Фузея (часы)

Фузея — специальное устройство в механических часах с пружинным приводом, в виде усеченного конуса, предназначенное для выравнивания крутящего момента, передаваемого от барабана заводной пружины на главную колесную систему часов.

По мере расходования завода пружины, фузея компенсирует падение крутящего момента путём увеличения передаточного числа, повышая, таким образом, равномерность хода часов, за весь период работы механизма от одного завода до другого.

После изобретения английским часовщиком Томасом Мьюиджем в 1755 году свободного анкерного хода, практическая необходимость в фузее отпала, однако, её все ещё можно встретить в дорогих коллекционных часах эксклюзивных серий.

Предпосылки к созданию

Первые механические часы использовали в качестве источника энергии гиревой двигатель. Он был прост в изготовлении, весьма надежен и обеспечивал высокую равномерность крутящего момента. Гиревой двигатель состоял из приводного барабана, на который наматывался трос, державший металлическую гирю. В абсолютном большинстве случаев вес тросика или цепи, на которых подвешена гиря, можно считать пренебрежимо малым по сравнению с весом самой гири, следовательно, усилие, развиваемое гиревым двигателем, можно считать постоянным за все время работы часов от подъёма на гири на максимальную высоту до её полного опускания.

Пружинный двигатель, в отличие от гиревого, имел серьёзный недостаток: крутящий момент, развиваемый заводной пружиной, убывал по мере расходования завода.

Все ранние варианты спусковых механизмов (цилиндровый, штифтовой спуск Аманта, английский анкерный спуск с отходом) имели сильную зависимость скорости хода от величины крутящего момента, передаваемого на спусковое колесо. В особенности указанный недостаток относится к часам со шпиндельным спуском и билянцем, так как билянец, применявшийся в качестве регулятора хода, вообще не имел собственного периода колебаний. Его период колебаний напрямую зависел от крутящего момента.

Изобретение фузеи обычно приписывается пражскому часовщику Якобу Цеху в 1525 г.

Однако, поскольку совершенно очевидно, что до изобретения балансового колеса ни один портативный прибор для измерения времени не мог работать без устройства для выравнивания крутящего момента, то можно предположить, что механизмы, подобные фузее, существовали значительно раньше.

Устройство и принцип работы

Фузея представляет собой усеченный конус, который соединяется с барабаном заводной пружины при помощи специальной цепочки (т. н. цепь Гааля). На боковой поверхности фузеи выточена канавка в виде конической винтовой спирали, в которую укладывается цепь Гааля при наматывании её на фузею. Цепочка крепится к конусу в нижней его части (в точке наибольшего радиуса) и наматывается на него снизу вверх.

В основании конуса размещается шестерня, которая передает крутящий момент на главную колесную систему часов.

В начальный момент времени (рис. 1.) завод пружины максимальный, а цепочка полностью намотана на конус фузеи. По мере расходования завода, барабан заводной пружины вращается, цепочка наматывается на барабан и сматывается с фузеи. При этом радиус огибания цепочкой барабана остается постоянным, а радиус огибания конической поверхности фузеи плавно увеличивается с каждым витком. Передаточное число является отношением радиуса ведомого вала к радиусу ведущего вала.

Таким образом, уменьшение крутящего момента, развиваемого заводной пружиной компенсируется увеличением передаточного числа между барабаном заводной пружины и фузеей. Радиальный и осевой шаг спиральной канавки фузеи подбираются таким образом, чтобы крутящий момент, передаваемый через шестерню (W) на главную колесную систему часов, оставался постоянным.

Когда весь завод пружины израсходован (рис 2)., вся цепочка намотана на барабан. Для того чтобы снова завести часы, необходимо вращать ключом не ось пружины, как это делается в большинстве современных конструкций (в часах с фузеей она закреплена неподвижно), а ось фузеи, при этом цепь Гааля наматывается обратно на фузею, вращая таким образом барабан и заводя пружину часов.

