Фузейные часы что это
Фузея (часы)
Фузея — специальное устройство в механических часах с пружинным приводом, в виде усеченного конуса, предназначенное для выравнивания крутящего момента, передаваемого от барабана заводной пружины на главную колесную систему часов.
По мере расходования завода пружины, фузея компенсирует падение крутящего момента путём увеличения передаточного числа, повышая, таким образом, равномерность хода часов, за весь период работы механизма от одного завода до другого.
После изобретения английским часовщиком Томасом Мьюиджем в 1755 году свободного анкерного хода, практическая необходимость в фузее отпала, однако, её все ещё можно встретить в дорогих коллекционных часах эксклюзивных серий.
Содержание
Предпосылки к созданию
Первые механические часы использовали в качестве источника энергии гиревой двигатель. Он был прост в изготовлении, весьма надежен и обеспечивал высокую равномерность крутящего момента. Гиревой двигатель состоял из приводного барабана, на который наматывался трос, державший металлическую гирю. В абсолютном большинстве случаев вес тросика или цепи, на которых подвешена гиря, можно считать пренебрежимо малым по сравнению с весом самой гири, следовательно, усилие, развиваемое гиревым двигателем, можно считать постоянным за все время работы часов от подъёма на гири на максимальную высоту до её полного опускания.
Пружинный двигатель, в отличие от гиревого, имел серьёзный недостаток: крутящий момент, развиваемый заводной пружиной, убывал по мере расходования завода.
Все ранние варианты спусковых механизмов (цилиндровый, штифтовой спуск Аманта, английский анкерный спуск с отходом) имели сильную зависимость скорости хода от величины крутящего момента, передаваемого на спусковое колесо. [1] В особенности указанный недостаток относится к часам со шпиндельным спуском и билянцем, так как билянец, применявшийся в качестве регулятора хода, вообще не имел собственного периода колебаний. Его период колебаний напрямую зависел от крутящего момента.
Изобретение фузеи обычно приписывается пражскому часовщику Якобу Цеху в 1525 г. [2]
Однако, поскольку совершенно очевидно, что до изобретения балансового колеса ни один портативный прибор для измерения времени не мог работать без устройства для выравнивания крутящего момента, то можно предположить, что механизмы, подобные фузее, существовали значительно раньше.
Устройство и принцип работы
Фузея представляет собой усеченный конус, который соединяется с барабаном заводной пружины при помощи специальной цепочки (т. н. цепь Гааля). На боковой поверхности фузеи выточена канавка в виде конической винтовой спирали, в которую укладывается цепь Гааля при наматывании её на фузею. Цепочка крепится к конусу в нижней его части (в точке наибольшего радиуса) и наматывается на него снизу вверх.
В основании конуса размещается шестерня, которая передает крутящий момент на главную колесную систему часов.
В начальный момент времени (рис. 1.) завод пружины максимальный, а цепочка полностью намотана на конус фузеи. По мере расходования завода, барабан заводной пружины вращается, цепочка наматывается на барабан и сматывается с фузеи. При этом радиус огибания цепочкой барабана остается постоянным, а радиус огибания конической поверхности фузеи плавно увеличивается с каждым витком. Передаточное число является отношением радиуса ведомого вала к радиусу ведущего вала. [3]
Таким образом, уменьшение крутящего момента, развиваемого заводной пружиной компенсируется увеличением передаточного числа между барабаном заводной пружины и фузеей. Радиальный и осевой шаг спиральной канавки фузеи подбираются таким образом, чтобы крутящий момент, передаваемый через шестерню (W) на главную колесную систему часов, оставался постоянным.
Когда весь завод пружины израсходован (рис 2)., вся цепочка намотана на барабан. Для того чтобы снова завести часы, необходимо вращать ключом не ось пружины, как это делается в большинстве современных конструкций (в часах с фузеей она закреплена неподвижно), а ось фузеи, при этом цепь Гааля наматывается обратно на фузею, вращая таким образом барабан и заводя пружину часов.
В отличие от обычных часовых механизмов, где усилие, с которым нужно вращать заводной ключ, плавно возрастает по мере завода пружины, в часах с фузеей усилие заводного ключа всё время остаётся постоянным. Заводящий такие часы не знает, сколько ещё осталось до полного завода пружины. Поэтому часы с фузеей обязательно обязательно должны иметь ограничитель, препятствующий перезаводу пружины и обрыву цепи, связывающей заводной барабан с конусом фузеи. Обычно ограничитель выполняется в форме флажка (см. иллюстрацию в правом верхнем углу статьи). Когда последний виток цепочки будет намотан на конус, цепочка приподнимет флажок, и тот упрётся в ограничитель, расположенный на задней крышке часов, препятствуя таким образом дальнейшему проворачиванию заводным ключом конуса фузеи.
Старинные карманные часы с фузеей Murray & Co (Мельбурн, Австралия)
Помимо элегантности и выдержанного стиля, эти часы интересны одним интересным механическим усложнением, которое называется фузея.
Немного о фузее, история вопроса
| 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. Важная задача создания миниатюрных переносных часов и точных морских хронометров, способных работать в условиях тряски и качки, подвигла изобретателей к созданию часов с пружинным двигателем. Довольно компактная стальная пружина спиральной формы, с усилием намотанная на вал, по мере разматывания сообщает усилие колесной системе часов. Взяв за отправную точку изобретения Леонардо Да Винчи, несколько поколений часовых мастеров пришли к компактному и эффективному устройству фузеи, применяемому с 16 века и по сей день без существенных изменений. Кинематическая схема фузейного двигателя (двоеточием обозначены неподвижные соединения): Плата механизма : Центральная ось барабана : Внутренний виток пружины : Пружина : Внешний виток пружины : Стенка барабана : Первый крючок цепи : Цепь : Второй крючок цепи : Внешняя сторона улитки фузеи. |
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!
