в каком году были изобретены механические часы
Механические часы
Механические часы — первый в истории автомат, получивший широкое распространение. Совершенствуя его, механики и учёные сделали много изобретений и открытий. Старейшие в мире механические часы, о которых имеются достоверные сведения, — это первые башенные часы Вестминстерского аббатства в Лондоне, построенные в 1288 г.
Сложный механизм
До открытия антикитерского механизма часы считались самым сложным техническим устройством, созданным человечеством до начала Нового времени. Часы вобрали в себя конструкторские идеи, воплощённые в разных механизмах прошлого, и потребовали от механиков решения новых технических задач.
О Вестминстерских часах 1288 г. известно мало, но, вероятно, это был трёхколёсный механизм с однострелочным циферблатом, приводимый в движение силой тяжести гири. В таких колёсных башенных часах выделяют 6 главных узлов:
Шестерёнки с востока
Зубчатая передача, используемая в мельницах, была слишком громоздка и примитивна, чтобы лечь в основу сложного часового механизма. Считается, что идея механических часов пришла в Европу с Востока — уже в VIII в. арабы делали сложнейшие шестерёнчатые (т. е. с зубчатой передачей) механизмы для клепсидр с двигающимися фигурками и боем. Тонкости устройства зубчатой передачи мог донести до европейцев механик-монах Герберт (будущий римский папа Сильвестр II), изучавший в Испании арабские астрономические приборы и клепсидры.
Гиря с запада
Герберту приписывают создание в 1000 г. первых часов, движущей силой которых была не струя воды, как в клепсидре, а тяжёлая гиря. Об использовании гири как двигателя Герберт мог узнать из описания механизма открывания дверей Герона. Если Герберт и был создателем первых механических часов (что не подтверждено), в X в. его идея не прижилась. Но в конце XIII в. механизм с двигателем-гирей появился в Вестминстерских часах, и по их образцу были устроены десятки колёсных башенных часов XIII-XV вв. Объёмный механизм с большой и тяжёлой гирей на длинном канате требовал вместительного корпуса — поэтому-то часы и помещались в башнях. Канат гири наматывался на гладкий деревянный вал. Гиря тянула канат вниз, разматывая его и вращая вал. На вал насаживали главное зубчатое колесо, сцепленное с шестерёнками передаточного механизма, передающими вращение вала стрелке.
Но под воздействием силы тяжести груз опускается не равномерно, а с ускорением: чем ближе к земле, тем быстрее падает гиря и скорее вращается вал. Следовательно, все шестерёнки вращаются с ускорением, двигая стрелку часов всё быстрее и быстрее, и каждый следующий час получается короче предыдущего. Так время не измерить.
Часам от весов
Средневековые механики ничего не знали об ускорении, но на практике увидели, что нельзя доверять ход часов только силе падения груза. Нужно снабдить механизм регулятором — устройством, сводящим ускорение на нет. Идею подсказали рычажные весы. Издавна заметили, что, если в чашки весов положить равный груз и вывести весы из равновесия, коромысло весов будет довольно равномерно раскачиваться.
С каждым разом плечи коромысла будут подниматься и опускаться с меньшим размахом (амплитудой), но период (длительность) колебаний коромысла останется неизменной. За первую минуту плечи весов качнутся столько же раз, сколько и за каждую последующую до полной остановки. Механики придумали использовать равные периоды колебаний коромысла для преобразования плавного вращения вала во вращение прерывистое, когда колесо делает равные подвижки за равные промежутки времени. В часах коромысло называется билянцем (фолио) — это стержень-рычаг с равными грузиками на концах.
Шпиндельный спуск
Для поддержания колебаний регулятора-билянца и связи его с передаточным шестерённым механизмом служил спусковой механизм — шпиндель с двумя лопатками, которые располагались под углом 90° друг к другу и вклинивались между зубцами коронного (храпового или ходового) колеса. Коронное колесо, вращаемое колёсной передачей от вала, вращало и шпиндель, воздействуя на его лопатки. Одновременно на шпиндель воздействовали колебания билянца, к центру которого он также был прикреплён.
Как только одно плечо билянца опускалось, шпиндель поворачивался, и одна из его лопаток входила в зацепление с зубцом коронного колеса, тормозя его вращение. Однако, когда плечо билянца поднималось, поворачивая шпиндель в обратном направлении, лопатка под давлением колеса отпускала зубец и давала колесу провернуться. Но тут же другая лопатка вклинивалась между следующими зубцами, снова останавливая колесо. Так в соответствии с постоянностью периодов колебания билянца лопатки шпинделя в равные промежутки времени поочередно останавливали и отпускали колесо. Регулируя вращение коронного колеса, билянец в то же время получал от него энергию движения, не позволяющую его коромыслу вернуться в состояние равновесия и остановиться.
