На первый взгляд, этот странный и громоздкий аппарат даже не похож на часы. Однако, с точки зрения истории прецизионной механики, этот удивительный прибор достоин самого пристального внимания. Возникновение механизма берет корни в немецком городе Гласхюте (Glashuette), самом известном центре часового искусства Германии. Необычная комбинация оригинальных технических решений, и сложность исполнения подтверждают благородное происхождение этих редких часов.
Хроноскопы были распространены примерно с 1870-х до 1940-х годов до появления
электронных средств точного отсчета времени. Хроноскопами обычно называли особо точные приборы для измерения времени,
позволяющие узнавать длительность промежутков времени с повышенной точностью –
1/100 сек, 1/200 сек, 1/1000 сек. В основном, ими были стационарные электро-механические приборы, в которых
максимальное внимание уделялось точности и надежности работы.
Главная задача хроноскопа – обеспечить пуск, останов, и точное движение стрелки
с высокой равномерной скоростью.
Чтобы судить о требованиях к достигаемой точности таких приборов, можно
рассмотреть одну из проблем конструкции. В момент запуска маятника счетного
механизма первые несколько колебаний идут с меньшей амплитудой, чем последующие колебания,
и этот фактор искажает точность измерений. Хотя в любых обычных секундомерах и
хронографах таким фактором всегда пренебрегают.
Задача измерения времени с повышенной точностью довольно затруднительна при
помощи стандартных часовых механизмов маятникового и балансового типа. Поэтому
применялись разные виды устройств – гравитационные (равномерно падающий груз с
замедлителем), пружинные (разматывается пружина с замедлителем), и т.п.
Хроноскопы M. Hipp (Neuchatel), Spindler & Hoyer, и баллистический эксперимент с
применением хроноскопа.
Если взять обычный анкерный часовой механизм и ускорить его движение с 5-8 до 100
ударов в секунду, придется неизбежно столкнуться с рядом физико-механических проблем. С одной стороны, необходимо сделать очень тонкие детали для
повышенной частоты колебаний при минимуме инерции. С другой, при высокой скорости они подвергаются
сильным ударам и перегрузкам, будут быстро выходить из строя. Хотя такие
устройства на анкерном спуске есть, но по надежности работы они не идеальны.
В данном приборе применен часовой механизм на основе комбинации классической
системы баланс-спираль с необычным типом спуска, которая по конструкции
представляет собой что-то среднее между ходом настенных часов и цилиндровым
ходом. Для обеспечения стабильности измерений используется фузея.
Хроноскопы существовали до развития высокоточных электронных систем измерения времени, и
сегодня они – страница в истории развития науки.
На задней крышке (а точнее, в днище корпуса) предусмотрена ручка завода механизма и лючок для регулировки точности. На боковине массивного корпуса две кнопки – "пуск-стоп" и "обнуление".
Корпус часов массивный, выточен из куска бронзы, с мощным основанием, тяжелой
завинчивающейся передней крышкой и толстым стеклом. Под заводную ручку и
регулировочный люк проточены отверстия. Кнопки смонтированы во втулках,
качественно обработаны и сидят плотно. Корпус покрыт цапон-лаком. Такая
заводская обработка больше характерна для настенных, чем для карманных часов
и хронометров.
Внутри корпуса пробит номер 81, совпадает с номером на циферблате.
Платы механизма сделаны из латуни и также покрыты лаком. Толщина плат около 3
мм говорит о надежности, о том что конструкторы не пожалели сил и материалов для
долговечности работы механизма. Такие вещи работают веками.
На задней плате смонтирован узел баланса с двумя регулировками (выкачка и
точность), а также
стопорное устройство. Из платы выходит длинный вал фузеи, на него насаживается
заводной ключ.
Задняя плата с мостом баланса и рычагом стопорного устройства. Винты синего воронения.
Очень интересная особенность механизма – устройство
постоянной силы под
названием фузея.
При натяжении
пружины в барабане, передаваемое усилие увеличивается. Усилие влияет на точность
хода, поэтому его выравниванию посвятило время множество изобретателей, выдумывая
различные хитроумные устройства. Фузея была предложена еще Леонардо Да Винчи, и
использовалась в часах приблизительно с 16 века.
