Текст книги "Часы. От гномона до атомных часов"

Автор книги: Станислав Михаль

сообщить о нарушении

Текущая страница: 10 (всего у книги 12 страниц)

Электронные наручные часы с передачей информации о времени по радио

В 1962 г. американская фирма «Гамильтон Уотч Компани» получила патент на электрические балансовые наручные часы со встроенным микрорадиоприемником для приема радиосигнала, синхронизирующего ход часового механизма. Электрические импульсные сигналы в виде радиосигналов времени принимались и использовались для синхронизации частоты баланса наручных часов. Первоначальная конструкция, разработанная 15 лет назад, исходила еще из электроконтактной системы с балансовым осциллятором. Нынешняя техника интегральных схем в сочетании с высокочастотными кварцевыми осцилляторами воскрешает эту идею. При условии, что в международном масштабе были бы унифицированы частота передачи, вид модуляции и способ передачи информации о времени, можно было бы вновь вернуться к созданию системы синхронизации часов сигналами точного времени, передаваемого радиоволнами в целях весьма точного и надежного обеспечения измерения времени.

Если представить себе радиопередачу сигналов эталона времени на миллионы микрорадиоприемников, встроенных в наручные часы граждан земного шара, живущих в той же полосе, то мы поймем, насколько неэкономично и излишне сложно то, что в часах каждого из нас работает отдельный часовой механизм. Ведь его ход также приходится дополнительно корректировать по сигналу времени, передаваемому с центральной часовой станции, но делать это вручную. Напрашивается перспективное решение, согласно которому вместо часового механизма мы бы имели на своих «часах» лишь электронное устройство – радиоприемник с подходящим дешифратором сигналов времени, который дешифровал бы первоначальные сигналы от сильно удаленного передатчика и превращал бы их в оптические или акустические сигналы времени. Такой приемник имел бы совершенно незначительный расход энергии, поскольку энергия расходовалась бы лишь в тот момент, когда нажимается кнопка информации о времени, а во все остальное время приемник был бы выключен. Одновременно отпала бы надобность в сложной и сравнительно дорогой системе из кварцевых кристаллов и генераторов, делителей частоты и счетчиков колебаний, которые теперь являются обязательным элементом для выработки сигналов времени в каждых электронных часах с кварцем[23]23
  Такая система нереализуема прежде всего в силу того, что показания времени в каждом часовом поясе разные, с учетом этого радиосистемы единого времени строятся по-иному. (Прим. науч. ред.)


[Закрыть].

Атомные часы

Если оценивать точность кварцевых часов с точки зрения их кратковременной стабильности, то надо сказать, что эта точность значительно выше, чем у маятниковых часов, которые, однако, при длительных измерениях обнаруживают более высокую стабильность хода[24]24
  Это неправильно, современные кварцевые часы обеспечивают значительно более высокую точность, чем маятниковые – и кратковременную и долговременную (в 100 раз и более). (Прим. науч. ред.)


[Закрыть]. У кварцевых часов неправильность хода вызывается изменениями во внутренней структуре кварца и нестабильностью электронных систем.

Главным источником нарушения стабильности частоты является старение кристалла кварца, синхронизирующего частоту осциллятора. Правда, измерения показали, что старение кристалла, сопровождающееся повышением частоты, протекает без больших колебаний и резких изменений. Несмотря на. это, старение нарушает правильную работу кварцевых часов и диктует необходимость регулярного контроля другим устройством с осциллятором, имеющим устойчивую, неизменную частотную характеристику.

Быстрое развитие микроволновой спектроскопии после второй мировой войны открыло новые возможности в области точного измерения времени посредством частот, соответствующих подходящим спектральным линиям. Эти частоты, которые можно было считать эталонами частоты, привели к идее использовать квантовый генератор в качестве эталона времени.