Стрелки и завод
Прерывистое движение храпового колеса делало прерывистым и движение вала, и всех шестерёнок, включая ту, что вращала стрелку. Эта единственная часовая стрелка за сутки обходила циферблат с 24 делениями, указывая текущий час. В Средневековье этого было достаточно — минутами время тогда не мерили.
В первых часах не было механизма завода. Как только тяжёлая гиря опускалась, обслуге часов приходилось с помощью системы блоков снова поднимать её на высоту башни, преодолевая сопротивление всех зубчатых колёс, проворачиваемых в обратном направлении.
Маятник с якорем
В начале XVII в. итальянский физик, астроном и механик Галилео Галилей предложил в качестве часового регулятора использовать маятник, период колебания которого, в отличие от билянца, строго постоянен. В 1657 г. маятниковые часы сконструировал голландский астроном Х. Гюйгенс. Часы Гюйгенса с новым спуском-поводком вместо шпиндельного спуска ошибались всего на 10 секунд в сутки. С такой точностью минутная стрелка, появившаяся в часах ещё в XVI в., стала оправдывать своё назначение.
В 1676 г. революцию в часовом деле произвело изобретение английского часовщика В. Клемента — анкерный (якорный) спуск. Насаженный на ось маятника якорь, раскачиваясь вместе с маятником, двумя своими палетами (концами) поочередно сцеплялся с зубьями коронного колеса, подчиняя его вращение периоду колебаний маятника. Одновременно якорь через палеты получал толчки от коронного колеса и, передавая их маятнику, поддерживал его колебание. Появление маятниковых часов с анкерным спуском решило проблему точности стационарных (не переносных) часов.
Сила пружины
В XVII в. уменьшение размера часовых шестерёнок позволило уменьшить и мощь двигателя — гири стали менее длинными и тяжёлыми, и часы смогли «жить» не только в башнях, но и в небольших напольных, настольных или настенных корпусах. Двигатель-гиря был хорош для любых неподвижных часов, а компактный двигатель, работающий в любом положении, появился ещё в 1430 г.
Механики тогда придумывали фигурки-автоматы, двигающиеся от пружинных двигателей, и часовщики стали использовать идею пружинных двигателей в часах. Пружиной служила упругая стальная лента, свернутая вокруг неподвижного стержня внутри незакреплённого барабана. Лента стремилась раскрутиться, один её конец был прикреплён к стержню и неподвижен, зато другой, прикреплённый к внутренней стенке барабана, толкал стенку барабана и вращал его. Барабан крутило надетое на него главное часовое колесо, заменяя вал с гирей. Пружинный двигатель исправно работал в любом положении.
Баланс при любых условиях
Маятниковые часы не положишь в карман и на корабле не установишь — тряска и качка будут сбивать колебания маятника. В XVI в. часовщики изобрели регулятор в виде колёсика-маховика, а Гюйгенс в 1674 г. снабдил этот маховичок спиральной пружинкой. Оба конца пружинки были жёстко прикреплены — один к корпусу часов, другой к маховичку. Как только маховичок закручивали, сцепленная с ним пружинка, стремясь вернуть себя в нейтральное положение, тянула его обратно.
В обратном вращении маховик по инерции перекручивал пружинку, а та тянула его назад. Так маховичок крутился туда-сюда, создавая периодические колебания, подобные колебаниям маятника. Но, в отличие от маятника, этот балансирный регулятор (балансир) работал в любом положении. Маховичок приводил в движение сцепленную с ним анкерную вилку, а через неё палеты анкера.
Всё вместе
Пружинный двигатель, балансир и надёжный анкерный спуск открыли дорогу созданию миниатюрных механизмов: карманных часов, морских хронометров, точных измерителей времени для контроля научных опытов и для астрономических наблюдений. Механики продолжали совершенствовать регуляторы, спуски и двигатели часов на протяжении многих веков, пока в XX в. не появились принципиально новые устройства для измерения времени: кварцевые, электронные, молекулярные, атомные и лазерные часы.
