Mekaniska klockor

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 28 maj 2021; kontroller kräver 14 redigeringar .

En mekanisk klocka  är en klocka som använder en pendel , som mäter tiden med en svängningsperiod under en dag, månad, år, och som drivs av en vikt, fjäder eller elektrisk kraftkälla med en elektromekanisk omvandlare. Som ett mått på tiden används svängningssystemets tröghetsegenskaper i form av en klassisk och fjäderpendel vid reglering av en lång pendel eller en spiralfjäder i form av en balansregulator (+/-).

Tillkomsten av skeppskronometrar med en fjäderpendel revolutionerade sjöfarten genom att synkronisera tidens gång och himmelssfären , vilket gjorde det möjligt att på ett tillförlitligt sätt bestämma longituden för en plats. En ytterligare anordning för att fastställa platsen vid tidpunkten för mätningarna var sextanten .

Hantverkare som tillverkar och reparerar klockor kallas urmakare . Inom konsten är mekaniska klockor en symbol för tid.

Mekaniska klockor är sämre än elektroniska klockor och kvartsklockor när det gäller noggrannhet (den första noggrannhetsklassen för mekaniska klockor är från +40 till -20 sekunder per dag; felet för kvartsklockor ligger i intervallet från 10 sekunder per dag till 10 sekunder per dag. år). Därför, för närvarande, från ett oumbärligt verktyg, förvandlas mekaniska klockor till en symbol för tradition och prestige .

Historik


Den första mekaniska klockan tillverkades i Tang Kina år 725 AD av Yixing och Liang Lingzan . Från Kina kom uppenbarligen hemligheten bakom enheten till araberna .

Den första mekaniska klockan i Västeuropa , monterad på torn för att rymma vikten av deras mekanism, hade bara en visare - timmen. Minuter mättes inte alls då; men sådana klockor firade ofta kyrkliga helgdagar. Det fanns inte heller någon pendel i sådana klockor. De äldsta referenserna till tornklockor förekommer i engelska krönikor i slutet av 1200-talet. Så, 1283, enligt de lokala annalerna , installerades en astronomisk klocka i katedralen i Augustinian Priory i Dunstable.( Bedfordshire ), och 1288 dyker en tornklocka upp i tornet i katedralen i Westminster Abbey . I början av 1400-talet berättar Dante Alighieri om hjulklockan med en kamp i sin "gudomliga komedi"

Så tornklockan, installerad 1354 i Strasbourg , hade ingen pendel, men de noterade: timmar, delar av dagen, helgdagar i kyrkans kalender, påsk och dagar beroende på det. Vid middagstid böjde sig figurerna av de tre männen inför Jungfru Marias gestalt , och den förgyllda tuppen galade och slog på sina vingar; en speciell mekanism satte igång små cymbaler som träffade tiden. Hittills har bara en tupp överlevt från Strasbourgklockan . Den tidigaste bevarade tornklockmekanismen ligger i katedralen i den engelska staden Salisbury och går tillbaka till 1386 .

Först på 1600-talet perfekterade den berömda Galileo Galilei pendeln , men först efter en lång tid började hans uppfinning användas i klockor.

I Ryssland uppträder den första tornklockan , designad av den serbiske mästaren Lazar, vid Kremls furstliga hov i början av 1400-talet [1] .

För tillfället finns den äldsta tornklockan i Europa i Grodno , Republiken Vitryssland . De har varit i drift i över 500 år. [2] .

Senare dök det upp fickur, patenterade 1675 av H. Huygens , och sedan - långt senare - armbandsur. I början var armbandsur bara kvinnor, smycken rikt prydda med ädelstenar, präglade av låg precision. Ingen dåtidens man med självrespekt skulle sätta en klocka på sin hand. Men krigen ändrade ordningen på saker och ting och 1880 började Girard-Perregaux massproduktion av armbandsur till armén.

Mekanismen för den första Nikolaev-stadsklockan var mycket stor och skrymmande. För den tiden var det verkligen gigantiskt. Vilket förde med sig en hel del problem.

År 1819 beslöts det att restaurera stadsdomarens byggnad och placera den första klockan i den. Men själva placeringen var inte så enkel. Utöver klockmekanismen fanns även en klocka som vägde ett ton. På klockan satt en hammare som vägde 20 kilo. Och själva klockan sätts i rörelse tack vare två vikter. En vikt vägde 192 kilo och den andra 66 kilo.