Фузея представляет собой улитку особой конической формы, и соединенный с
ней через нить (цепь) пружинный барабан. При спущенной пружине, нить идет
по широкой бороздке, тем самым увеличенное плечо силы повышает усилие. По мере
завода пружины, нить переходит на более узкий участок улитки, плечо силы
уменьшается, компенсируя усилие. Таким образом, усилие на всем участке работы
пружины уравнивается. Сложность расчета параметров фузейного привода состоит в
том, что для каждой комбинации длины и жесткости пружины рассчитывается
свой профиль сечения конуса улитки.
| ФУЗЕЯ 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, 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 хронометрах. Важная задача создания миниатюрных и точных переносных часов, способных работать в условиях тряски и качки, подвигла изобретателей к созданию часов с пружинным двигателем. 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.
|
|
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!
Вид сбоку – фузея с улиткой, редкая конструкция с металлической нитью вместо
цепи Гааля.
Обратите внимание на толщину плат механизма и пластины циферблата.
Здесь применена фузея нетипичной конструкции. Вместо привычной цепи Гааля, в
ней использована металлическая нить. Подобное решение встречалось в морских
хронометрах GUB Glashutte.
Считается, что единственным советским механизмом с фузейным приводом является морской хронометр 6-МХ. На примере данного прибора получается, что это не совсем верно.
Хроноскоп ЭЧЛ большой и массивный, но все же чуть меньше морского хронометра
6-МХ.
Вторая интересная особенность – индикация запаса хода, она встречается тоже
только в 6-МХ... и в хроноскопе ЭЧЛ! Думаю, коллекционерам советских часов
подобный факт будет интересен. Индикатор расположен в нижней части циферблата.
Всего в механизме применено 8 рубиновых камней – 4 на опорах оси баланса, 2 на
самой оси баланса, и 2 на ходовом (псевдо-анкерном) колесе.
И, наконец, самое интересное, здесь применен уникальный тип спуска – ход Штрассера.
Самое редкое, и не исключено что уникальное свойство этого механизма – спусковое устройство, а именно конструкция оси баланса, палет и ходового
(псевдо-анкерного) колеса. С точки зрения коллекционирования советских часов, этот
механизм – единственный, который построен не на анкерном, а на каком-то другом
типе спуска. (...опять же, кроме 6-МХ!)
Форма анкерного колеса напоминает английский анкерный ход. Зубья с острыми
концами, загнутыми вперед по ходу вращения. Но в механизме не предусмотрена анкерная вилка, так
что английским анкерным этот ход быть никак не может.
Ходовое колесо с острыми зубьями, похоже на английский анкерный спуск.
Баланс крупный и довольно тяжелый, волосок – толстый и жесткий. Угол колебаний баланса около 15 градусов, вместо обычных 270. Такая необычная колебательная система может работать только при очень высокой частоте.
Баланс с рисками на торце для четкого мгновенного останова.
Ось баланса весьма сложной формы. На ней смонтирована площадка с двумя
закругленными рубиновыми палетами, имеющими форму цилиндра со скошенной
прорезью. То есть вилка как-бы есть, но она смонтирована прямо на оси баланса.
Палеты можно снимать и устанавливать, а также регулировать их положение, угол
между ними на оси баланса. Сделано грамотно, с оглядкой на будущее обслуживание и
ремонт.
Полукруглые палеты из рубина, конструкция похожа на рубиновый цилиндр.
Форма палет в таком положении воспринимается скорее как рубиновый цилиндровый
тип хода. Но и это не совсем так, потому что ходовое колесо больше похоже на
анкерное. В итоге, довольно затруднительно отнести данный спуск к какому-то из
известных типов механизмов. Скорее, он даже похож на механизм настенных часов,
только вместо длинного маятника применена система баланс-спираль. Официального названия данному типу
хода нет, так что будем его называть по
имени изобретателя, немецкого конструктора Людвига Штрассера. Чуть ниже
будет рассмотрена история происхождения механизма.
