Страница 46 из 51
В России в 18 в. над совершенствованием Ч., в частности спускового механизма и способов температурной компенсации, работали выдающиеся механики Кулибин, Т. И. Волосков, инженер Л. Сабакин. Кулибин создал ряд уникальных Ч., в том числе хранящиеся в Эрмитаже Ч. в форме яйца, с фигурами, автоматически выполняющими во время боя сложные движения; карманные планетарные Ч. с семью стрелками, показывающими часы, минуты, секунды, дни недели, месяцы, фазы Луны, восход и заход Солнца. В 19 в. в России успешно работали над совершенствованием Ч. механики Д. И. Толстой, И. П. Носов; часовщики братья И. Н. и Н. Н. Бутеноп в 1851—52 полностью реконструировали куранты Спасской башни Московского Кремля (см. Кремлёвские куранты ).
По назначению Ч. можно разделить (условно) на бытовые и специальные. В зависимости от условий использования различают бытовые Ч. наручные, карманные, настольные, настенные, уличные, башенные. В зависимости от назначения выделяют специализированные Ч. для подводного плавания, дорожные, антимагнитные и др. Имеется большая группа Ч. специального, служебного назначения: сигнальные, табельные, процедурные, программные и др. По типу колебательных систем, используемых в современных Ч., различают маятниковые, балансовые, камертонные, кварцевые и квантовые часы . Поскольку в Ч. поддержание колебаний и индикация могут выполняться от разных энергетических источников и разными способами, то различают механические, электромеханические (или контактные), электронно-механические (или бесконтактные) и электронные Ч. (например, кварцевые с цифровой индикацией на жидких кристаллах). Особо выделяют синхронные или, как их иногда называют, электрические Ч., работающие от сети переменного тока. Такие Ч. по существу являются вторичными, а роль первичных Ч. выполняет генератор электростанции. Первичными Ч. могут быть также обычные Ч., как правило, повышенной точности, от которых с минутными или полуминутными интервалами по проводам передаются электрические импульсы вторичным Ч.
Наиболее распространены (70-е гг. 20 в.) механические Ч. с механическим (пружинным, гиревым) приводом. Основные узлы современных механических Ч. (рис. 5 ) — двигатель, система колёс, ход или спусковой механизм, регулятор, стрелочный механизм и механизм заводки Ч. Пружина (двигатель) вращает барабан 1 (внутри которого она находится) и через него систему колёс 2—5 , частота вращения которых определяется периодом колебаний системы «баланс — спираль» 6—7. Числа зубьев колёс и период колебаний баланса подбирают так, чтобы колесо 2 делало один оборот в час, а колесо 4 — один оборот в минуту; на их осях могут устанавливаться соответственно минутная и секундная стрелки. Практически же минутная стрелка закрепляется не на самой оси колеса 2 , а на трибе 9 , позволяющем переводить стрелку независимо от колёс 2—5. Колесо 2 через передачу 9—11— 12 приводит в движение колесо 10 , на котором крепится часовая стрелка. При заводке вращение головки 15 (через вал 14 , муфту 18 и колёса 17 , 19 и 20 ) сообщается валу, на который наматывается пружина. При переводе стрелок вытягивают головку 15 , муфта 18 с помощью рычагов 16 отводится от триба 17 и вступает в зацепление с переводными колёсами 13 , вращение которых сообщается стрелкам. Современные Ч. оснащают часто дополнительным механизмом, показывающим числа и дни недели, а в крупных часах и месяцы. В наручных Ч. часто применяют противоударные устройства, предохраняющие их механизм от поломок. Всё большее распространение получают наручные механические Ч. с автоматическим подзаводом, в которых на механизме Ч. со стороны крышки расположен свободно качающийся груз в виде неуравновешенного сектора. При ношении Ч. на руке груз качается и через колёсную передачу с реверсивным устройством подзаводит пружину; за 10—12 часов пружина получает завод, обеспечивающий ход Ч. в течение 20 и более часов. Потребитель освобождается от необходимости заводить Ч. и, что особенно важно, они работают при более постоянном значении усилия заводной пружины, в результате чего Ч. имеют более высокую точность хода.