Это решение было историческим поворотом в истории хронометрии, поскольку оно означало замену ранее действовавшей астрономической единицы времени новой квантовой единицей времени. Эта новая единица времени была введена как период излучения точно определенных переходов между энергетическими уровнями молекул некоторых специально выбранных веществ. После интенсивных исследований этой проблемы в первые послевоенные годы удалось построить прибор, работающий на принципе управляемого поглощения микроволновой энергии в жидком аммиаке при весьма низких давлениях. Однако первые опыты с прибором, оснащенным абсорбционным элементом, не дали ожидаемых результатов, поскольку расширение абсорбционной линии, вызываемое взаимными столкновениями молекул, затрудняло определение частоты самого квантового перехода. Лишь методом узкого пучка свободно летящих молекул аммиака в СССР А.М. Прохоров и Н.Г. Басов, а в США Таунс из Колумбийского университета сумели существенно понизить вероятность взаимных столкновений молекул и практически устранить расширение спектральной линии. В этих обстоятельствах молекулы аммиака могли уже играть роль атомного генератора. Узкий пучок молекул, впущенный через сопло в вакуумное пространство, проходит через неоднородное электростатическое поле, в котором происходит разделение молекул. Молекулы в более высоком квантовом состоянии направлялись на настроенный резонатор, где они выделяют электромагнитную энергию с неизменной частотой 23 870 128 825 Гц. Эта частота затем сравнивается с частотой кварцевого осциллятора, входящего в схему атомных часов. На этом принципе был построен первый квантовый генератор – аммиачный мазер (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation).

Н.Г. Басов, А.М. Прохоров и Таунс получили в 1964 г. за эти работы Нобелевскую премию по физике.

Изучением стабильности частоты аммиачных мазеров занимались также ученые Швейцарии, Японии, ФРГ, Великобритании, Франции и, не в последнюю очередь, Чехословакии. В период 1968-1979 гг. в Институте радиотехники и электроники Чехословацкой Академии наук построено и пущено в опытную эксплуатацию несколько аммиачных мазеров, которые выполняли роль частотных эталонов для хранения точного времени в атомных часах чехословацкого производства. У них была достигнута стабильность частоты порядка 10-10, что соответствует суточным изменениям хода в 20 миллионных частей секунды.

В настоящее время атомные стандарты частоты и времени используются в основном для двух главных целей – для измерения времени и для калибровки и контроля основных стандартов частоты. В обоих случаях сравнивают частоту генератора кварцевых часов с частотой атомного стандарта.

При измерении времени частота атомного стандарта и частота генератора кристаллических часов регулярно сравниваются, и по выявленным отклонениям определяют линейную интерполяцию и среднюю поправку времени. Истинное время получается тогда из суммы показаний кварцевых часов и этой средней поправки времени. При этом погрешность, возникшая вследствие интерполяции, определяется по характеру старения кристалла кварцевых часов.

Исключительные результаты, достигнутые с атомными стандартами времени, с погрешностью, равной лишь 1 с за целую тысячу лет, были причиной того, что на Тринадцатой генеральной конференции по мерам и весам, проходившей в Париже в октябре 1967 г., было дано новое определение единицы времени – атомной секунде, которая определялась теперь как 9 192 631 770 колебаний излучения атома цезия-133.

Как мы указали выше, при старении кристалла кварца постепенно нарастает частота колебаний кварцевого осциллятора и непрерывно увеличивается разница между частотами кварцевого и атомного осциллятора. Если кривая старения кристалла правильна, то достаточно корректировать колебания кварца лишь периодически, хотя бы через интервалы в несколько дней. Таким образом, атомный осциллятор может не быть постоянно связан с системой кварцевых часов, что весьма выгодно, поскольку ограничивается проникание мешающих влияний в измерительную систему[25]25
  В настоящее время широко используются рабочие эталоны времени и частоты серийного выпуска, непрерывно действующие и обеспечивающие точность порядка менее одной миллионной секунды в сутки, точность первичных эталонов еще в 100 раз выше. (Прим. науч. ред.)


[Закрыть].

Швейцарские атомные часы с двумя аммиачными молекулярными осцилляторами, демонстрировавшиеся на Всемирной выставке в Брюсселе в 1958 г., достигли точности в одну стотысячную секунды в сутки, что превышает точность точных маятниковых часов примерно в тысячу раз. Эта точность уже позволяет изучать периодические нестабильности скорости вращения земной оси. График на рис. 39, который представляет собой как бы изображение исторического развития хронометрических приборов и совершенствования методов измерения времени, показывает, как чуть ли не чудодейственным образом повысилась за несколько столетий точность измерения времени. Лишь за последние 300 лет эта точность увеличилась более чем в 100000 раз.

Рис. 39. Точность хода хронометрических приборов в период с 1930 до 1950 г.

