Часы с боем

Башня Елизаветы Вестминстерского дворца в Лондоне , обычно называемая Биг-Беном , представляет собой знаменитые часы с боем.

Часы с боем — это часы , которые отбивают время в колокольчике , гонге или другом звуковом устройстве. При 12-часовом бое, который сегодня чаще всего используется при бое часов, часы бьют один раз в 1:00, два раза в 2:00 ночи, продолжая таким образом до двенадцати раз в 12:00 в полдень, а затем начинают снова. , бьет один раз в 13:00, дважды в 14:00, и этот порядок продолжается до двенадцати раз в 12:00 ночи.

Поразительная особенность часов изначально была более важной, чем их циферблат ; самые ранние часы отбивали часы, но не имели циферблатов, позволяющих считывать время. Развитие механических часов в Европе XII века было мотивировано необходимостью звонить в колокола в канонические часы , чтобы призвать общину к молитве. Самыми ранними известными механическими часами были большие часы с боем, установленные на башнях монастырей или на площадях, так что их колокола можно было услышать далеко. Хотя первые часы с боем в Сирии были 12-часовыми, многие ранние часы отбивали до 24 ударов, особенно в Италии , где 24-часовые часы, соответствующие итальянским часам , широко использовались в 14 и 15 веках. По мере того как современные 12-часовые часы стали более распространенными, особенно в Великобритании и Северной Европе , 12-часовой бой стал более распространенным и в конечном итоге стал стандартом. Помимо отбивания часа, многие часы с боем отбивают последовательность ударов колоколов, отбивающих четверть часа. Самая распространенная последовательность — Вестминстерские кварталы .

Сегодня функция боя часов, распределяющая время, почти больше не нужна, и часы с боем сохраняются по историческим, традиционным и эстетическим причинам. Исторические башни с часами в городах, университетах и ​​религиозных учреждениях по всему миру до сих пор отбивают часы, известными примерами являются Биг-Бен в Лондоне , Башня Мира в Оттаве и Кремлевские часы в Москве . Домашние часы с боем, такие как каминные часы , часы с кукушкой , напольные часы и настольные часы, также очень распространены.

Типичные часы с боем будут иметь две зубчатые передачи , поскольку часы с боем должны иметь еще и механизм боя , который приводит в действие механизм, вызывающий звонок, в дополнение к хронометрическому механизму , измеряющему течение времени .

Проходящий удар

Продолжительность: 1 минута 2 секунды. 1:02

Кремлевские часы на Московском Кремле звенят в 2012 году.

Самый простой вид часов с боем просто звонит один раз в час; это называется проходящим боем . Пассивный удар было легко реализовать механически; все, что необходимо сделать, это прикрепить кулачок к валу, который вращается один раз в час; кулачок поднимается, а затем падает молоток, который ударяет в колокол. Первые башенные часы , установленные на башнях соборов, аббатств и монастырей для призыва общины к молитве, возникшие в средневековой Европе до изобретения механических часов в 13 веке, были водяными часами , в которых использовался механизм проходного удара; они звонили один раз в каждый канонический час .

До появления европейских часов Китай разработал технологию астрономических часов с водным приводом, начиная с ученого первого века нашей эры Чжан Хэна (78–139). Китайский династии Тан И буддийский монах и изобретатель Син (683–727) создал вращающийся небесный глобус , который приводился в движение механизмом водяных часов, приводимым в движение водяным колесом. были установлены два деревянных зубчатых домкрата На поверхности горизонта с барабаном и колоколом, автоматический удар в колокол каждый час и автоматический удар в барабан каждые четверть часа. Записано, что в 730 году студенты -конфуцианцы должны были написать эссе об этом устройстве, чтобы сдать императорские экзамены . Использование домкратов для часов для отсчета часов использовалось в более поздних башнях с часами китайской династии Сун , например, в башнях, спроектированных Чжан Сысунем и Су Суном в 10 и 11 веках соответственно.

