацеплением, но, как указывалось выше, область его применения в часовой механике весьма ограниченна.

Совершенствование методов и средств деления и нарезки зубцов часовых колес и трибов происходило крайне медленно. Самые ранние сведения о применении специальных технических средств для механического воспроизведения зубчатого зацепления относятся только ко второй половине XVII в. В 1670 г. Роберт Гук изобрел и применил станок для нарезки зубцов часовых колес. В первой половине XVIII в. было сделано также ряд попыток использовать технические средства для нарезки часовых зубчатых колес. В 1720 г. шварцвальдский часовщик М. Леффлер изобрел для этой цели особое приспособление. Около 1750 г. швед X. Полемс изобрел станок для нарезки зубчатых колес, а англичанин Хиндли усовершенствовал изобретение Гука. В России подобные станки были изобретены и изготовлены Андреем Нартовым. Однако при применении примитивных технических средств неизбежны были ошибки в шаге и в делении зубцов колеса, которые были трудно устранимы. Применение фрезерных станков хотя и намного улучшило технологию нарезания зубцов, но и в этом случае как вследствие систематических ошибок делительного круга станка, так и вследствие небрежности при фрезеровании могли быть ошибки в шаге и в делении. Только применение зуборезных автоматов открыло большие возможности для устранения подобных ошибок.

Фрезы для очень мелких зубчаток нередко имеют не циклоидальный, а приближающийся к циклоидальным кривым круговой профиль, что также при водит к неправильной форме зуба. Однако такие колеса при работе с достаточно хорошими трибами притираются и дают в конце концов удовлетвори тельное зацепление.
Камневые опоры. В самом начале XVII в. в Англии в карманных часах начали применяться опоры из драгоценного камня — рубина. Инициатором Их введения считается Николай Фацио (1664—,1753). Ему вместе с Пьером и Яковом Дефобром в l704 г. был выдан патент на это изобретение. Однако вскоре приоритет Фацио начал оспариваться. Стало известным более раннее применение камня в старинных карманных часах Игнатия Гуггенфорда. Однако более близкое знакомство с этими часами показало, что там камни употреблены бы ли скорее в качестве декоративного украшения, а не опорных деталей.

После того применение камней в часах стало расширяться, особенно во франции и Англии. Но затем их распространение задержалось из-за того, что изготовление, часовых камней английские мастера на целое столетие сделали секретом.

Впоследствии, уже в XIX столетии, этот метод был разработан более ,подробно известным французским ученым Понселе, имя которого он часто и носит.

В Швейцарии производство часовых камней было организовано в Ла-Шо- де-Фоне Ингольдом только в 1825 г., и с этого времени оно получило большое распространение, особенно в 1850—1855 гг. Однако и тогда не было соответствующих предпосылок для развития массового производства часовых камней, но это стало возможным после появления синтетических рубиновых камней, изготовляемых по особой технологии. Этот метод разработали швейцарцы Фреми и Верней в 1902 г.

Для производства синтетических камней применялся боксит, представляющий собой мягкую каменную породу. Он добывался в Швейцарии, главным образом в районе Ле-Бьо (департамент Буш-дю-Рон), и применялся также для получения алюминия. Боксит подвергался ряду химических реакций. Кристаллы алюминия очищались в электрических печах. Химически чистый алюминий после кристаллизации, которая происходила в пламени кислородно-водородных горелок при 1800° С, превращался в синтетический белый сапфир. При добавлении к нему окислов хрома получался красный рубин грушевидной формы. Эти рубины распиливались на пластинки толщиной 8 мм, затем утончались и разбивались на куски разнообразной формы. Из сырья получалось 4% пригодных часовых камней, отходы достигали 96%.

Часовые камни из искусственного рубина обладают высокой твердостью и износостойкостью, хорошо обрабатываются, поддаются полированию, не окисляют и не разлагают часовое масло, имеют красивый внешний вид. Применение палет, импульсных камней, опор для цапф и осей из искусственного рубина уменьшает потери на трение и износ деталей, как и в случае применения смазки часовым маслом трущихся поверхностей. Камневые опоры длительное время удерживают эту смазку, что также способствует стабильной работе механизма.