Klockan fick rullas två gånger om dagen. För detta fanns en separat person i staden som sysslade med detta. [3]

Konstruktion av en mekanisk klocka

En mekanisk klocka består av flera huvuddelar:

  1. Energikällan ( motorn ) är en lindad fjäder eller en upphöjd vikt.
  2. En triggermekanism  är en anordning som omvandlar kontinuerlig rotationsrörelse till oscillerande eller fram- och återgående rörelse.
  3. Regulator (oscillerande system - pendel eller balans (föråldrad "balanserare")). Regulatorn tillsammans med escapement bestämmer klockans noggrannhet.
  4. Mekanismen för lindning och överföring av pilar är en remontoir.
  5. Växelsystemet som förbinder fjädern och avtryckarmekanismen är ingrepp.
  6. Pilratt.

Pendel

Historiskt sett var det första oscillerande systemet pendeln. Som bekant är pendelsvängningarnas frekvens oförändrad med samma amplitud och konstanta fria fallacceleration .

Sammansättningen av pendelmekanismen inkluderar:

Noggrannheten på slaget justeras genom att ändra längden på pendeln eller längden på fjädern.

Den klassiska pendelmekanismen har tre nackdelar. För det första beror frekvensen av pendelns svängningar på svängningarnas amplitud ( Huygens övervann denna brist genom att få pendeln att svänga längs en cykloid , snarare än längs en cirkelbåge . Galileo publicerade en studie av en pendels svängningar och uttalade att svängningsperioden inte berodde på deras amplitud, vilket är ungefär sant för små amplituder). För det andra måste pendelklockan fixeras; de kan inte användas på fordon i rörelse. För det tredje beror frekvensen på gravitationsaccelerationen, så klockor som justeras på en latitud kommer att släpa efter på lägre breddgrader och gå framåt på högre breddgrader.

Saldo

Holländaren Christian Huygens och engelsmannen Robert Hooke utvecklade oberoende av varandra en annan oscillerande mekanism, som är baserad på vibrationerna från en fjäderbelastad kropp.

Balanseringsmekanismen inkluderar:

Noggrannheten i slaget regleras av en termometer - en spak som tar en del av spiralen ur arbete. Balansen är känslig för temperaturfluktuationer, så hjulet och spiralen är gjorda av legeringar med en liten termisk expansionskoefficient . Det andra alternativet, det äldre, är att göra ett hjul av två olika metaller så att det böjs vid uppvärmning (bimetallisk balans).

För att förbättra balansens noggrannhet levererades balansen med skruvar som gör att du kan balansera hjulet exakt. Utseendet på precisionsautomatiska maskiner räddade urmakare från att balansera, skruvarna på vågen blev ett rent dekorativt element.

Balanseringsmekanismen används främst i bärbara klockor, eftersom den, till skillnad från pendelklockor, kan användas i olika positioner. Men på grund av okänslighet för temperaturfluktuationer, samt på grund av större hållbarhet, används en pendel fortfarande i torn och vissa typer av golv- och väggur.

Stones

I slutet av XVII-talet. Den engelske matematikern Fatio de Duillier upptäckte en metod för att borra rubiner med hjälp av ett diamantverktyg . Diamantborren gjorde det möjligt att göra hål i rubinen med liten diameter med mycket släta kanter; rubiner borrade på detta sätt kan användas som klocklager , vilket ökar noggrannheten och hållbarheten hos mekaniska klockor. I mars 1705 demonstrerade Fatio klockor på stenar på Royal Society .

Fram till 1768 tillverkades stenur uteslutande i England; på kontinenten behärskades denna metod först av den schweiziske urmakaren Ferdinand Berthou [4] . Sedan dess har rubinstenar använts i stor utsträckning i mekaniska klockor av hög kvalitet.

Ytterligare mekanismer inbyggda i klockor

Gök, slåss

Med fasta intervall (vanligtvis en halvtimme eller en timme) ringer klockan den aktuella tiden. Som ett alternativ: en melodi spelas eller figurer - jacquemarts spelar någon form av scen.

Intressant nog, före tillkomsten av mekaniska klockor, kändes tiden igen av ljudet av kyrkklockorna. Därför var det bara en strejk i de första mekaniska klockorna utan urtavla. På vissa språk kallas klocktornet och klockan med samma ord, till exempel på nederländska skulle båda vara klok.

