Фузея (от французского fusee , проволока , намотанная на шпиндель) — это конусообразный блок со спиральной канавкой вокруг него, намотанный шнуром или цепью, прикрепленной к барабану главной пружины старинных механических часов . Он использовался с 15-го века до начала 20-го века для улучшения хронометража путем выравнивания неравномерного натяжения главной пружины по мере ее срабатывания. Гавейн Бейли сказал о фузее: «Возможно, ни одна проблема в механике не была решена так просто и так идеально». [1]
Происхождение фузеи неизвестно. Многие источники ошибочно приписывают изобретение ее часовщику Якобу Цеху из Праги около 1525 года. [2] [3] [4] Самые ранние определенно датированные часы с фузеей были сделаны Цехом в 1525 году, но фузея на самом деле появилась раньше, с первыми часами с пружинным приводом в 15 веке. [1] [5] Идея, вероятно, не возникла у часовщиков, поскольку самый ранний известный пример - это арбалетный брашпиль, показанный в военной рукописи 1405 года. [1] Рисунки 15 века Филиппо Брунеллески [6] и Леонардо да Винчи [7] показывают фузею. Самые ранние существующие часы с фузеей, а также самые ранние часы с пружинным приводом - это Burgunderuhr (бургундские часы), камерные часы, иконография которых предполагает, что они были сделаны для Филиппа Доброго , герцога Бургундского, около 1430 года, и хранятся в Германском национальном музее . [1] [5] Слово «fusee» происходит от французского слова «fusée» и позднелатинского «fusata» — «веретено, полное ниток».
Пружины впервые были использованы для питания часов в 15 веке, чтобы сделать их меньше и портативнее. [1] [5] Эти ранние часы с пружинным приводом были гораздо менее точными, чем часы с гирями. В отличие от груза на шнуре, который оказывает постоянную силу для вращения колес часов, сила, оказываемая пружиной, уменьшается по мере того, как пружина раскручивается. Примитивный механизм измерения времени с верге и фолиотом , используемый во всех ранних часах, был чувствителен к изменениям движущей силы. Поэтому ранние часы с пружинным приводом замедлялись в течение своего периода работы по мере раскручивания главной пружины , что приводило к неточному измерению времени. Эта проблема называется отсутствием изохронности .
Два решения этой проблемы появились с первыми пружинными часами: stackfreed и fusee. [1] Stackfreed, грубый кулачковый компенсатор, добавлял много трения и был заброшен менее чем через столетие. [8] Fusee был гораздо более долговечной идеей. По мере того, как механизм работал, сужающаяся форма шкива fusee непрерывно изменяла механическое преимущество тяги от главной пружины, компенсируя уменьшающуюся силу пружины. Часовщики, по-видимому, эмпирически обнаружили правильную форму для fusee, которая представляет собой не простой конус, а гиперболоид . [ 9] Первые fusee были длинными и тонкими, но более поздние имеют более приземистую компактную форму. Fusee стали стандартным методом получения постоянной силы от главной пружины, используемым в большинстве часов с пружинным заводом и наручных часов, когда они появились в 17 веке.
Сначала шнур-фузея изготавливался из кишок или иногда проволоки. Около 1650 года начали использоваться цепи, которые служили дольше. [6] Грюэ из Женевы широко известен тем, что ввел их в 1664 году, [2] хотя первое упоминание о цепи-фузее относится к 1540 году. [6] Фузеи, предназначенные для использования со шнурами, можно отличить по их канавкам, которые имеют круглое поперечное сечение, тогда как те, которые предназначены для цепей, имеют прямоугольные канавки.
Около 1726 года Джон Гаррисон добавил к фузее пружину поддержания хода , чтобы морские хронометры продолжали работать во время завода, и это решение получило всеобщее распространение.
Главная пружина намотана вокруг неподвижной оси ( вал ), внутри цилиндрической коробки, барабана . Сила пружины вращает барабан. В часах с фузеей барабан вращает фузею, натягивая цепь, а фузея вращает шестеренки часов.
Шестерня на фузее приводит в движение колесную передачу механизма , обычно центральное колесо. Между фузеей и ее шестерней (не видно, внутри фузеи) находится храповой механизм, который не позволяет фузее вращать колесную передачу часов назад во время завода. В качественных часах и многих более поздних механизмах с фузеей также имеется поддерживающая пружина питания , которая обеспечивает временную силу для поддержания работы механизма во время завода. Этот тип называется идущей фузеей . Обычно это планетарный механизм ( эпициклическая передача ) в основании «конуса» фузеи, который затем обеспечивает вращающую силу в направлении, противоположном направлению «завода», тем самым поддерживая ход часов во время завода.
Большинство часов с фузеей и наручных часов оснащены механизмом «остановки завода», чтобы предотвратить слишком большой завод главной пружины и фузеи, что может привести к разрыву цепи. По мере завода цепь фузеи поднимается к верхней части фузеи. Когда она достигает верхней части, она нажимает на рычаг, который перемещает металлическое лезвие на путь выступа, торчащего из края фузеи. Когда фузея поворачивается, выступ зацепляется за лезвие, предотвращая дальнейший завод. [11]
Обычный фузею можно заводить только в одном направлении. Были разработаны «пьяные» фузеи, но они редко использовались, чтобы позволить заводить фузею в любом направлении. [12] Джон Арнольд безуспешно использовал их в нескольких морских хронометрах . [13]
Фузея была хорошим компенсатором боевой пружины, но она была дорогой, сложной в регулировке и имела другие недостатки:
Достижение изохронности было признано серьезной проблемой на протяжении 500-летней истории пружинных часов. Многие детали постепенно совершенствовались для увеличения изохронности, и в конечном итоге фузея стала ненужной в большинстве часов.
Изобретение маятника и пружины баланса в середине 17 века сделало часы гораздо более изохронными, сделав элементом отсчета времени гармонический осциллятор с естественным «биением», устойчивым к изменениям. Маятниковые часы с анкерным спуском , изобретенные в 1670 году, были достаточно независимы от движущей силы, поэтому лишь немногие из них имели фузеи. [15]
В карманных часах спусковой механизм , для которого требовалась фузея, постепенно заменялся спусковыми механизмами , которые были менее чувствительны к изменениям силы ходовой пружины: цилиндровым, а позднее и рычажным спусковым механизмом . В 1760 году Жан-Антуан Лепин отказался от фузеи, придумав вращающийся барабан для непосредственного приведения в действие зубчатой передачи часов. Он содержал очень длинную ходовую пружину, из которой для приведения в действие часов использовалось всего несколько оборотов. Соответственно, использовалась только часть «кривой крутящего момента» ходовой пружины, где крутящий момент был приблизительно постоянным. В 1780-х годах, стремясь к созданию более тонких часов, французские часовщики перешли на вращающийся барабан с цилиндрическим спусковым механизмом. К 1850 году швейцарская и американская часовая промышленность использовала исключительно вращающийся барабан, чему способствовали новые методы регулировки пружины баланса , чтобы она была изохронной. Англия продолжала производить более громоздкие часы с полной пластиной фузеи примерно до 1900 года. [16] Это были недорогие модели, продаваемые низшим классам, и их презрительно называли «репами». После этого единственным оставшимся применением фузеи были морские хронометры , где требовалась высочайшая точность, а громоздкость была не таким уж недостатком, пока они не устарели в 1970-х годах.