Спусковой регулятор (ход). Большое значение для повышения точности хода карманных часов имело введение взамен шпиндельного хода более усовершенствованных ходов — сперва цилиндрового хода без отхода назад ходового колеса и с трением на покое, затем дуплексного и виргульного ходов.
В 1750—1850 гг. часовщики увлекались изобретением все новых и новых ходов, отличных по своему устройству. Было изобретено свыше двухсот ходов, из которых лишь немногие получили распространение. Сонье в своем «Руководстве по часовому делу» (Париж, 1861) отмечает, что из большого количества появившихся ходов, так или иначе ставших известными, к тому времени удержались не более 10—15. К 1951 г. их количество вообще свелось к двум, если считать, что ход, применяемый в хронометрах, мало пригоден для кар манных часов. Причиной такого резкого уменьшения количества ходов, оказавшихся годными к применению в современных карманных и наручных часах, был успех, достигнутый в применении там свободного анкерного хода.

Система баланс — спираль. Спиральная пружина (волосок), применяемая в качестве регулятора хода в ранних карманных часах, имела только два или три витка. Со временем было установлено, что ход часов становится более точным, если размеры баланса и спирали подобраны так, чтобы они давали строго определенное число колебаний в единицу времени. Диаметр баланса должен быть возможно большим, но сам баланс — не слишком легким, поскольку очень легкий баланс подвержен вредным влияниям, как и баланс малого диаметра. Практически установлено, что в карманных часах лучшие результаты с цилиндровым ходом получаются тогда, когда диаметр спирали равен радиусу баланса, имея при этом 8—9 витков. Для анкерных ходов, имеющих значительно большую амплитуду колебаний баланса, длина спирали существенно увеличивается, число ее витков берется от 11 до 13. Длина спирали должна увязываться с амплитудой колебания баланса. Хотя более эластичной оказывается тонкая спиральная пружина с большим числом витков, но большее число витков создает опасность соприкосновения одного витка с другим, что приводит к неправильному ходу часов.

До середины XVIII в. на проблему температурной компенсации системы баланс — спираль не обращали должного внимания. Только когда часовщики Англии и Франции занялись конструированием морских часов, пригодных для определения долготы, стали разрабатывать и эту проблему. Французский хронометрист Фердинанд Берту установил, что изменение силы упругости волоска из-за температурных изменений оказывает наибольшее влияние на величину погрешности хода часов и составляет 82% от ее суммарной величины.

В конце XVIII в. проблема температурной компенсации системы баланс — спираль была решена посредством создания биметаллического разрезного баланса, который стал применяться с течением времени не только в хронометрах, но и в карманных часах.

В карманных часах применяются два вида спирали: плоская спираль с концевыми кривыми и без них. Концевые кривые могут исправлять погрешности хода часов как от изменения их положения, так и от неизохронности колебаний системы баланс — спираль. Спирали без концевых кривых свертываются и развертываются эксцентрически. В результате возникает смещение центра тяжести спирали по отношению к оси вращения баланса, что отрицательно сказывается на точности хода карманных часов.

Для регулирования периода колебания баланса путем изменения действующей длины спирали в карманных часах имеется приспособление, называемое градусником. Конец последнего витка спирали до закрепления его в колодку свободно проходит между штифтами градусника, которые, охватывая его, определяют конец действующей длины спирали. Передвигая указатель градус ника в ту или другую сторону по шкале, нанесенной на поверхности мостика, мы удлиняем или укорачиваем действующую длину, изменяя таким образом ход часов.

Применение градусника в карманных часах было уже известно в середине XVIII в. (в частности, И. П. Кулибину).

Стрелочный механизм составляет пятую отдельную кинематическую цепь после пружинного двигателя, основной колесной передачи, спускового механизма (хода) и регулятора баланс — спираль. Стрелочный механизм (рис. 165), передающий движение от основной колесной передачи к стрелкам, состоит из системы зубчатых колес и трибов. Минутный триб в стрелочной передаче является основной деталью, обеспечивающей движение стрелочного механизма; он насажен на центральную ось. От этого триба минутное (вексельное) колесо передает движение на часовое колесо, имеющее зубчатый венец и гладкую цилиндрическую втулку, на которой плотно сидит часовая стрелка. Минутная стрелка, сидящая на втулке минутного триба, делает один оборот за один час. В стрелочной передаче передаточное отношение обычно равно 12.

Характерным признаком стрелочной передачи является то, что ее колеса и трибы не имеют собственных осей. Минутный триб сопряжен с центральной осью фрикционно, часовое колесо вращается на втулке минутного триба, минутное (вексельное) колесо и триб — на штифте, прикрепленном к платине.