Развитие идеи
У первых башенных часов было много недостатков. Простой трёхколёсный часовой механизм быстро ломался из — за того, что разница в числе зубцов между большим ведущим колесом и малыми ведомыми колёсами была слишком большой и шестерёнки сильно бились друг о друга. Увеличив число переходных шестерёнок в зубчатой передаче, часовщики сделали её более плавной, и часы стали служить дольше. Это также позволило делать шестерёнки миниатюрнее, ведь нагрузка на каждую из них стала меньше. Из-за нечёткой периодичности колебаний билянца и ненадёжности шпиндельного спуска башенные часы шли неточно, за сутки ошибаясь на четверть часа и более.
Добиться точности от билянцевого регулятора со шпиндельным спуском не удавалось. Нужно было искать им замену. Башенные часы нельзя было перемещать — при любом колебании или наклоне билянец останавливался, спуск заедал, а гиря, отклоняясь, неравномерно крутила вал. Такие часы — недотроги не годились для корабельной качки, а этот прибор был необходим морякам для высчитывания географической долготы. Часам требовались менее «капризные» регулятор и двигатель.
Краткая история создания и развития часов
Краткая история создания и развития часов
История создания часов насчитывает несколько тысяч лет. Издавна человек пытался измерить время, сначала по дневному и ночному светилам и звездам, затем с помощью примитивных приспособлений и, наконец, применяя современные высокоточные сложнейшие механизмы, электронику и даже ядерную физику.
История развития часов это непрерывное совершенствование точности измерения времени. Достоверно известно, что в Древнем Египте измеряли время в сутках, разделяя его на два периода по 12 часов. Есть также сведения, что современная шестидесятиричная модель измерения пришла из Шумерского Царства около 2000 года до нашей эры.
Солнечные часы.
Принято считать, что история создания часов начинается с изобретения солнечных часов или гномона. Такими часами представлялось возможным измерять только дневное время, так как в основе принципа их действия лежала зависимость расположения и длины тени от положения солнца.
Водяные часы.
Огневые часы.
Огненными часами пользовались около 3000 лет тому назад в Китае, во времена первого императора этой страны по имени Фо-хи. Распространены огневые часы были в Японии и Персии.
Песочные часы.
Создание песочных часов датируется приблизительно около III века до нашей эры во времена ученого Архимеда. Местом их изобретения долгое время считалась Древняя Греция, однако некоторые археологические находки позволяют предполагать, что первые песочные часы были созданы жителями Ближнего Востока.
Механические часы.
История создания первых механических часов начинается в 725 году нашей эры в Китае и является значимым событием в истории развития часов. Хотя, еще ранее, предположительно во II-м веке до нашей эры в Древней Греции, был создан механизм, позволяющий отслеживать с большой точностью положения небесных тел. Этот механизм состоял из 30 шестеренок помещенных в корпус из дерева, на лицевой и тыльной сторонах которого имелись циферблаты со стрелками. Этот древнейший механический календарь можно определить как прототип первых механических часов.
Электрические часы.
С открытием электричества берет свое начало история электрических часов, изобретенных в середине XIX века. Создание и дальнейшее развитие электрических часов положило конец неудобству по синхронизации времени в разных частях света.
В 1847 году миру были представлены электрические часы, разработанные англичанином А. Бейном, в основу которых был положен следующий принцип: раскачивающийся посредством электромагнита маятник переодически замыкал контакт, а электромагнитный счетчик, который соединен был системой шестерен со стрелками часов, считывал и ссумировал количество колебаний.
Атомные часы.
В 1955 году история развития часов совершила крутой поворот. Британец Луи Эссен заявил о создании первых атомных часов на цезии-133. Они обладали небывалой точностью. Погрешность составляла одну секунду на миллион лет. Устройство стали считать цезиевым эталоном частоты. Всемирным стандартом времени стал эталон атомных часов.
Электронные часы.
Начало 70-х годов 20-го века является точкой отчета истории создания и развития электронных часов, осуществляющих показ времени не стрелками, а при помощи светодиодов, которые, хотя и были изобретены в середине 20-х годов, практическое применение нашли лишь через десятилетия.
Кто и когда изобрел первые механические часы. История происхождения часов.
История происхождения механических часов наглядно демонстрирует начало разработки сложных технических приборов. Когда изобрели часы, они на протяжении нескольких столетий оставались главным техническим изобретением. И до сегодняшнего дня историки не могут сойтись во мнении – кто же на самом деле первым изобрел механические часы, опираясь на исторические факты.
История часов
Чуть позже в истории появились упоминания об огневых часах или свечных часах. Данный способ измерения – тонкие свечи, длина которых достигала до метра, с нанесением по всей длине временной шкалой. Иногда дополнительно к боковым сторонам свечи крепили металлические стержни, и когда воск выгорал, боковые крепежи, падая вниз, издавали характерные удары по металлической чаше подсвечника – означая звуковой сигнал определенного периода времени. К тому же свечи помогали не только определять время, но и в ночной период помогали освещать помещения.
