Спуск Grasshopper - Grasshopper escapement

Спуск Grasshopper, 1820 г.

В спусковой механизм кузнечика это низкое трение спусковой механизм за маятниковые часы изобретен британским часовщиком Джон Харрисон около 1722 года. Спуск, часть каждого механического Часы, это механизм, который дает часам маятник периодические толчки, чтобы поддерживать его качание, и каждое качание освобождает шестеренки часов, чтобы двигаться вперед на фиксированную величину, таким образом перемещая стрелки вперед с постоянной скоростью. Спуск кузнечика использовался в нескольких часы-регулятор построен во времена Харрисона, а некоторые другие - за эти годы, но так и не получили широкого применения. Период, термин "кузнечик "в этой связи, очевидно из-за удара поддонов, впервые появляется в Часовой журнал в конце 19 века.[1]

История

Джон Харрисон использовал спусковой механизм кузнечика в своих часах-регуляторах, а также в первых трех своих морских хронометрах H1 - H3. Определение продольный положение было главной проблемой в морском судоходстве; Ньютон утверждал, что можно использовать астрономическое позиционирование, но более простой теоретической возможностью было использовать точное знание времени в конкретном местоположении базы. Разница во времени между местным временем, которое было легко измерить, и временем на базе дает разницу в долготе между базой и кораблем, поскольку 24 часа времени эквивалентны 360 градусам долготы. За решение проблемы был предложен большой приз, и Харрисон посвятил свою жизнь разработке и созданию высокоточных хронометров. Точность и трение были главные проблемы. Двумя преимуществами спускового механизма кузнечика являются повторяемость его работы и то, что он не требует смазка. Повторяемость его работы заложена в его конструкции. Один поддон освобождается только при участии другого; Таким образом, импульс, подаваемый на маятник, является совершенно регулярным по времени. Смазочные материалы, доступные Харрисону, были плохими, грязными и недолговечными. Это означало, что обычные часы приходилось часто останавливать для очистки и смазки. Используя свой чистый и абсолютно стабильный спусковой механизм типа «кузнечик», Харрисон начал серию долгосрочных исследований характеристик часов.[2] привело к его изобретению маятник сетки который противодействовал эффектам расширения и сжатия при изменении температуры. Работа его улучшенных часов, в свою очередь, дала ему точный и удобный стандарт, по которому можно было проверить свои морские хронометры.

Операция

Анимация движения кузнечика. Это модифицированная версия, которая имеет противовесные рычаги для поддонов и пружинные упоры.

Харрисон разработал спусковой механизм кузнечика на основе обычного анкерный спуск которые он построил для турельных часов, которые устанавливались в конюшне на Brocklesby Припарковаться в Линкольншир. Это оказалось ненадежным,[3] нуждаясь в постоянном внимании, что доставляло неудобства Харрисону, поэтому около 1722 года он модифицировал спусковой механизм, поставив петля в середине каждого плеча якоря. Поддоны на шарнирах были направлены в одну и ту же сторону, препятствуя вращению спускового колеса. Когда спусковое колесо толкает поддон, петля отходит от спускового колеса. Поддон поворачивается вокруг точки контакта с колесом, толкая якорь. В то же время другая паллета приближается к колесу. Когда он касается колеса, он слегка толкает его назад, и контакт между колесом и первым поддоном нарушается. Оба поддона слегка утяжеляются хвостом, поэтому они, естественно, имеют тенденцию отодвигаться от колеса. Таким образом, первый поддон смещается с траектории спускового колеса, и задача по толканию маятника переходит ко второму поддону.

Первый поддон упирается в упор, который удерживает его в правильном положении, так что, когда маятник достигает конца своего хода, толкаемый вторым поддоном, первый поддон снова опускается на траекторию колеса. Он входит в контакт с колесом и под действием импульса маятника слегка толкает колесо назад. Это освобождает второй поддон, который изящно удаляется до своей остановки, снова передавая задачу толкания маятника на первый поддон. Небольшое перемещение поддона на шарнире вызывает гораздо меньшее трение, чем скользящий контакт в обычном спусковом механизме; он не нуждается в смазке, а износ настолько мал, что Харрисон смог сделать свои поддоны из дерева. Один из оригинальных поддонов в парке Броклсби все еще работал, когда часы были отремонтированы в 2005 году. [4] в то время как другой был заменен только после аварии в 1880 году. Позднее Харрисон изменил компоновку спускового механизма, сделав одно нажатие на поддон, а не на толкание, поставив небольшой крючок на конце поворотного рычага для контакта с зубьями спускового колеса. Он также соединил обе оси шарниров на общей шпильке.