Весьма долго карманные часы были с одной часовой стрелкой. Применение двух стрелок в течение долгого времени не требовалось и не находило одобрения. Минутная стрелка в дополнение к часовой сначала появилась в крупных часах вскоре после применения в них маятника и особенно после введения анкерного хода. Англичанин Даниил Кваре применил в 1670 г. в своих часах минутную стрелку, сидящую на одной оси с часовой, или концентрически расположенную минутную стрелку. Это переняли многие английские часовщики.

Однако имеются свидетельства о применении минутной и даже секундной стрелки задолго до этой даты. В Нюрнбергском музее и теперь можно видеть крупные часы, относящиеся к 1550 г., с минутной и секундной стрелками, что свидетельствует о том, что техническая проблема применения в часах минутной и секундной стрелок была уже тогда решена, но не дает основания думать, что употребление таких стрелок было характерным для раннего периода развития часового дела.
Применение в карманных часах минутной, а затем и секундной стрелки начинается с отдельных попыток — раньше всего в Англии и Франции. В 1665 г. Джон Фитти применил в карманных часах цен тральную минутную стрелку и особое устройство со считающим диском, расположенное в центральной части циферблата. В 1690 г. известный английский часовщик Фроментиль ввел боковую секундную стрелку, имевшую на циферблате такое же расположение, как теперь.

Рис. 165. Стрелочный механизм
1 — триб центрального колеса; 2 — триб; ми нутной стрелки; 3 — часовое колесо; 4 — триб вексельного колеса; 5 — вексельное колесо

Около того же времени лондонский физик и врач Джоя Флойе имел карманные часы с одной только секундной стрелкой («пульсомер»), чтобы считать пульс своих пациентов. Имеются свидетельства о таком же применении секундной стрелки и во Франции. Но было еще очень далеко до широкого применения даже минутной стрелки, не говоря уже о стрелке секундной, применение которой постепенно расширялось с конца XVIII в. и вошло во всеобщее употребление во второй половине XIX в.

Во второй половине XVIII в. точность хода карманных часов стала значительно повышаться вследствие нововведений в технике измерения времени (камневые опоры, более совершенный ход, чем шпиндельный, и т. д.). В связи с этим и под влиянием развивавшейся потребности в более точном отсчете времени на циферблате часов появилась минутная стрелка. Поскольку это было нововведением, минутные стрелки старались популяризировать: минутные деления стали обозначать арабскими цифрами в отличие от римских для часовых делений. Если раньше часовые римские цифры были большого размера, то после введения минутных стрелок арабские цифры стали делать более рельефными, выделяющимися. И только после того, как люди свыклись с наличием двух стрелок, цифры свели к одной системе.

Переход от отдельных разрозненных попыток к применению в карманных часах секундной стрелки был завершен только во второй половине XIX в. одновременно с массовым применением свободного анкерного хода, камневых опор и температурной компенсации системы баланс — спираль, а также в связи с возраставшей актуальностью применения часов с наиболее точным ходом и отсчетом времени.

Механизм завода часов и перевода стрелок. Применение в карманных часах завода и передвижение стрелок без ключа с помощью вращения заводной головки имеет свою историю.

Почти до середины XIX в. большинство карманных часов заводилось по средством ключа, который своим квадратным отверстием на время завода соединялся с валом барабана, а в остальное время хранился на цепочке рядом с часами. Такой способ завода применяется и в настоящее время для стенных часов и морских хронометров. Перевод стрелки часов производился этим же ключом через квадратную часть стержня триба минутной стрелки, или стрелка передвигалась рукой.

До 1800 г. было несколько попыток найти способ избежать ключевого за вода. Одной из них явилось применение автоматического завода (о чем см. ниже). После 1790 г. стали применяться особые устройства для завода без ключа, основанные на принципе действия насоса. Кнопка, выступавшая наружу, была соединена с осью ходовой пружины либо зубчатой рейкой, либо цепью. Благодаря особому включению храпового колеса ось ходовой пружины могла вращаться только тогда, когда кнопку нажимали вовнутрь или, наоборот, когда ее вытягивали. Завод ходовой пружины посредством вытягивания кнопки осуществлялся через особую пружинку, действием которой цепь наматывалась вокруг храпового колеса, связанного с механизмом завода. Действие завода было аналогично действию насоса. Хотя введение завода вращением особой заводной головки справедливо приписывается Бреге, но только старин ной и довольно известной фирме Луи Одемара в Брасусе (Швейцария) уда лось в первой четверти XIX в. наладить в больших количествах производство карманных часов с таким ходом.

