Спуск

Для других видов использования см. Выпуск (устранение неоднозначности) .

Анимация якоря спуска , широко используемого в часах маятников

Выпуск в - это механическая связь механических часах и часах , которая дает импульсы элементу хронометража и периодически выпускает передачу, чтобы двигаться вперед, продвигая руки часов. Импульсное действие передает энергию в элемент хронометрирования часов (обычно маятник или колесо баланса ), чтобы заменить энергию, потерянную для трения во время его цикла, и сохранить хронометрист. Выход обусловлено силой из спиральной пружины или подвешенным весом, передаваемым через трансмиссионный поезд часы. Каждый качание маятника или колеса баланса высвобождает зуб побега выхода из экипажного колеса , что позволяет передач -поезду часов двигаться или «побег» на фиксированную сумму. Этот обычный периодический прогресс движет руками часы вперед с устойчивой скоростью. В то же время зуб придает элементу хронометражного интеллекта толкать, прежде чем другой зуб завоевывает поддон спуска, возвращая к выходу в его «заблокированное» состояние. Внезапная остановка зуба спуска - это то, что генерирует характерный «тикающий» звук, слышен, в эксплуатационных механических часах и часах.

Первый механический спуск, спуск Verge , был изобретен в средневековой Европе в течение 13 -го века и стал важным инновацией, которое привело к разработке механических часов. Дизайн спуска оказывает большое влияние на точность часов, а улучшения в дизайне выхода способствовали улучшениям измерения времени в эпоху механического хронометражного хронофила с 13 -го по 19 -го века.

Слиты также используются в других механизмах, кроме часов. Вручную -машинки использовали выходы, чтобы шагнуть по перевозке, поскольку была напечатана каждая буква (или пространство). Исторически, жидкость, управляемый жидкостью, использовался для умываемого дизайна в древней Греции и в эллинистическом мире , особенно в Птолемейском Египте , в то время как жидкости, применяемые к часам, начиная с династии Тан и кульминацией во время династии Сун .

История

Важность спуска в истории технологии заключается в том, что это было ключевое изобретение, которое сделало возможным все механические часы . Изобретение первого все-механического спуска, сэкспений Verge в Европе 13-го века инициировал изменение методов хронометража от непрерывных процессов, таких как поток воды в водных часах , к повторяющимся колебаниям , таким как качели маялок , который мог быть более точным. Цветные хронометристы - это контролирующие устройства на всех современных часах.

Жидкости, выходящие из жидкости

Самый ранний спуск с жидкостью был описан греческим инженером Филоном Византии (3-й век до н.э.) в его техническом трактате Пневматике (глава 31) как часть стиральной станции . Контрюзированная ложка, снабженная резервуаром для воды, наполняется в бассейне, когда выпускает сферический кусок пемзы в процессе . Как только ложка опустошит, она снова подтягивается противовесом, закрывая дверь на пемзе с помощью затяжной струны. Примечательно, что комментарий Филона о том, что «его конструкция аналогична конструкции часов», указывает на то, что такие механизмы выхода уже были интегрированы в древние водяные часы.

В Китае буддийский династии династии Тан монах Иси Син вместе с правительственным официальным лидером Лян Лингзан совершил спуск в 723 (или 725) на работу водяной армиллярной сферы и часового привода , который был первым в мире поводным выбором. Династия сунчин (960–1279) Горологи Чжан Ширешн (Fl. Конец 10 века) и SU Song (1020–1101) должным образом применяемые устройства выхода для их астрономических башен такта , Перед технологией стагнирована и регрессирована. По словам историка Дерека Дж. Де Соллы Прайс , китайский побег распространился на запад и был источником технологии западного спуска. По словам Ахмада Й. Хасана , ртутный спуск в испанской работе для Альфонсо Х в 1277 году можно проследить до более ранних арабских источников. Знание этих выхода на ртуть могло распространяться по Европе с переводами арабских и испанских текстов.

Однако ни один из них не был настоящим механическим выходом, поскольку они все еще зависели от потока жидкости через отверстие для измерения времени. Например, в часах SU Song вода впадала в контейнер на шарнире. Роль спуска заключалась в том, чтобы завоевать контейнер каждый раз, когда он заполнялся, тем самым выдвигая колеса часов каждый раз, когда измерялось равное количество воды. Время между выпусками зависело от скорости потока, как и все жидкие часы. Скорость потока жидкости через отверстие варьируется в зависимости от температуры и вязкости изменений и уменьшается с давлением как уровень жидкости в падении контейнера источника. Развитие механических часов зависело от изобретения спуска, которое позволило бы управлять движением часов с помощью колебательного веса.