Часы с боем за пределами Китая были на башне с часами возле мечети Омейядов в Дамаске , Сирия , которые били раз в час. Этому посвящена книга «О конструкции часов и их использовании» (1203 г.) . Ридвана ибн ас-Саати , сына часовщика, Флорентийский . писатель Данте Алигьери упомянул о механизмах боя часов в 1319 году Одна из старых башен с часами, которая все еще стоит, — это башня Святого Марка на площади Святого Марка Часовая в Венеции . Часы Святого Марка были собраны в 1493 году знаменитым часовщиком Джан Карло Реньери из Реджо-Эмилии , где его отец Джан Паоло Реньери уже в 1481 году сконструировал еще одно знаменитое устройство. В 1497 году Симоне Кампанато отлил большой колокол, который был установлен на вершина башни, где ее попеременно бьют Дуэ Мори ( Два мавров ), две бронзовые статуи, держащие молоток.

Подсчет часов

Во время большой волны строительства башенных часов в 14 веке в Европе , примерно во время изобретения самих механических часов, были построены часы с боем, которые несколько раз ударяли в колокол, чтобы отсчитывать часы. Часы Беата Верджине (позже Сан-Готтардо ) в Милане , построенные около 1330 года, были одними из первых зарегистрированных отбивающих часы. В 1335 году Гальвано Фиамма писал:

Там есть чудесные часы, потому что там есть очень большой колокол, который ударяет в колокол 24 раза в течение 24 часов дня и ночи и, таким образом, в первый час ночи издает один звук, во второй - два удара. и таким образом отличает один час от другого, что приносит величайшую пользу людям любого звания.

Астрономические часы, спроектированные Ричардом Уоллингфордским в 1327 году и построенные около 1354 года, также отбивали 24 часа.

В некоторых редких часах используется форма боя, известная как «римский бой», изобретенная Джозефом Книббом , при которой большой колокол или более низкий тон звучит для обозначения «пяти», а маленький колокольчик или высокий тон — для обозначения «один». Например, четыре часа будут звучать как высокий тон, за которым следует низкий тон, тогда как час одиннадцать часов будет звучать двумя низкими тонами, за которыми следует высокий тон. Цель состоит в том, чтобы сохранить мощность ударного поезда. Например, «VII» будет состоять из трех ударов вместо семи, а «XII» будет четыре удара вместо двенадцати. Часы с этим типом боя обычно обозначают четыре часа на циферблате буквой «IV», а не более распространенной «IIII». так, чтобы римские цифры соответствовали последовательности ударов в верхний и нижний колокола. Одни маленькие настольные часы этого типа были проданы из Джорджа Дэниэлса коллекции на аукционе Sotheby's 6 ноября 2012 года за 1 273 250 фунтов стерлингов.

Колесо счета

Удар по счетному колесу: неравномерно расположенные насечки на счетном колесе (А) регулируют количество ударов в колокол.

разработали два механизма, Часовщики позволяющих часам с боем правильно отсчитывать часы. Более ранний, появившийся в первых часах с боем в 14 веке, называется «бой отсчетного колеса». При этом используется колесо, на боковой стороне которого есть выемки, разделенные неравными увеличивающимися сегментами дуги . Это счетное колесо управляет вращением ударного поезда. Когда механизм боя отключает механизм хронометрирования, рычаг поднимается из выемки на счетном колесе; неровные насечки позволяют ударному поезду двигаться только на достаточное расстояние, чтобы прозвучать правильное количество раз, после чего рычаг возвращается в следующую выемку и останавливает дальнейшее вращение ударного поезда.

У счетчика есть тот недостаток, что он полностью независим от хронометрического поезда; если боевой поезд замедлится или по какой-либо другой причине часы не смогут бить, отсчетное колесо не будет синхронизировано со временем, показываемым стрелками, и его необходимо повторно синхронизировать, вручную отпуская боевой поезд до тех пор, пока он не переместится в правильное положение. позиция.

