Домой / Праздничный / Устройство и принцип действия механических часов. Типы механизмов часов

Устройство и принцип действия механических часов. Типы механизмов часов

Все механизмы делятся на две основные группы: кварцевые и механические.

Кварцевый (QUARTZ)

Принцип действия базируется на способности кварцевого кристалла при прохождении через него электрического тока выдавать импульсы с определенной частотой.

Кварцевый аналоговый (стрелочный)

  • Кварцевая точность
  • Надежность (лучше выдерживают кинетические воздействия)
  • Тоньше чем механический
  • Простота в обслуживании (замена элемента питания (от 3 до 10 лет))
  • Продолжительный срок службы
  • Возможность производства многофункциональных часов (дата, день недели, лунный календарь, будильник)

Кварцевый жидкокристаллический

  • Обладает такими же характеристиками, что и кварцевый аналоговый
  • Цифровая индикация
  • Возможность размещения большого количества информации одновременно (как правило спортивные часы)

Кварцевый комбинированный

  • Комбинированный механизм
  • Аналоговая и жидкокристаллическая индикация.
  • Совмещение двух часов в одном корпусе. В основном это спортивные часы, которые при сохранении классической формы несут функцию спортивных за счет наличия второго дисплея с цифровой индикацией.

Кварцевый с использованием альтернативных источников энергии – АВТОКВАРЦ и ЭКО–ДРАЙВ.

В первом случае использование кинетической энергии вращения маятника, как в механических часах с автоподзаводом, которая превращается в электрическую, аккумулируется в емкости и приводит в действие кварцевый механизм. Во втором – преобразование энергии света. Эти достаточно новые технологии возникли из–за необходимости использования экологически чистых источников энергии.

Механический

Здесь имеет смысл упомянуть о том, почему механические часы считают более престижными, нежели кварцевые. Если рассматривать не серийные механизмы, а уникальные по своей конструкции, то можно говорить про точность и функциональность (высокая точность хода, возможность измерять отрезки 1/10 доли секунд (36000 колебаний в час), избыточный завод (50 часов), и тонкость механизма – 6,5 мм). Но особенные свойства этого механизма должны быть соответственно оценены (дорогие часы).

Механика с автоподзаводом

Ротор от колебаний при ношении часов заводит пружину, которая в свою очередь вращает механизм. Присутствует индикация даты и дня недели.

  • толщина корпуса
  • необходимость промывки и настройки механизма раз в два года
  • невысокая точность до +/– 15 минут в месяц
  • пониженная ударопрочность
  • сильная чувствительность к магнитным полям
  • «живые» часы
  • плавность хода

Механика с ручным подзаводом

Пружина заводится не с помощью ротора, а вручную, как правило, один раз в сутки. Характеристики те же что и у автоматического механизма, за исключением того, что этот механизм может быть более тонким из–за отсутствия маятника. В настоящее время встречается и производится все реже.

Хронометр

Точные механические часы, сертифицированные Палатой мер и весов Швейцарии, и сопровождающиеся официальным сертификатом этого органа о соответствии принятым нормам. На каждые часы выдается сертификат с данными теста.

Механический хронограф

Секундомер с автоподзаводом или ручным заводом.

Достаточно сложный механизм, особенно если он многофункционален и «уложен» в тонкий корпус. Как правило, дорогие часы.

Изобретение хронографа относится к 1720 году, когда английский часовщик по фамилии Грэхэм (Graham) создал первые часы, которые позволили измерить отрезок с точностью 1/16 секунды. В 1831 году был изобретен сплит–хронограф – часы, с секундомером, имеющие функцию промежуточного финиша. Хронограф, принципы работы которого остались неизменными до наших дней (включение, остановка и возвращение к нулю), был разработан Адольфом Николем (Adolphe Nicole) в 1862 году. С того времени до середины нашего века было сделано около 400 изобретений, касающихся усовершенствования работы механизма хронографа.

