Ростов-на-Дону
Москва Волгоград Краснодар Омск
Если вашего города нет в списке, следует выбрать Москву.

Развитие электрических часов

Часы Александра Бэйна

Часы, в которых в качестве источника энергии используется электричество (Вольтов столб), впервые были продемонстрированы широкой публике в начале XVIII века. Изобретение сэра Ф.Рональдса было недостаточно точными из-за чувствительности к температурным перепадам, но уже через год их усовершенствовал Дж. Замбони, а через два десятилетия, как прорыв в конструировании, появилась модель с электромагнитным маятником. Она была запатентована мастером из Эдинбурга Александром Бэйном, и ее принцип значительно отличался от классического, шестеренчатого.

До появления английского изобретения электрические часы конструктивно были прямыми наследниками механических — как больших, башенных, так и портативных. Электроэнергия в них заводила все то же устройство — груз или пружину. Бэйн, в свое время изобретший и печатающий электротелеграф, изменил в своих часах индикатор времени. Он работал по принципу сложения электроимпульсов, которые подавались маятником. Сами часы приводила в действие пружина, а угольный гальванический электрод был вкопан в землю и окружен пластинами из цинка, соединенными проволокой.

После получения патента изобретатель продолжил работу над устройством. Главным механизмом в нем стал электроконтакт. Им управлял часовой маятник, а тот, в свою очередь, получал от электромагнита импульс и начинал двигаться. Также Бэйн дополнил часы:

  • железным ярмом на маятниковой линзе и соленоидами, через катушки которых проходило ярмо;
  • электромагнитный счетчик, с которым стрелки на часах связывались через систему зубчатых колес;
  • специальные устройства на маятнике, создававшие электрический контакт.
Часы Булля

Развитие электромагнитного принципа

Параллельно с эдинбургским изобретателем электрическую конструкцию совершенствовал Ч. Уитстон и основатели английских компаний «Стандарт Тайм» и « Ритче», но именно Бэйн остался в истории как первый исследователь электромагнитного привода в осцилляторе. Однако, из-за того, что поддерживать постоянство амплитуды и периода колебаний маятника было трудно, электрочасы не могли на равных соревноваться с привычными, механическими.

Ситуация изменилась только в начале 20 века, когда конструкцию изменил французский мастер Булль. Она оказалась столь удачной, что часы стали производить в коммерческих объемах на фабрике Юнгханса.

Модель, вышедшая на рынок под маркой «АТО», питалась не от угольных электродов, а от элементов Лекланше, куда менее примитивных и громоздких. Они передавали электромагнитный импульс маятнику. Но и часы Булля, и подобные им модели Фери, Липпмана и других авторов все также были несовершенны с точки зрения амплитуды и осцилляторных колебаний. Поддерживать их постоянство на практике оставалось сложно. Причиной увеличенных колебаний в электрических часах первого поколения был контактный включающий механизм, и позднейшие усилия конструкторы направили на его совершенствование.

Часы Гиппа

Часы Гиппа — поиск путей для ограничения недостатков контактного механизма

Часовщики при работе с электроконтактом придерживались двух точек зрения — убрать его из конструкции или ограничить недостатки. Второе мнение разделял швейцарец М. Гипп, в середине 19 века сконструировавший собственную модель. В его часах были установлена пара электромагнитов, которые последовательно соединял и запускал т.н. контакт Гиппа. Его язычок реагировал на изменение амплитуды — при достаточной проходил свободно, а при слишком маленькой защемлялся в специальной пластине, закрепленной на стержне маятника. Это дало большую надежность и точность механизма. Маятник в нем двигался свободно и получал периодические импульсы. Чуть позже он стал посекундным.

Идея со свободным маятником оказалась удачной, и на нее обратили внимание другие часовщики, в т.ч. Р. Рудд. Ему удалось устранить негативное переменное воздействие регистрирующего механизма — он просто отсоединил этот элемент. В конструкции, строго говоря, было два маятника — основной и вспомогательный, посылающий первому импульсы. Появление часов Рудда стало важным событием. Впервые в конструкции не было спускового механизма — его заменил дополнительный маятник, существенно сокративший продолжительность периодических импульсов.  Кроме Р. Рудда. Систему развивали Д. Джилл, Ц. Бартрум и другие конструкторы. Более других в совершенствовании часов преуспел В. Х. Шортт.

Часы Шортта

Часы Шортта — максимум возможностей маятника в качестве осциллятора

Часы, изобретенные В. Х. Шорттом, развивали идеи Р. Рудда и стали наиболее совершенными среди моделей со свободными маятниками на электромагнитах. Впервые их установили в 20-х годах 20 века, на Эдинбургской обсерватории. За следующие несколько десятилетий они стали обязательной составляющей всех крупных астрономических центров.

Модель стояла и в обсерватории Гринвича, где определили ее погрешность — 1/300 сек. за сутки (1 сек. за год). Благодаря точности конструкции ученые пересмотрели абсолютную единицу времени, выявив ошибку, которой до того момента пренебрегали. Это позволило выявить изменения в продолжительности суток. Скорректированную величину назвали звездным временем. Несмотря на то, что в СССР были более точные часы Федченко, именно модель Шортта долго считали эталоном точности. Вытеснить ее смогли лишь кварцевые механизмы, которые появились позднее.

Наручные электрические часы

Совершенствование часов Шортта и появление наручных электрических моделей

Несмотря на достоинства, конструкция Шортта нуждалась в точно контролируемом силовом импульсе без дестабилизирующего влияния. Его пытались нейтрализовать разные изобретатели. В 20-30 годах 20 века появились:

  • свободный маятник Ферре — магнитный привод в нем был фотоэлектрическим;
  • маятник Шулера — привод стал электродинамическим;
  • механизм Томпсона на фотоэлементах, которые управляли схемой реле, переключающего импульсы.

Именно вариант Томпсона позволил отказаться от дополнительного маятника. Импульс пересылался бесконтактно, что уменьшило интерференцию. Чувствительность реле компенсировалась малой инерцией фотоконтактов. Несмотря на ограниченную практическую пользу, конструкция позволила увидеть перспективы схем с электронным управлением, которые сегодня широко реализуются в часах.

Среди электрических моделей были и наручные. Их начали разрабатывать в начале 50-х годов 20 века по обе стороны Атлантики, но в производство их запустили только к 60-м годам. Производство было достаточно дорогим, отмечался ряд проблем, которые нуждались в решении, в том числе уязвимость контактов из-за  постоянного механического воздействия.

Дальнейшие разработки привели к появлению в механизме транзисторов — такие часы уже можно назвать электронными. А с появлением доступного и точного «кварца» недолгая эпоха электрических часов закончилась.

Rambler's Top100