Фузее (часовое искусство)

Фюзер с винтовой канавкой (от французского fusée проволока, намотанная на шпиндель) — конусовидной формы шкив вокруг него, намотанный шнуром или цепочкой, прикрепленной к заводной пружине старинных механических часов — . Его использовали с 15 по начало 20 века для улучшения хронометража путем выравнивания неравномерного натяжения ходовой пружины при ее истощении. Гавейн Бэйли сказал о предохранителе: «Возможно, ни одна задача механики никогда не решалась так просто и так идеально».

Ствол боевой пружины и предохранитель

Предохранитель в карманных часах 1760 года работы Йохана Линдквиста из Стокгольма.

История

Рисунок машины с плавким предохранителем, сделанный Леонардо да Винчи около 1490 года.

Происхождение предохранителя неизвестно. Многие источники ошибочно приписывают изобретение часовщика Якобу Зеху из Праги около 1525 года. Самые ранние точно датированные часы с фузеей были изготовлены Зехом в 1525 году, но на самом деле фузеи появились раньше, с первыми часами с пружинным приводом в 15 веке. Идея, вероятно, возникла не у часовщиков, поскольку самый ранний известный пример — арбалетная лебедка , показанная в военной рукописи 1405 года. XV века. Рисунки Филиппо Брунеллески и Леонардо да Винчи покажи предохранители. Самые ранние из существующих часов с предохранителем, а также самые ранние часы с пружинным приводом - это Burgunderuhr (Бургундские часы), камерные часы, иконография которых предполагает, что они были изготовлены для Филиппа Доброго, герцога Бургундского около 1430 года и сохранились в Германских музеях. Национальный музей . Слово fusee происходит от французского fusée и позднелатинского fusata , что означает «веретено, полное ниток».

Крутящий момент, обеспечиваемый ходовой пружиной, линейно уменьшается по мере раскручивания пружины во время работы часов. Целью предохранителя является выравнивание этого крутящего момента.

Смотрите 1500-е годы со стеком свободным , более ранним решением для уменьшения натяжения ходовой пружины, чем предохранитель (вверху).

Пружины впервые были использованы для питания часов в 15 веке, чтобы сделать их меньше и портативнее. Эти ранние часы с пружинным приводом были гораздо менее точными, чем часы с весовым приводом. В отличие от груза на шнуре, который оказывает постоянную силу, вращающую колеса часов, сила, которую оказывает пружина, уменьшается по мере ее раскручивания. Примитивный механизм измерения времени на гранях и листах , использовавшийся во всех ранних часах, был чувствителен к изменениям движущей силы. Таким образом, ранние часы с пружинным приводом замедляли ход во время своего хода по мере разматывания главной пружины , что приводило к неточному хронометрированию. Эта проблема называется отсутствием изохронности .

Два решения этой проблемы появились с появлением первых часов с пружинным приводом; и освобожденный от стека предохранитель. Stackfreed, грубый кулачковый компенсатор, увеличивал трение и от него отказались менее чем через столетие. Предохранитель был гораздо более прочной идеей. По мере движения сужающаяся форма шкива предохранителя постоянно меняла механическое преимущество натяжения ходовой пружины, компенсируя уменьшающуюся силу пружины. Часовщики, видимо, опытным путем обнаружили правильную форму фузеи, которая представляет собой не простой конус, а гиперболоид . Первые фузеи были длинными и тонкими, но более поздние имеют более приземистую компактную форму. Предохранители стали стандартным методом получения постоянной силы от ходовой пружины, который использовался в большинстве часов с пружинным заводом, когда они появились в 17 веке.

Сначала фитильный шнур изготавливался из кишки , а иногда и из проволоки. Стали использовать около 1650 цепей, которые прослужили дольше. Считается, что Груэ из Женевы представил их в 1664 году. хотя первое упоминание о цепи с предохранителями относится примерно к 1540 году. Предохранители, предназначенные для использования со шнурами, можно отличить по канавкам, имеющим круглое поперечное сечение, тогда как предохранители, предназначенные для цепей, имеют желобки прямоугольной формы.

Примерно в 1726 году Джон Харрисон добавил к предохранителю поддерживающую пружину, чтобы морские хронометры работали во время завода, и это было общепринято.

Операция

Предохранитель и ствол боевой пружины, демонстрирующие работу. (A) оправка боевой пружины, (B) ствол, (C) цепь, (D) крепление цепи к предохранителю, (E) крепление цепи к стволу, (F) предохранитель, (G) заводная оправка, (W) выходная шестерня .

навита Боевая пружина на неподвижную ось ( оправку ), внутри цилиндрической коробки, ствола . Сила пружины поворачивает ствол. В часах с предохранителем ствол вращает предохранитель, натягивая цепь, а предохранитель вращает шестерни часов.