В отличие от обычных часовых механизмов, где усилие, с которым нужно вращать заводной ключ, плавно возрастает по мере завода пружины, в часах с фузеей усилие заводного ключа всё время остаётся постоянным. Заводящий такие часы не знает, сколько ещё осталось до полного завода пружины. Поэтому часы с фузеей обязательно обязательно должны иметь ограничитель, препятствующий перезаводу пружины и обрыву цепи, связывающей заводной барабан с конусом фузеи. Обычно ограничитель выполняется в форме флажка (см. иллюстрацию в правом верхнем углу статьи). Когда последний виток цепочки будет намотан на конус, цепочка приподнимет флажок, и тот упрётся в ограничитель, расположенный на задней крышке часов, препятствуя таким образом дальнейшему проворачиванию заводным ключом конуса фузеи.

Литература

• Станислав Михаль. Часы (От гномона до атомных часов / перевод с чешского Р.Е.Мельцера. — М.: "Знание", 1983. — 256 с. — 80 000 экз.
• Попова В.Д. Гольдберг Н.Б. Устройство и технология сборки часов. — М.: "Высшая школа", 1989. — 416 с. — 75 000 экз.

Отрывок, характеризующий Фузея (часы)

– И что же, разве наши ополченцы составили пользу для государства? Никакой! только разорили наши хозяйства. Лучше еще набор… а то вернется к вам ни солдат, ни мужик, и только один разврат. Дворяне не жалеют своего живота, мы сами поголовно пойдем, возьмем еще рекрут, и всем нам только клич кликни гусай (он так выговаривал государь), мы все умрем за него, – прибавил оратор одушевляясь.
Илья Андреич проглатывал слюни от удовольствия и толкал Пьера, но Пьеру захотелось также говорить. Он выдвинулся вперед, чувствуя себя одушевленным, сам не зная еще чем и сам не зная еще, что он скажет. Он только что открыл рот, чтобы говорить, как один сенатор, совершенно без зубов, с умным и сердитым лицом, стоявший близко от оратора, перебил Пьера. С видимой привычкой вести прения и держать вопросы, он заговорил тихо, но слышно:
– Я полагаю, милостивый государь, – шамкая беззубым ртом, сказал сенатор, – что мы призваны сюда не для того, чтобы обсуждать, что удобнее для государства в настоящую минуту – набор или ополчение. Мы призваны для того, чтобы отвечать на то воззвание, которым нас удостоил государь император. А судить о том, что удобнее – набор или ополчение, мы предоставим судить высшей власти…
Пьер вдруг нашел исход своему одушевлению. Он ожесточился против сенатора, вносящего эту правильность и узкость воззрений в предстоящие занятия дворянства. Пьер выступил вперед и остановил его. Он сам не знал, что он будет говорить, но начал оживленно, изредка прорываясь французскими словами и книжно выражаясь по русски.
– Извините меня, ваше превосходительство, – начал он (Пьер был хорошо знаком с этим сенатором, но считал здесь необходимым обращаться к нему официально), – хотя я не согласен с господином… (Пьер запнулся. Ему хотелось сказать mon tres honorable preopinant), [мой многоуважаемый оппонент,] – с господином… que je n'ai pas L'honneur de connaitre; [которого я не имею чести знать] но я полагаю, что сословие дворянства, кроме выражения своего сочувствия и восторга, призвано также для того, чтобы и обсудить те меры, которыми мы можем помочь отечеству. Я полагаю, – говорил он, воодушевляясь, – что государь был бы сам недоволен, ежели бы он нашел в нас только владельцев мужиков, которых мы отдаем ему, и… chair a canon [мясо для пушек], которую мы из себя делаем, но не нашел бы в нас со… со… совета.
Многие поотошли от кружка, заметив презрительную улыбку сенатора и то, что Пьер говорит вольно; только Илья Андреич был доволен речью Пьера, как он был доволен речью моряка, сенатора и вообще всегда тою речью, которую он последнею слышал.
– Я полагаю, что прежде чем обсуждать эти вопросы, – продолжал Пьер, – мы должны спросить у государя, почтительнейше просить его величество коммюникировать нам, сколько у нас войска, в каком положении находятся наши войска и армии, и тогда…