Современные часы с фузеей
В наши дни в 99,9% выпускаемых компактных часов используется швейцарский анкерный тип механизма, усилие натяжения пружины на точность хода которого влияет очень слабо. Поэтому фузея скорее относится к «легендам» часовых механизмов, и находит применение только в самых точных приборах измерения времени. К таким относятся коллекционные морские хронометры (а также советский хронометр 1-го МЧЗ), и некоторые модели часов, выполняемые на заказ.
Старинные карманные часы австралийского мастера Мюррея
Эмалевый циферблат подписан Bethel Jacobs HULL (по-видимому, название торгового дома). Синеные стальные стрелки. Тонкие римские цифры, черные минутные метки. Секундная стрелка не предусмотрена, что придает часам особую старинную изысканность.
Корпус с открывающимся стеклом для перевода стрелок.
1 Определение долготы возможно только посредством сравнения показаний «гринвичского» хронометра с показаниями солнечных часов в данной точке (подробнее рекомендую об этом почитать в статье о малом морском хронометре Wittnauer).
Старинные часы и карманные часы
 |
Приветствую всех, кому интересны фузейные часы и механизмы!
Фузея — специальное устройство в механических часах с пружинным приводом, в виде усеченного конуса, предназначенное для выравнивания крутящего момента, передаваемого от барабана заводной пружины на главную колесную систему часов.
По мере расходования завода пружины, фузея компенсирует падение крутящего момента путём увеличения передаточного числа, повышая, таким образом, равномерность хода часов, за весь период работы механизма от одного завода до другого.
После изобретения английским часовщиком Томасом Мьюиджем в 1755 году свободного анкерного хода, практическая необходимость в фузее отпала, однако, её все ещё можно встретить в дорогих коллекционных часах эксклюзивных серий.
Первые механические часы использовали в качестве источника энергии гиревой двигатель. Он был прост в изготовлении, весьма надежен и обеспечивал высокую равномерность крутящего момента. Гиревой двигатель состоял из приводного барабана, на который наматывался трос, державший металлическую гирю. В абсолютном большинстве случаев вес тросика или цепи, на которых подвешена гиря, можно считать пренебрежимо малым по сравнению с весом самой гири, следовательно, усилие, развиваемое гиревым двигателем, можно считать постоянным за все время работы часов от подъёма на гири на максимальную высоту до её полного опускания.
Пружинный двигатель, в отличие от гиревого, имел серьёзный недостаток: крутящий момент, развиваемый заводной пружиной, убывал по мере расходования завода.
Вариант конструкции фузеи, предложенный Леонардо да Винчи примерно за 30 лет до изобретения, сделанного Якобом Цехом.
Все ранние варианты спусковых механизмов (цилиндровый, штифтовой спуск Аманта, английский анкерный спуск с отходом) имели сильную зависимость скорости хода от величины крутящего момента, передаваемого на спусковое колесо. В особенности указанный недостаток относится к часам со шпиндельным спуском и билянцем, так как билянец, применявшийся в качестве регулятора хода, вообще не имел собственного периода колебаний. Его период колебаний напрямую зависел от крутящего момента.
Изобретение фузеи обычно приписывается пражскому часовщику Якобу Цеху в 1525 г. Однако, поскольку совершенно очевидно, что до изобретения балансового колеса ни один портативный прибор для измерения времени не мог работать без устройства для выравнивания крутящего момента, то можно предположить, что механизмы, подобные фузее, существовали значительно раньше.
Барабан заводной пружины и фузея, соединённые цепью Гааля.
Фузея представляет собой усеченный конус, который соединяется с барабаном заводной пружины при помощи специальной цепочки (т. н. цепь Гааля). На боковой поверхности фузеи выточена канавка в виде конической винтовой спирали, в которую укладывается цепь Гааля при наматывании её на фузею. Цепочка крепится к конусу в нижней его части (в точке наибольшего радиуса) и наматывается на него снизу вверх.
В основании конуса размещается шестерня, которая передает крутящий момент на главную колесную систему часов.
В начальный момент времени завод пружины максимальный, а цепочка полностью намотана на конус фузеи. По мере расходования завода, барабан заводной пружины вращается, цепочка наматывается на барабан и сматывается с фузеи. При этом радиус огибания цепочкой барабана остается постоянным, а радиус огибания конической поверхности фузеи плавно увеличивается с каждым витком. Передаточное число является отношением радиуса ведомого вала к радиусу ведущего вала.
Таким образом, уменьшение крутящего момента, развиваемого заводной пружиной компенсируется увеличением передаточного числа между барабаном заводной пружины и фузеей. Радиальный и осевой шаг спиральной канавки фузеи подбираются таким образом, чтобы крутящий момент, передаваемый через шестерню на главную колесную систему часов, оставался постоянным.
Когда весь завод пружины израсходован, вся цепочка намотана на барабан. Для того чтобы снова завести часы, необходимо вращать ключом не ось пружины, как это делается в большинстве современных конструкций (в часах с фузеей она закреплена неподвижно), а ось фузеи, при этом цепь Гааля наматывается обратно на фузею, вращая таким образом барабан и заводя пружину часов.