ТАИНСТВЕННЫЕ ЧАСЫ И СПОСОБ КОМПОНОВКИ ТАИНСТВЕННЫХ ЧАСОВ С ИНДИКАЦИЕЙ В ПРОЗРАЧНОЙ ОБЛАСТИ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ
SECRET CLOCK AND METHOD OF ASSEMBLING SECRET CLOCK WITH DISPLAY OF CELESTIAL BODIES IN TRANSPARENT REGION

Область техники
Изобретение относится к хронологии, к механическим часам со стрелочной индикацией текущего времени и может быть использовано при изготовлении оригинальных, необычных, таинственных часов, кулонов, подвесок, ювелирных изделий, приборов и изделий с механическим исчислением времени, в частности механическим календарным механизмом и способом индикации небесных тел в часах, и может быть использовано при изготовлении наручных, настольных или карманных часов или часовых устройств с индикацией небесных тел - Луны и Земли.
Уровень техники
Идея создания и использования таинственных часов (часов-загадок, мистических часов, mystery watch), принцип работы которых не понятен на первый взгляд, с давних времен привлекает часовщиков и потребителей.
На протяжении уже почти двух столетий делаются попытки изобрести прозрачные механические часы, однако до сих пор большинству часовщиков прозрачными удалось создать лишь только громоздкие настольные часы или относительно крупные карманные и наручные механические часы.
Необычный способ стрелочной индикации, создающий эффект того, что зритель видит абсолютно прозрачный циферблат с закрепленными на нем стрелками, исправно указывающими время, не наблюдая при этом никакого вращающего их механизма, впервые придумал и создал французский часовщик и иллюзионист Жан Эжен Робер-Уден (Jean-Eugene Robert-Houdin), который считается основоположником современной иллюзионной магии.
Его таинственные часы, впервые продемонстрированные на французской промышленной выставке 1839 г., представляли собой бронзовый корпус-основание, на котором располагался прозрачный хрустальный циферблат, над которым как бы висели в воздухе нарисованные на стеклянных дисках стрелки, которые двигались словно бы сами по себе, без какого бы то ни было видимого механизма.
В действительности движение на хрустальный циферблат передавалось в этих часах от механизма, расположенного в верхней части корпуса, через систему шестеренок и винтовых тяг.
Позже часовые мануфактуры, среди которых можно назвать Cartier и LeCoultre, начали изготавливать подобные прозрачные настольные механические часы, в частности мануфактурой Картье (Cartier), начиная с 1912 г., было выпущено в свет всего около 30 штук настольных часов, отличительной особенностью которых был абсолютно прозрачный корпус из горного хрусталя с механизмом, спрятанным в золотом ободке циферблата.
Известны карманные антикварные часы Mysterieuse (Загадка), Франция, 19 век, корпус из серебра диаметром 53 мм, механизм с цилиндрическим ходом. Предполагается, что часы “Mysterieuse” создавались, чтобы удивить, заставить задуматься: как это может работать? Это карманные часы со стеклянными, совершенно прозрачными стенками, в центре циферблата движутся стрелки, а механизм не виден. Возникает вопрос: за счет каких сил и механизмов происходит движение стрелок? Оказывается, стрелки в этих часах неподвижны, а вращаются два тончайших стекла, на одном из которых укреплена часовая, на другом - минутная стрелка. Эти тонкие стекла приводят в действие механизм, расположенный в узком ободе корпуса. Третье неподвижное стекло является циферблатом [1].
Известны карманные таинственные часы компании Армана Швоба и братьев (Armand Schwob&Freres) производились для китайского и европейского рынков около 1890 года. Этот вариант таинственных часов обладает механизмом в форме полумесяца, скрытым под ободком часового корпуса, который вращает расположенные между стеклами циферблата прозрачные стеклянные диски с закрепленными на них стрелками. Модель была запатентована Арманом Швобом [2].
Недостатком этой модели является значительная толщина механизма с циферблатом в связи с применением в этих часах шести прозрачных дисков, что значительно ухудшает эксплуатационные свойства часов, особенно в случае реализации конструкции в наручных часах. Кроме того, стрелки в этих часах переводятся путем вращения минутной стрелки пальцем, поскольку отсутствует узел перевода стрелок.
Таким образом, до сегодняшнего существует не разрешенная пока в должной мере проблема создания простых по конструкции и дешевых в производстве прозрачных таинственных наручных механических часов малого размера.
Еще до недавнего времени швейцарские часовщики считали, что идею наручных прозрачных часов немыслимо воплотить в жизнь, но сейчас стали появляться и производиться крупные по размерам наручные часы с невидимым механизмом и зависшими в воздухе стрелками, что воспринимается очень необычным, таинственным.
Одними из популярнейших таинственных часов на сегодня являются часы «Таинственный Кардинал» мануфактуры Quinting - наручные часы с прозрачным зрелищным циферблатом, кварцевым приводом и механизмом из прозрачного сапфира [3].
Механизм Таинственного Кардинала - это система, состоящая из 7 параллельных прозрачных сапфировых дисков, предварительно металлизированных и покрытых антибликовым покрытием. Этот сложный механизм содержит в себе 3 неподвижных и 4 вращающихся прозрачных сапфировых диска, которые приводят в движение стрелки минут, часов и указатель даты, а также стрелку маленького секундного циферблата, находящегося в положении на 6 часов. Несмотря на такое количество слоев из сапфира (всего 9-7 в механизме и 2 защитных), часы Таинственный Кардинал в области циферблата абсолютно прозрачны.
При оригинальном внешнем виде эти часы отличаются сравнительно большими для наручных часов размерами - диаметром в 43,8 мм (без заводной головки) и толщиной 14 мм, а также очень большой сложностью в изготовлении, поскольку сапфир отличается очень высокой твердостью и обрабатывается алмазными инструментами.
Абсолютная прозрачность сапфирового механизма и циферблата, заключенного в благородный металл, и драгоценные камни делает часы Quinting уникальными по внешнему виду, но очень сложными в изготовлении и очень дорогими предметами роскоши.
