история и искусство
"Металлоснабжение и сбыт",  январь (2006)

Железное сердце средневекового города


Николай  Григорьев

Не хотите прогуляться по средневековому городу? Осуществив это передвижение во времени, вы, между прочим, останетесь без привычных часов на руке. И быстро заметите, что ориентироваться — и во времени, и в пространстве — вам помогает одна и та же башня. Не расстраивайтесь из-за этого небольшого неудобства: знайте, вы наблюдаете не только юность Европы, но и раннее детство часов. Во всяком случае тех, к каким привыкли.

 Впрочем, отправившись в европейское Средневековье, самого начала хронометрии мы, конечно, не застанем. Время человек измеряет не одну тысячу лет (быть может, кому-то необходимо было договориться хотя бы приблизительно о встрече... а быть может, о прогулке?), и средств для этого скопилось немало. Тысячу лет назад самым совершенным из них были водяные часы. Время в них текло неторопливо, однако и на месте не стояло: к началу второго тысячелетия уже были созданы весьма сложные водяные часы: с циферблатом, механизмом боя, танцующими фигурками... Передовым народом в этом деле были арабы, чьи государство и культура переживали расцвет во времена тысячелетней давности.

Арабские астрономические приборы, и прежде всего часы, вызывали немалый интерес у европейцев, и именно часам уделяет особое внимание в ходе своих учебных поездок монах Герберт, впоследствии римский папа Сильвестр II (950—1003). Его стараниями достижения арабской хронометрии используются в европейском хозяйстве, а сам он работает над всевозможными к ним усовершенствованиями. Именно Сильвестру II легенда приписывает создание первых механических часов. Однако историки относятся к этому со скепсисом, полагая, что усовершенствования Сильвестра II революционными не были (по некоторым данным, часы, построенные им для Магдебурга, были солнечными), и первый спусковой механизм еще ждал своего часа.

Более позднее, относящееся уже к XIII в. упоминание о механических часах встречается в «Божественной комедии» Данте Алигьери. Однако и тут оно остается документально не подтвержденным: доподлинно неизвестны ни механизм флорентийских часов, ни дата их рождения. И это позволяет Англии оспаривать первенство в механической хронометрии: точно известно об установке в 1288 г. механических часов на башне Вестминстерского аббатства. Механизм их не сохранился, однако, каков он был, не секрет. Часы этого типа получили название колесных.

Первые механические часы были столь велики, что изготовление их для города становилось стройкой века, доступно оказывалось лишь феодальным или церковным центрам, а разместить их можно было только в самых крупных и высоких зданиях: ратушах, дворцах, церковных башнях. Потому и получили эти часы название башенных, потому и оставались долгое время башенные часы единственно возможным видом механических часов. Да и эксплуатация их делом была нешуточным — требующим усилий десятков людей: раз за разом поднимать груз, преодолевая сопротивление передаточного механизма (поначалу вал двигателя не мог вращаться в обратную сторону в одиночку), постоянно смазывать грубые детали, исправлять погрешность хода (а она была такой, что в течение нескольких суток становилась очевидной без всяких хронометров).

Однако популярность часов была невероятной. Диковинный механизм быстро распространился по Европе. Английские соседи из Кентерберри устанавливают часы на храм в 1292 г., затем настает очередь и континентальной Европы. Флоренция, Канны, Модена, Падуа, Брюгге заводят стрелки в первой половине XIV в. В 1352 г. начинают отсчет времени монументальные куранты в кафедральном соборе Страсбурга, в 1356-м — башенные часы в Нюрнберге, в 1370 г. — в Париже, а в 1381-м — в Базеле. Наконец, в начале XV в. приходит время часов в Центральной и Восточной Европе: в 1410 г. часы, которым суждено стать основой будущих знаменитых курантов, появляются в Праге, а четырьмя годами ранее — в Московском Кремле. Мощь средневековых городов росла не по дням, а по часам. Жизнь города приобретала новый ритм, отстукиваемый железным сердцем.

Именно железо было главным и почти единственным материалом башенных часов. Из него изготовляли не только все части рамы, но и валы, шестерни, трибы и т.п. Первыми часовщиками Европы были не ювелиры и не мастера филигранной работы, а кузнецы и слесари. 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. Спусковое колесо изготовлялось из плоской полосы железа, свернутой в горячем виде в круг и сваренной в огне.