Широкое распространение хронографы получили с развитием аэронавтики и спорта. Благодаря повышению требований к хронографам был изобретен хронограф с функцией Fly–back. Для осуществления воздушной навигации на маленьких самолетах используются компас и часы. Двигаясь в воздушных коридорах, пилот должен следовать в заданном направлении по компасу в течение заданных промежутков времени. При смене курса ему необходим новый отсчет времени. При больших скоростях полета и низкой высоте требуется максимально быстрое переключение хронометра с минимальным количеством движений. Для этого была изобретена функция fly–back, позволяющая производить сброс показаний хронографа одновременно с началом нового отсчета. При этом используется только одно нажатие кнопки, в отличие от стандартного хронографа, где требуется два нажатия. Такие хронографы впервые стали производиться для германской авиации в 30–ые годы швейцарскими фирмами Hanhart и Tutima.

Приблизительно в 1910 году создали ручной хронограф. Вообще развитие наручных часов и хронографов как типа наручных часов шло друг за другом. Инновации в производстве наручных часов достаточно быстро появлялись и в производстве хронографов. Появлением водонепроницаемых часов в 1930 году привело к производству водонепроницаемых хронографов в 1933. То же самое произошло и при появлении антимагнитных часов. Хотя были и исключения. В 30–40–х годах широкое развитие получили часы с автоподзаводом. Но совмещение автоподзавода с хронометром и, тем более, серийное производство автоматических хронографов было невозможно из–за существовавших тогда технических проблем. Например, Lemania = один из крупнейших производителей часовых механизмов, разработала автоматический хронограф уже в 1947 году, но серийное производство его так и не начиналось. В результате в течение следующих 20 лет, до 1965 года, существенных изменений в производстве автоматических хронографов не произошло.

В 1965 году была создана Ассоциация из компаний Buren–Hamilton, Breitling, Dubois–Depraz и Heuer–Leonidas для решения проблемы совмещения механизма хронографа с механизмом часов с автоподзаводом. В результате 3 марта 1969 года был презентован первый автоматический хронограф, презентация которого одновременно состоялась в Женеве, Нью–Йорке, Токио, Гонг–Конге и Бейруте. Новый Caliber 11 назвали Chronomatic (от chrono graph и automatic ). Он работал с частотой 19 800 полуколебаний в час. Chronomatic выпускался с 1969–1972 г.

Затем был изобретен Caliber 12 с частотой 21 600 полуколебаний в час. Пример – Жан Марсель с функцией fly back . Самая важная функция этого хронографа называется «обратный полёт» ("retour en vol" или по–английски "fly back"), которая позволяет одним нажатием второй (нижней) кнопки хронографа вернуть центральную секундную стрелку к нулю и снова начать отсчёт. В обычном хронографе эта операция проходит в два этапа: сначала останавливают стрелку с помощью кнопки остановки, а затем другой кнопкой заставляют её вернуться в начальное положение. Чтобы вновь начать замеры, необходимо ещё раз нажать первую кнопку. Таким образом, для нового измерения требуется три нажатия на кнопки. При использовании хронографа с функцией «обратный полёт» стрелка возвращается к нулю и немедленно начинает новые замеры при единственном нажатии на кнопку, расположенную внизу. Эта функция необходима при проведении нескольких различных, следующих один за другим измерений, во время которых нежелательны задержки между этими измерениями отрезков времени.

Виды механизмов

Классический - как правило, только стрелки; тонкий корпус, целевое назначение – повседневное использование или выход. Есть модели с датой и днем недели. Используются как механические, так и кварцевые механизмы.

Многофункциональный

  • хронограф
  • спортивный хронограф спортивные часы (с высотомером, глубиномером, повышенной водозащитой и т.п.)
  • часы с лунным календарем
  • часы с дополнительными функциями (будильник)
  • шедевры инженерной мысли – вечные календари, положение земли относительно солнца, вселенной, турбийон и тому подобные.

Наручные часы — это аксессуар, который подчеркивает вкус и статус владельца, а также создает определенный имидж. Чтобы подобрать часы, которые будут не только отлично смотреться, но и долго служить, необходимо разобраться в видах и особенностях механизмов и узнать из чего они состоят.

Виды наручных часов

Механизм — это сердце любых наручных часов. В зависимости от того, как работают эти механизмы, в часовой промышленности выделяют:

  • механический (с ручным и автоподзаводом);
  • кварцевый (стрелочный, жидкокристаллический, комбинированный, с другими источниками энергии).