Модный дом Louis Vuitton анонсировал часы Tambour Mysterieuse LV 115, которые, считают одними из самых сложных из прозрачных часов, в которых индикация часов и минут традиционно производится при помощи сапфировых дисков с нанесенными на них стрелками, а непрозрачный инкрустированный драгоценными камнями механизм размещается в центре корпуса и как бы «плывет» в нем. Отмечают, что на создание каждого экземпляра часов Tambour Mysterieuse LV 115 уходит по одному году, производятся персонально для каждого покупателя, корпус часов по желанию может быть изготовлен из платины или золота - белого, желтого, красного, диаметр его корпуса 42,55 мм, а предварительно объявленная цена 265.000 долларов США [4].
Существует также сложная модель таинственных часов «mystery watch», созданная автором Чайкиным К.Ю. в 2008 году. Это наручные часы с прозрачным циферблатом и стрелками, вращающимися между его стеклами и подвижной картой звездного неба. Визуальный эффект таков, что наблюдателю кажется, что стрелки свободно парят в пустом корпусе часов на фоне движущихся звезд. Принцип работы часов заключается в том, что под стеклами корпуса находятся еще три таких же прозрачных диска. К первому (верхнему) прикреплена минутная стрелка, ко второму - часовая, а на третий, нижний сапфировый диск нанесена карта звездного неба. Данные часы при относительно небольших размерах - диаметр 38 мм и высота 9 мм - совершают 18000 полуколебаний в час и они сложны по конструкции, имеют 1000 камней, 1281 деталь, пять сапфировых дисков. На этих пяти прозрачных сапфировых дисках показываются часы, минуты, дата, месяц и карта звездного неба, а на корпусе отдельно показываются фазы Луны, индикатор запаса хода, уравнение времени. В данном механизме сапфировые диски удерживаются по окружности зубчатыми колесами, которые приводят в движение часовой механизм, спрятанный под ободком часов [5].
Таким образом, необычные решения для стрелочной индикации прозрачных таинственных часов до сих пор пользуются большой популярностью.
Известны прозрачные часы, механизм которых вытянут в линию и спрятан под декоративной полоской, проходящей через весь прозрачный циферблат. Его недостатками можно назвать то, что расположение механизма все же достаточно очевидно, и у наблюдателя не возникает такого визуального эффекта, как в случае, когда стрелки висят в середине циферблата сами и вращаются «сами по себе» [6].
Общими недостатками указанных выше часов-аналогов являются сложность и обычная громоздкость конструкции механизмов и невозможность по данным решениям размещения их стрелочной системы с вращающимися стрелками между двух дисков, что делает их практически непригодными для применения в небольших по размерам наручных часах, особенно в обычно некрупных женских наручных часах.
Известны таинственные часы Линдерта Принса (Leendert Prins), которые содержат четыре прозрачных диска - два внешних неподвижных и два внутренних вращающихся. На один из внутренних дисков крепится или рисуется минутная стрелка, а на другой - часовая. Вращающиеся диски приводятся в движение с помощью расположенных по краям зубьев [7].
Недостатком данной конструкции является отсутствие вращающихся стрелок, что существенно ухудшает визуальные и эксплуатационные свойства часов, особенно в случае реализации конструкции в наручных часах.
Известна более поздняя модификация таинственных часов Линдерта Принса с использованием вместо двух внутренних вращающихся дисков одного внутреннего вращающегося диска. В данных часах использован упрощенный механизм с одним вращающимся стеклянным диском вместо двух. На один стеклянный диск крепится часовая и минутная стрелки, но при этом минутная стрелка соединена с вращающейся шестерней, закрепленной в оправе часов и тем самым замаскированной. В центре часов к минутной стрелке прикреплен вращающийся вал, который с помощью нескольких шестеренок приводит в движение часовую стрелку [8].
Недостатком данной конструкции является необходимость крепления минутной стрелки в оправе часов, и тем самым существенно уменьшается “таинственный” визуальный эффект, поскольку становится очевидным, где спрятан механизм, приводящий в движение минутную стрелку.
Известны часы, включающие корпус, состоящий из прозрачного внешнего и заднего стекол корпуса, одно из которых образует циферблат, и непрозрачного обода корпуса, внутри которого расположены, по крайней мере, два прозрачных диска, на каждый из которых нанесены надписи и/или изображения, соответствующие измеряемому интервалу времени, по крайней мере, часам и минутам, а также размещаемые под непрозрачным ободом корпуса: часовой механизм, зубчатые передачи, выполненные с возможностью передачи вращения от часового механизма на каждый из двух прозрачных дисков, и узел фиксации, выполненный с возможностью фиксации каждого из прозрачных дисков, отличающиеся тем, что включают, по меньшей мере, две зубчатые передачи, каждая из которых образована зубчатым колесом и зубчатым краем прозрачного диска и выполнена с возможностью передачи вращения на соответствующий ей прозрачный диск, при этом корпус часов выполнен портативным, причем его внешняя боковая поверхность снабжена, по меньшей мере, одним средством механического соединения, причем часовой механизм включает механический или электрический привод, а средство механического соединения, расположенное на внешней боковой поверхности корпуса часов, выполнено с возможностью соединения с браслетом (ремешком) наручных часов, с цепочкой карманных часов или с цепочкой кулона или подвески [9].
Недостатками этих часов являются отсутствие вращающихся стрелок и значительные размеры корпуса в связи с применением в этих часах двух или более неподвижных и двух или более подвижных прозрачных дисков, а также наличие двух зубчатых передач для приведения в движение подвижных дисков. Все это значительно ухудшает визуальные и эксплуатационные свойства часов, особенно в случае реализации конструкции в наручных часах, а также существенно увеличивает размеры корпуса и, соответственно, сокращает отношение площади прозрачного циферблата к площади непрозрачного корпуса (снижается эффект таинственности).
Известны электрические таинственные часы Smiths Electric Mystery Clock, производимые в 1934, часовой механизм которых размещен в маленьком хромированном, металлическом барабане в центре дисков. Внутри этого маленького барабана двигатель стрелок и храповой механизм. У часов три стеклянных пластины. Одна пластина с цифрами на внутренней части. Вторая сзади, в центре которой установлен регулятор стрелок. Третья находится между этих двух. Эта внутренняя стеклянная пластина присоединена к центральной втулке и раскачивается из стороны в сторону электродвигателем в основе часов. Этого раскачивания достаточно для управления храповым механизмом, который в свою очередь поворачивает стрелки. Также движение этой пластины незаметно (невидимо никому), для людей ход стрелок в этих часах воспринимается таинственным [10].