Следующим, не маловажным изобретением до механических приборов, стоит выделить песочные часы, которые позволяли измерять лишь небольшие промежутки времени, не более получаса. Но, как и огневый прибор, песочные часы не смогли достичь точности солнечных.
Шаг за шагом с каждым прибором у людей выработалось более четкое представление о времени, непрерывно продолжались поиски совершенного способа его измерения. Уникально новым, революционным прибором стало изобретение первых колесных часов, и с момента его возникновения наступила эра хронометрии.
Создание первых механических часов
Механические часы – это часы, с помощью которых время измеряется по механическим колебаниям маятника или системы баланс-спираль. К сожалению, точная дата и имена мастеров изобретения первых в истории механических часов остаются неизвестными. И остается лишь обращаться к историческим фактам, свидетельствующих о этапах создания революционного прибора.
Кто изобрел механические часы
В конечном итоге со временем механизмы башенных часов превратились в сложную конструкцию со многими автоматически подвижными элементами, разнообразной системой боя, со стрелками и декоративными украшениями. С этого момента часы стали не только практичным изобретением, но и предметом восхищения – изобретение техники и искусства одновременно! Безусловно, стоит выделить некоторые из них.
Из ранних механизмов, таких как башенные часы в Вестминстерском аббатстве в Англии (1288 г.), в храме Кентербери (1292 г.), в Флоренции (1300 г.), к сожалению, ни один не сумел сберечь имена их создателей, оставшись неизвестными.
В 1402 году были сооружены Пражские башенные часы, оснащенные автоматически подвижными фигурками, которые во время каждого боя курант отображали определенный набор движений, олицетворяя историю. Самая древняя часть Орлоя – механические часы и астрономический циферблат, была реконструирована в 1410 году. Каждая составляющая деталь была произведена часовым мастером Микулашем из Кадани по проекту астронома и математика Яна Шинделя.
Например, часовому мастеру Джунелло Турриано понадобилось 1800 колес для изготовления башенных часов, которые демонстрировали дневное движение Сатурна, годовое движение Солнца, перемещение Луны, а также направление всех планет в соответствии с птолемеевской системой мироздания, и ход времени в течение дня.
Все вышеперечисленные часы были изобретены относительно независимо друг от друга и имели высокую погрешность показателей времени.
Первые затрагивания темы об изобретении часов с пружинным двигателем ориентировочно возникли во второй половине XV века. Именно благодаря этому изобретению следующим шагом стало открытие уменьшенных вариаций часов.
Первые карманные часы
Следующим шагом революционных приборов стали первые карманные часы. Новая разработка появилась ориентировочно в 1510 году благодаря механику из немецкого города Нюрберга – Петеру Хенлейну. Главной особенностью прибора стала заводная пружина. Модель показывала время с помощью всего одной стрелки, демонстрируя приблизительный период времени. Корпус был изготовлен из позолоченной латуни в форме овала, в результате получив название «Нюренбергское яйцо». В дальнейшем часовые мастера стремились повторить и усовершенствовать карманные часы по примеру и подобию первых.
Кто изобрел первые современные механические часы
Если же говорить о современных часах, в 1657 году изобретатель голландец Христиан Гюйгенс впервые применил маятник как регулятор часов, и этим сумел значительно уменьшить погрешность показаний в своем изобретении. В первых часах Гюйгенса суточная погрешность не превышала 10 секунд (для сравнения ранее погрешность колебалась от 15 до 60 минут). Часовой мастер сумел предложить решение – новые регуляторы и для гиревых, и для пружинных часов. Теперь с этого момента механизмы стали значительно совершеннее.
Следует отметить, что механические часы во все периоды поиска идеального решения оставались незаменимым предметом восторга, удивления и восхищения. Каждое новое изобретение поражало своей красотой, трудоемкой работой и кропотливыми находками для усовершенствования механизма. И даже сегодня часовые мастера не перестают радовать нас новыми решениями в производстве механических моделей, подчеркивая уникальность и точность каждого своего прибора.
Изобретение механических часов – история
Часы механические считаются классикой. Это модели, использующие пружину в качестве источника энергии, что способствует движению деталей. Собранный из сотен составляющих механизм называют «сердцем». В механических моделях с ручным заводом «сердце» бьется, когда пружина заводится вручную путём вращения заводной головки. Это главное отличие от аксессуаров с автоподзаводом, где пружина заводится движением руки владельца.