Химик Роберт Вильгельм Бунзен (1811-1899) первым открыл цезий, атомы которого при надлежаще выбранных условиях способны поглощать электромагнитное излучение с частотой около 9192 МГц. Это свойство использовали Шервуд и Мак Кракен для создания первого цезиевого пучкового резонатора. На практическое использование цезиевого резонатора для измерения частот и времени направил свои усилия вскоре за этим Л. Эссен, работающий в Национальной физической лаборатории в Англии. В сотрудничестве с астрономической группой «Юнайтед Стейтс Нэвел Обсерватори» он уже в 1955-1958 гг. определил частоту квантового перехода цезия в 9 192 631 770 Гц и связал с действующим тогда определением эфемеридной секунды, что намного позднее, как указано выше, привело к установлению нового определения единицы времени. Следующие цезиевые резонаторы были сконструированы в Национальном исследовательском совете Канады в Оттаве, в лаборатории «Суисс де Речерс Хорлоджерес» в Невшателе и др. Первый коммерческий тип атомных часов промышленного производства выпустила на рынок в 1956 г. под названием «Атомихрон» американская фирма «Нешнл Компани Уолден» в Массачусетсе.

Сложность атомных часов заставляет предполагать, что применение атомных осцилляторов возможно лишь в области лабораторного измерения времени, выполняемого с помощью крупных измерительных аппаратов. В действительности так и было до последнего времени. Однако миниатюризация проникла и в эту область. Известная японская фирма «Сэйко-Хаттори», производящая сложные, хронографы с кристаллическими осцилляторами, предложила первые наручные атомные часы, изготовленные опять-таки в сотрудничестве с американской фирмой «Мак-Доннелл Дуглас Астронавтике Компани». Эта фирма производит также миниатюрный топливный элемент, являющийся энергетическим источником для упомянутых часов. Электрическую энергию в этом элементе размером 13 × 6,4 мм производит радиоизотоп прометия-147; срок службы этого элемента равен пяти годам. Корпус часов, изготовленный из тантала и нержавеющей стали, является достаточной защитой от бета-лучей элемента, излучаемых в окружающую среду[26]26
  Описываемые наручные часы с изотопным элементом питания являются обычными кварцевыми часами и не имеют никакого отношения к атомным часам с квантовыми генераторами. (Прим. науч. ред.)


[Закрыть].

Астрономические измерения, изучение движения планет в космосе и различные радиоастрономические исследования не обходятся теперь без знания точного времени. Точность, которая в таких случаях требуется от кварцевых или атомных часов, колеблется в пределах миллионных долей секунды. С растущей точностью подаваемой информации о времени нарастали проблемы синхронизации хода часов. Когда-то вполне удовлетворяющий всех метод передаваемых по радио сигналов времени на коротких и длинных волнах оказался недостаточно точным для синхронизации двух недалеко друг от друга расположенных хронометрических приборов с точностью большей, чем 0,001 с, а теперь и эта степень точности уже неудовлетворительна.

Одно из возможных решений – перевозки вспомогательных часов на место сравнительных измерении – дала миниатюризация электронных элементов. В начале 60-х годов были построены специальные кварцевые и атомные часы, которые можно было транспортировать на самолетах. Их можно было перевозить между астрономическими лабораториями, и при этом они давали информацию о времени с точностью одной миллионной доли секунды. Так, например, когда в 1967 г. осуществили межконтинентальную перевозку миниатюрных цезиевых часов, изготовленных калифорнийской фирмой «Хьюлетт-Паккард», этот прибор прошел через 53 лаборатории мира (он был и в ЧССР), и с его помощью был синхронизирован ход местных часов с точностью 0,1 мкс (0,0000001 с).

Для микросекундного сравнения времени можно использовать и спутники связи. В 1962 г. этот метод использовали Великобритания и Соединенные Штаты Америки путем передачи сигнала времени через спутник «Телестар». Намного более благоприятные результаты при меньших затратах дала, однако, передача сигналов с помощью телевизионной техники.

Этот метод передачи точного времени и частоты с помощью синхронизирующих телевизионных импульсов был разработан и развит в чехословацких научных учреждениях. Вспомогательным носителем информации о времени тут являются синхронизирующие видеоимпульсы, которые ни в какой степени не нарушают передачу телевизионной программы. При этом нет никакой надобности вводить в телевизионный сигнал изображения какие-либо дополнительные импульсы.