Механические спуска

Первый механический спуск, спуск Verge , использовался в кольцевом аппарате, называемом Alarum в течение нескольких веков, прежде чем он был адаптирован к часам. В Европе 14-го века она появилась как хронометрист в первых механических часах, которые были большими башнями. (Хотя некоторые источники утверждают, что французский архитектор Villard de Honnecourt изобрел первый выход около 1237 года из -за рисунка в его записных книжках о веревке, чтобы повернуть статую ангела, чтобы следовать за солнцем, Консенсус заключается в том, что это не был спуск. ) Его происхождение и первое использование неизвестны, потому что трудно различить, какие из этих ранних башенных часов были механическими, а какие были водные часы . Тем не менее, косвенные доказательства, такие как внезапное увеличение стоимости и строительства часов, указывают на конец 13 -го века как наиболее вероятную дату развития современного спуска часов. Астроном Робертус Англис написал в 1271 году, что часы пытались изобретать спуск, но еще не добились успеха. С другой стороны, большинство источников согласны с тем, что механические часы выхода существовали к 1300 году.

На самом деле, самое раннее описание спуска, у Ричарда из рукописи Ричарда Уоллингфорда в 1327 году Tractatus Horologii Astronomici на часах, которые он построил в аббатстве Сент -Олбанс , было не грани, а вариация, называемая сбезом стробы . Он состоял из пары выбега на той же оси, с чередующимися радиальными зубами. Стержень Verge был подвешен между ними, с коротким переселением, который повернулся сначала в одном направлении, а затем другой, когда ошеломленные зубы протолкнули мимо. Хотя другой пример не известен, возможно, что это был первый дизайн отключения часов.

Тем не менее, Verge был стандартным сбезом, используемым в любых других ранних часах и часах, и оставался единственным спусканием в течение 400 лет. Его трение и отдача ограничивали его производительность, но точность этих часов Verge и Foliot была более ограничена их ранними , Foliot колесами баланса которые, поскольку им не хватало баланса, весна не имела естественного «бита», поэтому не было большого стимула для улучшения спуск.

Большой скачок в точности, возникающий в результате изобретения маятника и баланса весны около 1657 года, что сделало элементы хрупкого хармонического состава часов и часы , сфокусировало внимание на ошибках выхода, и вскоре вскоре вытесняли границу. В следующих двух столетиях, «Золотой век» механической горологии , увидели изобретение, возможно, 300 дизайнов выхода, хотя только около 10 выдержали испытание временем и широко использовались в часах и часах. Они описаны индивидуально ниже.

Приобретение кристаллического генератора и кварцевых часов в 1920 -х годах, которые стали самыми точными часами к 1930 -м годам, сдвинули технологические исследования в рамках экипажа в электронные методы, и дизайн спуска перестал играть роль в продвижении точности срочкового обеспечения.

Надежность

Надежность спуска зависит от качества изготовления и уровня технического обслуживания. Плохо сконструированный или плохо поддерживаемый спуск вызовет проблемы. Выпуск должен точно преобразовать колебания маятника или колеса баланса в вращение часов или поезда для часов, и он должен доставить достаточно энергии в маятник или колесо баланса, чтобы сохранить колебание.

Во многих выходах разблокировка спуска включает в себя скользящее движение; Например, в анимации, показанной выше, поддоны якоря скользят по поводу зубов колеса, когда маятник качается. Поддоны часто изготовлены из очень твердых материалов, таких как полированный камень (например, искусственный рубин), но даже в этом случае они обычно требуют смазки. Поскольку смазывание масла со временем ухудшается из-за испарения, пыль, окисления и т. Д., Необходима периодическая повторная смазания. Если это не сделано, часы могут работать неравномерно или вообще останавливаться, а компоненты выхода могут быть подвергнуты быстрому износу. Повышенная достоверность современных часов обусловлена ​​главным образом более качественными маслами, используемыми для смазки. Жизнь смазки может быть более пяти лет в высококачественных часах.

Некоторые побеги избегают скольжения трения; Примеры включают в себя кузнечный спуск Джона Харрисона в 18 -м веке, это может избежать необходимости смазки в выходе (хотя это не устраняет требование для смазки других частей передачи).

Точность

Точность механических часов зависит от точности устройства ГРМ. Если это маятник, то период качания маятника определяет точность. Если стержень маятника изготовлен из металла, он будет расширяться и сжиматься с нагреванием, удлиняющим или укороченным маятником; Это меняет время, занятое для качания. Специальные сплавы используются в дорогих часах на основе маятника, чтобы минимизировать это искажение. Степень дуги, в которых маятник может качаться, варьируется; Высокие точные часы на основе маятника имеют очень маленькие дуги, чтобы минимизировать круговую ошибку .

Часы на основе маятника могут достичь выдающейся точности. Даже в 20-м веке часы на основе маятника были эталонными часами в лабораториях.

Слиты также играют большую роль в точности. Точная точка в перемещении маятника, при котором поставляется импульс, повлияет на то, как близко к временю маятник будет качаться. В идеале импульс должен быть равномерно распределен по обе стороны от самой низкой точки качания маятника. Это называется «Быть ​​в ритме». Это связано с тем, что толкание маятника, когда он движется к середине переплетения, делает его усилием, в то время как толкает его, в то время как он уходит от середины, заставляет его проиграть. Если импульс распределен равномерно, он дает энергию маятнику, не изменяя время его свинга.