В Англии в 1820 г. был выдан патент Т. Престу на применение завода вращением особой заводной головки, что нашло применение в карманных часах Джона Арнольда (рис. 166). Однако в Англии эта конструкция не пользовалась особой популярностью ввиду того, что завод мог осуществляться только через вращающийся барабан, а не через фузею, которой еще долго продолжали снабжать английские карманные часы. Но после усовершенствования этого изобретения был создан бесключевой завод на принципе использования для этого качающегося рычага. Этот механизм для завода и перевода стрелок был создан Густавом Гугонином в 1855 г. и стал пользоваться особым успехом среди изготовителей часовых механизмов в Ланкашире, особенно для применения в карманных часах высокого качества. Такой ход мог применяться и в часах, снабженных фузеей.

Первые карманные часы, в которых была применена особая заводная головка для завода и перевода стрелок (так, как это делается теперь), были изобретены Андрианом Филиппом (1815—1894) в Швейцарии в 1842 г.

Рис. 166. Заводная головка Преста в часах Арнольда
Рис. 167. Современная конструкция ремонтуара
в — положение головки для заводки пружины; б — положение для перевода стрелок

Изобретенный Филиппом новый завод описан в книге «Карманные часы без ключевого завода». Карманные часы с этим рёмонтуарным заводом стали выпускаться фирмой «Патек—Филипп». Система завода Филиппа и теперь считается превосходной.

Механизм завода пружины и перевода стрелок, осуществляемого вращением особой головки, может считаться отдельной кинематической цепью, шестой по счету. Этот механизм, или ремонтуар, состоит из механического устройства для переключения передачи с завода на перевод стрелки и обратно. В зависимости от устройства переключателя имеется несколько отличных по выполнению и кинематике ремонтуарных устройств.

В ранних конструкциях ремонтуарного устройства только завод пружины осуществлялся посредством заводной головки, перевод же стрелок производился нажатием кнопки —«подавки»; механизм завода в это время бездействовал. В более поздних конструкциях боковая кнопка отсутствует. В этом случае появилась необходимость переключать ремонтуар из положения «заводки пружины» в положение «перевода стрелок».

На рис. 167 показана современная конструкция ремонтуара в двух ее положениях: а — для завода пружины, б — для перевода стрелок.

Рис. 167, а показывает момент завода часов, при котором кулачковая муфта 4, сидящая на квадрате заводного валика /, сцепляется своими зубцами с заводным трибом 3, свободно сидящем на заводном валике. При вращении заводного валика вращается кулачковая муфта и заводной триб, который через заводное колесо передает движение на барабанное колесо, надетое на квадратную часть вала барабана. При вращении барабанного колеса пружина накручивается на вал барабана.
Рис. 167, б показывает момент перевода стрелок. При этом заводной валик 1 вытягивается вверх до фиксированного положения и тянет за собой подъемный рычаг 8, так как один его конец входит в выточку в валике 1. В то же время другим концом подъемный рычаг 8 нажимает на рычаг 5, который пере двигает трубку (бочонок) 4, насаженную на квадрат валика и служащую для передачи стрелок и сцепляющуюся с передаточным колесом 10. При вращении заводного валика / передвигается стрелка, так как колесо 10 сцеплено с вексельным колесом стрелочного механизма.

Когда часы заведены и пружина раскручивается, крутящий момент пере дается барабану с зубчатым венцом, Вал барабана, барабанное колесо, заводное колесо и заводной триб остаются неподвижными. Барабанное колесо может вращаться только в одном направлении, движению в обратную сторону препятствует стопорное устройство.

Перевод стрелок должен обеспечивать установку стрелок на нужное время. При переключении с перевода на завод положение стрелок не должно из меняться. Фиксация на положении «перевод» и «завод» должна быть надеж ной. Узел завода должен обеспечивать полный завод заводной пружины.

Самозаводящиеся карманные часы. Самозаводящимися, или автоматическими, часами называются такие часы, завод которых происходит без вмешательства человека, т. е. без выполнения для этого ручной операции.