Наручные механические часы привлекает ценителей традиций искусства покорения времени, романтиков, любителей вещей с секретом. На повестке дня у команды KronosTime история механических часов.
Истоки
Древние цивилизации следили за Солнцем, Луной для определения времени и даты. Тогда солнечные часы (теневые) являлись первым устройством, измеряющим текущее время. Более 5000 лет назад древние египтяне создали обелиски. Это первое приспособление, использующее систему AM и PM. Жители Древнего Египта разработали различные инструменты хронометража, среди которых числится клепсидра. Прибор для измерения времени представлял собой цилиндрический сосуд с вытекающей струёй воды.
Позже появились песочные, свечные варианты, поиски совершенного способа измерения времени не останавливались.
Революционные изобретения
Механические часы изобрели в XIII – XIV веках, дополнив башни итальянских городов. Они работали благодаря движению тяжести груза. Вращение деревянной оси способствовало определению хода времени. Ось функционировала за счёт постепенного разматывания каната под влиянием тяжести камня (по принципу действия гири). Период колебаний зависел от количества движущей силы, громоздкие элементы обладали тяжёлой массой, поэтому скорость трудно регулировалась. Средневековые учёные сделали вывод, что контролировать работу устройства должна не только гиря.
1335 год — официальный «день рождения» первых механических часов. Они дополнили башню дворца виконта в Милане.
А кто изобретатель
Источники повествуют, что механические часы с жидкостным спусковым механизмом были впервые изготовлены в Китае, 725 г. Персональные данные изобретателей, задействованных в разработке ранних калибров, не сохранились. Удалось найти более позднюю информацию.
Хранится рисунок Виллара де Оннекура (XIII век) – чертёж простейшего спускового механизма. Известен мастер Микулаш (Кадань, Чехия), изготовивший механизм для Пражских Курантов (1410 г).
Итальянец Джунелло Турриано работал над башенными часами, воспроизводившими движение Солнца, Луны, планет. Джованни Донди описывал вариацию с 7 циферблатами.
Прыжок в карман
Калибр, ставший прототипом современных моделей, появился во второй половине XV века. Возросла тенденция на компактный размер. В 1500-м преуспел Петер Хенлейн, немецкий слесарь (Нюрнберг). Молодой человек изобрёл первые карманные часы, укомплектовав прибор заводной пружиной.
Он показывал время одной стрелкой, минутная стрелка появилась в 1700 году, секундная – в 1780. Тогда циферблат был «нараспашку», стекла для механических часов не было. Достижения Хайнлайна называют предшественниками по-настоящему точного хронометража.
Дальнейшие события
Голландский ученый Кристиан Гюйгенс сделал маятниковые часы (1656 год). Они регулировалась калибром с «естественным» периодом колебаний. Хотя Галилео Галилею иногда приписывают изобретение маятника, и он изучал принцип работы в 1582 году, проект часов не был реализован до его смерти. Маятниковый прибор Гюйгенса имели погрешность менее одной минуты в день, такая точность была достигнута впервые. Его поздние усовершенствования сократили суточную погрешность часов до менее 10 секунд в день. Была изобретена система «баланс-спираль».
Истинный принцип свободного маятника ввёл Р. Дж. Радд (1898 год), стимулируя появление часов с свободным маятником. Известность приобрела модель Шортта, состоящая из двух маятников: главного и подчинённого. Подчиненный давал главному маятнику мягкие толчки, необходимые для поддержания его движения, способствовал перемещению стрелок. Это позволяло главному маятнику оставаться свободным от задач, которые нарушали бы его ход.
Часовые камни сообщают о качестве прибора. Они снижают коэффициент трения между деталями, что влечёт повышение у механизма устойчивости к износу. К открытию пришли британские мастера Д.Грэм, П. и Я. Дефобр, первоначально для достижения цели использовались рубины, сапфиры, алмазы. В 1902 году удалось вырастить искусственные рубины – корунды.
Появление автоподзавода
История автоматических часов началась в 1770-х годах с разработок швейцарского мастера Абрахама-Луи Перреле. Пружинное устройство могло преобразовывать энергию, создаваемую движением руки носителя, в питание для механизма. Автоматические часы сохраняли резерв хода на 8 суток. Разработка дошла до наших дней практически в первозданном виде.
Современное устройство
Механические калибры 21 века работают от пружины, скрытой в барабане. Владелец вращает заводную головку, закручивая пружину. Механизм «оживает», когда пружина начинает постепенно возвращаться в исходное состояние.