Условием для использования этого метода является возможность приема одной и той же телевизионной программы в местах нахождения сравниваемых часов. Сравниваемые часы предварительно регулируются до точности в несколько миллисекунд, а измерение должно потом производиться на всех измерительных постах одновременно. Кроме того, необходимо знать разницу во времени, потребную для передачи синхронизирующих импульсов от совместного источника, которым является телевизионный синхронизатор, к приемникам в месте нахождения сравниваемых часов.

Глава 4. Основные направления развития часового производства

Башенные часы

Исторически можно проследить развитие механических часов по отдельным типам и в связи с региональными условиями, которые имели немалое влияние на возникновение важных центров часовой промышленности, на создание школ часовщиков мирового значения и на дифференциацию уровня этой ремесленной и художественной отрасли в различных странах Европы и других частях мира.

Главным и почти единственным материалом башенных часов, особенно в ранний период их строительства, было железо, из которого изготовляли не только все части рамы, но и валы, шестерни, трибы и т.п. Средневековые кузнецы и слесари были, собственно говоря, первыми часовщиками, создавшими крупные часы. Кузнечная техника сильно влияла на конструктивные элементы механизма, например на клиновые соединения частей рамы, на закрепление шестерен поперечными клиньями на валах для защиты от осевого смещения. Неразъемные соединения бывали тогда клепаными или же сварными.

Значительные изменения формы можно проследить прежде всего по рамам часов. Несущие угловые колонки в самых старых башенных часах первоначально имели форму, подобную опорным храмовым колоннам, относительно поперечных и продольных полос рамы они обычно бывали повернутыми на 45°. Иногда рама была не массивной и напоминала скорее птичью клетку, имела легкую конструкцию. Угловые колонки, тоже из плоских металлических полос, позднее стали делать прямыми. Сверху они заканчивались орнаментально оформленными головками, а снизу – ножками. Орнаментальные элементы имели сначала форму многогранных пирамидальных или круглых головок, несомых сводчатыми хвостовиками. С начала XVII в. все чаще стали появляться на часах плоские головки из клепаного железа, свернутого в завитки. Примерно в то же время, может быть несколько раньше, появились остроконечные кованые головки, как, например, у башенного механизма, который первоначально был установлен на башне крепости Орлик в Южной Чехии. На некоторых башенных часах XVII в. встречаются несущие колонки круглого сечения. С монументальными часами на башне Вестминстерского дворца в Лондоне появились в конструкции башенных часов некоторые новые элементы. Кроме уже указанного дифференциального стопорного спуска, тут были уже существенные изменения в раме. Вместо обычной клетьевой рамы, которую использовали в течение столетий, Дент и Денисон отдали преимущество горизонтальной раме с валами, расположенными в общей горизонтальной плоскости.

Нет сомнения в том, что производство шестерен было самым сложным делом во всем строительстве часов. Большие шестерни башенных часов изготавливались отдельными частями, которые затем собирали в единое целое. Главным несущим элементом такой шестерни была ступица, как правило, с четырьмя лучевидными спицами. Концы спиц проходили через боковую сторону венца с торцовой зубчатой нарезкой. Неподвижные соединения выполнялись сваркой в кузнечном горне. Иногда сварной шов заменялся или укреплялся заклепками. Детальный осмотр венца шестерни показывает тогдашний способ изготовления зубьев. На боках венцов некоторых механизмов до сих пор видны следы размеченных окружностей впадин, показывающих высоту зубьев. Вершины зубьев часовщики размечали кернами. Линия соединения выбитого керном углубления с центром колеса показывала ось симметрии профиля зуба. Валы колес имели сечение первоначально четырехгранное, шести– или восьмигранное, а позднее часовщики стали предпочитать круглые профили. Цевочные (люцерновые) трибы, обычные для башенных часов, являются следующим примером сборных деталей часового механизма. В пробитые или просверленные отверстия в их торцах закреплялись клепками стальные трубки, выполняющие роль зубьев. Склепанный комплект насаживали на вал и закрепляли поперечными клиньями продольного смещения.

Несколько таких указаний на старую технологию могли бы привести к ошибочному взгляду, что средневековые часовщики работали лишь с весьма ограниченными средствами и методами. Однако нельзя забывать, что уже с половины XIV в. стали возникать в Европе первые куранты со сложными астрономическими механизмами, которые не могли обойтись без концентрических полых валов. Такие концентрические валы имели, судя по сохранившимся сообщениям, и падуевские куранты, построенные в 60-х годах XIV в. Джиованни Дондином, а также примерно на полвека более молодые пражские куранты. Успешное для тогдашнего времени решение бесспорно сложного производства длинных полых валов было обязательным условием для изображения взаимного дневного и ночного движения Солнца, месяца и звезд на общем круглом часовом циферблате.