Автоматический завод стал применяться еще в карманных часах. В XVIII в. были известны два главных метода. В одном из них завод ходовой пружины совершался путем открывания и закрывания крышки корпуса кар манных часов, но он имел ограниченное применение, и то только у любителей. Хотя он заслуживает упоминания с исторической точки зрения, нет необходимости в его описании, поскольку такой завод имел небольшое практическое значение. Более перспективным оказался второй способ осуществления само завода карманных часов, основанный на использовании принципа шагомера (pedometer). Шагомер — прибор, носимый в кармане, который измеряет рас стояние или пройденный путь посредством нагруженного рычага, поднимающегося и падающего с каждым шагом и действующего на, механизм, который регистрирует число сделанных шагов. Стало быть, этот способ основан на использовании движения тела того, кто носит карманные часы. Самозавод был придуман часовщиками в конце XVIII столетия; эксперименты в этом направлении велись тогда в Англии, Франции и Швейцарии.

Кто был первым изобретателем самозавода — трудно установить. Можно лишь с большим основанием утверждать, что этот способ самозавода получил практическую реализацию и сделался известным в 1770 г. благодаря Абрагаму Льюису Переллету из Лелокля (Швейцария). К сожалению, ни одни из само заводящихся часов Переллета не дошли до нашего времени и все, что нам известно о конструкции самозавода этого изобретателя, основано на письменных источниках. Идея была основана на использовании принципа шагомера. Часы не имели ручного завода, и, после того как останавливались, пустить их в ход можно было только посредством встряхивания, чтобы создать начальное натяжение ходовой пружины. Это был серьезный недостаток конструкции само завода Переллета.

Абрагам Льюис Бреге на основе проведенных им исследований добился в 1777 г. улучшения конструкции самозавода, основанного на использовании принципа шагомера.

Первым в Англии в 1780 г. патент (№ 1249) на самозаводящиеся часы, работавшие также на принципе шагомера, но с использованием в механизме ряда вспомогательных деталей, весьма эффективно способствовавших самоза воду, получил Льюис Рекордан. В его часах с самозаводом применен нагруженный рычаг, имевший осевое крепление. Он мог входить в зацепление с шестерней, связанной с барабаном, и оказывать действие на ту часть заводного механизма, которая осуществляла функцию завивания пружины.

В настоящее время автоматический завод пружины карманных часов осуществляется посредством грузового рычага (инерционного сектора), расположенного чаще всего в центре механизма и под действием силы тяжести вращающегося на оси как по часовой стрелке, так и против. При расположении в центре инерционный сектор может поворачиваться на 360° или на другой определенный угол, когда поворот сектора ограничивается с каждой стороны амортизирующими упорами. Двустороннее вращение инерционного сектора преобразуются в одностороннее вращение барабанного колеса и вала барабана, на который навита заводная пружина. Это достигается с помощью соответствующим образом сконструированного передаточного механизма.

Устройство автоматического завода пружины на этом принципе было уже известно в XVIII в.: такие часы были изготовлены в Париже в середине XVIII в. неизвестным мастером. Инициалы Q. R. L., имеющиеся на часах, экспертами до сих пор не расшифрованы. Неизвестный мастер более чем за два столетия до наших дней решил проблему создания автоматических часов, по конструкции вполне нам современной.

На континенте Европы первые самозаводящиеся часы были известны как «вечные» часы, но их производство перестало развиваться с 1792 г. В течение XIX столетия было много попыток возродить это производство, но с тем же малым успехом, как и раньше. Такие попытки продолжались и после того, как Льюис Одемар в 1838 г. в Швейцарии применил завод без ключа, а в 1842 г. Андриан Филипп значительно усовершенствовал этот ремонтуарный механизм карманных часов.

Дальнейшая история применения самозаводящихся механизмов будет рас смотрена в разделе о наручных часах.

Сложные карманные часы снабжены, кроме основных механизмов, различными дополнительными устройствами (календарным, сигнальным, репетичным и другими механизмами). Последние с основным механизмом связаны лишь несколькими деталями, согласующими работу их с показаниями часов. Уже на ранней ступени развития карманных часов их стали снабжать календарем, боевым механизмом со счетным кругом, сигнальным механизмом и другими устройствами по примеру крупных часов (башенных, настольных, настенных). На основе изобретения в конце XVII в. боевого механизма с гребенкой были созданы карманные часы с репетичным механизмом.

