Soustrojí orloje

Soustrojí orloje

Původně byl celý orloj poháněn jediným strojem (soustrojí orloje), který obstarával všechny čtyři pohyby astronomického ciferníku, od 16. století i pohyb kalendářní desky. Patrně v 17. století byl připojen i bicí stroj, snesený z věže a orloj doplněn o samostatný otáčivý pohon měsíční koule. Roku 1866 byl nepřesný krok nahrazen samostatným chronometrem, který hlavní stroj řídí, a ve 20. století dostaly měsíční ručka a čtyřiadvacetník samostatné pohony.

Soustrojí orloje se skládá z několika částí (strojů), kde každá část (dílčí stroj) má svoji funkci a ovládá jednotlivé části orloje, tvořící jeden celek:

  • stroj hlavní (jicí nebo také minutní stroj)
  • stroj ukazovací
  • stroj čtyřiadvacetníku
  • stroj bicí
  • stroj měsíce
  • stroj pro pohyb apoštolů
  • stroj kalendářní
  • Božkův chronometr

Hlavní stroj – soustrojí orloje

Soustrojí orloje - hlavní stroj

Soustrojí orloje – hlavní stroj

Hlavní stroj, trojice původních kol, která poháněla solární, siderickou a lunární ručku orloje (1410)

Stroj hlavní,nazývaný také jicí (jdoucí) (něm. Gehwerk) a s ním spojený stroj ukazovací (pro pohyb Slunce, Měsíce a zvířetníku) byl poháněn závažím o hmotnosti 80 kg, které uvádělo celý stroj v pohyb. Stroj byl původně řízen vřetenovým krokem s lihýřem. Toto řešení kroku hodin bylo nepřesné (způsobovalo až čtvrthodinovou odchylku od přesného času denně) a roku 1866 byl krok nahrazen velmi dokonalým mechanickým chronometrem Romualda Božka, který hlavní stroj každou minutu uvolňuje a posouvá. Od té doby má orloj maximálně třísekundovou odchylku od přesného času za týden (někdy i jen půl sekundy). Všechny stroje jsou i dnes poháněny závažími, mají ale automatické natahování. Tři kola mají 365 (Slunce), 366 (Zodiak-Zvěrokruh) a 379 (Měsíc) zubů a jsou stejně velká. Všechny tři pohání pastorek s 24 zuby, který je propojený se strojem.

Ukazovací stroj – soustrojí orloje

Ukazovací stroj vede pomocí tří souosých hřídelů tři ukazatele pro Slunce, Měsíc a hvězdný čas se zvířetníkem. Stroj spouští v časových intervalech 30 a 60 minut a 24 hodin další pomocné stroje: bicí, zvonící, stroj pro pohyb apoštolů a stroj pro ovládání kalendářní desky. Po spuštění tyto stroje vykonají určené pohyby s přidruženým mechanismem a na konci svého cyklu se opět zastaví a mechanicky uzamknou. Zvonící stroj upozorňuje zvoněním na blížící se odbíjení hodin, které obsluhuje bicí stoj. Kalendářní stroj je také vypouštěn hlavním strojem a o půlnoci každých 24 hodin posune kalendářní desku o jeden den. Za ciferníkem je dále zabudován novodobý stroj čtyřiadvacetníku, který má samostatný pohon.

Jádrem původní mechaniky orloje jsou tři kovaná ozubená kola o průměru 116 cm poháněná jedním společným pastorkem. Pro Slunce má kolo 366 zubů, pro Měsíc 379 zubů a pro zvířetník 365 zubů. V roce 1866 byl instalován opravný mechanismus pro chod měsíce ke korekci převodového poměru, který pro měsíc má být správně 378,8 zubů.

Pohon čtyřiadvacetníku – soustrojí orloje

Čtyřiadvacetník je mechanismus, sloužící k pootáčení vnějšího „staročeského“ ciferníku, který má po obvodu 24 gotických číslic, a to tak, aby bylo možno odečítat staročeský čas, v němž den začínal západem Slunce. Kývavý pohyb čtyřiadvacetníku byl původně realizován klikovým mechanismem od kalendářního kola, jak jej již v roce 1570 popisuje Táborský. Tato konstrukce zaručovala, že střední odchylka čtyřiadvacetníku činila jen 4 minuty a dosahovala maximální hodnoty 11 minut koncem února a začátkem března. Zmíněný klikový mechanismus byl později odstraněn a nahrazen strojkem s reverzací chodu čtyřiadvacetníku. Toto zařízení bylo však velice komplikované a v praxi se neosvědčilo. Spouštěcí strojek se musel uvádět do pohybu čas od času ručně. Při rekonstrukci orloje v roce 1948 byl úplně vynechán a čtyřiadvacetník byl trvale nastaven do polohy 12 hodin nahoře a 24 hodin dole. Nový pohybový mechanismus pro samočinné natáčení čtyřiadvacetníku navrhl roku 1956 Dr. Emanuel Procházka ve spolupráci s Ing. Miroslavem Krajníkem. Tento mechanismus se samostatným hodinovým strojkem byl na orloj instalován 6. listopadu 1957 a pracuje dodnes.

Bicí stroj – soustrojí orloje

Bicí stroj nebyl v době vzniku orloje umístěn přímo za ciferníkem, ale samostatně ve věži v blízkosti zvonu. Teprve při pozdějších přestavbách, nejspíše v roce 1629 nebo 1659, byl přemístěn za ciferník, pevně spojen s hlavním strojem a pravděpodobně konstrukčně upraven. Bicí stroj se spouští hlavním strojem a odpočítává údery. Použitý „švarcvaldský“ mechanismus se závěrkovým kolem s různě vzdálenými zářezy se běžně užíval u věžních i kukačkových hodin, na orloji však musí odpočítávat až do 24 a proto byl upraven. Vedle hlavního závěrkového kola je zde ještě malé závěrkové kolo a odbíjení se zastaví až když se zářezy v obou kolech sejdou. K odpočítávání se tak využívá zajímavá matematická hříčka, která na počest předpokládaného duchovního otce orloje Jana Šindela dostala název „šindelovská posloupnost“. Vzácně se zdvojení závěrkových kol používalo i u jiných věžních hodin v Itálii. Dnes je Pražský orloj pravděpodobně jediný, kde dosud toto řešení funguje.

Stroj Měsíce – soustrojí orloje

 

Zobrazování Měsíce a jeho fází je technicky náročné a řešilo se zvláštním hřídelem v ručce nebo pod ní, který otáčel měsíční koulí nebo clonou, čímž se zobrazují fáze Měsíce. Důmyslné mechanické řešení pro znázornění fází Měsíce na Pražském orloji, patrně ze 17. století, se značně odlišuje od předchozích konstrukcí. Měsíc znázorňuje koule o průměru 130 mm, jejíž povrch má tmavou a světlou polokouli. Změnou natočení polokoulí vzhledem k pozorovateli jsou vizuálně vytvářeny fáze měsíce, a to velmi originální mechanickou konstrukcí bez vnějšího pohonu, pouze s využitím gravitace. Uvnitř koule je ozubený věnec s vnitřním ozubením 57 zubů, do kterého zabírají dva půlzávity dvouchodého šneku. Šnek je spojen s malým závažím, které se volně otáčí kolem osy kolmé k rovině ciferníku. Jak ručka Měsíce během dne mění polohu, závaží se šnekem zůstává díky gravitaci ve svislé poloze a šnek tak pomalu pootáčí měsíční koulí kolem její osy. Mechanismus pro znázorňování fází měsíce není zcela přesný, jeho chyba je však zanedbatelná a vyžaduje korekci v intervalu 4 let. Zato, když Měsíční koule například přimrzne ke své ose, musí se její poloha opravit ručně.

Stroj v měsíční kouli byl objeven teprve při opravě v letech 1864 až 1865 a není známo, kdy byl vytvořen a na orloj osazen. Původní řešení zobrazování fází Měsíce patrně užívalo převod mezi hlavní osou ukazatele měsíce a vlastním ukazatelem, kdy se tento přes ozubený převod odvaloval po hlavní ose. Měsíc byl pevně spojen s ukazatelem a jak se tento natáčel kolem své osy, natáčela se i koule s fázemi měsíce.

Stroj pro pohyb apoštolů – soustrojí orloje

Stroj pro pohyb apoštolů a sošek je pomocný stroj, který se automaticky spouští každou hodinu v denní době, je umístěn v prostoru s ostatními stroji a pohyb je přenášen nekonečným řetězem do komůrky o patro výše. Apoštolové se pohybují na spřažených vozících a pákový mechanismus s vratnou pružinou zajišťuje jejich pootáčení za okny a jejich pohyby; sv. Petr zvedá ruku a žehná, sv. Pavel kývne na znamení souhlasu a sv. Tomáš zavrtí hlavou jako nevěřící. Jednoduchým zarážkovým systémem je od pohybu apoštolů odvozeno otevírání okenic i pohyby soch na vnějším plášti orloje (Smrtka, Lakomec, Marnivec, Turek). V období svátků (Zelený čtvrtek – Bílá sobota), kdy Smrtka nemá zvonit, je ovládající drát odpojen z mechanismu. Mechanismus dále ovládá pohyb křídel kohouta, jehož kokrhání je řešeno měchem, stlačovaným závažím. Při pohybu apoštolů se závaží nadzvedne a měch naplní vzduchem. Na konci produkce apoštolů je vzduch závažím z měchu hnán do tří trubek, které imitují kokrhání. Pohyb apoštolů předchází odbíjení orloje. Stroj, stejně jako sošky, byl roku 1945 zničen a byl postaven znovu.

Stroj kalendářní desky – soustrojí orloje

Kalendářní stroj tvoří hlavní kolo s 365 zuby po obvodu, které se spolu s kalendářní deskou každou půlnoc pootočí o jeden zub. Pouze v přestupném roce 24. února (podle reference) zůstane kolo jeden den stát. Po roce 1560, kdy byl správcem orloje opět Jan Táborský, byl mechanismus kalendářní desky spojen s hlavním strojem, který ji jednou za den uvolní a pootočí. Do té doby to musel orlojník vykonávat ručně.

Božkův chronometr – soustrojí orloje

Božkův chronometr byl instalován do soustrojí až v roce 1866, aby se zvýšila přesnost a spolehlivost chodu stroje, který už neodpovídal potřebám doby. Náhrada původního lihýře s vřetenovým krokem za přesný řídící chronometr, který bude nadále každou minutu spouštět starý stroj, byla svěřena Romualdu Božkovi (1814 až 1899), synu hodináře a konstruktéra Josefa Božka. Tento regulátor se sekundovým kyvadlem a rtuťovou kompenzací teplotních změn zajišťuje potřebnou přesnost chodu. Chronometr má Denisonův gravitační krok a je dokladem vynikající konstruktérské i hodinářské práce. Od roku 1866 je chod pražského orloje definitivně řízen tímto chronometrem.

Astronomická část – soustrojí orloje

 

Animace pohybu zvěrokruhu (ekliptiky) a čtyřiadvacetníku v 9.30 dopoledne (skok animace v měsíčních intervalech)

Astronomická část orloje přestavuje model ptolemaiovské sluneční soustavy (Ptolemaiova zeměstředná soustava), uspořádaný jako astroláb poháněný hodinovým strojem. Hlavní stroj orloje pohání tři souosé hřídele přes ozubená kola s různým počtem zubů. Ta nesou tři ukazatele, které ukazují sluneční a hvězdný čas a pohyb Měsíce. Důmyslný systém táhel na ciferníku přitom posouvá symbol Slunce (zlaté sluníčko) a měsíční kouli po jejich ručkách, takže ukazují polohu Slunce vzhledem k horizontu i ve zvěrokruhu a polohu Měsíce.

Astronomický ciferník – soustrojí orloje

Základem viditelné části orloje je nepohyblivý velký kruh s barevným pozadím o průměru 2,6 metru. V modrém středovém kruhu je vyobrazen glóbus, ale netradičně severním pólem dolu. Je to z důvodu určení místa pozorování oblohy, tedy středová hlavní osa ciferníku prochází právě Prahou. Horní jasně modrá plocha je obloha nad horizontem. Černá a červená plocha pak představují část oblohy pod horizontem. Během dne se symbol Slunce nachází v modré části, v noci pak v černé části. Během svítání a soumraku prochází symbol Slunce červenou částí pozadí. V černém poli se symbol Slunce pohybuje během astronomické noci, kdy je Slunce více než osmnáct stupňů pod obzorem. V pražských podmínkách, na 51. stupni severní šířky, se sluneční symbol mezi 1. červnem a 13. červencem do černé části vůbec nedostane.

V levé červené části, která představuje východ, jsou latinské nápisy AVRORA (svítání) a ORTVS (východ Slunce). V pravé části, která představuje západ, jsou nápisy OCCASVS (západ Slunce) a CREPVSCVLVM (soumrak).

Zlaté římské číslice na okraji modrého kruhu tvoří ciferník běžného 24hodinového dne a pozlacená ručka zde ukazuje sluneční čas. Polední dvanáctka stojí na vrcholu v jasně modrém poli, půlnoční dvanáctka dole v černém poli. Orloj je dnes seřízen tak, že neukazuje místní sluneční čas, nýbrž občanský středoevropský čas UT+1, který odpovídá 15. stupni východní délky. Proti místnímu času se předchází o 2 minuty a 18 sekund.[pozn. 5]

Zakřivené zlaté čáry rozdělují modrou plochu ciferníku na 12 částí a označují „přirozené“ či „babylonské“ hodiny, odpovídající 1/12 času mezi východem a západem Slunce. Denní hodiny pak odpovídají době, kdy je světlo, a noční době, kdy je tma. Délka této hodiny se v průběhu roku mění tak, jako se mění délka dne během roku. Symbol Slunce (zlaté sluníčko), které se po ručce slunečního času v průběhu roku posouvá, tak ukazuje „přirozený“ čas, na nějž byli lidé ještě ve středověku zvyklí. Naopak, ručka na obvodu ciferníku ukazuje „mechanický“ čas se stejně dlouhými hodinami během jednoho dne, tak jak jsou užívány dnes. Zde ovšem údaj času neříká, zda je světlo nebo tma: například v 6 hodin ráno je v létě světlo a v zimě tma. Toto lidem na mechanickém času dlouho vadilo a Staroměstský orloj je vzácným svědectvím tohoto důležitého přechodu ve vnímání času.

Slunce – soustrojí orloje

 

Symbol Slunce (zlaté sluníčko) je ze zlaceného plechu a posouvá se po hlavní hodinové ručce táhlem, spojeným se zvířetníkem. Slunce oběhne ciferník jednou za 24 hodin a posouvá se po obvodu zvířetníku, který oběhne jednou do roka. Symbol Slunce ukazuje:

  • den, úsvit, soumrak a noc
  • výšku Slunce nad obzorem
  • postavení Slunce ve zvěrokruhu
  • přibližné kalendářní datum (dílek na obvodu zvířetníku odpovídá asi 5 dnům)
  • na zakřivených zlatých liniích na modré ploše ciferníku lze odečítat „přirozený“ či „babylonský“ čas s různě dlouhými hodinami (černé arabské číslice)

Měsíc – soustrojí orloje

Detail postavení měsíce na astrolábu; mechanické provedení vedení měsíce po ručce, patrná tmavá a světlá strana měsíce. V modrém středu je vidět nakreslený globus „severem“ dolu.

Měsíc obíhá po ciferníku v tropickém cyklu 27 dní, 7 hodin, 43 minut a 5 sekund. Vedle posuvu po ručce je skrytým mechanismem v měsíční kouli znázorňována i fáze měsíce, tedy světlá a tmavá polokoule.

Zvířetník – zvěrokruh – soustrojí orloje

 

Na ručce hvězdného času je upevněn excentrický kruh se znameními zvěrokruhu. Ručka hvězdného času oběhne ciferník za 23 hodin 56 minut a 4 sekundy, pohybuje se tedy o něco rychleji než ručka slunečního času. Táhlo na ciferníku přitom posouvá symbol Slunce po jeho ručce tak, že se pohybuje po obvodu zvěrokruhu a ukazuje aktuální znamení. Každé znamení má úhlově stejnou velikost ale vzhledem k excentrickému usazení se toto jeví jako nestejně veliké úseky v dělení obvodu zvířetníku. Úsek každého znamení je přitom paprsky na obvodu zvířetníku rozdělen na 6 částí, což umožňuje přibližné odečítání kalendářního data. Konstrukční vada vzniklá během úprav v 19. století způsobila, že se symbol Slunce nepohyboval nad zvířetníkem, ale vně. Při další opravě byl proto zvířetník rozšířen o zlacený okraj, po jehož obvodu se symbol pohybuje. Zlatá hvězdička představuje jarní bod a ukazuje hvězdný čas.

Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Více informací

Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte.

Zavřít