Сложнее всего оказывалось сделать передаточный механизм: производство шестерен было основной головной болью кузнецов. Большие шестерни делали по частям и лишь после собирали. К ступицам в кузнечном горне приваривались спицы (как правило, их было четыре), концы спиц, в свою очередь, проходили через боковую сторону венца с торцовой зубчатой нарезкой. Сомнительные сварные соединения зачастую заменялись или укреплялись клепкой. Сбоку у будущих венцов размечались окружности, указывающие на глубину зубьев, керном намечались их, зубьев, вершины. От вершин к центру чертились линии, по которым выверялась симметричность зубьев в профиле. Следы этой технологии до сих пор можно увидеть на сохранившихся механизмах. Выполнялись колеса из железа, впоследствии стала применяться и бронза. Зубья полировали, чтобы смягчить трение.

Малые шестерни — цевочные (люцерновые) трибы — изготавливались иначе: в пробитые или просверленные отверстия на их торцах заклепывались стальные трубки — зубья (трибы изготавливались только из стали, притом в местах наибольшей нагрузки их закаливали). Склепанный комплект насаживали на вал и закрепляли поперечными клиньями продольного смещения. Сами же валы колес делались поначалу четырех-, шести- или восьмигранными. Круглые профили стали использоваться позднее.

Вместе с тем уже в XIV в. стали изготавливаться полые концентрические валы. Кузнецы решали постепенно усложнявшиеся задачи, спеша удовлетворить все более изощренные пожелания заказчиков, проявлявших интерес к последним достижениям часового дела. Успешным оказалось решение бесспорно сложного производства длинных полых валов, необходимых для изображения взаимного дневного и ночного движения Солнца, месяца и звезд на общем круглом часовом циферблате. Эти астрономические механизмы появились уже в середине XIV в.: концентрические валы были использованы в курантах Падуи и Праги.

Колесные часы

Устройство первых часов было весьма простым. Механизм приходил в движение под весом гири: опускаясь, та раскручивала вал с главным зубчатым колесом. Диаметр колес передаточного механизма подбирался таким образом, чтобы период вращения часового колеса составил 12 часов.
Самым старым спусковым механизмом (устройство, распределяющее энергию и «отмеряющее» импульс, необходимый для одного движения часового колеса со стрелкой), применявшимся в механических часах, был шпиндельный спусковой механизм. Главными его частями являются большое спусковое колесо, называемое иногда по его внешнему виду «корончатым колесом», и вал-шпиндель (отсюда и наименование «шпиндельный спуск») с двумя прямыми палетами.
Роль осциллятора (устройство, генерирующее колебания с постоянным периодом и регулирующее последовательность силовых импульсов спуска, — само по себе колесо с грузом вращалось бы с ускорением) выполняло коромысло (билянец), насаженное на шпиндель. У него в отличие от маятника нет собственного периода колебаний, однако если на каждое плечо таких коромысловых весов поместить равные грузы, а потом вывести весы из состояния равновесия, коромысло будет совершать достаточно равные колебания наподобие маятника.
Палеты при поворотных колебаниях шпинделя по очереди зацепляли зубцы корончатого колеса, и так осуществлялся более или менее ровный ход часов. Это самое «более или менее» регулировалось положением грузов на коромысле, насаженном на шпиндель.

Рамы часов напоминали птичьи клетки (и потому назывались клетьевыми): они зачастую не были массивными. Сваривались они из металлических полос, причем несущие угловые колонки, привариваемые к продольным и поперечным полосам, первоначально имели форму, подобную опорным храмовым колоннам, а после их стали делать прямыми. Сверху конструкция венчалась головками, а снизу заканчивалась 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.

Голоса часов

Первый и простейший механизм боя, появившийся вместе с механическими часами, был простым устройством. На часовом колесе находился штифт, который приподнимал спусковой рычаг: молоток, приводимый в действие этим рычагом, объявлял каждый час ударом по звонку.
Более совершенный механизм боя, отбивающий часы соответствующим количеством ударов, был сконструирован позже. На окружности колеса, названного стопорным, имелось 11 зазоров, расположенных на пропорционально нарастающих расстояниях, определяемых количеством ударов бьющего молотка. Пуск механизма осуществлял первоначально опять-таки штифт на часовом колесе. Согласование работы механизма боя и механизма хода было весьма кропотливым делом.
Когда в XVII в. завели минутную стрелку, то спусковой штифт переместили с часового колеса на минутное. Вскоре после изобретения механизма для отбивания часов и получасов появились на башнях часы, отбивающие четвертьчасовые периоды.
Использование концентрических зубчатых валов и дисков, аналогичных тем, что приводили в движение фигуры вокруг циферблата, позволило «программировать» мелодии, которые в определенное время игрались несколькими колоколами разных размеров (т.е. обладающими разной тональностью). Такие часы с многими колоколами называются курантами. Так, на кремлевских курантах в Москве раньше было больше 30 рабочих колоколов, сейчас лишь 14.
 

