Старинные карманные часы с фузеей Murray & Co (Мельбурн, Австралия)

Эти старинные карманные часы - воплощение лучших английских традиций часового дела второй половины 19 века. Технологии и английский стиль часового дела привезли на молодой континент британские эмигранты. Мало что известно об австралийском часовом промысле, однако эти карманные часы говорят о следовании стилю английских часовых мануфактур 17-19 веков.

Помимо элегантности и выдержанного стиля, эти часы интересны одним интересным механическим усложнением, которое называется фузея.

Немного о фузее, история вопроса

Фузея (ударение на букву "е") была изобретена еще Леонардо Да Винчи. Ее предназначение - выравнивание усилия натяжения пружины. Далее немного разберемся, что же такое фузея и зачем нужно эту самую пружину выравнивать.

Усилие - это ключевой параметр двигателя, от усилия зависит скорость работы механизма, а в случае часов - их точность. Старые типы часовых механизмов (английский анкерный, цилиндровый, и особенно - шпиндельный) имели зависимость скорости хода от силы "двигателя". Поэтому над выравниванием усилия трудилось не одно поколение просвещенных физиков и математиков.

        Для обеспечения автономной работы, механические устройства (в том числе часы и музыкальные автоматы) нуждаются в движущей силе и имеют для этих целей узел, который называется двигателем.

        Один из ранних вариантов двигателя - груз, подвешенный на веревке или цепи, намотанной в свою очередь на барабане. При движении груза вниз под действием гравитации, барабан вращается и усилие передается механизму (вспомните обычные ходики с кукушкой). При этом усилие, которое передается от груза на барабан, является постоянным, если пренебречь массой веревки.

        Маятниковые часы с гиревым двигателем, дающим постоянное усилие, применялись с самого начала построения часовых механизмов, и используются по сей день даже несмотря на свой недостаток - большие размеры. Но размеры это не такая проблема, как другой недостаток - невозможность использовать часы с гиревым двигателем и маятником в переносных часах, и особенно в морских хронометрах¹.

        Важная задача создания миниатюрных переносных часов и точных морских хронометров, способных работать в условиях тряски и качки, подвигла изобретателей к созданию часов с пружинным двигателем. Довольно компактная стальная пружина спиральной формы, с усилием намотанная на вал, по мере разматывания сообщает усилие колесной системе часов.

        Но и в пружинном двигателе был обнаружен свой "нюанс" - заведенная стальная пружина дает неравномерное усилие по мере разматывания.

Усилие - это ключевой параметр двигателя, от которого зависит скорость работы механизма, а в случае часов - их точность. Старые типы часовых механизмов (английский анкерный, цилиндровый, и особенно сильно - шпиндельный) имели зависимость скорости хода от силы "двигателя". Поэтому над выравниванием усилия трудилось не одно поколение просвещенных физиков и математиков.

Усилие пружины, заведенной на один виток, в 5-6 раз меньше усилия пружины, заведенной полностью! Получается, что точность хода пружинных часов будет плавать - они будут спешить сразу после подзавода, и отставать когда пружина размотается. Подбирая сплавы и способы обработки металлов, а также ограничивая рабочую область замотки-размотки пружины, ученым удалось сократить эту разницу до 3-4 раз. Но для точной хронометрии эта разница все равно остается существенной.

        Взяв за отправную точку изобретения Леонардо Да Винчи, несколько поколений часовых мастеров пришли к компактному и эффективному устройству фузеи, применяемому с 16 века и по сей день без существенных изменений.

        Фузейный узел состоит из конусовидной улитки со спиральной проточкой, цепи (нити), и барабана со стальной пружиной внутри. Ось барабана неподвижно закреплена на плате часов, внутри барабана - пружина, а внешняя сторона барабана упруго вращается относительно оси. От барабана к конусу улитки натянута цепь. Завод часов осуществляется вращением оси улитки против часовой стрелки.

        Кинематическая схема фузейного двигателя (двоеточием обозначены неподвижные соединения): Плата механизма : Центральная ось барабана : Внутренний виток пружины : Пружина : Внешний виток пружины : Стенка барабана : Первый крючок цепи : Цепь : Второй крючок цепи : Внешняя сторона улитки фузеи.

Чертеж фузеи городских часов, изготовленных Леонардо да Винчи. Внутри барабана расположена пружина, и коническая зубчатая передача выравнивает передаваемое от нее усилие.

Второй вариант выравнивающего устройства с улиткой работы Леонардо, но пока без цепи.

фузея схема
Схема типичного часового фузейного устройства с цепью Гааля и стопорным устройством, предохраняющим цепь от обрыва.

        При расслабленной пружине цепь полностью намотана на барабан. При заводе часов цепь наматывается на улитку фузеи, натягивая пружину барабана. При этом цепь сначала проходит по широкой части улитки, и поднимается все выше - до самого узкого участка.

        При полностью заведенной пружине, ее высокое усилие натяжения умножается на короткое плечо силы в узкой части улитки. В этом случае фузея ослабляет усилие от пружины.

        Пока часы идут, по мере сматывания цепи с фузеи на барабан, цепь опускается к широкой части конуса улитки. Увеличивается диаметр конуса, плечо силы, и соответственно усилие, предаваемое на колесную систему. Таким образом, ослабление пружины по мере ее размотки компенсируется увеличением плеча силы. В итоге передаваемое от барабана на фузею усилие получается постоянным на всей протяженности работы пружины.

