Сердце времени: Механика вечности

Четыре тысячи лет назад люди могли более-менее точно договориться о встрече лишь на рассвете или на закате.

В V веке до н.э. простолюдины в Греции узнавали о конце рабочего дня, когда тень от их тела равнялась, скажем, двадцати стопам — солнечные часы, давно использовавшиеся в Египте и Китае, уже распространились по всему миру, но были доступны не каждому. В Средние века благородные рыцари могли назначать свидания придворным дамам в определенном часу и ориентироваться по сгоранию специальной свечи с временнóй шкалой, песочным часам и, конечно же, по первым механическим курантам на городской башне. Долгое время механические часы оснащались только часовой стрелкой, и лишь в XV веке на них появилась минутная. Точность стала вежливостью королей, а опоздание на 15 минут начали не только замечать, но и осуждать. Эпоха географических открытий предъявила новые требования к точности часов: отставание или спешка на несколько секунд в день могли стоить жизни морякам, определявшим по часам географические координаты судна.


Сегодня даже самые лучшие механические часы — далеко не самые точные. Куда механике угнаться за миллисекундами и наносекундами, на которые идет счет в современном спорте и науке. Тем не менее, именно механикой хотят обладать президенты и королевы, поп-звезды и светские львицы. Механические часы — это не столько измеритель времени, сколько произведение инженерного искусства. О том, как устроено сердце часов — регулятор хода, нам рассказал опытный часовой мастер, реставратор старинных часов Александр Евгеньевич Миляев.

От билянца к маятнику

Согласно многим свидетельствам, первые башенные часы появились в 1288 году в Лондоне. В качестве источника энергии в Вестминстерских часах использовался груз, подвешенный на канате, намотанном на барабан. Несмотря на то, что груз сообщал механизму часов постоянную энергию в течение всего хода, необходимо было специальное устройство, замедляющее его падение и обеспечивающее равномерное движение единственной стрелки. Механизм, способный выпускать энергию груза, заводной пружины, текущей воды и любого другого источника равномерно, равными небольшими порциями, называется регулятором хода часов. Современные механизмы хода состоят из осциллятора (источника равномерных колебаний) и механизма спуска. В первых механических часах место осциллятора занимал билянец. Билянец (колесо или коромысло с подвешенными к нему грузами) использовался в сочетании со шпиндельным спуском. Он выполнял функцию тяжелого маховика, замедляющего вращение барабана. Билянец поворачивался то в одну, то в другую сторону, разгоняясь и замедляясь.

В 1656 году голландский физик Христиан Гюйгенс, основываясь на исследованиях Галилея, изобрел первые маятниковые часы. Свойство маятника сохранять постоянный период колебаний позволило изготовить действительно точные часы. Маятник использовался в сочетании со шпиндельным механизмом спуска или соединялся с анкерной вилкой, которая отпускала храповое колесо ровно один раз в секунду. От спускового механизма теперь требовалось не только обеспечивать равномерный ход, но и деликатно передавать часть энергии пружины или груза на осциллятор, чтобы поддерживать его колебания. Маятник можно было точно настроить для работы в любых климатических условиях, на любой широте (сила тяжести в различных частях планеты несколько отличается) — достаточно было просто отрегулировать его длину. К сожалению, маятниковые часы могли работать лишь в строго вертикальном положении, неподвижно стоя на полу или на столе. Появление карманных и наручных часов стало возможным благодаря изобретению баланса.

Сердечный ритм

Всего парой десятилетий позже Гюйгенс сконструировал портативные часы. Роль осциллятора в них выполнял баланс — металлический обод, совершающий колебания вокруг своей оси под действием спиралевидной пружины. Такая конструкция позволила разместить в компактном корпусе колебательную систему с очень большой амплитудой, что способствовало точности хода. Балансовый регулятор используется и в современных механических часах.

Чтобы система работала правильно, баланс должен иметь идеально симметричную форму и равномерное распределение веса, вращаться строго в одной плоскости. В старых моделях часов можно увидеть баланс с регулировочными винтами, расположенными по кругу. С их помощью мастер мог «сбалансировать баланс». Современные технологии позволяют производить достаточно точные нерегулируемые балансы. При изменении температуры баланс может расширяться или сужаться, что приводит к изменению момента инерции и периода колебаний. Чтобы сохранить точность хода при изменении температур, раньше изготавливали разрезные биметаллические балансы из стали и латуни. Из-за различных коэффициентов теплового расширения сталь и латунь при нагревании деформировали обод так, чтобы скомпенсировать тепловое расширение. Современные балансы делают из бериллиевой бронзы (глюсидура). Глюсидур в минимальной степени подвержен тепловому расширению.

Пружина баланса, которую принято называть «волоском», на самом деле втрое тоньше человеческого волоса. Спираль массой всего 0,002 г способна выдерживать подвешенный груз до 600 г. Волоски делаются из материала «ниварокс» (Nicht Variable, Oxydfest) — сплава железа, никеля и хрома с добавлением магния, кремния, титана и бериллия. Пружины из ниварокса способны автоматически компенсировать изменения температуры.


Баланс в среднем совершает более 200 млн. колебаний в год. Чтобы сохранить точность хода в течение долгих лет, необходимо обеспечить осциллятору надежную опору. Камни, количеством которых производители так любят украшать характеристики часов, фактически представляют собой твердые, гладкие и долговечные подшипники скольжения. Отшлифованный рубин имеет сквозное отверстие, в которое вставляется ось баланса или иного колеса.

С противоположной стороны камня имеется углубление, в котором хранится масло. Часовое масло достаточно густое, чтобы надежно удерживаться в камне и не вытекать. До изобретения синтетических масел оно добывалось из берцовых костей крупных животных. В некоторых дорогих часах в качестве опоры баланса (под рубиновой втулкой) применяется алмаз. «Камнями не стоит злоупотреблять, — говорит Александр Миляев, — некоторые часовые фирмы, желая привлечь клиентов, устанавливали рубины под оси всех колес. При падении часов жесткие камни не могли амортизировать удар и оси колес ломались».

Балансовый регулятор — это сердце часового механизма, и некоторые мастера воспринимают этот принцип буквально. В часах новой женской коллекции Frederique Constant баланс скрывается за прозрачными окошками в циферблате, выполненными в форме сердец. Сердце этих часов непрерывно бьется с частотой восемь ударов в секунду.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND