Привод с грузом — основа и фундамент, на которых базируется первичный принцип работы колесных часов. Главные его плюсы — простота и, как следствие, надежность. Их дополняет отличие системы от пружинного привода — неизменная, постоянная приводная сила. Для часов, в которых задействованы грузы, изменение веса из-за географической широты не становится помехой — они большие, и преимущественно стоят, не двигаясь.
При работе конструкции со спуском потенциальная энергия в грузах частично растрачивается впустую из-за скачка. При этом растет количество оборотов вала, и на передачи воздействуют значительное усилие. Из-за него для работы часов требуется много энергии. Потенциальный заряд также теряется, если происходят скачки колеса, и груз понижается. Недостаток нагляднее всего проявляется в башенных системах, где используются массы в 100 кг и более. Их физически тяжело поднять, в зубцах передач возникает существенный износ, и они быстро истираются.
Еще одно преимущество грузового привода перед пружинным заключается в простоте, с которой накапливается энергия. Достоинство связано с конструкцией узла: в нем установлен ведущий вал, храповик и колесо с защелкой, которая препятствует возвратному движению. В зависимости от типа, привод может быть струнным или цепным. В первом случае в нем используется струнный цилиндр, а во втором — цепное звездчатое колесо.
История и развитие механизма
Наиболее старые модели оснащались деревянными барабанами с гладкой поверхностью, на которую наматывался канат из пеньки. Позднее их заменили грузы из металла, а в 19 веке из него стали делать цепи и барабаны с пазами для наматывания троса. В настенных механизмах, которые были меньше, груз подвешивался на овечьих кишках. Их заменили цепочки со звеньями. Звеньевые подвесы сохранились в недорогих часах и в 20 веке.
Цепные звездочки были не такими широкими, как канатные барабаны, но имели существенный недостаток — при неправильной отмотке возникало трение зубцов о кольца. Это ухудшало передачу усилия, чтобы увеличить ход, часы поднимали на верхние этажи, ставили в башнях, использовать сложные роликовые системы.
С совершенствованием конструкций с маятниковым принципом ход становился точнее, погрешность уменьшалась до секунд и их десятых долей за сутки. Часовые мастера, чтобы еще больше снизить ее, изобретали интересные механизмы:
- астрономические — в них устанавливали добавочные узлы, которые сохраняли приводную силу неизменной, даже во время завода, что требовалось для равномерности хода и повышения точности;
- пилообразные — в качестве груза в них использовался сам механизм с корпусом, который заполнялся свинцом, а сила передавалась по зубчатым рейкам через триб и передаточную часть;
- цилиндровые, или гравитационные — они тоже приводились в движение собственным весом с помощью втулки, движущейся по наклону и противодействующему ей массивному внутреннему узлу.
Большинство из моделей остались лишь образцами необычных часов, но общий принцип широко использовался часовщиками и послужил основой для создания еще более совершенных конструкций.