Влияние изоляции Англии от ранних направлений технического развития часового дела на Европейском континенте, свойственное этой стране, впрочем, и позднее, заметно проявилось и в конструкции английских башенных часов, где наряду с классической клетьевой рамой возникла и весьма простая вертикальная рама с горизонтальными осями колес, расположенными в общей вертикальной плоскости. Как и в других странах, в Англии железо было очень дорогим материалом. Поэтому некоторые английские часовщики из внутренних районов страны изготовляли из железа самое ограниченное количество деталей, например валы и шестерни, но раму часов они изготовляли только из толстых деревянных балок. Одним из немногих сохранившихся свидетельств этого являются, например, старые деревянные башенные часы в Хеддон Холле в графстве Дербишир. В западных областях Англии, богатых железной рудой, рамы башенных часов изготовляли в большинстве случаев из железа. Часы с деревянной или металлической вертикальной рамой, которые стали особенностью английского башенного «часостроительства», еще до сих пор сохранились в различных городах этой страны – в Калстоке, Корнуэлле, на башне храма св. Николая в Дорсете и в некоторых других городах.

Надо еще упомянуть о гирях, которые оставались в течение многих столетий одним из традиционных средств привода больших часов. В течение трех первых веков с момента возникновения механических часов такие гири делали исключительно из камня. На башню они сначала поднимались вручную с помощью большого заводного колеса, снабженного несколькими ручками для обслуживающего персонала. Заводное колесо насаживали непосредственно на вал барабана ведущего колеса. Трудность поднимания груза весом до нескольких центнеров вынудила изыскивать для этого подъемные приспособления, которые появились в виде зубчатой передачи, состоящей из малого триба на вспомогательном заводном валу и большой шестерни с защелкой и храповым колесом на ведущем валу.

Настенные и настольные часы

На рубеже XIV и XV вв. стали чаще встречаться изготовленные полностью из железа комнатные часы, приводимые грузом. Сначала они по своей схеме и конструктивным элементам отличались лишь немногим от больших башенных часов.

Первоначальными отличительными признаками таких готических часов были простота, экономичность, относительная легкость конструкции с открытой бескорпусной рамой, без украшений или же, позднее, с декоративными элементами. Привод грузом (гирей) предопределял не только форму часов, но и их расположение – приподнятое положение, необходимое для достижения как можно более долгого хода. Настенные часы с гирей пользовались популярностью и позднее, когда уже был внедрен пружинный привод.

Примерно к 1600 г. возникли в английских часовых мастерских так называемые люцерновые настенные часы сначала железные, а вскоре из бронзы и латуни. Наименование этих часов будто бы было вызвано формой их корпуса (они были похожи на старые свечные фонари), но по другой версии их наименование возникло из слова «лакттен», которое тогда означало «латунь». Каркас люцерновых часов образовывали две горизонтальные массивные плиты, соединенные четырьмя угловыми колонками, как правило, круглого сечения. Далее стенка с шарнирным ушком бывала железная, а боковые съемные дверцы обычно латунные. Переднюю часть часов закрывал круглый циферблат с одной резной стальной стрелкой и с римскими цифрами, выгравированными в кольцевидном междукружье. Внутренняя металлическая площадь циферблата, образовываемая главной циферблатной плитой, обычно украшалась гравированными фигурами или цветочным орнаментом. На крестообразном щипце, закрепленном над механизмом, к головкам угловых колонок рамы обычно подвешивался мощный бронзовый колокол. Нижнее пространство вокруг колокола заполняли резные и гравированные элементы, закрывающие большой круглый горизонтальный баланс, расположенный над верхней плитой рамы. Старые люцерновые часы производства первой половины XVII в. имели шпиндельный спуск с двуплечим балансом, выполнявшим роль билянца. Во второй половине этого же века такой баланс стал уступать место короткому маятнику, находившемуся впереди циферблата. Большинство таких люцерновых часов имели в задней части за механизмом для хода еще механизм боя со стопорным колесом. Оба механизма приводились гирями, подвешенными на веревках, а позднее – на цепях.