Недостатком данных таинственных часов является электрический привод, явно указывающий на источник энергии движения.
Известны различные марки наручных и карманных часов, корпус которых спереди и сзади выполняется полностью прозрачным, что позволяет видеть часовой механизм в работе; примером таких часов являются турбийоны фирмы Омега [15]. Несмотря на определенный декоративный эффект, который достигается такой конструкцией часов, хотя при этом видимый часовой механизм, заполняющий все внутреннее пространство корпуса, заслоняет стрелки и затрудняет быстрое определение момента времени.
Создавая таинственные часы (часы-загадки), где существует прозрачная область, мастера стремились, сохраняя обычные габариты и внешний вид часов, показать незаметность, скрытость механизма привода. В большинстве известных конструкций механизм обычно на основе спиральной пружины размещался в непрозрачной области корпуса, что приводило к необходимости увеличения его размеров или деформирования для формирования ассиметричных расширений одной из непрозрачных частей корпуса.
Известна конструкция декоративных настольных часов, описанная в заявке [16], которые включают асимметричный корпус, состоящий из прозрачного, либо полупрозрачного внешнего и заднего стекла корпуса и непрозрачного обода корпуса, внутри которого расположен часовой механизм. Для измерения отрезков времени и создания декоративного эффекта внутри корпуса часов размещены, по меньшей мере, два прозрачных диска, на каждый из которых нанесены надписи и/или изображения, соответствующие измеряемому интервалу времени. Под непрозрачным ободом корпуса располагаются часовой механизм, зубчатые передачи, передающие вращение от часового механизма на каждый из прозрачных дисков, и узел фиксации, фиксирующий каждый из прозрачных дисков. То есть конструкция часов обеспечивает сквозную видимость через корпус часов без обзора работы часового механизма.
Данная конструкция часов не предусматривает возможность их использования в качестве наручных или карманных часов, кроме того, эксцентрическое движение прозрачных дисков излишне усложняет конструкцию часов.
Известны разработанные автором Чайкиным К.Ю. часы с пружинным двигателем с обычным круглым прозрачным в середине корпусом, в которых для повышения точности хода и уменьшения габаритов и компактности механизма таинственных часов и обеспечения возможности его использования не только в относительно некрупных мужских наручных часах, но и в маленьких женских наручных часах с «воздушным» стрелочным механизмом и с возможным «воздушным» турбийоном, в пружинном двигателе часов, содержащем барабан с зубчатым краем, размещенную в барабане пружину с возможностью вращения зубчатого края и приведения им в движение часового механизма, и средство приведения двигателя в напряженное состояние при заводе часов, барабан выполнен кольцеобразным со сквозным центральным отверстием с возможностью размещения часового механизма внутри сквозного центрального отверстия барабана [17].
В данных часах с пружинным двигателем, содержащих корпус с прозрачными внешним и задним стеклами, часовой механизм с пружинным двигателем, средство завода и перевода часов и средство индикации времени, корпус выполнен полым кольцеобразной формы с размещенным внутри кольцеобразным пружинным двигателем, содержащим кольцеобразный барабан с зубчатым краем со сквозным центральным отверстием, размещенную в кольцеобразном барабане пружину с возможностью вращения зубчатого края барабана и приведения им в движение часового механизма, и средство приведения пружины двигателя в напряженное рабочее состояние при заводе часов.
При компоновке данных часов, содержащих кольцеобразный полый корпус с прозрачными внешним и задним стеклами, часовой механизм, включающий пружинный двигатель, средство завода и перевода часов, колебательную систему, спусковой механизм, соединяющую двигатель и спусковой механизм систему шестеренок и механизм средства индикации времени, пружинный двигатель и средство завода и перевода часов выполняют в виде кольцеобразного модуля пружинного двигателя и средства завода и перевода часов, кольцеобразный модуль пружинного двигателя и средство завода и перевода часов размещают в полости кольцеобразного корпуса, а колебательную систему, спусковой механизм, соединяющую двигатель и спусковой механизм систему шестеренок и механизм средства индикации времени размещают внутри кольцеобразного модуля пружинного двигателя и средства завода и перевода часов.
Недостатками данных часов являются сложность изготовления двигателя часов и ограничение по запасу хода в связи с недостаточной мощностью кольцевого пружинного двигателя.
Известны описанные в книге Дерека Робертса «Часы-загадки, необычные и фантазийные часы» [18], настольные таинственные часы Robert-Houdin's (Жан Роббер-Удена) с прозрачным квадратным циферблатом из четырех стеклянных листов, в которых одно из стекол циферблата совершает сложные пульсирующие колебательные движения вверх / вниз вправо / влево по сложной 8-образной траектории относительно других неподвижных стекол, приводя в движение размещенный между стеклами крошечный зубчатый механизм двигания стрелок при каждом колебании.
Отличительной особенностью данных часов является наличие движущегося стекла, поддерживаемого с боков и снизу в центре тягой, посредством которой осуществляется сложное 8-образное колебательное движение этого стекла.
Механизм с коническими шестеренками и массивный и громоздкий противовес для движущегося стекла в данных часах располагается в горизонтально расположенном основании под колонной, внутри которой расположена тяга движущегося стекла.
Стрелки и их крошечный и очень сложный и хрупкий стрелочный механизм (крошечная зубчатая передача, блок шестерен) приводятся во вращательное движение следующим образом.
Сопряженное с часовым механизмом коническое зубчатое колесо установлено в основании часов в центре оси механизма привода подвижного стекла, расположенного, в основном, в нижней части основания часов, сопряжено со вторым коническим зубчатым колесом, в боковой поверхности которого выполнено отверстие, куда вставляется винт со шляпкой и где закрепляется нижняя часть тяги, которая расположена в вертикальной колонне, и верхняя часть прикреплена к середине нижней части подвижного стекла.
