История часов (Эволюция от солнечных до водородных) - Бронников Семен. Страница 23
Не так уж важно, кто из этих двух великих ученых был самым первым в деле создания часов с маятником. Гораздо значительнее то, что Христиан Гюйгенс не просто изготовил очередной тип часов, он создал науку хронометрию. С этого времени в деле конструирования часов был наведен порядок. Идеи Гюйгенса воплотил в жизнь парижский часовой мастер Исаак Тюре. Так увидели свет часы с различными конструкциями маятников, изобретенных Гюйгенсом.
Следующим этапом развития стало изобретение в 1676 году английским часовщиком Клементом якорно-анкерного спуска для маятниковых часов. Но на этом усовершенствования часового механизма не закончились. Часовых дел мастера создавали все новые и новые конструкции, выкидывая из них зачастую многие изначально применявшиеся детали. Например, в 1925 году появились маятниковые часы Шорта, в которых под колпаком с электромагнитами, батарейкой и проводами был только маятник. Более трехсот лет длилась эволюция маятниковых часов. Тысячи изобретений на пути к совершенству. Но в исторической памяти надолго останутся лишь те, кто поставил первую и последнюю точку в этой великой эпопее.
Последним усовершенствованием маятниковых часов стали часы Федченко, созданные в 1954 году и обладавшие точностью хода 0,0003 секунды в сутки. Три столетия спустя после изобретения маятниковых часов талантливому преподавателю физики Феодосию Михайловичу Федченко (1911–2002) предложили работу в Харьковском институте мер и измерительных приборов, в лаборатории, где среди научных тем была записана и такая — Изыскание возможности увеличения точности хода часов со свободным маятником типа «Шорт». Его настольной книгой стал «Трактат о часах» Христиана Гюйгенса. Так заочно познакомился Ф. М. Федченко со своими знаменитыми предшественниками Христианом Гюйгенсом и Вильгельмом X. Шортом.
Долгое время считалось, что создать часы с маятником точнее, чем часы Шорта невозможно. В 20-е годы XX века решили, что эволюция маятниковых приборов времени завершена. Каждая обсерватория не считалась достаточно оснащенной, если не имела астрономических часов Шорта, но платить за них приходилось золотом.
Один экземпляр часов Шорта приобрела Пулковская обсерватория. Английская фирма, установившая хранитель времени, запрещала к ним даже прикасаться, иначе снимала с себя всякую ответственность за настройку хитрого механизма.
Талантливый метролог И. И. Кванберг долго разглядывал механизм часов через герметическое стекло цилиндра и попытался, не имея чертежей, изготовить копию. Копия была достаточно хорошей, но не идеальной. Всех английских тонкостей через стекло разглядеть было невозможно. Тем не менее, до войны на заводе «Эталон» было выпущено несколько экземпляров часов Кванберга. Вот такую тему — изготовить часы точнее, чем это сделал Шорт — и поручили новичку Ф. М. Федченко, пришедшему после войны в харьковский институт.
Харьковский умелец установил, что еще в 1673 году Христиан Гюйгенс в «Трактате о часах» практически все сказал о том, как делать маятниковые часы. Оказывается, для того чтобы часы были точными, необходимо, чтобы центр тяжести маятника в пространстве описывал не дугу окружности, а часть циклоиды: кривой, по которой движется точка на ободе колеса, катящегося по дороге. В этом случае колебания маятника будут изохронными, не зависящими от амплитуды. Сам Гюйгенс теоретически все обосновавший, пытался достичь цели, делая тысячи изобретений, но к идеалу не приблизился.
Федченко же, захотел осуществить мечту Гюйгенса и создать изохронный маятник. Говорят, что все идеальное — просто. Так и Федченко всего-навсего подвесил маятник на три пружины — две длинные — по бокам и одну короткую — в середине.
Подвес повел себя так, что маятник начал совершать изохронные колебания. Опыты проверяли и перепроверяли, все оставалось по-прежнему. Трехпружинный подвес маятника решал задачу Гюйгенса — при изменении амплитуды колебания, период оставался неизменным.
Еще несколько десятилетий совершенствовали механизм астрономических часов Федченко, пока не появилась знаменитая модель — «АЧФ-3», принесшая славу как автору, так и стране. Высокоточные часы демонстрировались на Всемирной выставке в Монреале, награждены медалями ВДНХ; описания часов включены в энциклопедии и в различные серьезные издания по хронометрии.
Часы Федченко — это хранители времени. До сих пор часами Федченко оснащены многие телецентры, аэропорты, космодромы, обсерватории.
Наш соотечественник Феодосий Михайлович Федченко поставил последнюю точку в развитии маятниковых часов.
Морские часы
К сожалению, механические колесные часы исправно работали только на суше, а мореплаватели до тех пор пользовались песочными часами — «склянками».
Хронометр — часы с особо точным ходом (механические либо кварцевые). Впервые точный морской хронометр изобрёл английский изобретатель, часовщик Дж. Харрисон в 1731 году, в 1734 он довёл его до практического применения. В своём изобретении он сумел скомпенсировать две основные погрешности хода хронометра — изменение механического момента на спусковой ход балансира по мере раскручивания заводной пружины и применил термокомпенсацию длины и упругости нити балансира от изменения внешней температуры с помощью биметаллических изгибающихся элементов.
Испытывал хронометр капитан Джеймс Кук, составивший благодаря ему карту островов Полинезии.
Появление судовых хронометров с пружинным маятником совершило революцию в судоходстве путем синхронизации хода времени и небесной сферы, что позволило надёжно определять долготу места. Дополнительным прибором установления местоположения в момент замеров стал секстант.
После усовершенствования и снижения стоимости хронометр стал неотъемлемой частью навигационного оборудования морских судов и кораблей.
На плавучих средствах, летательных аппаратах хронометр служил для определения долготы. Долгота вычисляется по разнице между местным временем астрономического события (например, восхода или захода Солнца) и временем того же астрономического события на долготе одной из обсерваторий, географические координаты (в частности, долгота) которой известны, например, Гринвичской, долгота которой во всем мире принимается за ноль. За прошедшие века конструкция хронометра Харрисона практически не изменилась (кроме технологии изготовления и материалов). В настоящее время такой хронометр выпускается Первым московским часовым заводом под маркой 6МХ.
В настоящее время хронометры применяются редко и только в качестве резервного навигационного средства при отказе всех иных, так как вытеснены более точными часами со стабилизацией хода кварцевыми резонаторами, точными радиосигналами от радиостанций и системой глобального позиционирования (GPS, ГЛОНАСС).
Часы-скелетоны
Скелетоны — механические (реже кварцевые) часы, в которых движущиеся части механизма полностью или частично оставлены открытыми, просматривающимися через специальное окошко в циферблате или задней крышке. Окошко может занимать всю видимую площадь, при отсутствующем в таком случае циферблате.
Появление часов-скелетонов в ювелирном качестве относится к XVI–XVII векам.
Во Франции и в Италии в XVIII веке широкое распространение получили напольные часы со скелетонизированным циферблатом в стиле «готика». Нередко циферблатам придавались такие пышные и кружевные формы, что читать время по ним было весьма затруднительно. Такие измерители времени служили скорее как богатые и изысканные украшения роскошной гостиной.
Настоящая «скелетонизация» также включает удаление лишнего металла в деталях часового механизма, остаётся только максимально облегчённый несущий каркас, «скелет» механизма, требуемый для его функционирования. Часто открытые детали механизма украшаются полировкой и гравировкой. Часы-скелетоны часто имеют дополнительную функцию автоподзавода.