Repeater

Från fr. répéter - upprepa, återge. En mer komplex mekanism som låter dig slå tiden med ett ljud när du trycker på en knapp. Den designades ursprungligen för sjömän som behövde veta den aktuella tiden i mörkret utan att starta en eld.

Det finns flera typer av repeaters:

Kalender

Kalendern kan vara av varierande komplexitet - från en enkel sifferindikator som måste översättas om det är mindre än 31 dagar i en månad, till en komplex mekanism som tar hänsyn till skottår .

Månens faser

Avser astronomiska funktioner. Undertavla eller skiva, graderad till 29,5 dagar, som visar månen i olika faser.

Tidsekvation

En astronomisk funktion i klockor som tar hänsyn till skillnaden mellan lokal medeltid som visas av konventionella klockor och real soltid.

Ram

I vissa armbandsur (till exempel Komandirskie, Ryssland ) är en roterande ring med indelningar ( lunette , bezel ) installerad runt urtavlan. Den är utformad för att hålla koll på tiden. I en dykarklocka roterar lunetten bara moturs, så att om den av misstag vrids kan den återstående tiden inte ökas (vilket kan leda till brist på luft). Enligt dyktraditionen görs de sista 15 eller 20 minuterna av lunetten röda (signal till uppstigning).

Ramen används även i klockor med 24-timmarsurtavla. Ramen är märkt med tre tidsintervall på fyra timmar, med fyra timmars intervall mellan dem.

Automatisk lindning

År 1770, för första gången i en schweizisk klocka , användes ett självuppdragande urverk, så den schweiziska urmakaren Abraham-Louis Perrelet förverkligade sin idé om "eviga" klockor - klockor som inte skulle behöver ständigt slingrande, men skulle avvecklas på egen hand när de går [5] .

En excentriker är installerad i ett armbandsur (på urmakares språk, en rotor eller sektor , eftersom den är gjord i form av en lätt platta med ett överlägg i form av en bågsektor gjord av tung volframlegering ; guldlegeringar används i dyra klockor ), som roterar när visaren rör sig och lindar fjädern. Om klockan bärs konstant behöver den därför inte lindas upp alls. Den självupplindande mekanismen och fjädern är förbundna med en friktionskoppling .

Automatisk lindning har en positiv effekt på noggrannheten (fjädern är konstant i ett nästan lindat tillstånd). I vattentäta klockor slits gängorna som skruvar i kronan ut långsammare.

Självuppdragande klockor är tjockare och tyngre än handlindade klockor. Kvinnors självuppdragande kalibrar är ganska nyckfulla på grund av deras delars diminutivitet. Automatisk lindning är värdelös för personer som är inaktiva (till exempel de som är gamla eller i ett sjukt tillstånd), såväl som för personer som bara använder klockor då och då. Men om det finns en speciell anordning för automatisk urlindning som kallas " winder ", kan klockan lindas permanent. Winders arbetar från ett elektriskt hushållsnätverk (220v eller 110v) eller från uppladdningsbara batterier.

Tourbillon

I de första mekaniska klockorna kunde kursens noggrannhet bero på klockans position i rymden och den omgivande temperaturen. För att minska beroendet av temperatur började man använda speciella legeringar med låga värmeutvidgningskoefficienter.

Breguet uppfann 1795 och patenterade 1801 tourbillon ( franska  tourbillon  - virvelvind) [6]  - en anordning för partiell [7] kompensation av jordens gravitation . Tourbillonen består av en balans, en flyktgaffel och ett flykthjul, placerade på en speciell roterande plattform (den vanligaste rotationshastigheten: 1 varv per minut). Detta är en av de mest komplexa och dyra ytterligare mekanismerna. Den maximala noggrannheten för billiga mekaniska klockor når ±5 sekunder per dag; hög kvalitet: upp till ±1 s per dag, billiga kvartsklockor (detta är en modernare mekanism, för jämförelse): ±0,5 s per dag [7] . Noggrannheten för klockan med en tourbillon är: ±1..±2 s per dag [8] . Ofta görs tourbillonen synlig genom ett fönster i urtavlan. Faktum är att tourbillon vrider hela klockmekanismen runt sin axel inom en minut, vilket på grund av jordens gravitation gör att klockan går framåt i en halv minut och släpar efter i nästa halv minut; detta eliminerar inverkan av jordens gravitation på kursens noggrannhet.