В фузейных часах усилие, передаваемое колесной системе от пружины,
одинаково, как при полностью заведенной пружине, так и при спущенной!

Результат работы и эту особенность фузеи легко проверить при подзаводе часов. Когда заводишь обычные часы, натяжение пружины возрастает, и чувствуется момент, когда пружина уже сильно натянулась. А фузейный механизм сколько ни заводи - ключ крутится с одинаковым усилием, все время легко и ровно. Поэтому в часах с фузеей всегда присутствует стопорное устройство, чтобы человек не порвал цепь или пружину.

Современные часы с фузеей

        В наши дни в 99,9% выпускаемых компактных часов используется швейцарский анкерный тип механизма, усилие натяжения пружины на точность хода которого влияет очень слабо. Поэтому фузея скорее относится к "легендам" часовых механизмов, и находит применение только в самых точных приборах измерения времени. К таким относятся коллекционные морские хронометры (а также советский хронометр 1-го МЧЗ), и некоторые модели часов, выполняемые на заказ.

        Подбор и расчет системы "пружина-фузея-цепочка" - сложная физико-математическая задача, которую в наше время берутся решить буквально единичные мастера. Очень приятно, что в России есть такой мастер - Константин Чайкин. Фузея - одно из механических усложнений, которое он использует с своих уникальных заказных часах ручной работы.

        Отдельные часовые мануфактуры используют фузейное устройство в сложных моделях наручных часов. Так, немецкая компания A. Lange & Sohne, специализирующаяся на часах высшего класса, создала наручный турбийон Le Pour le Merite Tourbillion с фузейным приводом двигателя. А мануфактура Жана-Франсуа Рушонне и Вине Хальтера выпустила очень необычную модель "часов-лебёдки" Cabestan с фузеей и цепочкой, выполненных в стиле технодизайна. Часы Cabestan будут представлены на выставке в Базеле в 2006 году.


Механизм часов Le Pour le Merite Tourbillion фирмы A. Lange & Sohne. Обратите внимание на цепь фузеи, обозначенную стрелкой. Сочетание выравненного усилия пружины с турбийоном - обеспечивает особо высокую точность хода. Цена $150 000.	Очень необычные часы Cabestan, в которых фузея играет центральную роль - подзавод реализован наматыванием цепи на барабан посредством устройства, по конструкции напоминающего лебедку. Цена $220 000.

Старинные карманные часы австралийского мастера Мюррея


Серебряный корпус в английском стиле 19 века. Обе стороны с узором гильоше.	Позолоченный механизм с подписями мастера, номером, и гравированным мостом баланса.

Трехкрышечный серебряный корпус классического английского типа. Крышки с гильошированным узором, боковая сторона корпуса с монетной насечкой. Клейма многое рассказывают о происхождении корпуса - Лондон, 1872 год, инициалы производителя "MK". На внутренней стороне выбит номер 272, совпадающий с номером механизма по последним цифрам.

Механизм фузейного типа с цепным приводом. Полностью подписан - Melbourne, Murray & Co, номер 36272. Завод ключом через отверстие под задней крышкой корпуса, установка времени ключом на квадратной оси минутной стрелки. Позолоченный баланс, плоская пружинка-волосок из синеной стали. 10 рубиновых камней, все камни в шатонах для удобства обслуживания (признак высокого класса, и отдельное спасибо мастеру Мюррею). Под микроскопом заметно "старинное" происхождение рубинов, обработка поверхности камней не такая как в современных часах, заметно их природное происхождение. Английский анкерный ход с острой формой зубца. Также для надежности применены рубиновые палеты анкерной вилки.


Вид механизма сбоку. Заметна цепь, намотанная на барабан.	Эмалевый циферблат без секундного диска.

Удивляет тонкость изготовления цепи. Цепь Гааля - это конструктивный аналог велосипедной цепи, но только очень-очень тонкий, всего 0,4 мм толщиной! Стальные звенья длиной 1.2 мм имеют по два отверстия, и соединены друг с другом штифтами. Фантастически тонкая работа, с трудом верится, как 130 лет назад могли делать такие микроскопические и при этом точные детали.


Цепь Гааля, применяемая в фузейных часах, выдерживает довольно большие усилия растяжения. По конструкции она схожа с велосипедной цепью.	На концах цепи сделаны крючки для крепления на барабане и улитке. Размеры - микроскопические. Для сравнения фото сделано рядом с обычной спичкой.

Эмалевый циферблат подписан Bethel Jacobs HULL (по-видимому, название торгового дома). Синеные стальные стрелки. Тонкие римские цифры, черные минутные метки. Секундная стрелка не предусмотрена, что придает часам особую старинную изысканность.

Корпус с открывающимся стеклом для перевода стрелок.

Часы по размеру небольшие, при этом тяжелые и крепкие. В руке лежат хорошо, производят солидное впечатление, очень аккуратный и выдержанный английский стиль. Вблизи смотрится просто потрясающе. Приятные сюрпризы - наличие фузеи и страна происхождения. Не так уж много у коллекционеров старинных фузейных часов из Австралии.

¹ Определение долготы возможно только посредством сравнения показаний "гринвичского" хронометра с показаниями солнечных часов в данной точке (подробнее рекомендую об этом почитать в статье о малом морском хронометре Wittnauer).

Дополнительные материалы:

Старинный французский механизм Chevalier A PARIS с фузеей и цепочкой