Вплоть до конца XVII в. люцерновые часы имели лишь часовую стрелку. Двухстрелочные люцерновые часы стали производить лишь в XVIII в., и тогда же стали переделывать на двухстрелочные прежние однострелочные часы. Меньшая из этих стрелок с круглым отверстием изготовлена в самом начале XVIII в., когда имелась уже фрикционная муфта для облегчения вращения стрелки независимо от механизма, причем в таком виде, в каком еще и теперь бывает стрелка у настенных и настольных часов. Несмотря на то, что люцерновые часы приводились в движение исключительно гирями, их можно было повесить на стену или поставить на стол. Наряду с подвесной серьгой и двумя опорными стержнями на задней железной плите у таких часов имелись еще четыре декоративные фасонные ножки для того, чтобы их можно было поставить на стол.

Кроме железных готических часов признанной формы, располагавшихся часто на настенных кронштейнах, и люцерновых часов, к старейшим типам настенных часов относятся и часы в виде тарелок. Их первые экземпляры возникли в Германии очень рано, уже в конце XVI в. Их наименование произошло по характерному облику круглого, как тарелка, циферблата. Механизм таких часов имел шпиндельный спуск с коротким маятником перед циферблатом. В течение XVIII в. было построено много таких клепаных, резных или покрашенных часов разного вида.

Установка часов на стенных консолях относится уже к готической эпохе. Тогда часы приводились в движение исключительно гирей, а потому кронштейн играл большую функциональную роль. Несколько иное значение кронштейн приобрел позднее – около середины XVIII в., когда из Франции распространилось в другие страны Европы строительство консольных настенных часов с пружинным приводом. Деревянная консоль стала составной частью корпуса часов и оформлялась с ним одинаково в смысле стиля и орнамента. Самого большого совершенства и самого большого изобразительного богатства достигли французские «пендели» («маятники»), названные так в силу хорошо видного в суженной и затем расширяющейся нижней части стеклянного корпуса маятника. Преобладание разных элементов и металлических аппликаций, украшающих корпус часов, создавало эффектный ансамбль, который можно было использовать либо в качестве настенных часов, либо, сняв с консоли, в качестве настольных часов.

При Людовике XV и Людовике XVI во Франции появилась мода на настенные «картельные» часы. Их изощренные по форме, украшенные листовым орнаментом корпуса первоначально отливались из бронзы, которую затем золотили. На чехословацкой земле в этом типе часов появились элементы классического стиля и элементы рококо, затем дорогие металлические отливки стали заменять резьбой по дереву, художественная ценность которой была отнюдь не меньшей.

Во второй половине XVIII в., в период расцвета интереса к фигурным автоматам и играющим часам, возник новый вариант настенных часов, часовой механизм которых, как правило, вставлялся в художественно разрисованную композицию с пейзажной или архитектурной тематикой, вписанной в позолоченную раму. Из этих «картинных часов» несколько позднее, в начале XIX в., развились рамные часы со стереотипным орнаментом. Самой существенной и самой дорогой частью этих часов была наряду с часовым механизмом позолоченная рама в стиле бидермейера или позднего рококо.

Самым распространенным, а также самым поздним видом настенных часов были так называемые «пенделовки» («маятниковые» часы), которые стали производить главным образом в Австрии в конце XVIII в. и в начале XIX в. Австрийские часовщики исходили из прямоугольного четырехгранного застекленного корпуса, украшенного резными орнаментами, тогда как образцом для подобных часов американского происхождения были более сложные по форме линии некоторых музыкальных инструментов – банджо, гуслей и т.п. Настенные часы тоже имели много вариантов. Самыми интересными из них были часы, различающиеся главным образом по внешнему виду их корпусов, но такие часы различались и по техническим особенностям, влиявшим на конфигурацию их корпуса.

В XVI в., в период расцвета Возрождения в Центральной Европе, большой популярностью пользовались настольные часы с пружинным приводом, встроенные в замкнутый футляр с резными и гравированными орнаментами. Их стали производить из новых для того времени материалов – латуни и бронзы, которые примерно к половине XVI в. стали в часовом деле привычным материалом благодаря их выдающимся качествам, с точки зрения резчиков и граверов. Хороший опыт с производством латунных и бронзовых ящиков для часов привел часовщиков к мысли о замене некоторых деталей самого механизма часов, вырабатывавшихся раньше сплошь из железа, латунными и бронзовыми деталями. Это относилось прежде всего к шестерням, барабанам для пружин, улиткам и др. Латунь, которая хорошо поддается обработке и прочна, оказалась ценной и с точки зрения повышения эстетического вида часов, и она неразрывно соединила часовую технику с художественной деятельностью, привлекла к участию в производстве часов многих золотых дел мастеров, граверов, чеканщиков, художников.