И еще одна уникальная особенность механизма, система установки стрелок на
нулевую отметку.
Пуск-стоп баланса осуществляется при нажатии кнопки, освобождающей стопорный
рычаг. Для обнуления показаний после замера
предусмотрена вторая кнопка.
Основная часть конструкции обнуления выполнена под циферблатом. На осях секунд и
минут предусмотрены "сердечки", стандартный элемент для сброса стрелок. Они фрикционно (на силе трения) насажены на оси стрелок, и стальной рычаг сброса (в
центре) при нажатии кнопки сбрасывает их на ноль. Эта конструкция секундомера
давно известна и знакома, в ней нет ничего необычного.
Фото под циферблатом. Вверху система обнуления, внизу индикатор запаса хода.
Обнуление 1/100-секундной стрелки происходит совершенно иным образом.
Посадка на фрикцион в данном случае недостаточно надежна. Из-за высокой
скорости колебаний стрелки нужен либо крепкий фрикцион с большой силой
трения (и, как следствие, большим износом деталей), либо стрелка должна быть
полностью зафиксирована на оси. Последний вариант наиболее надежен, но при этом
не совсем ясно как же обнулять стрелку, если она стационарно сидит на оси.
Путь решения оказался непростым, но определенно заслуживающим внимания. При
нажатии кнопки обнуления, механизм начинает тикать. Одновременно с этим,
выдвигается крючок-ограничитель, который останавливает ходовое колесо в одном
определенном положении, на котором останавливается колесо и баланс перестает
тикать. Таким образом, стрелка всегда останавливается в одном и том же
положении, заданном ограничителем.
Подобную конструкцию обнуления применила фирма Patek Philippe
в нескольких экземплярах своих совсем ранних хронографов, изготовленных в
1850-х годах, еще до изобретения "сердечек". Интересно встретить эту конструкцию живьем,
реализованную в более
позднем немецком механизме.
Немного о качестве обработки деталей. Здесь прослеживается стиль настенных часов
высшего класса, но никак не карманных. Толстые платы, мощные оси и рычаги,
идеальная полировка трибов и осей, матовая шлифовка стальных деталей, синие
винты. При высшем качестве, все очень утилитарно и совершенно ничего лишнего,
прямо по принципам А.Л.Бреге.
Ленинградский завод ЭЧЛ изначально был ориентирован на производство
промышленных систем индикации времени – вокзальных, заводских, школьных часов.
Система времени состояла из одних первичных часов (особо точный прибор) и
множества вторичных (простых стрелочных индикаторов времени, на которые сигнал
передается по проводам).
Позже завод переименовали в ХРОНОТРОН, он до сих пор завод выпускает различную
таймерную технику, электронные системы и компоненты.
Откуда же появился столь самобытный и сложный механизм? В нем все ладно и хорошо
– высочайший запас надежности, высокое качество отделки деталей, специально
сконструированный тип спуска, фузея на стальной нити, индикатор запаса хода,
обнуление счетчика по старинному принципу Patek Philippe, и, наконец, эстетичная
симметрия расположения всех элементов циферблата.
Как только увидел эту машину, была надежда и гордость за наших инженеров. Вот,
собрались, сделали оригинальную машинку, соблюли все каноны искусства точной
механики. Ай да молодцы!
Но, как выяснилось в результате исследования, секрет прост и банален –
послевоенная репарация немецких заводов в СССР. Как известно, многие советские
часовые механизмы были сделаны на базе вывезенных из Германии производственных
линий. Часы палубные ЧП – сделан по подобию палубного хронометра Ulysse Nardin,
а упоминавшийся ранее морской хронометр 6-МХ – на базе аналогичного хронометра
A.Lange & Sohne.
Видимо, в ЭЧЛ пошли сборочные линии фирмы Strasser & Rohde, которая как раз
занималась новейшим направлением – электро-механическими особо точными
"первичными" часами, хроноскопами, и просто высокоточными стационарными
астрономическими регуляторами.
Обратная сторона циферблата. В отличие от механизма и корпуса, его изготовили уже в СССР.