Со временем усовершенствовалась и конструкция часов. Серьезной проблемой был подъем каменных гирь, бывших в то время средством привода башенных часов. Они поднимались вручную специально приставленными к этому делу людьми, для чего было устроено большое заводное колесо с несколькими ручками. Его насаживали непосредственно на вал барабана ведущего колеса и, поднимая полутонный груз, преодолевали сопротивление всего механизма, вращающегося в обратную сторону. Позднее заводное колесо отделили от ведущего, а для подъема было устроено специальное приспособление: зубчатая передача, состоящая из малого триба на вспомогательном заводном валу и большой шестерни с защелкой и храповым колесом на ведущем валу.

Важное новшество появилось во второй половине ХV в., когда в качестве двигателя использовали энергию сжатой пружины. Отныне часы могли переместиться с площадей в залы и комнаты, однако дороговизна этих устройств была непомерной, а потому массово использовались все те же башенные часы (циферблат был один на всех, и все смотрели на него), свыкшиеся с центральным местом и главной ролью в средневековом городе. По-прежнему ключевым их элементом оставалось спусковое колесо, однако со временем его стали располагать горизонтально. Новое решение было повсеместно принято. У старых часов спусковое колесо размещалось на длинном валу над рамой машины, а у новейших часов оно было скрыто внутри между остальными передаточными механизмами.

Часам, однако, по-прежнему катастрофически не хватало точности: постоянного периода колебаний у билянца не было. Революция случилась в XVII в., когда Галилей открыл свойства маятника, сохраняющего период колебаний даже при затухании. В 1657 г. голландский физик и математик Христиан Гюйгенс изготовил первые маятниковые часы, в которых маятник был использован действительно в качестве осциллятора. Череда усовершенствований спускового механизма, последовавшая за открытием маятника, привела к созданию анкерного спуска.

Отныне точность часов резко выросла: суточное отклонение стало составлять теперь не полчаса-час, а максимум десяток-другой секунд. Стало осмысленным создание часов с минутными и секундными стрелками... И время будто пошло быстрее. С появлением новых технологий обработки металла, все новых и новых механизмов для разного вида и размера часов работы у часовщиков прибавлялось. Новые модификации часов регулярно появлялись в различных краях Европы, возникали школы часового дела в разных странах.

Парижскими мастерами была разработана система двухрычажного спускового механизма с храповым колесом, а позднее и механизм с двумя маятниками, качающимися в противоположных направлениях (каждый из них крепился на валу с одной палетой). Отличались французы и отделкой: железная рама часов облицовывалась золоченой бронзой. Такими были часы, изготовленные мастерами французского происхождения для ряда дворцов в Петербурге и пригородах (кстати, именно эта деталь во многом помогла распознать механизм, когда уже в наше время восстанавливали часы Гатчинского дворца).

Часы-калейдоскопы

Уже на заре производства башенных часов их циферблаты украшали девизами, орнаментами и картинами. Иногда усложнялся и их механизм — добавлялись дополнительные циферблаты снаружи и десятки (а то и сотни) колес внутри. Например, известному мастеру Джунелло Турриано потребовалось 1800 колес для создания башенных часов, которые воспроизводили дневное движение Сатурна, часы дня, годичное движение Солнца, движение Луны, а также всех планет в соответствии с птолемеевской системой мироздания.
Некоторые часы разыгрывали настоящий спектакль. Так, на башенных часах в Страсбурге, созданных около 1354 г., каждый раз в полдень трое волхвов склонялись перед Богоматерью. Появлялись эти фигуры с помощью особого колеса с вырезами и зубцами. Каждая фигурка имела свой рычажок. Как только он попадал в надлежащий вырез, фигурка представала перед зрителями, чтобы скрыться при следующем повороте колеса. К сожалению, эти часы не сохранились.
Зрители, собравшиеся под башенными часами в Праге (начало ХV в.), видели то 12 апостолов, то фигуру Смерти, грозившую человеку своей страшной косой. По другую сторону циферблата были богач, звеневший монетами в кошельке (время — деньги!), и странник, равнодушный к суетному бегу времени. Каждый час выкликивал петух, а под конец появлялся сам Иисус Христос и благословлял зрителей на площади.
Создание таких автоматов требовало особых программных устройств. Их приводил в движение большой диск, управляемый часовым механизмом. Все подвижные части фигур имели свои рычаги. Во время вращения круга они то поднимались, то опускались, когда рычаги попадали в особые вырезы и зубцы вращающегося диска.