В середине тяги выполнен продольный паз, где вставлен штифт с ограничением его положения, но возможностью тяги сдвигаться в сторону и перемещаться вверх и вниз. Такие движения конических зубчатых колес вызывают маленькое ротационное движение в стеклянной пластине по сложной 8-образной траектории.
В центре подвижного стекла находится тонкий ось-штырь, который в свою очередь вращается по сложной криволинейной 8-образной траектории и входит в радиальную прорезь в торце миниатюрной втулки, находящейся в отверстии неподвижного стекла с насаженной на нее с противоположной стороны неподвижного стекла минутной стрелкой. Вращаясь, втулка приводит в действие минутную стрелку и миниатюрный стрелочный механизм, приводящий в действие часовую стрелку. Все элементы прозрачного циферблата собраны и расположены между двумя неподвижными стеклами в латунной оправе.
Недостатками данной конструкции таинственных часов являются наличие громоздкого противовеса для компенсации веса подвижного стекла, наличие передающего усилия движения тонкого оси-штыря, движущегося по сложной 8-образной траектории, наличие миниатюрной втулки с радиальной прорезью в торце для оси-штыря для привода минутной стрелки и сложного миниатюрного стрелочного механизма для привода часовой стрелки, ненадежность функционирования из-за сложности привода и сложной траектории движения, легкая повреждаемость от случайных механических воздействий на часы. Кроме этого постоянное трение в пазах кривошипа, тяги и втулки приводит к быстрому износу и расшатыванию конструкции, что обуславливает недолговечность данной конструкции.
Данная конструкция часов может быть реализована только в настольных часах и не пригодна для реализации в наручных часах, часах-кулонах и часах-ювелирных изделиях.
Известны разработанные ранее автором Чайкиным К.Ю наручные таинственные часы для повышения визуальной привлекательности часов при одновременном повышении функциональных возможностей системы стрелочной индикации и уменьшении габаритов механизма часов 10. Часы, содержащие корпус из прозрачного переднего стекла, прозрачного заднего стекла и непрозрачного обода корпуса, размещенный внутри обода корпуса часовой механизм и сопряженное с часовым механизмом средство индикации времени, отличающиеся тем, что прозрачное переднее стекло и прозрачное заднее стекло выполнены опорными с возможностью размещения между ними средства индикации времени, средство индикации времени выполнено в виде часовой и минутной стрелок с возможностью их вращения посредством сопряженных с ними колеса привода и вексельного механизма, а часовой механизм содержит прозрачное центральное стекло, закрепленное внутри колеса привода, передающего движение на средство индикации времени, а также часовой механизм содержит сопряженное с часовым механизмом средство индикации фаз Луны, выполненное в виде фигурного отверстия в непрозрачном ободе корпуса часов [19].
Часовой механизм данных часов содержит колесную систему, узел спускового регулятора и механический пружинный или электрический кварцевый привод и включает колесную систему, узел спускового регулятора, минутный триб, колесо минутного триба, триб промежуточный, промежуточное колесо, колесо привода, часовое колесо, минутную ось, заднее опорное стекло, вексельный триб, часовую стрелку, центральное стекло, переднее опорное стекло, стрелку минутную, заднюю опорную втулку, переднюю опорную втулку, мост вексельного колеса, центральный триб. Расположенный в непрозрачном ободе корпуса механизм привода фаз Луны содержит сопряженные с часовым механизмом первое колесо привода Луны, второе колесо привода Луны, триб привода Луны, суточное колесо, диск со штифтом, толкатель диска Луны, диск Луны и фиксатор диска Луны, выполненные с возможностью регулярного ежесуточного дискретного поворота диска Луны с соответствующей индикацией определенной фазы Луны в фигурном отверстии непрозрачного обода корпуса.
Недостатками данных часов являются сложность изготовления и ограниченная площадь прозрачной области вследствие размещения часового механизма в закрытой области внутри корпуса. Кроме этого плотная компоновка деталей часового механизма в закрытой области внутри обрамляющей циферблат части корпуса позволяет размещать там только сравнительно маломощный по запасу хода пружинный двигатель.
Недостатками всех известных аналогов таинственных часов являются большой размер корпуса вследствие того, что механизм и прозрачная область, как правило, исполняются эксцентрично или двигатель и приводные элементы механизма выполняются в непрозрачной области размещенными по ободу непрозрачной области, что не позволяет сделать ободок корпуса часов тонким и симметричным относительно круглого циферблата.
Указатели (индикаторы) фаз планет, в частности лунных фаз, в часах разрабатываются с давних времен.
Известны описания и часы, датированные 14 веком, где использовалась функция индикации фаз Луны.
Индикация лунных фаз на часах, являющаяся первой астрономической функцией в часовых механизмах, появилась вскоре после появления механических часов.
Данная функция часов является востребованной и по сей день в различных ситуациях, в частности при использовании лунных календарей в различных ситуациях.
Кроме этого актуальна индикация на часах и других небесных тел - Земли и иных планет солнечной системы.
До сегодняшнего дня известно множество конструкций и решений указателей (индикаторов) лунных фаз, однако только единичные решения пригодны для практического использования в обычных механических часах.
Известны различные указатели (индикаторы) лунных фаз с точки зрения дизайна, конструкции и точности показаний, но большинство из них имеют те или иные недостатки, ограничивающие их использование в часовых механизмах.
Известны указатели фаз Луны в часах, выполненные в виде окошек в циферблате различной формы и дисков с нанесенными изображениями Луны, вращающихся под указанными окошками, что приводит к геометрическому искажению лунных фаз.
Существуют конструкции объемной Луны, когда указатель выполняется в виде вращающегося за один лунный месяц шарика, наполовину окрашенного в светлый, наполовину в темный цвета. Эти конструкции имеют один существенный недостаток, связанный с тем, что Луна относительно Земли не вращается, а расположена всегда одной стороной к наблюдателю, поэтому данные конструкции не позволяют реалистично отобразить поверхность Луны и использовать реальную карту лунной поверхности.
Подобные конструкции с объемным вращающимся шаром Луны использовал в своих эскизах известный русский изобретатель И.П.Кулибин.
