Научная работа "Вторая жизнь старинных часов"

Введение

Мы живем в современном мире, где без часов никак не обойтись, они с нами повсюду: у нас на руке и в кармане; дома и на улице; в школе и в магазинах; в телефоне и в компьютерах. Современные часы не отличаются изяществом. Сегодня в часовой индустрии отдается предпочтение дополнительным функциям и современным технологиям. Механические часы с курантами-большая редкость. А ведь когда-то каждый экземпляр был ручной работы. Мастера делали свой неповторимый стиль и сюжет. Наличие этих часов делало дом уютнее.

Такие часы были у моего прапрадеда Дементьева Павла Поликарповича. Моя бабушка рассказала, что он их обменял на продукты питания у беженцев, оказавшихся в наших краях во время Первой мировой войны. Очень долгое время часы не «ходили». Мне стало интересно: «Почему мы их не заводим?». В память о своих предках я решил, что часы должны ходить (см. приложение, Фото №1).

Актуальность выбранной темы. Часы с боем постепенно превращаются в раритет. И поэтому спрос на них опять растет. Ведь они придают уникальную атмосферу в комнате. Конечно можно купить и китайские часы «ходики» с батарейками. Но гораздо круче, когда часы механические – с боем курантов.

Предмет исследования: часы Сердобского часового завода.

Объект исследования: ремонт и реставрация механических часов.

Цель работы: запустить старинные часы.

Задачи:

1. Исследовать историю происхождения часов, познакомиться с их устройством.

2. Изучить особенности конструкции часов с гирями, научиться их настраивать.

3. Посоветоваться со специалистами.

4. Осуществить ремонт, испытания и запуск механизма часов.

5. Провести анкетирование: выяснить, что мои ровесники знают по данной теме.

Методы исследования: Теоретический (изучение и анализ специальной литературы, поиск информации в интернете). Практический (ремонт, опыты, эксперимент, настройка, наблюдения, интервью, анкетирование).

Гипотеза: Старинный часовой механизм можно починить своими руками.

1 Глава История, которая тикает

1.1 Древние приборы для измерения времени

Первый простейший прибор для измерения времени — солнечные часы — был изобретен вавилонянами примерно 3,5 тысячи лет назад. Небольшой стержень (гномон) укрепляли на плоском камне— циферблате. Часовой стрелкой служила тень от гномона (10).

Водяные часы. Оказывается, когда – то люди догадались, что время можно измерять с помощью воды, вытекающей из отверстия в сосуде. «Ваше время истекло», - говорят и сегодня докладчику (12).

Огневые часы. Наши предки подметили, что равномерно горящее пламя за равное время потребляет всегда одно и то же количества масла или воска. Так стали использовать свечи с отметками, по которым можно было узнавать время, пока свеча горела (13).

Песочные часы. Они ровесники водяных часов и даже похожи на них. Только вместо воды песочные часы наполнялись песком (14).

Цветочные часы. Известный биолог Карл Линней (1707-1778) открыл и изучил явление, которому дал название" сон цветов". Изучая эти ритмы, ученый установил их закономерности у разных растений и нашел для своих наблюдений практическое применение, посадив на клумбу растения, которые распускались и закрывались в строгой очередности и последовательности (15).

1.2 Развитие часовых механизмов

На смену древним часам в XIII веке пришли «колесные часы», впоследствии переименованные в механические. Первые кварцевые часы были выпущены в 1961 году. Электронные часы были созданы в 1971 году (9).

1.3 Часы-ходики.

Официальной родиной ходиков принято считать Германию, землю Шварцвальд. Изобрел их часовщик Франц Кеттерер (18).

Наши часы родом из СССР, с городка под названием Сердобск, где работал часовой завод "Маяк", который и выпускал сказочные часы с боем и с кукушкой. Завод был закрыт в 90-е, когда стали не нужны сказки и сказочники (8).

2 Глава. Изучение устройства часового механизма

2.1 Часы с гирями

Гиря-это двигатель (см. приложение, Рис. №1). Он является источником энергии, которая приводит в движение весь механизм часов. Энергия гиревого двигателя передается силой тяжести поднятой гири через колесную систему на маятник, который служит регулятором управления действия спуска (хода) часов. Передаточный механизм состоит из ряда зубчатых колес, число которых зависит от типа механизма. Регулятор, или колебательная система, в механических часах представляет собой маятник. Маятник применяют только в стационарных часах. Он состоит из стержня, на нижнем конце которого находится линза. Спуск (ход). Он представляет собой узел часового механизма, находящийся между зубчатой передачей и регулятором. Спуск является ходовым устройством, служащим для периодической передачи энергии двигателя на регулятор. Стрелочный механизм состоит из минутного триба, вексельного колеса с трибом и часового колеса (16).

