Чтобы тиканье стало вечным

Трудно сказать, чем было вызвано появление часов с автоподзаводом: то ли стремлением ученых и инженеров создать вечный двигатель, то ли главным двигателем прогресса - человеческой ленью. Так или иначе, но именно в часах впервые появилось устройство, хотя и не являющееся по сути вечным двигателем, но близкое к нему с точки зрения потребителя.
Первые карманные часы с автоподзаводом появились в XVIII веке, а в 1931 году Rolex выпустил первые наручные автоматические часы. Но по-настоящему массовое их производство началось только через 20 лет. С тех пор, благодаря своему удобству, автоподзавод завоевал огромную популярность. Как устроены и работают такие часы, каковы их плюсы и минусы?

Как работает автоподзавод
Источником энергии в механических часах является пружина. В обычных часах она заводится вручную: вращение головки через систему колес передается на вал барабана. Как заставить часы заводиться самостоятельно?
Если в спичечный коробок положить камушек и потрясти, камушек будет двигаться внутри коробка. Перемещаться его заставляют инерция и сила тяжести. Часы с автоподзаводом в чем-то похожи на наш коробок. В них тоже есть "камушек" -закрепленный на оси металлический груз, обычно выполненный в форме сектора. Центр тяжести сектора смещен к краю, и при любых движениях руки он поворачивается вокруг оси, заводя через систему шестерен пружину часов.
Чтобы сектор мог преодолеть сопротивление пружины и завести часы, он должен обладать большой инерцией. Поэтому сектор изготавливают из двух частей: тонкой легкой верхней пластины и полукольца из тяжелого вольфрамового сплава. Диаметр сектора стараются сделать максимально возможным.
Сектор автоподзавода вращается при любых движениях руки человека, не зависимо от того, насколько заведена пружина часов. Чтобы он не "перестарался" и не порвал пружину, все автоматические часы имеют тот или иной механизм защиты ее от перенапряжения и поломки. Обычно в таких часах пружина прикреплена к барабану не жестко, а с помощью фрикционной накладки. Ее упругость рассчитана так, чтобы при полной заводке внешний конец пружины вместе с накладкой проскальзывал в барабане, предохраняя пружину от чрезмерной заводки и поломки. Иногда, заводя такие часы, можно услышать легкие щелчки - это звук проскальзывающей пружины.

Вопрос, который интересует всех
Сколько нужно махать руками или сколько надо сделать шагов, чтобы часы с автоподзаводом оказались полностью заведенными? Для ответа на этот вопрос, мы взяли самые доступные часы с автоподзаводом и индикатором запаса хода - ORIENT 2EW03005. Вооружившись шагомером, мы через какое-то число шагов записывали показания индикатора запаса хода.
В таблице приведены результаты нашего эксперимента. Безусловно, это данные для конкретных часов и конкретного человека. Другая модель или даже человек с другой походкой дадут другие результаты. Нелинейная зависимость между числом шагов и степенью завода - отражение нарастающего усилия пружины.
Напомним, большинство производителей говорят, что для полного завода пружины часы необходимо носить около 8 часов.

ПЛЮСЫ И минусы
Основное достоинство часов с автоподзаводом состоит в том, что их не надо ежедневно заводить. Но помимо удобства есть еще два небольших преимущества. Сектор постоянно поддерживает пружину в состоянии, близком к полному заводу, а это позволяет достичь лучшей точности. Второе преимущество связано с водонепроницаемостью. Втулка заводной головки - одно из самых уязвимых мест в часах в плане водозащиты. В часах с автоподзаводом заводная головка почти не используется, а, значит, у влаги и грязи меньше шансов попасть внутрь.
Конечно, есть и минусы. Автоподзавод - дополнительное и довольно сложное устройство. Естественно, вместе со сложностью растет и вероятность поломок. Часы с автоподзаводом толще и тяжелее обычных. Потребность в секторе большого размера ограничивает применение автоподзавода в женских часах. Усложнение механизма и использование груза из довольно дорогого вольфрама увеличивают стоимость часов.
Часы с автоподзаводом более чувствительны к ударам. Бывает, что при сильных ударах под тяжестью сектора ломаются его опоры.
Сегодня большинство выпускаемых в мире механических часов снабжены автоподзаводом, исключения составляют лишь самые дешевые и самые дорогие модели. В дешевых автоподзавод не применяется с целью снижения стоимости. А в сложных дорогих часах использование автоподзавода часто становится невозможно. Большое количество функций, во-первых, делает механизм и без того слишком толстым, и увеличивать толщину еще, добавив автоподзавод, уже неразумно. Во-вторых, эти функции для своей работы требуют большей энергии и мощной пружины, и груз автоподзавода уже не в состоянии ее завести.

 

Какие бывают конструкции автоподзавода?
В большинстве современных часов сектор свободно вращается на 360", во многих старых моделях угол его поворота был ограничен специальными амортизирующими упорами. Сектор может быть расположен в центре часов или смещен в сторону.

Чтобы достичь наибольшего КПД, сектор делают максимального радиуса, а его ось располагают в центре механизма. Но во многих сложных дорогих часах используют сектор небольшого размера, ось которого смещена к краю.

Сектор автоподзавода может вращаться в любом направлении. Некоторые механизмы имеют специальное реверсивное устройство, преобразующее двухстороннее вращение сектора в одностороннее вращение вала барабана. В некоторых - завод производится только при движении сектора в одном направлении, а об ратное движение происходит вхолостую. Механизмы с реверсивным устройством сложнее, но теоретически имеют больший КПД. На практике эффективность обоих типов в некоторых случаях равна из-за потерь энергии, происходящих при переключении реверсивного устройства при смене направления движения сектора. Механизмы с однонаправленным заводом установлены, например, в некоторых моделях Romanson. ? Большинство часов с автоподзаводом можно завести и обычным путем, с помощью головки, но не все. Среди наиболее массовых часов не имеют ручного завода Orient. Трудно сказать, влияет ли наличие или отсутствие такой возможности на сложность, стоимость или надежность механизма. Заводить часы с автоподзаводом следует медленно, чтобы не испортить детали механизма.

Как уже говорилось, сектор стремятся сделать максимально тяжелым, применяя для этого различные материалы. В большинстве часов он сделан из специального вольфрамового сплава, а в самых дешевых -из латуни. В некоторых, особо дорогих моделях, чтобы подчеркнуть класс и стоимость часов, сектор изготавливают из золота.

Сектор является самой тяжелой деталью механизма, его опоры при работе испытывают большие нагрузки. Надежность часов в большой мере зависит от качества этих опор. В старых конструкциях автоподзавода использовали опоры скольжения, в современных предпочтение отдано опорам качения, т.е. шарикоподшипникам. Это не только увеличивает надежность, но и в несколько раз уменьшает трение. Из отечественных часов опору скольжения имеют "Слава", шарикоподшипник - "Восток".

 

Движенье - жизнь
Если у человека одни часы, которые он носит каждый день, и этот человек ведет активный образ жизни, то для него автоподзавод - хороший выбор. При достаточной точности хода владелец часов будет прикасаться к заводной головке только раз в несколько недель.
А если двигательная активность человека мала, то часы не будут успевать заводиться, и будут останавливаться. Пенсионеру, большую часть дня проводящему на диване у телевизора, такие часы не подойдут. Это необходимо учитывать, предлагая ту или иную модель покупателю. Также автоподзавод теряет смысл, если у человека несколько часов, и он носит их попеременно.
Идея создания вечного двигателя настолько сильна, что системы, в чем-то похожие на автоподзавод, появились даже в кварцевых; часах. Но о них - отдельный рассказ