Точность считается основной характеристикой часов. Что это такое - точность часов, от чего она зависит и какая точность является нормальной для разных типов часов?

Точность считается основной характеристикой часов. Что это такое - точность часов, от чего она зависит и какая точность является нормальной для разных типов часов?

Говоря «точность», имеют в виду скорее максимальную погрешность, которую допускают часы. Под точностью подразумевают отклонение хода часов от эталонного в течение некоторого периода времени, обычно - суток. Для наручных механических часов нормальным отклонением является -40/+60 секунд в сутки. Хронометры, т.е. особо точные часы, чьи характеристики подтверждены циклом особых испытаний в специальной лаборатории, имеют точность порядка -5 +7 секунд в сутки.
Стандартной для кварцевых часов является точность в пределах ±20 секунд в месяц, а лучшие из наручных кварцевых часов показывают результат ± 5 секунд в год. Таким образом, даже самые простые и недорогие наручные часы являются одним из наиболее точных измерительных приборов, созданных человеком. Он обеспечивают погрешность измерений менее 0.05%.
На часовых заводах и в ремонтных мастерских, где для определения точности часов нет возможности ждать сутки или месяц, используют понятие «мгновенный ход» - результат измерения отклонения хода часов, полученные с помощью специального прибора.
Рассмотрим, от чего зависит точность различных типов часов.

Балансовые механические часы
Точность хода механических часов задается узлом баланс-спираль, и, во многом, зависит от конструкции и характеристик этого узла. В зависимости от модели, баланс в механических часах может иметь разный размер и вес, а частота его колебаний варьироваться от 2,5 до 5 колебаний в секунду. Считается, что чем выше частота колебаний баланса, тем точнее могут идти часы. Аналогично, чем больше момент инерции баланса, тем выше точность часов. Соответственно конструкторы стремятся сделать момент инерции баланса выше, а для этого диаметр баланса - больше.
Обеспечить точность часов тем сложнее, чем меньше калибр механизма. Это нашло отражение и в ГОСТе - если для мужских часов с калибром механизма более 20 мм допустимая точность -40/+60 сек/сутки, то для часов с калибром менее 20 мм (женские типа «Заря», «Чайка» и другие) -60/+85 сек/сутки.
Точность хода часов может меняться под воздействием различных факторов внешней среды. Всем со школы известно, что при нагревании тела расширяются. Даже небольшое изменение температуры очень сильно влияет на точность балансовых механических часов. При нагревании, во-первых, увеличивается диаметр баланса и, соответственно, его момент инерции, во-вторых, изменяется длина и жесткость волоска. В результате увеличения момента инерции баланса и размягчения волоска меняется период колебаний баланса и часы начинают отставать.
Раньше с этим явлением боролись, используя разрезной биметаллический баланс. Обод баланса делали не из одного металла, а из двух, причем с разрезами по окружности. Баланс конструировали так, чтобы при нагревании его момент инерции не изменялся. Изготовить такой баланс - а его диаметр редко достигает 1 сантиметра - задача, доступная лишь очень квалифицированным мастерам. Поэтому точные часы, способные безошибочно ходить независимо от температуры, встречались редко и стоили дорого.
В выпускаемых сегодня часах биметаллический баланс почти не встречается. Примерно в 30-х годах XX века были открыты материалы с низким коэффициентом температурного расширения и материалы, мало меняющие свою жесткость при изменении температуры. Использование их для изготовления баланса и волоска позволило сделать часы и недорогими, и достаточно точными.
Точность хода механических часов зависит от их положения в пространстве. Это связано с влиянием силы гравитации на баланс часов. Разброс показателей точности часов в различных положениях зависит от их конструкции и, в еще большей степени - от тщательности изготовления. Так, в положении «головкой вверх» часы могут отставать на 20 секунд в сутки, в положении «головкой вниз» - спешить на 40 секунд. Поэтому в течение дня, в зависимости от положения руки их обладателя, такие часы будут ходить с различной точностью.
Надпись «Unadjusted» на механизме часов означает, что каких-либо специальных мер по минимизации разницы в показаниях в различных положениях не предпринималось. «Adjusted for 6 position» - точность часов примерно одинакова в 6-ти положениях: циферблатом вверх, циферблатом вниз, метками 3. 6, 9 и 12 часов вверх.
Помимо конструкции, точность механических часов зависит от качества изготовления и состояния механизма. Говоря об этом, прежде всего имеют в виду качество обработки деталей (трибов, колес, цапф осей), износ деталей, состояние смазки и загрязненность механизма. Все это очень влияет на то, насколько велико трение между деталями и насколько высоки потери энергии в механизме часов.