Календарное устройство было более обычным в старинных карманных часах, чем в современных. Имелись календари весьма разнообразного устройства. Простейшие из них осуществляли механическую смену дат только в пре делах от 1-го до 30-числа каждого месяца. Даты в пределах 31-го и 1-го числа менялись вручную. Простые календари показывали какую-либо одну календарную дату: либо число месяца, либо день недели. Календарь сложного устройства мог показывать число месяца, день недели, наименование месяца. Нередко можно видеть в старинных карманных часах даже фазы Луны. В XVIII в. особенно ценились карманные часы с «вечным» календарем, которые могли автоматически производить смену дат в течение всего года и коррекцию високосного года — 28 и 29 февраля.

Календарный механизм является надстройкой на основном механизме часов. Поскольку он совершал работу с малым числом оборотов, детали кален даря практически не изнашивались.

Появлению карманных часов с репетичным механизмом предшествовало изобретение в Англии в 1676 г. Эдвардом Барлоу механизма боя с гребенкой и улиткой. Этот механизм первоначально получил применение только в крупных часах вместо механизма боя со счетным кругом. Репетичный механизм для карманных часов был изобретен английскими часовщиками Эдвардом Барлоу и Даниилом Кваре. Английское правительство выдало в 1687 г. патент, однако одному только Даниилу Кваре (1648—1724)

С начала XVIII в. стали все чаще появляться карманные часы с репетицией, в которых с ее помощью можно было по желанию нажатием кнопки вызывать повторение боя часов, четверти часа и даже минут. В Париже усовершенствованием репетичного механизма особенно усиленно занимался Жульен Леруа. Бреге изобрел звуковую пружину для боя и применил ее в часах с репетицией вместо колокольчиков.

Неотъемлемой частью репетичного механизма, помимо колесной передачи, являются гребенка и улитка, применяемые также и в боевом механизме с гребенкой (рис. 168). Улитка Е по своей форме похожа на шайбу, на ее окружности имеется 12 уступов с различными углублениями, что соответствует количеству ударов часов. Чтобы улитка могла каждый раз поворачиваться на следующий уступ, она связана с 12-зубцевой звездочкой К, которую поворачивает штифт L, находящийся в минутнике, каждый час на один зуб. Положение звездочки фиксируется пружинящим роликом N. Количество ударов определяется улиткой.

Гребенка М представляет собой зубчатый сектор с косыми зубцами, как у храповика. Каждому повороту гребенки на один зуб соответствует один удар. Если, например, хвостовик гребенки D упрется в самый глубокий выступ улитки, то гребенка упадет влево на 12 зубцов и часы сделают 12 ударов.

В карманных часах практически используется несколько разновидностей репетиров. Одна разновидность применяется в часах с обычным боевым механизмом, отбивающим автоматически часы и четверти часа, а по желанию можно нажатием кнопки привести в действие и минутный репетир. Такие часы снабжены нормальным, ежедневно заводимым пружинным двигателем.

Имеются репетиры, снабженные небольшой, самостоятельно заводимой пружиной, требующей заводки при приведении в действие от нажатия кнопки. Перечислим лишь некоторые из них: четвертные, отбивающие после нажатия кнопки часы и четверти; получетвертные—отбивающие часы, четверти и с более высоким звуком получетверти (71/2 мин); пятиминутные — отбивающие часы и с более высоким звуком минуты после истекшей четверти.

Часы, как правило, отбиваются редкими ударами низкого тона, четверти — сдвоенными ударами и минуты — частыми ударами высокого тона.

В механизмах получетвертного репетира на четвертной гребенке установлена однозубая дополнительная гребенка; пятиминутный репетир имеет пяти минутную гребенку, которая похожа на четвертную, но отличается от нее тем, что вместо двух групп по три зубца она несет их одиннадцать; минутный репе тир представляет собой четвертной репетир улучшенной конструкции с дополнительной гребенкой для отбивания минут, а на минутном трибе, кроме четвертной улитки, установлена четырехлопастная улитка.

Рис. 168. Конструкция репетичных карманных часов с применением гребенки и улитки

Распространению в XVIII и в начале XIX в. карманных часов с боем и репетицией особенно способствовали неблагоприятные условия освещения, имевшиеся в то время. До изобретения спичек в начале XIX в. добывать огонь приходилось путем ударов кремня о кусок стали; падающие искры направляли на обугленную парусину или трут, пока те не начинали тлеть. Затем нужно было заставить тлеющий трут разгореться и только после того можно было уже зажечь свечу и при ее свете прочитать цифры на циферблате.

