Башенные часы или часы на башне — это часы, предназначенные для установки высоко на стене здания, обычно в часовой башне , в общественных зданиях, таких как церкви , университетские здания и ратуши . Как общественное благоустройство, позволяющее обществу узнавать время, они имеют большой циферблат , видимый издалека, и часто ударный механизм , который звонит в колокола в определенное время.
Башенные часы являются одним из самых ранних типов часов. Начиная с XII века в Европе города и монастыри строили часы на высоких башнях, чтобы звонить в колокола и призывать общину к молитве. Общественные часы играли важную роль в хронометрировании в повседневной жизни до XX века, когда точные часы стали достаточно дешевыми, чтобы позволить себе простые люди. Сегодня функции башенных часов по распространению времени не так уж и нужны, и их в основном строят и сохраняют по традиционным, декоративным и художественным причинам.
Чтобы вращать большие стрелки и запускать боевую цепь, механизм башенных часов должен быть мощнее, чем у обычных часов. Традиционные башенные часы — это большие маятниковые часы, работающие с помощью подвесных грузов, но современные часы часто работают от электричества.
Водяные часы упоминаются еще в XVI веке до нашей эры и использовались в античном мире, но это были домашние часы. Начиная со Средних веков, около 1000 года нашей эры, были изобретены бойкие водяные часы , которые звонили в колокола в канонические часы с целью призыва общины к молитве. Установленные на башнях с часами в соборах , монастырях и городских площадях, чтобы их можно было услышать на большом расстоянии, это были первые башенные часы. К XIII веку города в Европе соревновались друг с другом в строительстве самых сложных, красивых часов. Водяные часы отсчитывали время по скорости потока воды, протекающей через отверстие. Поскольку скорость потока меняется в зависимости от давления, которое пропорционально высоте воды в исходном контейнере, и вязкости , которая меняется в зависимости от температуры в течение дня, водяные часы имели ограниченную точность. Другие недостатки заключались в том, что для их заполнения требовалось вручную таскать воду в ведре из колодца или реки каждый день, чтобы заполнить резервуар часов, и они замерзали зимой.
Первые полностью механические часы, появившиеся в Европе в конце XIII века, отсчитывали время с помощью спускового механизма и фолиота (также известного как коронка и балансир). Во второй половине XIV века более 500 часов с боем были установлены в общественных зданиях по всей Европе. Новые механические часы было легче обслуживать, чем водяные, поскольку энергия для работы часов обеспечивалась поворотом рукоятки, чтобы поднять груз на шнуре, и они также не замерзали зимой, поэтому они стали стандартным механизмом, используемым в часах с башней, устанавливаемых на колокольнях церквей, соборов, монастырей и ратуш по всей Европе.
Механизм измерения времени верге и фолиота в этих ранних механических часах был очень неточным, так как примитивное колесо баланса фолиота не имело пружины баланса, чтобы обеспечить возвращающую силу , поэтому колесо баланса не было гармоническим осциллятором с собственной резонансной частотой или «биением»; его скорость менялась в зависимости от изменений силы колесной передачи. Погрешность в первых механических часах могла составлять несколько часов в день. Поэтому часы приходилось часто переустанавливать при прохождении солнца или звезд над головой.
Маятниковые часы были изобретены и запатентованы в 1657 году голландским ученым Христианом Гюйгенсом , вдохновленным превосходными хронометрическими свойствами маятника, открытыми в 1602 году итальянским ученым Галилео Галилеем . Маятниковые часы были намного точнее предыдущих фолиевых часов, повышая точность хронометража лучших прецизионных часов с 15 минут в день до, возможно, 10 секунд в день. В течение нескольких десятилетий большинство башенных часов по всей Европе были перестроены с целью замены предыдущего вергового и фолиевого спуска на маятниковые. Почти ни один пример оригинального вергового и фолиевого механизмов этих ранних часов не сохранился до наших дней.
Точность маятниковых часов была увеличена с изобретением Робертом Гуком в 1657 году анкерного спуска , который быстро заменил примитивный спусковой механизм в маятниковых часах. Первыми башенными часами с новым спусковым механизмом были часы колледжа Уодхэма , построенные в колледже Уодхэма, Оксфорд , Великобритания, в 1670 году, вероятно, часовщиком Джозефом Книббом . Анкерный спусковой механизм уменьшил ширину качания маятника с 80 до 100° в часах с концом до 3–6°. Это значительно уменьшило энергию, потребляемую маятником, и позволило использовать более длинные маятники. В то время как домашние маятниковые часы обычно используют секундный маятник длиной 1,0 метр (39 дюймов), башенные часы часто используют 1,5-секундный маятник длиной 2,25 м (7,4 фута) или двухсекундный маятник длиной 4 м (13 футов). [1] [2]
У башенных часов был источник погрешности, которого не было в других часах: изменяющийся крутящий момент на колесной передаче, вызванный весом огромных внешних стрелок часов при их вращении, что усугублялось сезонными нагрузками на стрелки из-за снега, льда и ветра. [3] Изменения силы, прикладываемой к маятнику спусковым колесом, приводили к изменению периода маятника. В 19 веке для башенных часов были изобретены специализированные спусковые механизмы , чтобы смягчить эту проблему. В наиболее распространенном типе, называемом гравитационными спусковыми механизмами , вместо того, чтобы применять силу зубчатой передачи для непосредственного толкания маятника, спусковое колесо вместо этого поднимало утяжеленный рычаг, который затем отпускался, и его вес давал маятнику толчок во время его нисходящего колебания. Это изолировало маятник от изменений движущей силы. Одним из наиболее широко используемых типов был трехногий гравитационный спусковой механизм, изобретенный в 1854 году Эдмундом Беккетом (лорд Гримсторп).
Электрические башенные часы и гибридные механические/электрические часы появились в конце XIX века.
Некоторые механические башенные часы заводятся электродвигателем. Они все еще считаются механическими часами.
В этой таблице показаны некоторые башенные часы, которые были установлены по всей Европе. Она неполная и в основном служит для иллюстрации скорости принятия. Практически не сохранилось механизмов башенных часов, которые датируются до 1400 года, и из-за обширной перестройки часов подлинность тех, которые сохранились, оспаривается. То немногое, что известно об их механизмах, в основном почерпнуто из рукописных источников.
Столбец "страна" относится к текущим (2012) международным границам. Например, Кольмар был в Германии в 1370 году, но сейчас находится во Франции.
Считается, что спусковой механизм с фолиотом и вертушкой был изобретен где-то в конце тринадцатого века, поэтому очень немногие из этих часов имели фолиотный механизм, если вообще имели; большинство из них были водяными часами или, в некоторых случаях, возможно, ртутными .
В четырнадцатом веке появление фолиота заменило водяные часы, требующие большого ухода. Неизвестно, когда именно это произошло и какие из часов начала четырнадцатого века были водяными, а какие использовали фолиот.
Часы Генриха фон Вика в Париже, датируемые 1362 годом, являются первыми часами, о которых точно известно, что у них был фолиот и вержовый спусковой механизм. Тот факт, что наблюдается внезапное увеличение числа зарегистрированных установок башенных часов, указывает на то, что эти новые часы используют верж и фолиот. Это происходит в 1350 году и позже.
Становится очевидным, что даже небольшие города могут позволить себе установить общественные часы с боем. Башенные часы теперь распространены по всей Европе.
Никаких сохранившихся часовых механизмов этой эпохи (за исключением заявлений из Солсбери и Уэллса) не известно.