Каждый из них имеет свой принцип работы и особенности строения. Это отражается на спектре функций, износостойкости и функциональности аксессуара.

Аксессуар на механической основе считается элитными. Таким аксессуарам отдают предпочтение люди, которые ценят классику и надежность. Уже много лет данный механизм показывает свою функциональность и безотказную работу.

Такая работа возможна благодаря слаженной работе следующих деталей:

  • пружина;
  • спусковой механизм;
  • маятник;
  • механизм завода (подзавода) — ремонтуар;
  • система шестерёнок — ангренаж;
  • циферблат;
  • стрелки.

Схема работы данных устройств основана на процессе раскручивания заведенной пружины. Благодаря пружине в действие приходит механический маятник, который воздействует непосредственно на колесный механизм. Все это становится причиной передвижения стрелки через определенные равные интервалы времени. В момент, когда пружина полностью раскручивается, стрелки перестают идти. Чтобы это исправить, необходимо завести часы заново.

Существует два основных вида завода:

  • Автоподзавод — встроен специальный ротор, который заводит пружину и приводит механизм в действие. Отличаются плавностью хода. Однако наличие дополнительного устройства делает корпус более толстым и массивным. Также автоподзавод требует дополнительную настройку несколько раз в год, понижает точность и прочность часов.
  • Ручной — пружина заводится не с помощью ротора, а самостоятельно раз в сутки. Мало чем отличается от аксессуара с автоподзаводом. Но он более тонкий и точный.

Несмотря на чувствительность к пыли, подобные часы не переносят воду и механические повреждения. Также они намного больше ценятся благодаря следующим уникальным характеристикам:

  • уникальная точность;
  • способность измерять отрезки 0,1 доли секунды (36 тысяч колебаний в час);
  • необходимость завода;
  • тонкий механизм (до 7 мм).

Кварцевые изделия

Устройство кварцевых часов отличается от механических тем, что маятник заменен на кварцевый кристалл. Он обладает потрясающими свойствами: при воздействии электрического тока он сжимается и образует электрический импульс. Благодаря такой технологии кристалл можно заставить беспрерывно колебаться при воздействии тока и выдавать импульсы. В случае правильно подобранного размера кварца, колебания происходят с частотой 32,8 МГц. После этого импульс достигает 1 Гц, затем усиливается и передается на механизм.

Строение данного механизма определяет вид кварцевых часов:

  • Стрелочные — импульс переходит на шаговый механизм, который движет стрелки. Такие аксессуары зачастую многофункциональны, показывают текущую дату, лунный календарь, а также поддерживают функцию будильника. Они неимоверно точные, надежные и простые в обслуживании (замена батарейки необходима не чаще 1 раза в 3 года).
  • Жидкокристаллические — имеют схожие характеристики со стрелочными, но состоят из жидкокристаллического цифрового экрана, который отображает время, дату и т.д. Чаще всего такие часовые механизмы устанавливаются на спортивные часы;
  • Комбинированные — имеют как аналоговую, так и ЖК-индикацию. Таким образом, в классический корпус помещается высокофункциональный аксессуар. Чаще всего являются спортивными моделями;
  • С альтернативным источником питания — относят модели «Автокварц» и «Эко-Драйв». Первые превращают кинетическую энергию вращения маятника в электрическую, концентрируя ее в специальной емкости. Вторые преобразуют световую энергию. Проблемы экологии заставляют людей искать альтернативные источники энергии, из чего и возникла необходимость создавать подобные аксессуары.

Профессиональная помощь в подборе стильных часов

В нашем интернет-магазине «Секунда» вы можете приобрести часы с любыми механизмами от зарекомендовавших себя брендов. Порадуйте себя стильными и элитными аксессуарами по самым выгодным ценам. Мы предлагаем не только наручные часы, но и настенные, напольные и настольные изделия. В нашем интернет-магазине можно оформить заказ в любое удобное для вас время. Подчеркните свой имидж и статус с модными и практичными часами от известных производителей!

1) Кварцевые часы — источником энергии для работы часов служит батарейка, рассчитанная на несколько лет (как правило, на 3 года). Кварцевые часы обладают высокой точностью хода, отклонение от точного хода может составлять всего несколько секунд в месяц. Кварцевые часы нет необходимости подзаводить.