При наличии карманных часов с боем и репетицией отпадала необходимость в ночном освещении. Настенные и настольные часы часто снабжались шнуром, свешивающимся с корпуса; когда его дергали, то повторялся бой последнего часа, а иногда и четвертей часа. По этой же причине карманные часы снабжались кнопочным устройством: нажимая на него, можно было в случае необходимости заставить отбивать четверти часа, полные часы и минуты.

Иногда карманные часы имели и более сложное устройство, снабжались автоматически движущимися фигурами, разными дополнительными устройствами, играли мелодии (рис. 169, а).

Рис, 169. Карманные часы, с музыкальным инструментом (слева) и автоматами (справа)

Отдельные экземпляры таких часов стали появляться еще в 1700 г. Так, в карманных часах, находящихся в коллекции Моргана, воспроизводится сцена сражения двух рыцарей, появляющихся в специальном вырезе, сделанном на крышке часов, а затем исчезающих, чтобы дать место двум другим воинам. Эта крышка изготовлена из золота, и на ней имеется изображение охотника, преследующего оленя. Все эти изображения представляют тончайшую ювелирную работу, выполненную на художествен ной эмали.

Карманные часы с подвижными фигурами и музыкой стали в большом количестве изготовлять после 1800 г. Они снабжались маленькими золотыми фигурками, прикрепленными к циферблату и изображающими танцующие пары, кузнеца, работающего молотком, стадо овец и лающую собаку, вращающееся мельничное колесо, фигуру, ударяющую при репетиции в колокольчики, и т. д. (рис. 169, б).

В течение второй половины XIX в. в связи с прогрессом часовой техники ведущими часовыми фирмами Швейцарии и Германии были созданы карманные часы со многими вспомогательными устройствами. Так, известная швей царская фирма Одемар изготовила карманные часы, соединявшие все функции сложного часового механизма. Эти часы были известны под названием «само- бой». Они автоматически выполняли бой часов, четвертей часа, а минуты — посредством репетиции и были снабжены двумя хронографами с отдельной передачей, действовавшей независимо друг от друга, и вечным календарем, изобретенным фирмой в I860 г. Часы показывали фазы Луны и были снабжены металлическим термометром, тремя заводами и двойным переводом стрелок.

Этой же фирмой были созданы миниатюрные часы с репетицией величиной в 12 мм. Интерес к созданию миниатюрных часов наблюдался еще в XVIII в. Известно, что Бомарше изготовил для фаворитки короля Людовика XV, мадам Помпадур, часы микроскопического размера, имевшие 9 мм в диаметре; они помещались в кольце на пальце и заводились ногтем посредством вращающегося вокруг циферблата ободка.

Немецкая часовая фирма Адольфа Ланга в Глассхютте (Саксония) устроила в 1895 г. юбилейную выставку. Там демонстрировались карманные, часы весьма сложного устройства. Они отбивали часы, четверти часа и минуты, имели двойной хронограф, а кроме того, были снабжены вечным календарем и показывали фазы Луны. Стрелки двойного хронографа приводились а действие одним нажимом, второй нажим останавливал первую стрелку, вторая стрелка останавливалась при третьем нажиме; при четвертом нажиме обе стрелки воз вращались к нулю.

На рис. 170 показаны циферблат и механизм карманных часов швейцарской фирмы «Пауль Детисгейм». Кроме часов, минут и секунд, они показывали день недели, месяцы и даты, фазы Луны, восход и заход Солнца, уравнение времени для перевода истинного солнечного времени на среднесолнечное, и наоборот, а также имели вечный календарь.

Фирма «Патек—Филипп» (Женева) в 1914 г. на выставке в Берне демонстрировала карманные часы особо сложного устройства. Помимо обычного часового механизма, они были снабжены также механизмами для боя и репетиции четвертей часов и минут, секундомера, сложного календарного устройства, показывающего день недели, месяц, даты и фазы Луны. Каждый из этих трех механизмов имел отдельный завод и указатель состояния и времени их заводки.