Известен промышленный образец CN 2220666 для наглядной демонстрации изменяющихся лунных фаз в виде устройства, состоящего из круглого лунного тела, полукруглой сферической оболочки лунной тени, диска, фиксирующего лунную тень, ручки на оси и линии, показывающей направление солнечного света. Указатель месяцев расположен на оси на верхней части ручки, полукруглая сферическая оболочка установлена на ось с внешней стороны лунного тела, а верхняя часть полукруглой сферической оболочки лунной тени устойчиво закреплена с помощью диска, фиксирующего лунную тень, который оснащен ромбической линией, указывающей направление солнечного света, а сама линия оснащена гибкими резиновыми лентами.
Данная модель обеспечивает наглядную демонстрацию лунных циклов и предпочтительна для популяризации астрономических наук и обучения, но не позволяет точно определять фазы Луны в конкретные моменты времени.
Известны электромеханические часы с указателем лунных фаз, включающие корпус с циферблатом и размещенными на нем стрелками, связанными с электромеханическим приводом, включающим генератор импульсов, стабилизированный кварцевым стабилизатором, делитель частоты, шаговый механизм и шестерни привода стрелок, отличающиеся тем, что дополнительно к цифрам на циферблате нанесено изображение фаз Луны (символа новолуния, растущей Луны, символа полнолуния и убывающей Луны), а электромеханический привод дополнительной стрелки отрегулирован таким образом, что один оборот стрелки по циферблату соответствует синодическому лунному месяцу, равному 29,530588 солнечных суток [29].
Известен хронометр Гейлисон Уильяма Э. (US) для отображения фаз Луны при указании времени дня, содержащий указатель времени, расположенный на циферблате, и индикаторные элементы фаз Луны, в котором индикаторные элементы фаз Луны выполнены с возможностью подвода к ним электрического питания для образования контрастного сочетания света и тени синхронно с фазами Луны, кроме того, хронометр содержит контроллер для выборочного подавания электрического питания на индикаторные элементы фаз Луны и микропроцессор для управления контроллером. При этом индикаторные элементы фаз Луны содержат жидкокристаллические элементы и содержат четыре примыкающие друг к другу дискретные индикаторные секции, выполненные с возможностью последовательного подвода к ним электрического питания для отображения восьми фаз Луны [30].
Недостатком данных устройств является их сложность, техническая ненадежность и необходимость использования источников электропитания.
Известен стационарный прибор для воспроизведения появления фазы Луны, включающий крышку с непрозрачной стеной для определения открытия, существенно имеющий форму круга с частью представления Луны существенно в виде диска или сферы и размера, чтобы быть способными существенно заполнить отверстия в крышке, средства для поддержки невращающихся частей, а также средства для поддержки вращающихся частей вокруг оси, проходящей через центр отверстия в крышке и по диаметру части, в которой вращается крышка, при просмотре в направлении, перпендикулярном оси, позволяющем представлять фазы Луны. Устройство содержит вертикально расположенную ось вращения и основу, на которой крышка крепится, в вертикальной плоскости, когда база устанавливается на опорной поверхности. Данное устройство может присоединяться к часам с указанием лунных дней или к отдельно расположенному снизу устройства часовому механизму для вращения покрытия со скоростью один оборот каждые 29,5 дней [31].
Недостатками данного устройства являются его громоздкость, невозможность его использования для указания лунных фаз непосредственно на циферблатах наручных или карманных механических часов.
Известен способ отображения фаз Луны на круглом циферблате часов для аналогового отображения времени дня, по поверхности которого на дискретной основе отображается изменение фаз Луны с помощью постепенного затенения цвета жидкокристаллических индикаторов по всему циферблату часов в соответствии с 28-дневным лунным циклом посредством использования цифрового процессора с заданным 28-дневным циклом, который формирует выходные сигналы, посылаемые на контроллер, медленно изменяющий индикацию по поверхности циферблата по мере изменения состояния фаз Луны. В соответствии с предпочтительными вариантами исполнения этого изобретения циферблат разделен на части так, что изменение контрастных участков круглой поверхности часового циферблата происходит синхронно с фазами Луны, т.е. круглая поверхность циферблата постепенно превращается из светлой в темную или из темной в светлую по мере изменения фаз Луны посредством четырех дискретных индикаторов на жидких кристаллах, способных изменять цвет с образованием восьмифазного цикла (в одном варианте), или четырнадцати дискретных индикаторов на жидких кристаллах, выполненных в форме полумесяца, при этом получается 28-фазный цикл, при котором изменение формы “Луны” производится примерно каждые 24 часа (в другом варианте) [32].
Недостатками данного способа индикации фаз Луны на циферблате часов являются наличие просветов между секторами индикаторов, необходимость использования элементов электрического питания.
Недостатком данного аналога является недостаточно высокая точность (28-дневный цикл лунных фаз), возможность накопления погрешностей со временем и соответствующим неправильным указанием фаз Луны, поскольку известно, что астрономический лунный месяц (цикл лунных фаз) равен 29,530588 солнечных суток. В частности, для устройств с точностью 1 полный цикл Луны (лунный месяц) за 28 солнечных суток 13 полных циклов Луны (13 лунных месяцев) составят 364 солнечных суток, для устройств с точностью 1 полный цикл Луны за 28,5 солнечных суток 13 полных циклов Луны (13 лунных месяцев) составят 370,5 солнечных суток, для устройств с точностью 1 полный цикл Луны 29,530588 солнечных суток за 13 полных циклов Луны (13 лунных месяцев) составят 370.8976 солнечных суток.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании техническому результату аналогом (прототипом) являются разработанные автором Чайкиным К.Ю. часы с индикацией лунных фаз на циферблате (варианты) и способ индикации лунных фаз на циферблате часов для повышения точности, надежности в использовании, возможности установки практически в любые аналоговые часы. Этот технический результат обеспечивается за счет того, что в часах средство индикации лунных фаз на непрозрачном циферблате выполнено в виде неподвижно закрепленного на оси в отверстии на циферблате шара-Луны и тени Луны, выполненной с возможностью вращения вокруг оси полусферы, изготовленной с возможностью регулярного частичного поворота относительно шара-Луны и регулярной индикации соответствующих лунных фаз на неподвижном шаре-Луне [33 (прототип)].