2) Кварцевые часы с системой индикации заряда батарейки EOL — в оснащенных данной системой часах примерно за 2 недели до полного истощения энергии батарейки секундная стрелка начинает вести себя особым образом, не ходит последовательно посекундно, а ждет 4 секунды и прыгает вперед сразу на 4 деления. Тем самым экономится оставшийся заряд батарейки, а также часы дают понять, что в них пора менять батарейку.

3) Механические часы с ручным заводом — источником энергии механических часов служит спиральная пружина, расположенная в барабане с зубчатым краем. При заводе часов пружина закручивается, а при раскручивании пружина приводит в движение барабан, вращение которого приводит в движение весь часовой механизм.

Главным недостатком пружинного двигателя является неравномерность скорости раскручивания пружины, что приводит к неточности хода часов. Также у механических часов точность хода зависит от множества факторов, таких как температура, положение часов, износ деталей и других. Поэтому для механических часов считается нормой расхождение с точным временем на 15-45 секунд в сутки, а лучшим результатом – 4-5 секунд в сутки.

Механические часы с ручным заводом необходимо подзаводить вручную при помощи заводной головки. При полном заводе часы могут работать без дополнительного подзавода от 24 до 72 часов в зависимости от механизма.

4) Механические часы с автоподзаводом — наиболее распространенный в данное время тип механических часов. Пружина автоматических часов подзаводится ротором (инерционным сектором), оборачивающимся вокруг центральной оси часов. Не обязательно делать специальных движений рукой, достаточно повседневных обычных движений, чтобы автоматические часы подзаводились.

Особенность автоматических часов состоит в том, что они толще и тяжелее обычных механических или кварцевых часов из-за ротора, подзаводящего часы.

5) Автокварцевый механизм — сочетает в себе преимущества кварцевого механизма и автоматического. Необходимая для работы часов энергия производится генератором, который заряжает аккумуляторную батарейку часов, для этого необходимы лишь обычные движения рукой. Полностью заряженная аккумуляторная батарейка часов обеспечивает ход часов в течение 50-100 суток.

6) Сертифицированный хронометр с ручным заводом — высокоточные механические часы, имеющие сертификат швейцарской Службы официального контроля за хронометрами (COSC). Сертификат хронометра может быть выдан только в том случае, если производители данной модели могут гарантировать максимальное отклонение от точного времени не более 1 секунды в сутки. Любая модель часов проходит тестирование в течение 16 дней. Каждая модель проверяется на точность хода по 5-ти показателям и при 3-х различных температурах.

Высокую точность хода обеспечивает специальный механизм, раскручивающий заводную пружину равномерно.

7) Сертифицированный хронометр с автоподзаводом — механизм, аналогичный Сертифицированному хронометру с ручным заводом, но с автоподзаводом.

Механические часы

Карманные механические часы

Позже появились карманные часы, запатентованные в 1675 году Х. Гюйгенсом), а затем - много позже - и часы наручные. Вначале наручные часы были только женские, богато украшенные драгоценными камнями ювелирные изделия, отличающиеся низкой точностью хода. Ни один уважающий себя мужчина того времени не надел бы часы себе на руку. Но войны изменили порядок вещей и в 1880 году массовое производство наручных часов для армии начала фирма Girard-Perregaux.

Конструкция механических часов

Механические часы состоят из нескольких основных частей:

  1. Источник энергии - заведённая пружина или поднятая гиря.
  2. Спусковой механизм - устройство, которое преобразует непрерывное вращательное движение в колебательное или возвратно-поступательное движение. Спусковой механизм определяет точность хода часов.
  3. Колебательная система - маятник или балансир (баланс).
  4. Механизм подзаводки и перевода стрелок - ремонтуар.
  5. Система шестерёнок, соединяющая пружину и спусковой механизм - ангренаж.
  6. Циферблат со стрелками.

Маятник

Исторически первой колебательной системой был маятник. Как известно, при одинаковой амплитуде и постоянном ускорении свободного падения частота колебания маятника неизменна.

В состав маятникового механизма входят:

  • Маятник;
  • Анкер, соединённый с маятником;
  • Храповое колесо (храповик).