Другие ноу-хау рождались в центре Европы: мюнхенский часовщик Йоганн Маннгардт создал спуск с периодическим импульсом, подаваемым маятнику один раз в 30 или даже в 60 секунд. Осциллятор в часах Маннгардта между двумя очередными импульсами качается совершенно независимо от часового механизма, который все это время остается в покое. Башенные часы с несколько измененным спусковым механизмом Маннгардта получили большое распространение в Чехии во второй половине XIX в.

Вестминстерские часы

Первыми доподлинно известными механическими часами стали часы на башне Вестминстерского аббатства в Лондоне. Возведены они были в 1288 г. при Эдварде I напротив Вестминстер-Холла, где в то время проходили различные судебные заседания. К XIX в. от тех часов сохранился лишь циферблат на старой часовой башне с девизом «Discite justitiam monite» (переводят как «Познайте справедливость, предупрежденные», Вергилий).
При строительстве в Вестминстере нового парламентского комплекса в XIX в. неподалеку от Вестминстер-холла была возведена грандиозная 96-метровая башня, на которой поместили новые часы. Наверху (в 334 ступеньках от земли) есть площадка, в центре которой и находится легендарный колокол, прозванный Биг Беном. Его высота более двух метров, а диаметр равен почти трем метрам.
После боя курантов первый удар молота о Биг Бен точно совпадает с первой секундой начала часа. Каждые два дня механизм проходит тщательную проверку и смазку, учитываются дневные температура и давление. Но, как любой часовой механизм, часы на башне английского парламента иногда опаздывают или спешат. Надо сказать, что погрешность небольшая — всего 1,5—2 секунды. Чтобы исправить положение, нужна лишь монета, старый английский пенни. Никто точно не знает, кому первому пришла в голову мысль использовать монеты, но идея сработала. Старый английский пенни, положенный на маятник длиной четыре метра, ускоряет его движение на 2,5 секунды за сутки. Добавляя или убирая пенни, смотритель добивается точности.
Циферблаты Биг Бена смотрят на все четыре стороны света. Выполнены они из бирмингемского опала, часовые стрелки отлиты из чугуна, а минутные сделаны из медного листа. Подсчитано, что минутные стрелки проходят за год общее расстояние в 190 км. Часы украшает надпись на латыни: «Боже храни королеву Викторию!» — дань личного уважения монарху, при котором и возникло такое понятие, как Британская империя.

Московские куранты

В Московском кремле часы появились в 1404 г. Они и стали первыми башенными часами в России. Собрал и установил их монах с Афона Лазарь Сербин. Великий князь Василий I купил изобретение, заплатив более «полутораста рублев». Часам место нашлось «на башне на своем дворе за церковью за Св. Благовещеньем». В 2004 г. Россия отметила 600-летие башенных часов. Троицкая летопись поминает: «Сей часник наречется часомерье; на всякий же час ударяет молотом в колокол, размеряя и рассчитывая часы ночные и дневные; не бо человек ударяше, но человековидно, самозвонно, страннолепно сотворено есть человеческою хитростью, преизмечтанно и преухещренно».
В 1624 г. часы Лазаря покинули Спасскую башню (куда были помещены в конце XV в. после ее постройки). Ученые полагают, что именно они, купленные много лет назад ярославскими купцами и пережившие немало реставраций и модернизаций, сохранились и сейчас находятся на звоннице Спасского монастыря в Ярославле.
Для Спасской же башни Кремля новые часы изготовили под руководством Христофора Головея. Они имели 13 колоколов и вращающийся циферблат, поверхность которого была покрыта лазоревой краской, а поверх нее золотом и серебром изображены звезды, луна и солнце, неподвижно закрепленные вверху. Луч солнца указывал время на вращающемся диске циферблата, который был разделен на 17 частей. Отбивание часов начиналось от восхода солнца, с заходом его часы переводились на ночной счет времени.
В начале XVIII в. Россия перешла на 24-часовой суточный счет времени, и по указу Петра I на башне поставили новые часы с колокольной игрой, изготовленные в Амстердаме. Ныне действующие часы-куранты были установлены в 1851—1852 гг. фирмой братьев Бутеноп. Металлические перекрытия и постамент к ним выполнены по рисунку архитектора Константина Тона. Часовой механизм занимает три этажа. Куранты имеют четыре циферблата по сторонам башни, диаметр каждого — 6,12 м, длина часовой стрелки — 2,97 м, минутной — 3,28 м. Точность хода обеспечивается при помощи маятника весом 32 кг. Общий вес механизма часов — около 25 т.