Стойка ударная

В конце семнадцатого века ударная стойка была изобретена . Реечный удар называется так потому, что регулируется реечным механизмом. Расстояние, на которое может упасть стойка , определяется кулачком в форме улитки, тем самым регулируя количество звуков звонка. В 20 веке существовало заблуждение, что механизм стойки и улитки был изобретен британским священнослужителем Эдвардом Барлоу в 1675–1676 годах. На самом деле изобретатель неизвестен.

Кулачок в форме улитки — это часть хронометрического поезда, который вращается каждые двенадцать часов; часто улитку прикрепляют к той же трубе, на которой крепится часовая стрелка. Наибольший диаметр кулачка находится в положении «один час», что позволяет стойке перемещаться лишь на небольшое расстояние, после чего ударный поезд останавливается; он наименьший в положении на 12 часов, что позволяет стойке двигаться дальше всего. Удар прекращается, когда последний зуб стойки захватывается сборочным поддоном.

Поскольку количество ударов часов определяется положением улитки, которая вращается в тандеме с часовой стрелкой, бой рейки редко рассинхронизируется. Реечный бой также сделал возможным использование часов с репетиром , которые можно заставить повторять последний отбитый час нажатием кнопки. Реечный бой стал стандартным механизмом, используемым в бою часов и по сей день.

Части механизма

Удар по стойке: кулачок в форме улитки (N) заставляет часы звучать правильное количество раз, проверяя падение стойки (M).

Эти детали есть во всех часовых механизмах. Буквы ниже относятся к схеме.

• Источник питания . Обычно он идентичен устройству, которое приводит в действие механизм измерения времени: в часах с весовым приводом это вторая гиря на шнуре (P), в часах с пружинным приводом это еще одна главная пружина . Хотя в более старых однодневных (30-часовых) часах часто использовался один груз или боевая пружина для привода как хронометрического механизма, так и механизма боя, в лучших часах использовался отдельный источник питания, поскольку механизм боя потребляет много энергии и его часто приходится заводить. чаще, а также для того, чтобы изолировать деликатный механизм хронометража от больших движений, происходящих в механизме боя. Для завода часов с боем необходимо заводить хронометр и детали боя отдельно.
• Ударная передача . Это зубчатая передача (G,H), которая уменьшает силу источника энергии и передает ее на молотковый механизм, который звонит в гонг. В старинных часах, чтобы снизить стоимость производства, он часто был точно таким же, как механизм хронометража , который управлял хронометрической частью часов, и устанавливался параллельно ему, с левой стороны, если смотреть на часы.
• Регулятор - устройство, предотвращающее слишком быстрое движение ударного поезда и контролирующее скорость удара. Если бы его не было, ударный поезд при отпускании вышел бы из-под контроля под действием пружины или веса. В большинстве часов это простой веер (или веер ) (К), плоский кусок листового металла, закрепленный на валу самой быстро вращающейся шестерни. Когда ударяющий поезд поворачивается, он сотрясает воздух, и трение воздуха ограничивает скорость поезда. Вместо этого в часах с боем и в некоторых современных часах используется центробежный регулятор .
• Механизм подсчета . Это упомянутая выше важная часть, которая в нужное время запускает ударную последовательность и подсчитывает нужное количество ударов. Это единственная часть механизма боя, которая прикреплена к механизму хронометража часов. Практически во всех современных часах используется стойка и улитка. Улитка (N) обычно устанавливается на центральном валу часов, который поворачивается каждые 12 часов. Также имеется рычаг разблокировки (L), который в час освобождает рейку и позволяет повернуть механизм ГРМ.
• Молот и гонг . Рычаг молотка (F) приводится в действие штифтами или зубцами (G) на одном из ударных колес поезда. Когда колесо вращается, штифт поднимает рычаг молотка до тех пор, пока рычаг не соскользнет со штифта, позволяя молотку упасть и удариться о гонг (E). В ранних домашних часах использовались традиционные колокольчики полусферической формы . Позднее в домашних часах использовались гонги, сделанные из длинных стальных трубок или брусков , которые по звуку больше напоминали большие церковные колокола . В каминных и других небольших часах используются толстые закаленные стальные проволоки, которые для экономии места свернуты в спираль.