Первые попытки применения электрических устройств в Ч. относятся к 30—40-м гг. 19 в. Первоначально получили распространение электромеханические маятниковые и балансовые Ч., в которых завод осуществлялся с помощью электромагнита, электродвигателя и т.д. Большое значение для дальнейшего развития электромеханических Ч. имели работы швейцарских часовщиков М. Гиппа и Л. Бреге, создавших Ч. с электроприводом. В электромеханических Ч. с электроприводом источник питания через контакты, управляемые маятником или балансом, периодически подключается к приводу, в результате чего в спусковом регуляторе устанавливаются автоколебания. Роль двигателя таких Ч. выполняет сама колебательная система, движение которой с помощью спец. механизма преобразуется в прерывистое вращательное движение стрелок.
До середины 20 в. электромеханические Ч. были в основном крупногабаритными, маятникового, реже балансового типа. На усовершенствование конструкции малогабаритных, и прежде всего наручных, электромеханических балансовых Ч. значительное влияние оказало появление малогабаритных и энергоёмких источников тока, миниатюрных контактов. В начале 50-х гг. 20 в. появились балансовые наручные электромеханические Ч., выпущенные фирмами во Франции — «Лип» (Lip), в США — «Гамильтон» (Hamilton), электрическая цепь которых при подаче импульса балансу замыкалась механическими контактами.
Замена механических контактов электронными ключами на транзисторах, туннельных диодах, интегральных микросхемах решила проблему повышения надёжности электронно-механических Ч. Современные наручные электронно-механические балансовые Ч. имеют точность хода ±15 сек в сутки, потребляют около 10 мка от источника тока напряжением 1,3—1,5 в. Такие Ч. с традиционными колебательными системами (осцилляторами) — маятником или «баланс — спиралью» — в отличие от контактных Ч. иногда называют бесконтактными. Быстродействие электронных устройств и возможность управлять ими при малых амплитудах осцилляторов обусловили развитие камертонных и кварцевых Ч., обладающих высокой точностью.
В 70-х гг. 20 в. получили широкое распространение наручные и настольные камертонные Ч. с автономной работой без смены батареи от 1 до 2 лет при точности хода ±2 сек в сутки. Первый камертонный регулятор с контактным прерывателем был создан А. Гийе в 1915. В 1919 У. Эклс и Ф. Джордан (Великобритания) и А. Абрахам и Э. Блох (Франция) предложили схему лампового камертонного регулятора с электромагнитной системой привода. Камертонные регуляторы на транзисторах для наручных Ч. впервые были изготовлены фирмой «Булова уотч компани» (Bulova Watch Со) в США в 1950; в СССР камертонные Ч. были выпущены в 1962 на 2-м Московском часовом заводе. В этих Ч. применен храповой механизм для преобразования колебаний камертона во вращение стрелок. Одна из схем электромеханических камертонных Ч. представлена на рис. 6 . При колебаниях камертона в обмотке освобождения наводится эдс, которая открывает транзистор, в результате чего в импульсную обмотку поступает ток от источника питания. Частота колебаний камертона — 360 гц.
В электронно-механических Ч. с относительно высокочастотными (порядка 32 кгц ) кварцевыми осцилляторами электрические импульсы спускового регулятора управляют работой шагового или синхронного электродвигателя или синхронизируют работу двигателей постоянного тока. В этих случаях схема управления состоит из электронного делителя частоты, схемы формирования импульсов и усилителей. Большинство кварцевых Ч. имеет шаговый электродвигатель. Регулировка хода Ч. осуществляется с помощью триммера в цепи кварцевого генератора. Впервые схема кварцевых Ч. была предложена В. А. Маррисоном (Великобритания) в 1929; в конце 70-х гг. такие Ч. выпускают многие фирмы, например в Швейцарии «Патек Филипп Эбош» (Patek Philippe Ebauches), «Омега» (Omega); в США — «Гамильтон»; в Японии — «Сэйко» (Seiko). Высокотемпературная стабильность, повышенная добротность и устойчивость кварцевых генераторов к внешним динамическим воздействиям обеспечивают точность бытовых малогабаритных электронно-механических Ч. около 2 сек , а в крупногабаритных прецизионных — 0,001 сек в сутки.