2.2 Принцип работы-автоколебания

         Мне стало интересно, какие физические законы действуют при работе часов-ходиков. С этим вопросом я обратился к учителю физики Сыркиной Наталье Николаевне. Оказывается, принцип работы часов называется автоколебания. Маятник совершает незатухающие колебания, заставляя механизм подталкивать себя в подходящие моменты (17). Термин автоколебания в русскоязычную терминологию введен А.А. Андреевым в 1928 году.

2.3 Особенности конструкции часов с курантами

Механизм боя в часах получает энергию от поднятой гири. Этот механизм действует в течение короткого промежутка времени, после автоматического отпирания, которое производит стрелочный механизм часов. Сигнальное устройство настенных часов представляет собой наиболее простой механизм боя и отбивает часы и получасы.

Часто часы «ходят» плохо из-за перекоса в ту или другую сторону. Необходимо повесить их прямо и, когда удары маятника будут равномерными, зафиксировать данное положение корпуса часов отметкой на стене (11).

3 Глава. Практическая часть

3.1 Интервью со специалистами

3.1.1 Визит к часовых дел мастеру

В часовой мастерской мы познакомились с Нигматуллиным Радиком Хисматовичем, который согласился ответить на наши вопросы. В ходе беседы мы узнали, что для ремонта часов необходимы такие качества, как усидчивость, ум, отличное зрение. К сожалению, сейчас ремонту часов нигде не обучают, но если поискать хорошего мастера - то можно научиться у него. Стоимость ремонта часов зависит от их состояния: от 100 до 2000 рублей. Также он рассказал, как правильно проводить осмотр и ремонт часов.

3.1.2 Экспертная оценка

Шадрин Владимир Тимофеевич-владелец антикварной лавки на крытом рынке. Его в старинных предметах привлекает дух времени. Сегодня спрос на старинные часы возрастает. Часы как у нас стоят около 3 тыс. рублей.

3.1.3. Совет реставратора

Соловов Георгий Николаевич- профессиональный реставратор, краснодеревщик, мастер «на все руки». Он показал, как правильно покрыть изделие шпоном. Мы поинтересовались: можно ли заниматься реставрированием, не имея художественного образования? Оказывается можно, если иметь хорошую литературу, желание, усидчивость и место для работы. Пополнив наши знания, мы принялись за работу.

3.2. От слов к делу

3.2.1 Первичный осмотр и диагностика часового механизма

Самая важная часть часов - это часовой механизм, значит с него и начнем.

Для начала мы разобрали коробку и извлекли механизм. Основные шестерни оказались на месте и это дало надежду на восстановление часов. Почистив поверхность смазали все части. После такого ухода дали маслу пропитаться в течение суток. На следующий день подвесили часы на гвоздик в стене. Продели цепочку через заводную звездочку и, подвесив гирьку, запустили механизм.

3.2.2 Опыты с гирями

Для каждой марки часов с завода шли гирьки с разным весом. Для опыта были подобраны гирьки с весом 250, 300, 400, 500 граммов. С помощью линейки была произведена разметка траектории движения груза. Серии опытов показали, что гирьки весом 250г, 300г, 400г недостаточны для непрерывной работы часового механизма. Автоколебания прекращались на отметках 5см, 15см, 25см соответственно (см. приложение графики №№1, 2, 3).

При опыте №4 достигнут положительный результат: образец весом 500г подходит для непрерывной работы часового механизма (см. приложение график №4).

3.2.3 Ремонт и подбор механизма курантов

С обратной стороны часового механизма имелся молоточек для боя курантов, но самих курантов не было. Нами проведен эксперимент с целью подбора механизма курантов с мелодичным звоном. Для этого попеременно установлены проволоки разных диаметров, звонок от старого телефона, маленький колокольчик, звонок от набора по электротехнике. При эксперименте установлено, что звонок от набора по электротехнике подходит для механизма курантов: издает мелодичный звон и не создает помехи для других механизмов.

3.2.4 Эксперимент с маятником

При первом запуске за 1 час работы часы отставали на 4 минуты. Путем поворота регулировочной гайки вправо линза была поднята вверх по стержню маятника на 1 см. В этом положении за второй час работы часы начали спешить на 3 минуты и линзу опустили поворотом регулировочной гайки влево. Эксперимент проводился в несколько этапов, в итоге был достигнут положительный результат: часы начали ходить точно. При эксперименте установлено, что маятник настенных часов дает возможность регулировать точность хода.

3.2.5 Сборка, настройка и испытания

После полной сборки часы вновь были подвешены на стену. Затем мы заправили цепочки, подвесили груз, установили маятник и слегка его подтолкнули. Часы затикали!

Испытания, которые мы проводили в течение нескольких дней прошли успешно. За это время при своевременной заводке часы не останавливались, куранты били правильно.

Гипотеза подтвердилась: старинный часовой механизм можно починить своими руками.

3.3 Анкетирование

Нам было интересно: а знают ли наши сверстники что-нибудь о таких часах? С этой целью мы провели анкетирование. Опрошено 220 учеников МАОУ СОШ №17. Заданы следующие вопросы.