Эти часы, скорее всего, вывезли с фабрики Штрассера или Лёбнера как готовый сборочный комплект, с минимальной
дальнейшей доводкой. Все детали очень похожи на аналогичные часы, сделанные Strasser & Rohde для ряда немецких фирм. Дата производства скорее всего
относится к концу 1940-х или началу 1950-х годов. Партия была очень мала, и
широкого распространения эта модель не получила (номер 0081 тому подтверждение).
Найти аналог этого хроноскопа хотя бы в одной коллекции или среди знатоков
советского часпрома так и не удалось, хотя немецких близких аналогов нашлось
целых 3
штуки.
F.L.Lobner Berlin, Tertierenzaehler, No 325
Хроноскоп сделан Strasser & Rohde для известной немецкой фирмы F.L.Lobner.
Аналогичны корпус, циферблат, расположение индикаторов, есть отверстие в центре
стекла (возможно, под ключ).
Оригинальный внешний кожаный чехол.
Lobner Berlin, Tertierenzaehler, No 786
Еще одни часы из той же серии, здесь есть фото с внутренним устройством.
Совпадает даже форма стрелок.
Идентичен баланс, ход Штрассера, очень схожая конструкция системы обнуления и индикатора
запаса хода.
Аналогичный механизм в полностью разобранном виде. Обратите внимание, для
фузеи применена классическая цепь Гааля.
Наши, видимо, не смогли сделать тонкую цепь, и заменили ее на более простую металлическую нить.
Фото хроноскопа F.L.Lobner No 281 из статьи о немецких военных хронометрах.
Согласно источнику, прибор был сделан всего в 350 экземплярах, применялся для
измерения продолжительности взрывов, для чего был смонтирован на специальном
аппарате (см. последнее фото). Также он применялся для измерения времени полета
пули или распространения взрыва.
|
|
Людвиг Штрассер был одним из самых уважаемых часовщиков Германии. До
середины 1870-х годов он проходил обучение и работал на часовых фирмах в
Лейпциге и Гласхютте, в частности принимал участие в ранних разработках
электрических часов. В 1875 году совместно с часовщиком Густавом Роде была основана фирма Strasser & Rohde. С 1885 года Штрассер возглавлял немецкую школу часовщиков Гласхютте. Он был замечательным теоретиком, математиком, часовщиком и преподавателем, внес ощутимый вклад в образование немецких часовщиков и развитие часовой техники. Изобрел свой тип спуска (ход Штрассера), особую конструкцию подвеса маятника и температурной компенсации. Специализацией фирмы являлись прецизионные напольные часы с 1-секундным периодом колебания маятника ("секундные регуляторы"), электромеханические часы, и высокоточные приборы. В среде коллекционеров высокоточных часов изделия Strasser & Rohde ценятся очень высоко, даже существует каталог, посвященный этой марке. |
Несколько образцов типичных часов фабрики Strasser &
Rohde Glashutte, рекламный плакат начала XX века.
Обратите внимание на стиль изготовления, качество главных механических
элементов:
Настольный секундомер-хроноскоп Strasser & Rohde Glashutte / ЭЧЛ Ленинград
И, наконец, здесь можно посмотреть видео как работает этот удивительный
механизм: формат MPG, 6.2 Mb. Большая удача, что
такие удивительные часы дожили до нашего времени.
Дополнительные материалы:
Аналогичный хроноскоп Lobner Berlin
Часы Strasser & Rohde на аукционе Christies
Strasser & Rohde Tertienzдhler No. 325Strasser & Rohde Tertienzдhler No. 786
Куплю такой же хроноскоп, смело присылайте Ваши предложения
на почту!
|
(C) 2005-2024 German V.242 Polosin. Копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения автора. |
Усилие
– ключевой параметр
часового двигателя, от которого
зависит скорость работы механизма, его точность. Старые типы часовых механизмов
(английский анкерный, и особенно сильно – шпиндельный) имели зависимость скорости хода от силы. Поэтому над выравниванием усилия трудилось не одно поколение
физиков и математиков.
