Станислав Михаль - Часы. От гномона до атомных часов

Экспериментами с комбинированием элементов различных спусковых механизмов занимался и А. Л. Бреге, который для одного из своих хронометров, изготовленных около 1795 г., использовал специальный и довольно сложный комбинированный спусковой механизм.

Введение свободных спусковых механизмов значительно ускорило качественное развитие механических часов. Уменьшение влияния спускового механизма на осциллятор бесспорно улучшило его характеристику с точки зрения изохронности колебаний, однако это не вполне устранило влияние некоторых нестабильностей в величине импульсов. Поэтому надо было изыскивать другие способы устранения этого недостатка, нарушающего точность измерения времени. Более подходящим оказался способ, который, хотя и основывался на обычных особенностях свободного спускового механизма, но избавлял от непостоянства импульсов и обеспечивал импульсы одинаковой величины. Из этой идеи родилась идея нового вида спускового механизма — спуска с постоянной импульсной силой, развиваемой гирей или пружиной.

Первый такой спусковой механизм построил около 1740 г. Гаррисон. Часы с его спусковым механизмом находились в течение 140 лет в непрерывной эксплуатации, и суточная погрешность их хода 3-4 с была для тогдашнего времени рекордной. Спусковые механизмы, у которых источником постоянной импульсной силы был вес гири (груза), получили в Англии название гравитационных. Однако под понятием гири в этом случае можно представить себе рычажный механизм, собственный вес которого был той импульсной силой, которая передавалась непосредственно на осциллятор. Один из первых гравитационных спусковых механизмов построил около 1760 г. английский часовщик Александр Каннинг (1730-1814), а другой — Т. Мюдж.

Намного более сложный спусковой механизм с постоянной импульсной силой построил в 1826 г. Поль Гарнье, а также Шарпентье в середине прошлого века. Для нас этот механизм интересен тем, что он относится к односторонне действующим спускам. Импульс передается через рычаг с противовесом на вертикальном плече на импульсный штифт анкера. Величина постоянной импульсной силы задается грузом на плече.

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.