1. При заводке боевой пружины (рис. 1) вся цепь оборачивается вокруг фузеи снизу вверх, а конец, идущий к стволу, отрывается от узкого верхнего конца фузеи. Таким образом, сильное натяжение взведенной боевой пружины прикладывается к малому концу предохранителя, а крутящий момент на предохранителе уменьшается за счет небольшого плеча рычага радиуса предохранителя.
2. По ходу часов цепь разматывается с факела сверху вниз и наматывается на ствол.
3. По мере спуска боевой пружины (рис. 2) большая часть цепи наматывается на ствол, и идущая к стволу цепь отрывается от широких нижних канавок предохранителя. Затем ослабленное натяжение боевой пружины прикладывается к большему радиусу нижней части факела. Больший вращающий момент, обеспечиваемый большим радиусом предохранителя, компенсирует меньшую силу пружины, сохраняя постоянный крутящий момент.
4. Чтобы снова завести часы, на выступающую квадратную ось (заводную оправку) предохранителя вставляется ключ, и предохранитель поворачивается. Натяжение предохранителя разматывает цепь со ствола и обратно на предохранитель, поворачивая ствол и заводя боевую пружину. Наличие предохранителя означает, что сила, необходимая для завода ходовой пружины, постоянна; оно не увеличивается по мере затягивания ходовой пружины.

Шестерня на предохранителе приводит в движение колесную передачу механизма , обычно центральное колесо. Между предохранителем и его шестерней имеется храповой механизм (невидимый, внутри предохранителя), который не позволяет предохранителю поворачивать колесную передачу часов назад во время их завода. В качественных часах и во многих более поздних механизмах с предохранителем также имеется поддерживающая пружина, обеспечивающая временную силу, поддерживающую движение механизма во время его завода. Этот тип называется плавким предохранителем . Обычно это механизм планетарной передачи ( планетарная передача ) в основании «конуса» предохранителя, который затем обеспечивает мощность вращения в направлении, противоположном направлению «завода», тем самым поддерживая работу часов во время завода.

Большинство часов с предохранителем имеют механизм остановки завода, предотвращающий слишком сильный завод ходовой пружины и предохранителя, что может привести к разрыву цепи. При намотке цепь предохранителя поднимается к вершине предохранителя. Достигнув верха, он прижимается к рычагу, который перемещает металлическое лезвие на путь выступа, торчащего из края фюзеляжа. При вращении фузеи выступ зацепляется за лезвие, предотвращая дальнейшее наматывание.

Обычный предохранитель можно наматывать только в одном направлении. Были разработаны, но редко использовались «пьяные» предохранители, позволяющие наматывать предохранитель в любом направлении. Джон Арнольд безуспешно использовал их в нескольких морских хронометрах .

Устаревание

Часы со снятой задней панелью, на которой виден предохранитель.

Предохранитель был хорошим компенсатором боевой пружины, но он был дорогим, сложным в настройке и имел другие недостатки:

• Он был громоздким и высоким, поэтому карманные часы выглядели немодно толстыми.
• Если ходовая пружина ломалась и ее приходилось заменять, что часто происходило с ранними боевыми пружинами, предохранитель приходилось перенастраивать на новую пружину.
• Если цепь предохранителя ломалась, сила ходовой пружины заставляла конец биться внутри часов, вызывая повреждения.

Достижение изохронности считалось серьезной проблемой на протяжении всей 500-летней истории часов с пружинным приводом. Многие детали постепенно совершенствовались для увеличения изохронности, и в конечном итоге в большинстве часов предохранитель стал ненужным.

Изобретение маятника и балансовой пружины в середине 17 века сделало часы гораздо более изохронными, превратив элемент измерения времени в гармонический осциллятор с естественным «биением», устойчивым к изменениям. Маятниковые часы с анкерным спуском , изобретенные в 1670 году, были достаточно независимыми от движущей силы, поэтому лишь немногие из них имели предохранители.

В карманных часах верхний спусковой механизм , для которого требовался предохранитель, постепенно был заменен спусковым механизмом , менее чувствительным к изменениям силы ходовой пружины: цилиндром, а затем и рычажным спусковым механизмом . В 1760 году Жан-Антуан Лепин отказался от предохранителя и изобрел вращающийся барабан, который напрямую приводил в действие зубчатую передачу часов. Он содержал очень длинную ходовую пружину, из которой для питания часов использовалось всего несколько витков. Соответственно, использовалась только часть «кривой крутящего момента» ходовой пружины, где крутящий момент был примерно постоянным. В 1780-х годах, стремясь сделать часы более тонкими, французские часовщики приняли на вооружение ходовой барабан с цилиндрическим спусковым механизмом. К 1850 году швейцарская и американская часовая промышленность использовала исключительно вращающийся барабан, чему способствовали новые методы регулировки балансовой пружины так, чтобы она была изохронной. Англия продолжала производить более громоздкие полноценные часы с фузеей примерно до 1900 года. Это были недорогие модели, продававшиеся низшим классам, и их насмешливо называли «репами». После этого фузею можно было использовать только в морских хронометрах , где требовалась высочайшая точность, а большой размер был меньшим недостатком, пока они не устарели в 1970-х годах.

Ссылки

• Дорн-ван Россум, Герхард (1997). История часа: часы и современные временные порядки . унив. из Чикаго Пресс. ISBN  0-226-15510-2 . , с. 121
• Милхэм, Уиллис И. (1945). Время и хронометристы . Нью-Йорк: Макмиллан. ISBN  0-7808-0008-7 .
• Уайт, Линн младший (1966). Средневековые технологии и социальные изменения . Нью-Йорк: Оксфордский университет. Нажимать. ISBN  0-19-500266-0 . , с. 127-128
• Глазго, Дэвид (1885). Изготовление часов и часов . Лондон: Cassel & Co. 63 . , с. 63-69

Внешние ссылки

• Kover, Лондон – Блог часовщика XVIII века, в котором можно найти карманные часы Kover, которые до сих пор существуют, и документы, относящиеся к часовщику.