Когда поддон толкает спусковое колесо назад, он также сильно толкается до упора. Чтобы предотвратить износ или повреждение, упоры предназначены для прогиба. Каждый упор шарнирно прикреплен к той же оси, что и его поддон. Поддоны тяжелые, но упоры тяжелые, они имеют тенденцию падать на колесо. Упоры достаточно тяжелые, так что комбинация поддона и упора также имеет тенденцию падать на колесо, но этому препятствует фиксированный штифт на анкере. Это означает, что штифт удерживает стопор, который удерживает поддон в нужном месте, чтобы аккуратно зацепиться со спусковым колесом. Когда поддон встречается с колесом, он толкает колесо назад и при этом снимает стопор с его пальца. Когда колесо затем толкает поддон, стопор возвращается на свой штифт и разделяется с поддоном. Каждый упор также снимается со своего штифта один раз за каждый цикл движением прибывающего поддона.

Ограничения

Тенденция поддонов смещаться с пути колеса имеет серьезные последствия. Во-первых, каждый раз, когда привод на спусковое колесо прерывается, поддоны теряют контакт, и когда привод восстанавливается, спусковое колесо не может быть остановлено и может ускоряться быстро и неконтролируемо. Чтобы этого не произошло, пока заводят часы, Харрисон изобрел один из своих самых долговечных механизмов: поддержание власти которые до сих пор широко используются в часах и часах. В своей обычной конструкции он состоит из храпового колеса, расположенного между первой (и самой медленно вращающейся) ведущей шестерней механизма и барабаном, к которому прикреплен груз (или пружина), и соосно с ними. Когда часы заводятся, ствол движется назад, и храповик на поддерживающем колесе скользит по зубьям, нарезанным на стволе. Однако первая шестерня все еще движется вперед, потому что между поддерживающим колесом и первой шестерней есть пружина, которая давит на нее. При этом он пытается толкнуть поддерживающее колесо назад. Этого предотвращает защелка, закрепленная на раме часов, которая входит в зацепление с зубцами храповика, вырезанными по краю поддерживающего колеса. Когда часы полностью заведены, давление на ключ сбрасывается, и цилиндр приводит в движение поддерживающее колесо и первую шестерню обычным образом. Он также перематывает поддерживающую пружину, готовую к следующему запуску часов. Во время нормальной работы собачка, которая останавливает эксплуатирующее колесо от идти в обратном направлении просто надевается на зубы удерживающего колеса.

Второе следствие тенденции поддонов смещаться с траектории колеса состоит в том, что, когда часы идут вниз и останавливаются, оба поддона возвращаются на свои остановки. Если концы одного из поддонов не имеют достаточной длины, чтобы войти в зазор между зубьями спускового колеса, колесо выйдет из строя, как только часы заведут. Такая же проблема может возникнуть, если петли упоров пачкаются и застревают в поднятом положении.

В отличие от большинства других спусковых механизмов своего времени, кузнечик толкает маятник вперед и назад на протяжении всего цикла; ему никогда не разрешается свободно раскачиваться.[5] Примерно в то же время, когда Харрисон изобрел кузнечика, Джордж Грэм представил беспроигрышный спуск,[6] изобретен Ричард Таунли в 1675 г.,[6] что позволяло маятнику демпфироваться трением в течение большей части его цикла, быстро подавать импульс и подвергаться непредсказуемому прерыванию импульса по мере продвижения спускового колеса.[7] Тем не менее, этот спуск до конца девятнадцатого века стал стандартом для часов с точным регулятором.

Из-за различных особенностей спусковой механизм кузнечика никогда не использовался широко.[5] Харрисон использовал его в своем прототипе морские хронометры, H1 - H3,[8] и Джастин и Бенджамин Вуллиами сделали небольшое количество регуляторов, используя дизайн Харрисона,[9] но в целом он остается сегодня тем же, чем был во времена Харрисона: гениальное, уникальное любопытство.

Джона Тейлора Часы Корпуса

Уникальные общественные часы, построенные как дань уважения спуску кузнечика Джона Харрисона, Часы Корпуса, была представлена ​​на Колледж Корпус-Кристи, Кембриджский университет, в Кембридж, Англия 19 сентября 2008 г. Промышленник Джон Тейлор потратил 1 миллион фунтов на создание механических часов. Чувствуя, что спусковой механизм Харрисона недостаточно известен, спусковой механизм в виде кузнечика часов обнажается в верхней части часов, построенный в форме демонического кузнечик называемый «хронофагом» или «пожирателем времени», который ритмично открывает и закрывает свои челюсти, олицетворяя пожираемое время.

Часы диаметром 1,5 метра обладают многими другими примечательными особенностями. У него нет рук, а используются три концентрических пары сложенных друг на друга кольцевые диски - по одной паре для часов, минут и секунд - с прорезями и линзами, чтобы обеспечить выборочное ускользание света от закрытого, непрерывно освещенного набора светодиоды. Расположение пазов в каждом диске, наряду с вращением переднего диска каждой пары, создает Верньер Эффект, создающий иллюзию света, вращающегося с различной скоростью вокруг трех концентрических окружностей на циферблате часов.