Сложные часы, изготовленные женевской фирмой «Вашерон и Константин», кроме обычного часового механизма, были снабжены механизмом для боя и репетиции четверти часа и минут, будильника, секундомера, сложного календарного устройства, показывающего дни недели, месяц, даты и фазы Луны. Несмотря на сложность их устройства, эти часы были прецизионными. По точности хода, как показали результаты испытаний в Женевской обсерватории, они соответствовали первому классу прецизионных карманных часов.

Карманные часы, изготовленные в 1900 г. часовой фирмой «Леруа» (Париж), могут считаться наиболее сложными по своему устройству во всем мире (рис. 171). Кроме часов, минут и секунд, они показывали еще 13 других данных, а именно: 1—дни недели; 2— даты месяца; 3 — непрерывный месячный календарь на сто лет вперед; 4 —даты на сто лет; 5 — фазы Луны; 6 — времена года; 7 — истинное солнечное время; 8 — состояние и время заводки пружины; 9 — степени шумности окружающей среды; 10 — звездное время; 11 — местное время 125 городов; 12 — восход Солнца, 13 — заход Солнца; 14 — регулирующая система.

В часы, кроме того, были встроены следующие приборы: хронограф, минутный репетир с тремя гонгами, термометр, гидрометр, барометр (для измерения атмосферного давления на высоте до 5 тыс. м), компас, модель северного неба с 460 звездами, модель южного неба с 250 звездами и т. д.
На рис. 172 приведены карманные часы, показывающие изменение фаз Луны, с двойным календарем и с другими устройствами.

Вплоть до 1780 г. на внешнюю художественную отделку изготовители часов по-прежнему обращали исключительное внимание. Изготовлялись не только прекрасно отделанные корпуса часов, но и не менее тщательно отделанный механизм (даже с гравировкой). Стиля рококо придерживались при изготовлении часов в Германии, во Франции же — стиля Людовика XV.

В Англии были распространены внешние корпуса карманных часов из особого сплава металла (три части цинка и четыре части меди), который напоминал золото. Он был изобретен Христофором Пинчбеком в 1721 г.; корпуса, изготовленные из этого сплава, известны под названием «pinchbeck». Внешний корпус английских карманных часов в XVIII в. часто украшался рисунком — орнаментом по металлу (рис. 173).

В то время с карманными часами обращались как с редким и дорогим имуществом.

Рис. 170. Карманные часы сложного устройства швейцарской фирмы «Пауль Детисгейм»

Рис. 171. Сложные карманные часы французской фирмы «Лериа»

Рис. 172. Карманные часы с репетицией минут, фазами Луны, двойным календарем (а) и с циферблатом, разделенным на 24 часа (б)

Рис. 173. Внешний вид корпуса английских кар манных часов, изготовленных из сплава, предложенного Пинчбеком

Камни в часах, изготовлявшихся на континенте, чаще всего использовались не в качестве опорных деталей, а как украшения. Карманные часы имели самую различную форму — вазы, пистолета, цветов, арфы (рис. 174). Позднее появился эмалевый циферблат, на который стали наносить художественные изображения; их можно видеть на часах XVIII, XIX и начала XX в. (рис. 175). Однако с 1780 г. карманные часы начали изготовлять в больших количествах, и мода на дорогие часы с художественной отделкой пошла на убыль.

Рис. 175. Эмалевый корпус карманных часов с художественным изображением (XVIII в.)

Рис. 176. Цилиндровый ход в карманных часах
1— ходовое колесо; 2— цилиндр;
3 — баланс

Французский часовщик Жан Антуан Лепот (1720—1789) создал карманные часы плоской формы. Введение цилиндрового хода открыло возможность придавать карманным часам еще более плоскую и удобную форму даже для часов с боем и репетицией (благодаря использованию звуковой пружины вместо применявшихся до того колокольчиков). С этого времени постепенно диаметр механизма и его высота стали уменьшаться.

Во второй половине XIX в. карманные часы приобретают вполне современный вид благодаря введению усовершенствованного спускового устройства (хода), камневых опор, температурной компенсации, минутных и секундных стрелок наряду с часовыми, завода пружины и перемещения стрелок с по мощью заводной головки; придание же калибру часов тонкой и плоской фор мы сделало их уже вполне современными.

Ввиду особой важности необходимо более детально рассматривать вопрос о том, как после Гюйгенса была решена проблема устранения отхода ходового колеса назад и проблема создания свободного анкерного хода для его приме нения в карманных часах.