Маятниковые часы
Маятниковые часы потенциально намного точнее балансовых: точность лучших из них сопоставима с точностью кварцевых часов. Не случайно до изобретения атомных часов именно различные вариации маятниковых часов использовались в астрономических обсерваториях. Максимальная достигнутая точность астрономических часов - 0.0002 секунды в сутки. Однако астрономические часы и обычные ходики, несмотря на схожесть лежащей в их основе идеи, имеют между собой мало общего. В частности, часы в обсерваториях сконструированы так, чтобы максимально оградить механизм от внешних воздействий. Для массовых часов нормальной считается точность ±15 секунд в сутки.
В маятниковых часах при увеличении температуры расширяется подвес маятника, длина маятника увеличивается и изменяется период его колебания. Для борьбы с этим используют устройства температурной компенсации, чаще всего - так называемую решетку Грахама. В таких часах подвес маятника выполнен в виде решетки из стальных и латунных стержней. Коэффициент температурного расширения этих металлов разный, и характеристики стержней подобраны так, что при изменении температуры длина маятника фактически не изменяется.
Хотя и незначительно, но на точность хода маятниковых часов влияет давление воздуха. При перемене атмосферного давления изменяется сопротивление воздуха качанию маятника и масса воздуха, которую маятник «носит» вместе с собой. Для борьбы с этим придумали устройство барометрической компенсации, но оно используется очень редко.
В маятниковых часах можно встретить модели с цепным и тросовым подвесом гирь. Модели с тросовым подвесом дороже и считается, что обладают более высокой точностью. Дело в том, что в момент, когда очередное звено цепи находит на шестеренку-звездочку или соскакивает с нее, происходит скачок, микроудар, который распространяется по всему механизму часов, нарушая, в том числе, равномерность колебаний маятника. В механизме с тросовым подвесом гирь такого явления нет.

Кварцевые часы
Точность кварцевых часов прежде всего зависит от частоты генератора. Стандартной для абсолютного большинства кварцевых часов является частота 32 кГц. В высокоточных часах применяются генераторы с частотой около 1 МГц. Это позволяет достичь точности порядка 5 секунд в год. При этом такой генератор потребляет больше энергии и если в обычных кварцевых часах батареи хватает на 2-4 года, то «мегагерцовые» часы требуют замены источника питания каждый год (причем в них обычно используются литиевые батарейки гораздо большей, чем обычно, емкости). Компромиссом между обычными часами и «мегагерцовыми» являются модели типа
Seiko Perpetual Calendar и Longines VHP, где генератор работает на частоте 144 кГц. При помощи ряда технических ухищрений в таких механизмах удается добиться точности порядка 20 секунд в год и низкого энергопотребления: от одной батарейки часы могут работать до 10 лет. Точность кварцевых часов, также как и часов других типов, меняется с изменением температуры. Но в любом случае они остаются намного более точными, чем механические.
Так как точность кварцевых часов определяется электронным блоком, она, в отличие от механических часов, практически не зависит от состояния механизма. Только в случае совсем сильного износа деталей или сильной загрязненности механизм будет на некоторое время останавливаться, «заедать», но никогда не будет спешить.
Из рассказа видно, что различные виды часов обеспечивают различную погрешность измерения времени. Вместе с тем практически любые современные часы гарантируют нормальную для повседневной жизни точность. Но из-за того, что точность часов во многом зависит от состояния конкретного экземпляра и даже условий носки, в реальной жизни показания даже нескольких экземпляров одинаковой модели будут различаться. Данные, указанные в стандартах и паспорте часов, определяют лишь максимальный диапазон погрешности, в который они должны уложиться.

Опубликовано в журнале "Часовой Бизнес" №4-2002

Портал профессионалов часового бизнеса TimeSeller.ru
При перепечатке активная ссылка обязательна

Теги: 4-2002