Точность хода настраивается изменением длины маятника.

У классического маятникового механизма есть три недостатка. Во-первых, частота колебаний маятника зависит от амплитуды колебаний (этот недостаток преодолел Гюйгенс , заставив маятник колебаться по циклоиде , а не по дуге окружности). Во-вторых, маятниковые часы должны быть установлены неподвижно; на движущемся транспорте их применять нельзя. В-третьих, частота зависит от ускорения свободного падения, поэтому часы, выверенные на одной широте , будут отставать на более низких широтах и уходить вперёд на более высоких.

Баланс

Балансирный механизм наручных часов

Фазы Луны

Автоподзавод положительно сказывается на точности (пружина постоянно находится в почти заведённом состоянии). В водонепроницаемых часах медленнее изнашивается резьба, которая закручивает заводную головку.

Часы с автоподзаводом толще и тяжелее часов с ручным заводом. Женские калибры с автоподзаводом достаточно капризны, в силу миниатюрности их деталей. Автоподзавод бесполезен для малоподвижных людей (к примеру, находящихся в преклонном возрасте либо офисных сотрудников), а также для людей, которые носят часы лишь время от времени. Однако при наличии специального устройства для автоматического завода часов под названием «виндер», часы могут постоянно находится в заведенном состоянии. Виндеры работают от бытовой электросети (220в или 110в) либо от аккумуляторных батарей.

Турбийон

Часы с турбийоном

В первых механических часах точность хода могла зависеть от положения часов в пространстве и температуры окружающей среды. Для уменьшения зависимости от температуры стали применяться специальные сплавы с низкими температурными коэффициентами.

Индикатор запаса хода

Показывает, на сколько ещё часов или дней хватает завода пружины.

Особые типы часов

Будильник

В указанный пользователем момент даёт звуковой сигнал. Время сигнала задаётся с помощью дополнительной стрелки. Будильник обычно 2 раза звенит в сутки с традиционным циферблатом, разделённым на 12 часов и 1 раз с редким циферблатом, разделённым на 24 часа

Хронометр

Изначально, хронометр применялся в море для определения географической долготы . В наши дни, так называют особо точные механические часы (по сертификации официального швейцарского института хронометрии, COSC - Controle Officiel Suisse de Chronometres). Часы получают такой статус при условии, что в 5 разных положениях и при температурах: +8, +23, + 38 градусов - идут с точностью до -4/+6 секунд в сутки. Требования, предъявляемые кварцевым механизмам: не более 0,07 секунды в сутки .

Секундомер

Часы, которые служат для отсчёта коротких промежутков времени (например, в спорте). Секундомер позволяет в любой момент запускать и останавливать отсчёт времени, а также быстро обнулять показания. В отличие от обычных часов секундомеры не предназначены для определения текущего времени, только интервалов, от одного момента до другого.

Хронограф

Хронографом называют механические или кварцевые часы, которые одновременно являются секундомером

Шахматные часы

Часы с двумя механизмами, которые служат для контроля времени в шахматах . Так же как секундомеры, предназначены для измерения относительного времени.

Лабораторные часы

Таймер, предназначенный для химиков , фотографов

Производители часов

В литературе

Герой произведения Жюля Верна «Вокруг Света за восемьдесят дней» Паспарту пользовался очень старыми карманными часами, которые достались ему от прадедушки, весьма высокой точности, которые, по его словам, «не ошибаются и на пять минут в год!». Возникает сомнение, что заявленная точность хода (+/- 5 мин. в год) действительна была осуществима для механизмов того времени, и, скорее всего, такие часы являются фантазией автора.

Примечания

См. также

Ссылки

  • Ни одно описание механизма часов не обходится без упоминания системы «баланс-спираль»

Время. Как оно медленно тянется в юном возрасте и как быстро летит в зрелом. Это единственный невосполнимый ресурс нашей жизни, тем и ценен. Очень скоро человеческая цивилизация пришла к необходимости учитывать течение времени - и она придумала часы. История часов очень длинная и богатая разнообразием. Она началась много веков назад.