Часы, у которых есть более сложные функции, чем просто отбивание часов, например, отбивание четверти часа или воспроизведение мелодий, часовщики называют «часами с боем». Дополнительные функции обычно выполняются вторым полным механизмом боя, отдельным от (часовой) системы боя, называемым «звеном боя». Эти часы имеют три гири или ходовые пружины, которые приводят в действие механизм отсчета времени, механизм боя и механизм боя.

Как это работает

Здесь описывается, как работает ударный механизм стойки и улитки. Этикетки относятся к рисунку выше.

Рычаг разблокировки (L) удерживает рейку (М) вверху, когда часы не бьют. На валу минутной стрелки (не показана), которая вращается один раз в час, имеется выступ. По мере приближения смены часов этот выступ медленно поднимает рычаг разблокировки, позволяя стойке падать до тех пор, пока ее острие не упрется в улитку (N) . Насколько может упасть стойка и, следовательно, количество ударов, определяется положением улитки. Ровно в час боящийся поезд (G, H, K) освобождается и начинает поворачивать. Когда он поворачивается, штифты (G) неоднократно поднимают молоток (F) и позволяют ему упасть, звоня в гонг (E) . Передаточные числа расположены так, что зубчатое колесо (Н) совершает один оборот за каждый удар. Небольшой штифт (S) на этом колесе зацепляется за зубья рейки, поднимая рейку на один зуб вверх за каждый оборот. Когда рейка достигает конца своих зубьев, она останавливает вращение ударного механизма (используя механизм, не показанный на рисунке, таким образом, что шестерня (H) удерживается неподвижно, а штифт (S) не входит в зацепление со рейкой, поэтому что стойка снова сможет свободно упасть в течение следующего часа). Таким образом, количество ударов равно количеству используемых зубьев рейки, которое зависит от положения улитки.

Виды боя часов

Продолжительность: 36 секунд. 0:36

Часы с кукушкой отбивают 8-й час механическим автоматом и звуком кукушки , отсчитывающим часы.

Специализированные типы часов с боем:

• Часы с курантами – бьют часы и куранты четверть часа, часто воспроизводя фрагменты мелодии, например, «Вестминстерские четверти» .
• Репетир – часы с боем, которые могут повторять бой при нажатии рычага, для определения времени в темноте.
• Музыкальные часы воспроизводят мелодии на музыкальной шкатулке. — помимо отсчета времени
• Часы-автоматы - с механически анимированными фигурами, которые периодически выполняют различные действия, обычно как часть часов, отбивающих часы.
  • Часы с кукушкой - особый тип часов-автоматов, возникший в Германии изображена анимированная птица, имитирующая птичьи крики . , на которых помимо ударов в колокол или гонг
• Судовые колокольные часы – отбивают корабельные колокола . вместо часов

Некоторые кварцевые часы также содержат динамики и звуковые чипы, которые электронным образом имитируют звуки боя или боя часов. Другие кварцевые часы с боем используют электрическую энергию для удара в колокола или гонги.

См. также

• Будильник
• Часы с репетиром (часовое искусство)
• Михайловские куранты
• Тринадцатый удар часов
• Вестминстерские куранты
• Уиттингтонские куранты
• Водяные часы

Источники и дальнейшее чтение

• Брутон, Эрик (2002). История часов и часов . Нью-Йорк: Тайм Уорнер . ISBN  0-316-72426-2 .
• Ландес, Дэвид (1983). Революция во времени: часы и создание современного мира . Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета . ISBN  0-674-76802-7 .
• Милхэм, Уиллис И. (1945). Время и хронометристы . Нью-Йорк: Макмиллан . ISBN  0-7808-0008-7 .
• Нидхэм, Джозеф (1986). Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Физика и физические технологии, Часть 2, Машиностроение . Тайбэй: Caves Books Ltd.
• Саймондс, RW (1947). Певснер, Николаус (ред.). Книга английских часов . Книги короля пингвинов . Хармондсворт и Нью-Йорк: Penguin Books .
• Антикварные часовые чудеса из Запретного города Китая (видео на YouTube)