Недостатками данных часов-прототипа являются: отсутствие таинственности движения механизма из-за непрозрачного циферблата и сразу визуально понятной конструкции; возможность использования конструкции только для индикации фаз Луны и невозможность использования для индикации иных небесных тел; невысокая привлекательность из-за отсутствия эффекта обычного парения небесного тела в пространстве.
Задачи и технический результат
Задачей (целью) настоящего изобретения и техническим результатом, получаемым при использовании изобретения, являются разработка и практическое применение таинственных часов с уникальной системой расположения и наглядной демонстрацией небесных тел на прозрачном циферблате, например, в виде указателя фаз Луны.
Техническим результатом, получаемым при использовании изобретения, является: упрощение конструкции и повышение технологичности изготовления таинственных часов, повышение удобства и надежности эксплуатации таинственных часов и удешевление стоимости производства таинственных часов, повышение визуальной привлекательности таинственности часов.
Раскрытие изобретения
Основными отличительными признаками конструкции и компоновки патентуемых таинственных часов являются:
- расположение в прозрачной области объемных моделей небесных тел, в частности объемных моделей Луны или Земли;
- возможность выполнения в прозрачной области циферблата объемного указателя движения небесных тел - Луны и/или Земли;
- возможность выполнения в прозрачной области циферблата движущейся объемной модели Земли, совершающей один оборот за сутки;
- указатель лунных фаз с вращающейся подвижной полусферой и неподвижным макетом Луны;
- указатель лунных фаз с вращающимся объемным макетом Луны. Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в таинственных часах, содержащих корпус из непрозрачного обода корпуса, прозрачного переднего стекла и прозрачного заднего стекла, циферблат с прозрачной областью, образованной прозрачным передним стеклом, прозрачным задним стеклом и непрозрачным ободом корпуса, размещенный внутри непрозрачного обода корпуса часовой механизм, сопряженное с часовым механизмом средство индикации времени и сопряженное с часовым механизмом средство индикации движения небесного тела, согласно изобретения средство индикации движения небесного тела содержит расположенные в центральной части прозрачной области приводной прозрачный зубчатый диск с центральным отверстием, кинематически сопряженный с часовым механизмом, и неподвижное стекло с преимущественно диаметральной осью в центральном отверстии, на которой установлена объемная модель небесного тела с возможностью индикации его движения при вращении приводного прозрачного зубчатого диска.
При этом средство индикации движения небесного тела содержит расположенные в центральной части прозрачной области модель небесного тела 1, установленную на диаметральную ось 7 в центральном отверстии неподвижного стекла 2, приводной прозрачный зубчатый диск 3, кинематически сопряженный с часовым механизмом, коронное зубчатое колесо 6, неподвижно зафиксированное на приводном прозрачном зубчатом диске 3, и кинематически сопряженное с зубчатым колесом привода 8, неподвижно закрепленное на модели небесного тела 1 и установленное на преимущественно диаметральной оси 13 небесного тела с возможностью вращения.
Модель небесного тела может быть выполнена в виде подвижно установленной на преимущественно диаметральной оси неподвижного стекла объемной шарообразной модели Луны, на одной стороне которой выполнена освещенная часть обращенной к Земле стороны Луны, другая сторона которой выполнена темной, с возможностью индикации лунных фаз при вращении модели Луны вокруг преимущественно диаметральной оси, а средство индикации движения Луны дополнительно содержит неподвижно зафиксированное на приводном прозрачном зубчатом диске коронное зубчатое колесо, кинематически сопряженное с зубчатым колесом привода модели Луны, неподвижно закрепленным на модели Луны и установленным на преимущественно диаметральной оси с возможностью вращения и совершения одного полного оборота за один синодический месяц.
Модель небесного тела может быть также выполнена в виде неподвижно установленной на диаметральной оси неподвижного стекла объемной шарообразной модели Луны, а средство индикации движения небесного тела изготовлено в виде установленной на преимущественно диаметральной оси неподвижного стекла модели Луны непрозрачной полусферы, выполненной с возможностью вращения вокруг модели луны посредством закрепленного на непрозрачной полусфере зубчатого колеса привода, кинематически сопряженного с неподвижно зафиксированном на приводном прозрачном зубчатом диске коронным зубчатым колесом с возможностью обеспечения вращения непрозрачной полусферы вокруг неподвижной модели Луны и соответствующей индикации лунных фаз с возможностью одного полного оборота вокруг неподвижной модели Луны за один синодический месяц.
В преимущественном, показанном на чертежах варианте исполнения таинственные часы содержат модель небесного тела 1, неподвижное стекло 2, приводной прозрачный зубчатый диск 3, часовую стрелку 4, минутную стрелку 5, коронное колесо 6, опору оси 7, колесо привода 8, основную колесную систему с двигателем 9, узел спуска и регулятора 10, минутный триб 11, часовое колесо 12, ось небесного тела 13, вексельный триб 14, вексельное колесо 15, суточное колесо 16, штифт суточного колеса 17, фиксатор небесного тела колеса 18, колесо небесного тела 19, передаточное колесо небесного тела 20.
Часовой механизм таинственных часов включает колесную систему, узел спускового регулятора и механический пружинный или электрический кварцевый привод.
Внешняя боковая поверхность обода корпуса таинственных часов может быть снабжена, по меньшей мере, одним средством механического соединения, выполненным с возможностью соединения с браслетом или ремешком наручных часов, с цепочкой карманных часов, с цепочкой кулона или подвески, креплением ювелирного изделия, прибора или изделия с механическим исчислением времени.
Прозрачные переднее и заднее стекла, приводной прозрачный зубчатый диск и неподвижное стекло средства индикации фаз движения небесного тела в таинственных часах выполняют из акрила, пластика, минерального сапфира или иного прозрачного материала.
При этом таинственные часы содержат средства индикации времени в виде стрелок часов и минут или содержат средства индикации времени в виде дисков, выполненных с возможность вращения в плоскости циферблата вокруг средства индикации движения небесного тела.
Таинственные часы могут также содержать средство индикации лунных месяцев, а также раздельно расположенные средство индикации времени и средство индикации движения небесного тела.