Виды первых часов

  1. Солнечные часы. Самыми первыми часами были часы солнечные - гномон. Главный индикатор времени в них, длина и направление тени. Кроме этого, солнечные часы работали как компас. Часы достаточно точно измеряли время днем, но были бесполезны ночью и при облачной погоде. Поэтому большей популярностью они пользовались в южных странах. А как быть северным регионам?
  2. Водяные часы. И в жизнь пришли клепсидры - водяные часы. Принцип их работы очень прост: вода по капелькам перетекала из одной ёмкости в другую. Количество вытекшей воды, показывало то, что называется временем. Не одно столетие эти часы служили человечеству. Но и их время прошло.
  3. Огненные часы. Очень удобно было их применение в домашних условиях, ведь они служили ещё и как предмет освещения помещения. А также они широко использовались в церквях. На качественно сделанной свече, делали метки и, по степени горения свечи определялось время. Но время идёт, а цивилизация шагает с ним в ногу. Надо придумать что-то новое.
  4. Появились они не так уж давно, около тысячи лет назад. Принцип работы, как у водяных, только вместо воды песок. Использовались они, в большей степени, как таймер, так как промежуток времени пересыпания песка был коротким. Большей популярностью часы пользовались на кораблях. В 1500 году популярность этих часов пошла на спад. Пришло время механических часов.

Виды часов новой эры

  1. Механические часы . Эти часы создали в Китае мастера Лянь Линцзань и И Син использовав жидкостный анкерный (спусковой) механизм. Часы были огромных размеров, поэтому использовали их в храмах и монастырях. На смену им пришли башенные часы, по размеру меньше предшественников. В России - это Куранты. Постепенно механические часы усовершенствовались, размеры становились все меньше, точность увеличивалась, механизм усложнялся. И появились часы карманные. Со временем они дополнялись всё новыми устройствами, такими как, секундомер, термометр, календарь и т. д. Механические часы и в наше время - предмет восхищения. Они удивляют своим дизайном, подчеркивают статус и являются предметом престижа.
  2. Немецкий мастер П. Хенлейн, во второй половине 15 века, изготовил карманные часы. Они были позолоченные, в форме яйца с одной стрелкой. Их использовали не только для уточнения времени, но и как предмет украшения.
  3. Бытует мнение, что, однажды, Блез Паскаль взял карманные часы и привязал их на запястье с помощью тонкой верёвки. Так и получились первые наручные часы. Но появление их относят к 1970 году, тогда швейцарская фирма «Жаке Дроз и Лешо» выпустила эти часы. Разнообразие наручных часов удивляет.

Какие виды наручных часов бывают?

  1. Кварцевые часы. Выглядят они банально, но то, как они устроены - совсем небанально. Эти часы очень точные, благодаря необычным свойствам крошечного кусочка кристалла, кварца. Нужно лишь немного электричества, чтобы кристалл начал двигаться в постоянном ритме и тогда стрелки часов показывают точное время: секунды, минуты, часы.
  2. Электронные часы. Часы без привычных стрелок. Внутренность - маленькая микросхема, переводящая на циферблат информацию о времени. Также в этих часах можно встретить секундомер, календарь, тонометр и будильник.
  3. Механические часы. Работают они благодаря пружине, поэтому их надо периодически заводить. Точность времени идеальна. В эту категорию входят командирские часы, проверенные годами.
  4. Хронограф. Ещё один вид наручных часов. На этом приборе время не только отображается, но и записывается. Большей популярностью пользуется у летчиков, военных и учёных.
  5. Классические часы. Эти часы всегда актуальны и уместны. Дизайн очень прост. Циферблат обычно имеет овальную или круглую форму. Простота и стиль - их отличительная черта.
  6. Спортивные. Этот вид часов предпочитают люди, занимавшиеся спортом. Ведь в этих часах есть всё, что им необходимо: секундомер, шагомер, пульсометр и настройки даты. Изготовлены часы на базе электронного дисплея.
  7. Женские часы. Разнообразие этих часов радует глаз. Женские часы бывают обычной классической и необычной формы. Они могут быть с цветными ремешками, с причудливой формой корпуса, оригинальной застёжкой и т. д. Каждая женщина может выбрать то, что ей по вкусу.

В наше время люди ни секунды не обходятся без часов. С каждым годом разнообразие часов растёт, и это ещё не конец.