Но Пьер не успел договорить этих слов, как с трех сторон вдруг напали на него. Сильнее всех напал на него давно знакомый ему, всегда хорошо расположенный к нему игрок в бостон, Степан Степанович Апраксин. Степан Степанович был в мундире, и, от мундира ли, или от других причин, Пьер увидал перед собой совсем другого человека. Степан Степанович, с вдруг проявившейся старческой злобой на лице, закричал на Пьера:
– Во первых, доложу вам, что мы не имеем права спрашивать об этом государя, а во вторых, ежели было бы такое право у российского дворянства, то государь не может нам ответить. Войска движутся сообразно с движениями неприятеля – войска убывают и прибывают…
Другой голос человека, среднего роста, лет сорока, которого Пьер в прежние времена видал у цыган и знал за нехорошего игрока в карты и который, тоже измененный в мундире, придвинулся к Пьеру, перебил Апраксина.
– Да и не время рассуждать, – говорил голос этого дворянина, – а нужно действовать: война в России. Враг наш идет, чтобы погубить Россию, чтобы поругать могилы наших отцов, чтоб увезти жен, детей. – Дворянин ударил себя в грудь. – Мы все встанем, все поголовно пойдем, все за царя батюшку! – кричал он, выкатывая кровью налившиеся глаза. Несколько одобряющих голосов послышалось из толпы. – Мы русские и не пожалеем крови своей для защиты веры, престола и отечества. А бредни надо оставить, ежели мы сыны отечества. Мы покажем Европе, как Россия восстает за Россию, – кричал дворянин.
Пьер хотел возражать, но не мог сказать ни слова. Он чувствовал, что звук его слов, независимо от того, какую они заключали мысль, был менее слышен, чем звук слов оживленного дворянина.
Илья Андреич одобривал сзади кружка; некоторые бойко поворачивались плечом к оратору при конце фразы и говорили:
– Вот так, так! Это так!
Пьер хотел сказать, что он не прочь ни от пожертвований ни деньгами, ни мужиками, ни собой, но что надо бы знать состояние дел, чтобы помогать ему, но он не мог говорить. Много голосов кричало и говорило вместе, так что Илья Андреич не успевал кивать всем; и группа увеличивалась, распадалась, опять сходилась и двинулась вся, гудя говором, в большую залу, к большому столу. Пьеру не только не удавалось говорить, но его грубо перебивали, отталкивали, отворачивались от него, как от общего врага. Это не оттого происходило, что недовольны были смыслом его речи, – ее и забыли после большого количества речей, последовавших за ней, – но для одушевления толпы нужно было иметь ощутительный предмет любви и ощутительный предмет ненависти. Пьер сделался последним. Много ораторов говорило после оживленного дворянина, и все говорили в том же тоне. Многие говорили прекрасно и оригинально.
Издатель Русского вестника Глинка, которого узнали («писатель, писатель! – послышалось в толпе), сказал, что ад должно отражать адом, что он видел ребенка, улыбающегося при блеске молнии и при раскатах грома, но что мы не будем этим ребенком.
– Да, да, при раскатах грома! – повторяли одобрительно в задних рядах.
Толпа подошла к большому столу, у которого, в мундирах, в лентах, седые, плешивые, сидели семидесятилетние вельможи старики, которых почти всех, по домам с шутами и в клубах за бостоном, видал Пьер. Толпа подошла к столу, не переставая гудеть. Один за другим, и иногда два вместе, прижатые сзади к высоким спинкам стульев налегающею толпой, говорили ораторы. Стоявшие сзади замечали, чего не досказал говоривший оратор, и торопились сказать это пропущенное. Другие, в этой жаре и тесноте, шарили в своей голове, не найдется ли какая мысль, и торопились говорить ее. Знакомые Пьеру старички вельможи сидели и оглядывались то на того, то на другого, и выражение большей части из них говорило только, что им очень жарко. Пьер, однако, чувствовал себя взволнованным, и общее чувство желания показать, что нам всё нипочем, выражавшееся больше в звуках и выражениях лиц, чем в смысле речей, сообщалось и ему. Он не отрекся от своих мыслей, но чувствовал себя в чем то виноватым и желал оправдаться.