Маятник ускоряется, замедляется, а иногда и останавливается, но каждые пять минут возвращается к правильному времени. Тейлор сконструировал часы, чтобы напоминать себе о собственной смертности.[10]

Пармиджани Senfine

Спуск типа «кузнечик» используется в совершенно новом механизме, предназначенном для наручных часов. В этом новом типе механического регулятора используются гибкие конструкции как в спусковом механизме, так и в генераторе. Силиконовое колесо колеблется примерно 86400 раз в час, что примерно в три раза быстрее, чем в обычных наручных часах. Первоначальная разработка проводилась в Швейцарский центр электроники и микротехнологий (CSEM) с Пьером Женекваном, швейцарским физиком, в качестве ведущего изобретателя.[11] За счет максимального устранения трения такие часы могут работать более месяца после перезарядки, что является исключительным запасом хода.[12] Прототип такой новой калибр (движение) выставлено Пармиджани Флёрье.[13]

Часы Burgess B

Спуск кузнечика - неотъемлемая часть скульптурных часов. Мартин Берджесс, известные как Burgess Clock B. Один из пары, основанной на технологии часов с поздним регулятором. Джон Харрисон, он был завершен Чарльз Фродшем & Компания по требованию владельца, Дональд Сафф. После успешного тестирования он был передан в Королевская обсерватория, Гринвич для детальной оценки его долгосрочной эффективности. [14] За этим наблюдали Благочестивое общество часовщиков и Национальная физическая лаборатория, представители которой прикрепили к корпусу часов герметичные пломбы. Хотя часы имеют электрический завод, что предотвращает любые нарушения работы часов во время оценки, в остальном они полностью механические. В конце периода в сто дней максимальная ошибка не превышала пяти восьмых секунды - не нужно было делать поправки на постоянный дрейф времени (скорости). В результате 18 апреля 2015 года организация Книги рекордов Гиннеса вручила сертификат Мирового рекорда. [15] Мартину Берджессу за создание самых точных чисто механических часов, работающих на открытом воздухе. Часы остаются на ROG; в 2017 году он был перемещен в галерею с морскими хронометристами Harrison, где продолжается наблюдение за его работой.

Рекомендации

  1. ^ Часовой журнал. Британский часовой институт. Июль 1898 г. с. 152.
  2. ^ Лэйкок, Уильям (1976). Утраченная наука Джона «Долгота» Харрисона. Brant Wright Associates Limited. п. 28. ISBN  978-0-903512-07-7.
  3. ^ Рид, Томас (1846). Трактат о часах и часовом деле, теоретический и практический. Блэки и сыновья. п. 192.
  4. ^ Треффри, Тимоти (2005). По следам Джона Харрисона; Часовой журнал, Том 147, №4. Британский часовой институт. п. 136-139.
  5. ^ а б Ду, Руксю; Се, Лунхань (2012). Механика механических часов и часов. Springer Science and Business Media. С. 17–19. ISBN  3642293085.
  6. ^ а б Эндрюс, W.J.H., Часы и часы: скачок к точности в Мейси, Сэмюэл (1994). Энциклопедия времени. Тейлор и Фрэнсис. п. 126. ISBN  0-8153-0615-6.
  7. ^ Роулингс, доктор А. Л. (1993). Наука о часах и часах. Longman Group и Британский часовой институт. п. 112. ISBN  0-950-9621-3-9.
  8. ^ Беттс, Джонатан (2006). Восстановленное время: хронометристы Харрисона и Р. Т. Гулд. Издательство Оксфордского университета. п. 444. ISBN  0-19-856802-9.
  9. ^ Беттс, Джонатан; Часы регулятора в Бад, Роберт; Дебора Джин Уорнер (1998). Энциклопедия времени: историческая энциклопедия. Тейлор и Фрэнсис. С. 122–123. ISBN  0-8153-1561-9.
  10. ^ Барр, новые фантастические часы Роберта Кембриджа даже показывают время, NBC News, извлечены 19 сентября 2008 г.
  11. ^ Дэниел Хуг: Das Ende des Ticktacks. В: Neue Zürcher Zeitung am Sonntag, 21 сентября 2014 г., стр. 29
  12. ^ Инновация в часовом деле: часы, которые нужно заводить только раз в месяц
  13. ^ «Parmigiani Fleurier представляет SENFINE в 2016 году». Архивировано из оригинал на 2016-02-01. Получено 2016-02-01.
  14. ^ Макэвой, Рори (2015). Секунда за сто дней; Часовой журнал, Том 157, №9. Британский часовой институт. п. 407-410.
  15. ^ http://www.guinnessworldrecords.com/news/2015/4/video-how-%e2%80%9cperfect-clock%e2%80%9d-redefines-timekeeping-history-300-years-on-377653

внешняя ссылка