Вопрос 1. Вы когда-нибудь видели часы с курантами?

Вопрос 2. Знаете ли вы, как они устроены?

Вопрос 3. Хотели бы вы иметь такие часы у себя дома?

Вопрос 4. Для чего они вам нужны? а) следить за временем; б) для красоты и уюта; в) чтобы удивлять гостей; г) как раритет.

Результаты опросов (см. приложение, диаграмма №1).

Сравнительный анализ ответов на 1-3 вопросы показал, что сильнее всех хотят иметь у себя такие часы-учащиеся 1-4 классов-75%; чаще всех такие часы видели ученики 5-8 классы-86%, а вот лучше знают их устройство-учащиеся 9-11 классы-18%.

Ответы на 4 вопрос выявили (см. приложение, диаграмма №2), что 44% респондентов с 1-4 классов хотят больше следить за временем; большинство учащихся 5-8 классов (42%) ценят в них красоту и уют. А вот 43% опрошенных старшеклассников относятся к часам как к раритету.

Видно, что наши сверстники проявляют искренний интерес к часам, в которых «живой» механизм, а не бездушная микросхема.

Заключение

В процессе научной работы мы подробно исследовали историю возникновения различных приборов для определения времени; изучили устройство и принцип действия часовых механизмов; получили совет мастера по ремонту часов; познакомились с художником-реставратором и переняли его опыт; узнали мнение антиквария о ценности этих часов; провели анкетирование: выяснили, что наши ровесники знают по данной теме; изучили особенности конструкции часов с гирями, научились их настраивать. Нами проведены серии опытов, и был установлен вес, необходимый для обеспечения незатухающих колебаний маятника -500 граммов; также опытным путем определен вес для непрерывной работы механизма курантов-450 граммов. Поставленный эксперимент выявил, что маятник настенных часов дает возможность регулировать точность хода. Таким образом, задачи выполнены.

Цель достигнута: Осуществлен ремонт, испытания и запуск старинных часов.

Гипотеза подтвердилась: старинный часовой механизм можно починить своими руками.

По результатам исследования можно сделать следующие выводы:

1. Механические часы с боем сегодня большая редкость.

2. Люди предпочитают старинные механизмы, несмотря на дороговизну.

3. Подрастающее поколение в старинных часах привлекают уют и красота.

4. Несмотря на отсутствие образовательных учреждений можно самому научиться и ремонтировать старинные часы.

В ходе исследования мы обнаружили для себя интересные факты из истории часов, получили новые знания, овладели навыками ремонта и реставрации. Занимаясь старинными часами можно узнать много интересного об отдельном человеке, окунуться в воспоминания семьи, династии, пролистать страницы истории страны. А для кого-то простое хобби может превратиться в профессию. А старинные часы своими мелодичными звуками вносят в нашу жизнь только положительные эмоции.

Список литературы и источников

1. Аксельрод 3. М. Часовые механизмы: Теория и расчет.

2. Бакулин П.И., Блинов С.Н. Служба точного времени. М.: Наука, 1968.

3. Время и современная физика: (Сб. статей). Пер. с фр. М.: Мир, 1970

4. Добиаш-Рождественская О.А. Как люди научились узнавать время? Берлин, 1924.

5.Завельский Ф.С. Время и его измерение. М.: Наука, 1977.

6. Канн Г. Краткая история часового искусства. Л., 1926.

7. http://forum.watch.ru/showthread.php?t=289136.

8. http://fishki.net/1301051-chasy-s-kukushkoj---istorija-kotoraja-tikaet.html.

9. http iznedr.ru›books/item/f00/s00/z0000030/st041.shtml.

10. http zorca.ru›солнечные-часы.html.

11. http://oldrestoration.ru›kak-pravilno-povesit-nastennyie.

12. http://infoniac.ru›news/10-sposobov-izmerit-vremya.html.

13. http://newreferat.com›ref-2229-5.html.

14. http://pandia.ru›text/77/405/41904.php.

15. http://buher.ru›plantstime/.

16. http://бioppt.ru›novosti zavodnoy-val-v-mekhanicheskikh.

17. http:// ido.tsu.ru›Заочные школы›Физикоматематическая›_8.html.

18. http://zhannakr.blogspot.ru›2013/07/Triberg.html.    

Приложение.

Фото №1. Часы достались мне по наследству…

Рис №1 Устройство часового механизма                                

График №1

Продолжительность автоколебаний при использовании гирьки весом 250 г.

График №2

 Продолжительность автоколебаний при использовании гирьки весом 300 г.

График №3

 Продолжительность автоколебаний при использовании гирьки весом 400 г.

График №4

 Продолжительность автоколебаний при использовании гирьки весом 500 г.

Диаграмма №1

Результаты ответов на 1-3 вопросы.

Диаграмма №2

Результаты ответов на 4 вопрос.