Одной из самых характерных особенностей настольных часов XVI и XVII вв. были сравнительно стройные четырехгранные или шестигранные корпуса с металлическим колоколом в верхней части. Обычно поверхность этих корпусов декорировалась гравированными, резными плоскими или рельефными орнаментами, чаще всего фигурными. Внутреннее расположение механизмов решалось тогда двумя возможными способами. По первому способу основу механизма составляла ярусная рама с ходовым механизмом в верхней части и с механизмом боя в нижней части.

Эти части разделялись платиной с отверстиями для цапф вертикальных осей обоих механизмов. Описанный тип часов с вертикальными осями и ярусной рамой типичен для ранних французских часов, производство которых было в то время сосредоточено в южнофранцузской области вокруг Блуа, а в конце XVI в. – и для швейцарских и итальянских часов.

Другим типом часов, по времени, может быть, даже более молодым, но который пользовался большой популярностью еще в последующем периоде раннего барокко, явились так называемые башенные часы. Они появились во второй половине XVI – в начале XVII в. из часовых центров в Аугсбурге и Нюрнберге. Они отличались замечательной гармонией механических качеств с характерными архитектурными элементами стиля Возрождения и раннего барокко. Эти южногерманские часы долго оказывали влияние на часовое производство во всей Центральной Европе. Они имели рамы с вертикальными угловыми колонками, закрепленными в верхней и нижней плитах. Ходовой механизм и механизм боя располагались друг за другом в одной и той же плоскости. Как и у французских часов, здесь в верхней башнеобразной части корпуса было пространство для колокола, подвешивавшегося либо на резном перекрещенном двуплечем щипце, либо закреплявшегося сзади на специальной скобе. Одни из красивых башенных часов, построенных в 1549 г. пражским часовщиком Ганушем Шгейнмейсселем, являются еще и теперь составной частью коллекции художественно-промышленного музея в Праге. Они относятся к редким сохранившимся доказательствам высокого уровня чешского часового мастерства в период, предшествовавший эпохе Рудольфа.

Башенные часы отличались зачастую не только высокой художественной обработкой, но и высоким техническим уровнем. Кроме обычных механизмов, они иногда имели специальные циферблаты для измерения звездного и солнечного времени, для наблюдения за фазами Луны, имелись шкалы для изображения положения Солнца и Луны в зодиаке и различные календарные циферблаты. Движение планет некоторые часовщики воспроизводили даже некруглыми эллиптическими зубчатыми механизмами.

Из мастерских тогдашних аугсбургских часовщиков вышли также прекрасные экземпляры фигурных часов с движущимися фигурами музыкантов, античных богов, воинов или различных животных – львов, слонов, попугаев и т.д. Сложность этих автоматов, творцы которых отваживались использовать для отображения времени наряду с классическими однострелочными циферблатами различные поворотные циферблаты на цилиндрических или сферических поверхностях, зависела от функциональной схемы кинематического механизма, нередко исключительно сложного. Например, такие часы в виде коляски с парой или четверкой коней двигались при отбивании часов по столу, причем одновременно двигались все фигуры, находившиеся в коляске. Не менее сложным был фигурный механизм в других часах, например в форме лодки. Большинство этих настольных автоматических часов, изготовленных из бронзы, латуни или из дерева и металла одновременно, достигали значительных размеров. Их длина колебалась в пределах от 60 до 90 см. В корпусах этих часов бывали еще дудочные или колокольные музыкальные механизмы, ход которых был синхронизирован с работой часового механизма. Применение движущихся фигур, конечно, в упрощенной схеме, без сложной автоматики, сохранялось и в более позднее время. Французские или венские настольные часы с литой бронзовой и золоченой фигурной пластикой XVIII в. имитировали библейские фигуры или сцены из античной мифологии. В XIX в. эти мотивы уступили место романтическим сценам, особенно у так называемых часов «О сауваж» (aux sauvages), украшенных фигурами негров, индейцев и т.п. С традицией фигурных автоматных часов XVI и XVII вв. были связаны часы с аллегорическими мотивами; для этих часов было характерно сочетание механизма боя с фигурным механизмом.