В таинственных часах в другом варианте исполнения модель небесного тела выполнена в виде подвижно установленной на преимущественно диаметральной оси в центральном отверстии неподвижного стекла объемной шарообразной модели Земли, средство индикации движения Земли дополнительно содержит неподвижно зафиксированное на приводном прозрачном зубчатом диске коронное зубчатое колесо, кинематически сопряженное с зубчатым колесом привода модели Земли, неподвижно закрепленным на модели Земли и установленным на преимущественно диаметральной оси с возможностью вращения с возможностью одного полного оборота за сутки.
При этом подвижные и неподвижные стекла прозрачной области таинственных часов выполнены с изображениями, аппликациями или гравировками на них декоративных изображений звезд, комет, астероидов и других небесных тел или иных изображений преимущественно космической тематики.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что при компоновке таинственных часов, содержащих корпус из непрозрачного обода корпуса, прозрачного переднего стекла и прозрачного заднего стекла, циферблат с прозрачной областью, образованной прозрачным передним стеклом, прозрачным задним стеклом и непрозрачным ободом корпуса, размещенный внутри непрозрачного обода корпуса часовой механизм, сопряженное с часовым механизмом средство индикации времени и сопряженное с часовым механизмом средство индикации движения небесного тела, средство индикации движения небесного тела выполняют с расположенной в центральной части прозрачной области объемной модели небесного тела с возможностью индикации его движения.
При этом компонуют описанные выше таинственные часы, которые могут содержать средство индикации движения объемной модели Луны, средство индикации движения объемной модели Земли или средство индикации движения объемной модели Луны и средство индикации движения объемной модели Земли.
Краткое описание чертежей
Патентуемые таинственные часы в предпочтительном, показанном на чертежах варианте конструктивного исполнения содержат объемную модель небесного тела1, неподвижное стекло 2, приводной прозрачный зубчатый диск 3, часовую стрелку 4, минутную стрелку 5, коронное колесо 6, опору оси 7, колесо привода 8, основную колесную систему с двигателем 9, узел спуска и регулятора 10, минутный триб 11, часовое колесо 12, ось небесного тела 13, вексельный триб 14, вексельное колесо 15, суточное колесо 16, штифт суточного колеса 17, фиксатор колеса небесного тела 18, колесо небесного тела 19, передаточное колесо небесного тела 20, циферблат 21, заводную головку 22, корпус 23, прозрачную область 24.
На фиг.1 изображен общий вид таинственных часов в наручном исполнении на примере индикации лунных фаз с расположенным в прозрачной области указателем лунных фаз (пример индикации фаз небесного тела), на котором показаны указатель лунных фаз 1, часовая стрелка 4, минутная стрелка 5, циферблат 21, заводная головка 22, корпус 23, прозрачная область 24.
На фиг.2 изображен общий вид другого варианта исполнения таинственных часов в наручном исполнении на примере индикации лунных фаз с расположенным в прозрачной области указателем фаз Луны, на котором показаны указатель лунных фаз 1, часовая стрелка 4, минутная стрелка 5, циферблат 21, заводная головка 22, корпус 23, прозрачная область 24.
На фиг.3 изображен общий вид варианта таинственных часов в настольном исполнении на примере индикации лунных фаз с расположенным в прозрачной области указателем фаз Луны, на котором показаны указатель лунных фаз 1, часовая стрелка 4, минутная стрелка 5, циферблат 21, заводная головка 22, корпус 23, прозрачная область циферблата 24.
На фиг.4 изображен общий вид варианта таинственных часов в настольном исполнении на примере индикации движения Луны и Земли с расположенным в прозрачной области указателем фаз Луны и Земли, на котором показаны указатель лунных фаз 1, часовая стрелка 4, минутная стрелка 5, циферблат 21, заводная головка 22, корпус 23, прозрачные области 24.
На фиг.5 показан пример исполнения прозрачной области часов на примере модели Земли, где показаны: небесное тело, выполненное в форме модели Земли 1, прозрачная область 24 и неподвижный часовой пояс 25.
На фиг.6 изображен аксонометрический вид деталей средства индикации фаз движения небесных тел в прозрачной области часового механизма таинственных часов, на котором показаны небесное тело 1, неподвижное стекло 2, приводной прозрачный зубчатый диск 3, колесо привода небесного тела 8.
На фиг.7 изображен вид сбоку деталей средства индикации фаз движения небесных тел в прозрачной области часового механизма таинственных часов, на котором показаны небесное тело 1, неподвижное стекло 2, приводной прозрачный зубчатый диск 3, опора оси 7, коронное колесо 6, колесо привода 8, ось небесного тела 13.
На фиг.8 изображена кинематическая схема механизма таинственных часов, на которой показаны модель небесного тела 1, неподвижное стекло 2, приводной прозрачный зубчатый диск 3, часовая стрелка 4, минутная стрелка 5, коронное колесо 6, опора оси 7, колесо привода 8, основная колесная система с двигателем 9, узел спуска и регулятора 10, минутный триб 11, часовое колесо 12, ось небесного тела 13, вексельный триб 14, вексельное колесо 15, суточное колесо 16, штифт суточного колеса 17, фиксатор небесного тела колеса 18, колесо небесного тела 19, передаточное колесо небесного тела 20.
Осуществление и промышленная реализация изобретения
Корпус патентуемых таинственных часов выполняется любой пригодной для использования в часах конструкции и формы.
Основным принципом работы патентуемого часового механизма является использование прозрачной области часового механизма для размещения модели небесного тела.
Техническими достоинствами заявляемых таинственных часов по сравнению с известными аналогами является возможность размещения модели небесного тела в прозрачной области часового механизма.
Описание работы патентуемых таинственных часов иллюстрируется на примере фиг.8.
Детали основной колесной системы, двигателя, спуска и регулятора при использовании в данной схеме могут быть стандартными.
На фиг.8 показаны стандартный для механических часов узел двигателя основной колесной системы 9 и узел спуска и регулятора 10, стрелочный механизм состоит из минутного триба 11, на котором расположена минутная стрелка 5, вексельного колеса 15, минутного триба 14 и часового колеса 12, на котором расположена часовая стрелка 4.
