3. Появление механических часов
С развитием науки и техники появились новые возможности по созданию инструментов для измерения времени. Появились механические часы. Это уже четвертый принцип действия часов, четвертая S-кривая.
Все началось с гиревых часов, точнее с создания механизма генерации автоколебаний под действием силы тяжести.
3.1. Гиревые часы
(четвертое поколение приборов для измерения времени)
Нет доставерных данных о том, кто придумал механические часы. Но есть предположение, что идея создания механических часов принадлежит монаху Герберту из Ориллака, ставшему впоследствие римский папой Сильвестром II (950—1003).
Зато точно известно, что первые механические башенные часы были построены англичанами в Вестминстерском аббатстве в 1288 году. С тех пор началось победоносное шествие механических часов в Европе.
За счет какой энергии работают гиревые часы? Колебания в этих часах поддерживаются периодическим подталкиванием зубцов храпового колеса, соединенного с висящей гирей. Именно гиря и обеспечивает энергией автоколебательный процесс. Неизменный вес гири и обеспечивает стационарность процесса, а работа внешних сил груза компенсирует потери механической энергии на трение в системе (Илл. 12).
Илл. 12 Схема работы гиревых башенных часов
Сначала появился самый простой часовой механизм на механическом принципе. В нем было всего три зубчатых колеса. Этого оказалось достаточно, чтобы создать автоколебательный процесс, при котором работает однострелочный циферблат. В ТРИЗ такая минимально работоспособная система называется функциональный центр. Чтобы появилась минутная стрелка, понадобилось еще одно зубчатое колесо (в терминах ТРИЗ – это уже развертывание системы). Впрочем, все это было намного позднее. А первые часы были без стрелок.
В то время религия играла большую роль в жизни людей. И большая часть общественной жизни проходила с ее участием. А главной потребностью у церкви в годы было своевременно собирать людей на службу и другие собрания. Именно поэтому проблема определения времени так волновала церковных деятелей. Именно поэтому первые часы стали устанавливать в церквях.
Сначала часы просто устанавливались в церквях, чтобы вовремя приглашать прихожан к службе. Но потом стали устанавливать на башнях, чтобы жители города могли следить за временем, и вовремя собираться на городские собрания. Но как информировать о времени людей которые не могуг видеть часы? Ведь стрелок с циферблатами еще не было.
И тогда часовщики вспомнили о ресурсе, который уже был в храмах – колоколе! Часы объединили с колоколом. Так появилась очень удобная би-система – часы на башне стали отбивать время так, что даже не глядя на башню человек мог слышать, сколько раз бьют часы, а значит узнать время.
Впервые о таких часах с боем написал флорентийский писатель Данте Алигьери. Именно такие часы были установлены на колокольне башни собора Святого Марка в Венеции в 1493 году. Созданы они были известным часовщиком Джаном Карло Ренье. Эти часы не имели циферблата и лишь звучали в определенное время. Это было время молитвы или бой через определенные интервалы времени.
Позднее система колокольного перезвона усложнилась, а колокольный перезвон стал искусством. На колоколах научились играть мелодию. А еще через некоторое время люди разработали техническую систему, что часы на башне выбивали мелодию на колоколах. Часы усложнились, но стали эффективнее – это была уже совсем другая техническая система – часы с возможностью играть музыку.
Достаточно быстро часовщики вспомнили удобство наглядности, свойственной солнечным часами и по аналогии с циферблатом солнечных часов, придумали циферблат с часовой стрелкой. Это было несложно поскольку вращение уже было в механизме генерации автоколебаний, и достаточно было установить зубчатое колесо уже чтобы установить часовую стрелку. Так появились башенные гиревые часы с часовой стрелкой.
Сначала часы строились только в храмах, спустя два-три столетия гиревые часы перестали быть атрибутом только башен и церквей. С развитием технологий работы с металлом, в XIV – XV веках они стали компактнее, после чего были созданы первые напольные и настенные часы. Но даже настенные часы были очень тяжелыми. И кроме этого они приводились в действие с помощью груза, который надо было подтягивать каждые 12 часов.
Однако, налицо прорыв в технике вызвал прорыв в рынках для часов – новые гиревые часы можно было устанавливать в домах состоятельных людей. По своей конструкции они полностью копировали большие башенные часы, но были миниатюрнее. В этих системах прослеживается реализация двух тенденций развития технических систем:
– миниатюризация технической системы и,
– развертывание типоразмерного ряда.
С развитием технологии механической обработки металлических деталей часов, появления специальной оснастки и инструментов для изготовления, они становились дешевле. С удешевлением часы становились доступными все более и более широкому кругу лиц (реализация тенденции удешевления технических систем).
К сожалению, несмотря на несомненные преимущества перед песочными часами, новая конструкция была несовершенной, а точность зависела от величины массы груза, «смазанности» механизма и других причин и плохо поддавалась регулировке. И хотя точность гиревых часов были точнее всех предыдущих видов часов (солнечных, водяных и песочных), скоро и ее стало не хватать. Нужна была конструкция более точных часов.
Конец ознакомительного фрагмента.