Колёсные часы

Механические колёсные часы впервые упоминаются в древних византийских книгах конца VI века. Придуманная китайскими мастерами система шестерёнок используется до сих пор. Первые такие часы приводились в движение посредством груза. На гладкий вал, выполненный из дерева, была намотана пеньковая верёвка с каменным грузом на конце. Некоторое время спустя камень заменили металлом. Под действием груза веревка раскручивалась и вращала вал, на который было насажено большое зубчатое колесо, сцепленное с зубчатыми колесами передаточного механизма.

Точность хода колёсных часов не превышала одного часа в день. Первые конструкции часового механизма были оснащены только часовой стрелкой, проходящей полный круг обращения за двенадцать часов. Часы, оснащенные секундной и минутной стрелками, появились в XVIII веке. Было установлено, что скорость вращения колеса, двигающего стрелку, зависит от его диаметра и количества зубьев. Подбирая колеса с учетом данного обстоятельства, изобретатели нашли соотношение параметров деталей, позволявшее стрелкам проходить полный круг но циферблату за одну минуту и за один час.

Однако, несмотря на кажущееся совершенство данной конструкции, часы имели один недостаток. По законам физики падающее тело движется с ускорением. Этот закон действовал и на гирю часов. При ускорении движения падающей гири усиливалось и вращение пала. Вследствие этого стрелка часов совершала один оборот за меньшее время. В поисках решения этой проблемы древние мастера пришли к выводу о необходимости регулятора, который обладал бы «чувством времени».

Таким регулятором стало коромысло (билянец) прежде использовавшееся в весах. Если на каждое плечо таких весов положить равный груз, а затем вывести из равновесия, то коромысло будет совершать равные колебания. Но и этот тип регулятора имел небольшой недостаток, вполне объяснимый с точки зрения законов физики.

Дело заключалось в том, что колебание, не поддерживаемое регулярно, обладает способностью рано или поздно прекращаться. Необходимо было сделать так, чтобы часть двигательной энергии от главного колеса поступала к коромыслу. Эту функцию древние мастера наложили на спусковое устройство, от которого зависел правильный ход часов. Этот механизм еще называли распределителем, и над его созданием мастера трудились дольше всего.

В первых механических часах использовалось всего три передаточных колеса, однако их конструкция быстро приходила в негодность из-за высокой скорости вращения. Поэтому в начале XIV века часовой механизм стали дополнять промежуточными колесами.

В первых колёсных часах не было специального механизма заводки. Вследствие этого подготовка часов к работе требовала очень больших усилий. Рассмотрим, например, устройство колёсных часов де Вика, установленных в 1370 г. в королевском дворце в Париже. Вокруг деревянного вала, диаметром около 30 см, был намотан канат с гирей на конце. Гиря весом около 200 кг опускалась с высоты 10 метров в течение 24 часов.

Мало того, что по несколько раз в день приходилось поднимать на значительную высоту очень тяжёлую гирю, надо было ещё и преодолевать огромное сопротивление всех зубчатых колёс передаточного механизма.

Одни из первых европейских колёсных часов изобрёл учёный монах Герберт, который позже сделался римским папой под именем Сильвестра II. Он собрал в 996 г. первые в истории башенные часы для города Магдебурга.