Анкерный спуск

Главными частями анкерного спуска являются анкер с рабочими изогнутыми штифтами (палетами) и зубчатое спусковое колесо. Палеты анкера охватывают определенное количество зубьев спускового колеса и поочередно заходят в эти зубья. Маятник соединен вилкой с анкером, здесь он находится в амплитудном положении и начинает опускаться в положение равновесия. При дальнейшем движении зуб колеса поднимает левое плечо анкера и при этом придает анкеру и маятнику силовой импульс. После окончания импульса палета освобождает зуб спускового колеса, спусковое колесо скачкообразно поворачивается, пока соответствующий зуб спускового колеса не натолкнется на поверхность покоя второй палеты. Затем маятник легко переходит на свою точку левого поворота и снова возвращается. Процесс циклически повторяется. Спусковое колесо при каждом полуобороте поворачивается на половину шага зубьев.
Анкерный спуск неоднократно усовершенствовался — существовало множество его разновидностей. Так, в 1715 г. английский часовщик Грагам впервые построил механизм спуска без отхода (ранее «отпущенное» анкером колесо совершало небольшой поворот назад — отход). Плечи анкера в спуске Грагама имели различные длины, а рабочие поверхности палет его анкера были разделены на поверхность покоя и импульса. Поверхность покоя образует часть окружности, описанной из центра анкера.
Еще один вид анкерного спуска был изготовлен французским часовщиком Амантом в 1741 г. Такой спуск был назван штифтовым: у него спусковое колесо имело вместо обычных зубьев штифтики, закрепленные на боковой стороне венца. Штифтовые спусковые механизмы были особенно пригодны для больших башенных часов, поскольку позволяли использовать большие приводные усилия, запас которых для башенных часов необходим, чтобы они могли работать в различных, иногда довольно тяжелых атмосферных условиях.

Наконец, вновь стали первыми часы Вестминстерского аббатства. Одни из самых больших часов высотой 26 м и с огромным колоколом, прозванным Биг Беном, запущенные в 1859 г., таили в себе новейший механизм с двойным трехплечим спусковым колесом, разработанный Эдмундом Бекеттом Денисоном. Для достижения большей равномерности вращения спускового колеса служила большая лопастная ветрянка. Осциллятором Вестминстерских часов является двухсекундный маятник весом 317 кг и длиной почти 4 м, подвешенный на стальной плоской пружине шириной 8 см, длиной 13 см и толщиной 4 мм. Часы эти, пережив ремонт после аварии в 1976 г. (в них влетел полутонный груз), идут до сих пор, являя собой истинный памятник часового искусства. Полтора века назад часы на башне Вестминстерского аббатства второй раз в истории стали первыми. Такова причуда времени.

...Которое неумолимо идет.

 И механические часы, совершенствуясь, дешевея и уменьшаясь в размерах, расползлись по полкам и карманам и будто затаились, ожидая прихода электрической эпохи. А их башенные коллеги, по-прежнему являясь обязательным элементом крупных зданий, служили все более рациональным потребностям, сопровождали своим боем будничную суету и подгоняли нерадивых пассажиров на вокзалах... Они, конечно, и до сих пор остаются не только украшением больших зданий, но и значимым символом центра и могущества. Однако времена, когда средневековые завоеватели, захватывая город, непременно старались вырвать из его тела железное сердце и увезти механизм в качестве главного трофея, остались далеко позади...


В печатной версии страница №118  | Количество просмотров: 4493  |  Комментариев: 
Ваша оценка:  (Голосов: )

  Ваш комментарий
Ваше имя *
Текст *
  * Отмеченные поля необходимо заполнить