2003 uppfann den berömda urmakaren Frank Müller en ny version av Tourbillon-pendeln - det var den tvåaxliga Tourbillon-revolutionen. Den består av 2 vagnar som samtidigt kan rotera horisontellt och vertikalt. Därmed eliminerade han problemet med inexakthet när klockan var i horisontellt eller vertikalt läge under lång tid, vilket var inneboende i armbandsur med en tourbillon-enhet. Ett år senare introducerade samma uppfinnare Tourbillon Revolution 2-klockan, som redan kunde rotera i tre plan.

Effektiviteten hos tourbillons har ifrågasatts många gånger sedan de uppfanns. Enligt urmakaren Alexander Milyaev gör automatiska maskiner hjulen så balanserade att en tourbillon helt enkelt inte behövs, och klockor med tourbillons är "en indikator på urmakarens exceptionella skicklighet och höga status för ägaren" [6] .

Tachymeter

En skala som ligger längs kanten på många moderna klockor (finns oftast på kronografer). Denna våg roterar inte, den är stationär. Tachymetern är utformad för att beräkna hastighet baserat på restid över en känd sträcka (t.ex. 1 km).

Effektreservindikator

Visar hur många fler timmar eller dagar som våren slutar.

Specialtyper av klockor

Väckarklocka

I det ögonblick som anges av användaren ger den en ljudsignal. Signaltiden ställs in med en extra pil. Väckarklockan ringer vanligtvis 2 gånger om dagen med en traditionell urtavla dividerad med 12 timmar och en gång med urtavla dividerad med 24 timmar.

Kronometer

Ursprungligen användes kronometern till sjöss för att bestämma geografisk longitud . Nuförtiden är detta namnet på mycket exakta mekaniska klockor som uppfyller ISO 3159-standarden . I Schweiz utförs certifieringen av den officiella schweiziska kontrollen av kronometrar . Klockor får status under förutsättning att de inte lämnar mer än 10 sekunder per dag (15 sekunder för kronometrar av andra klassen) [9] .

Stoppur

En klocka som tjänar till att räkna korta tidsperioder (till exempel inom sport ). Stoppuret låter dig starta och stoppa nedräkningen när som helst, samt snabbt återställa avläsningarna. Till skillnad från vanliga klockor är stoppur inte utformade för att bestämma den aktuella tiden, bara intervall, från ett ögonblick till ett annat.

Kronograf

En kronograf är en mekanisk eller kvartsklocka som också är ett stoppur .

Militära klockor

Klockor tillverkade för militär personal från olika länder och uppfyller de högsta tekniska och operativa kraven.

Schackklocka

Klocka med två mekanismer som styr tiden i schack . Precis som stoppur är de designade för att mäta relativ tid.

Laboratorieklockor

Timer designad för kemister , fotografer

Anteckningar

  1. ↑ Trinity Chronicle, 1408
  2. ↑ Den äldsta stadsklockan i Europa ligger i Grodno (otillgänglig länk) . Hämtad 23 juni 2015. Arkiverad från originalet 23 juni 2015. 
  3. ↑ Hur kom tiden för Nikolaev - mykolaiv-future.com.ua  (ryska)  ? (5 oktober 2022). Hämtad: 21 oktober 2022.
  4. ↑ Nicolas Fatio de Duillier (1664 - 1753) . kända urmakare . Fondation de la Haute Horlogerie. Hämtad 29 april 2017. Arkiverad från originalet 14 november 2020.
  5. ↑ Pipunyrov, 1982 , sid. 262.
  6. ↑ 1 2 Apresov, Sergey . The Heart of Time: The Mechanics of Eternity  // Popular Mechanics . - Maj 2007. - Nr 5 (55) .
  7. ↑ 12 Denny , Mark. Tourbillon och hur det fungerar  //  IEEE Control Systems Magazine. - IEEE Control Systems Society , juni 2010. - Vol. 30, nej. 3 . - S. 19-23, 78. - ISSN 1066-033X . - doi : 10.1109/MCS.2010.936291 . Arkiverad från originalet den 12 november 2013.
  8. ↑ Tourbillon . Hämtad 23 mars 2014. Arkiverad från originalet 23 mars 2014.
  9. ↑ Tabell på COSC:s webbplats  (engelska) (otillgänglig länk) . Hämtad 28 februari 2013. Arkiverad från originalet 4 maj 2014. 

Se även

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger
 Kolla på
Enligt handlingsprincipen
Enligt överenskommelse
Typ
Detaljer och mekanismer för klockor
berömd klocka