С часовым колесом 12 через весельный триб 14 работает суточное колесо 16, которое вращается в два раза медленнее и совершает один оборот в сутки, на полотно колеса жестко насажен штифт 17, который раз в сутки поворачивает на один зуб лунное колесо 19, имеющее фиксатор 18. На оси лунного колеса 19 насажено передаточное лунное колесо 20, которое через прозрачный зубчатый диск 3 вращает жестко размещенное во внутренней части диска коронное колесо 6.
Неподвижное стекло 2 имеет внутренне отверстие, соосное с прозрачным зубчатым диском 3, на котором размещены опоры оси 7, на которых вращается шар - модель небесного тела 1. Ось 7 жестко запрессована в шар-небесное тело 1 по центру. На ось 7 жестко насажено колесо привода небесного тела. Зубчатый диск 3, вращаясь, через коронное колесо передает движение на коронное колесо 8, заставляя шар 1 небесного тела вращаться.
В данной конструкции показано как может быть выполнена кинематика для указателя лунных фаз, если лунное колесо имеет, например, 59 зубьев, а шар раскрашен наполовину в темный, наполовину в светлый цвет, с разделением цветов пополам по оси вращения. Передаточное отношение между лунным колесом и шаром равно 2, т.е. за один оборот колеса 19 шар делает два оборота.
Указатель лунных фаз может быть выполнен также и в исполнении с подвижной тенью в виде вращающейся вокруг неподвижной модели небесного тела непрозрачной полусферы.
В случае, например, применения данной функции для указателя дней/ночей, где шар демонстрирует вращения Земли,  за один оборот суточного колеса шар должен делать один оборот.
При необходимости воспроизведения планетной системы может быть установлено несколько подвижных дисков с размещенными на них моделями планет, где в центре будет Земля или Солнце, в зависимости от модели мира, а вокруг будут вращаться планеты.
Для изготовления деталей, пружин, узлов, элементов корпуса часов могут быть использованы обычные и традиционные для часового производства материалы - латунь и сталь, а для передних и задних стекол - минеральное или сапфировое стекло. Оборудование также возможно использовать традиционное для отрасли приборостроения - универсальные токарные, фрезерные и зуборезные станки, станки с числовым программным управлением токарной и фрезерной группы, а так же токарные, фрезерные и зуборезные станки-автоматы.
В качестве вариантов исполнения отдельных деталей, узлов, часового механизма и стрелочного привода часов могут быть использованы известные и традиционные для часового производства технологии, материалы и конструктивные решения, известные в часовой технике [20, 21, 22, 23].
В качестве привода часовой механизм может включать в себя механический (пружинный) или электрический (кварцевый) приводы, обычно используемые в часовой технике.
Детально раскрытые в описании и на чертежах конструктивные особенности патентуемых таинственных часов доказывают возможность их реализации промышленным способом, существенность отображенных в формуле признаков изобретения и их причинно-следственную связь с техническим результатом, получаемым при использовании изобретения.
Патентуемые часы просты по конструкции и технологичны в изготовлении, что существенно повышает удобство и надежность их эксплуатации, удешевляет стоимость их изготовления.
Используемые в патентуемых таинственных часах модели небесных тел находятся в прозрачной области, что усиливает визуальную привлекательность часов и усиливает эффект таинственности в связи с иллюзией нахождения небесного тела в прозрачном пространстве - в космосе.
Таким образом, учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, изобретательский уровень и существенность всех общих и частных признаков изобретения, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие изобретения», доказанную в разделе «Осуществление и промышленная реализация изобретения» техническую осуществимость и промышленную применимость изобретения, достижение поставленных изобретательских задач и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, заявленная группа изобретений удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.
Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретения, но и позволяют реализовать изобретение промышленным способом.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. http://foto.mail.ru/mail/artembar/antiquarian-watch.
2. патент СН 151 от 24 января1889.
3. http://www.bling.ru/watches/quinting_mysterious_quardinal.htm
4. http://www.oclock.info/vemisage/gallery/galleryviewer.php?tid=20&aid=3730&
5. http://www.clockmaker.ru/master_publ_38.htm
6. патент США №2312391 от 2 марта 1943
7. патент США №2248195 от 8 июля 1941, перевыпущен 1 мая 1945, RE 22640
8. US2642713 от 23 июня 1953
9. RU 85004 G04В 45/04, опубл. 20.07.2009
10. http://www.davewestclocks.co.uk/Clockrepairs/smiths-mystei7-clock.htm
11. http://bse.sci-lib.com/article121589.html Часы (прибор). Большая Советская Энциклопедия
12. http://www.watches.ru/index.php?page=30&art=55
13. http://ru.wikipedia.org/wiki/MEXAHM4ECKME ЧАСЫ
14. http://lab-37.com/des_art/tourbillon/
15. СН 687795G A3
16. FR 2741967 G04B 45/04, G04G 17/00
17. RU 110510 G04B 45/04 опубл. 20.11.2011
18. Derek Roberts. Mystery, Novelty & Fantasy Clocks.A Schiffer Book for Collectors.ISBN 0-7643-0873-4. 1999. 288 с, стр.230-231.
19. RU 2446426 G04В 45/04, опубл. 27.03.2012
20. Харитончук А.П. Справочная книга по ремонту часов, Москва, 1977, стр.18, 21
21. Романов А.Д. Проектирование приборов времени. Москва, 1975, стр.140
22. Тарасов СВ. Технология часового производства, Москва, 1963
23. Попова В.Д., Гольдберг Н.Б. Устройство и технология сборки часов. Москва, 1989. стр.20
24. Харитончук А. П. Справочная книга по ремонту часов. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1983. - 280 с.
25. http://www.citizen.co.jp/miyota_mvt/
26. http://www.ronda.ch/
27. http://www.eta.ch/
28. http://www.timemodule.com/
29. RU 17373, G04B 47/00, опубл. 27.03.2001.
30. RU 2124749, G04B 19/26, опубл. 10.01.1999, WO 95/07499, 16.03.95.
31. US 4887250, G04B 19/26; G09B 27/00; G09B 27/06, дата публикации 1989.12.12
32. RU 2124749, G04B 19/26, опубл. 10.01.1999, заявка РСТ US 93/08571 (10.09.93), публ. РСТ WO 95/07499 (16.03.95)
33. RU 2426165 G04B 19/26 Опубликовано: 10.08.2011 (прототип)