немного Период маятника зависит от размера качания. Если амплитуда изменяется с 4 ° до 3 °, период маятника уменьшится примерно на 0,013 процента, что приводит к увеличению около 12 секунд в день. Это вызвано восстановлением силы маятника, а не линейной; Таким образом, период маятника является только приблизительно линейным в режиме малого углового приближения . Чтобы быть независимым от времени, путь должен быть циклоидным . Чтобы свести к минимуму эффект с амплитудой, колебания маятника сохраняются как можно меньше.

Как правило, какой бы метод импульса Действие спуска должно оказывать наименьшее влияние на генератор, который может быть достигнут, будь то маятник или баланс в часах. Этот эффект, который все спускаются в большую или меньшую степень, известен как ошибка выхода .

Любой спуск с скользящим трением потребует смазки, но по мере того, как это ухудшается, трение увеличится, и, возможно, недостаточная мощность будет передаваться на устройство ГРМ. Если устройство ГРМ является маятником, увеличенные силы трения будут уменьшать коэффициент Q , увеличивать резонансную полосу и уменьшить его точность. Для весенних часов, импульсная сила, применяемая в результате пружинных изменений, когда пружина растет, следуя закону Гука . Для тяжести, управляемых гравитацией, импульсная сила также увеличивается по мере того, как падает вес вождения, а больше цепей подвешивает вес от передачи; На практике, однако, этот эффект наблюдается только в больших общественных часах, и его можно избежать с помощью закрытой цепи.

Часы и меньшие часы не используют маятники в качестве устройства ГРМ. Вместо этого они используют пружину баланса : тонкая пружина, соединенная с металлическим колесом , которое колеблется (вращается вперед и назад). Большинство современных механических часов имеют рабочую частоту 3–4 Гц (колебания в секунду) или 6–8 ударов в секунду (21 600–28 800 ударов в час; ДО). Более быстрая или более медленная скорость используется в некоторых часах (33 600   до бай / ч, или 19 800 до   бам в час). Рабочая частота зависит от жесткости пружины баланса ( постоянная пружины ); Чтобы сохранить время, жесткость не должна варьироваться в зависимости от температуры. Следовательно, Balance Springs используют сложные сплавы; В этой области часовое производство все еще продвигается. Как и в случае с маятником, спуск должен обеспечить небольшой удар каждый цикл, чтобы сохранить колебание колеса баланса. Кроме того, такая же проблема смазки возникает во времени; Часы потеряют точность (как правило, они ускоряются), когда смазка спуска начнет сбой.

Карманные часы были предшественником современных наручных часов. Карманные часы, находясь в кармане, обычно находились в вертикальной ориентации. Гравитация вызывает некоторую потерю точности, поскольку он увеличивается со временем, любое отсутствие симметрии в весе баланса. Турбийон был изобретен , чтобы минимизировать это: баланс и пружина помещаются в клетку, которая вращается (обычно, но не обязательно, раз в минуту), сглаживая гравитационные искажения. Этот очень умный и сложный часовой механизм является ценным осложнением в наручных часах, хотя естественное движение владельца в любом случае имеет тенденцию к гладким гравитационным влияниям.

Наиболее точными коммерчески продуцируемыми механическими часами были электромеханические часы без маятника без синхронома, изобретенные WH Shortt в 1921 году, которые имели неопределенность около 1 секунды в год. Наиболее точными механическими часами, вероятно, являются электромеханические часы Littlemore, построенные известным археологом и Холлом в 1990 -х годах. В бумаге Холла, Он сообщает о неопределенности 3 частей в 10 ⁹ измеряется в течение 100 дней (неопределенность около 0,02 секунды за этот период). Оба эти часы являются электромеханическими часами: они используют маятник в качестве элемента хронометража, но электрическая мощность, а не механическая передача для подачи энергии для маятника.

Механические спуска

С 1658 года, когда введение маятниковой пружины и баланса сделало возможными точные часы, было подсчитано, что было разработано более трехсот различных механических выходов, но только около 10 наблюдались широко распространенное использование. Они описаны ниже. В 20-м веке электрические методы хронометража заменили механические часы и часы, поэтому дизайн спуска стал малоизвестным любопытством.

Verge Scapement

Основная статья: спуск Verge

Выход Verge, показывающий (c) Короновое колесо, (v) Verge Grod, (P, Q) поддоны. Ориентация показана для использования с маятником. При использовании с фолиотом колесо и стержень вертикальны.

Verge и Foliot of De Vick Clock, построенные 1379, Париж

Анимация спуска Verge

Самый ранний механический спуск примерно с 1275 года Был ли спуск Verge , также известный как спуск коронного колеса. Он использовался в первых механических часах и первоначально контролировался фолиотом , горизонтальной стержней с весами на любом конце. Выпуск состоит из эвакуационного колеса, похожего на корону, с заостренными зубами, вытянутыми оси, ориентированными горизонтали. Перед колесом короны находится вертикальный вал, прикрепленный к фолиоту наверху, на котором есть две металлические пластины (поддоны), торчащие, как флаги из полюса флага, ориентированных на девяносто градусов друг от друга, так что только один вовлекает зубы Короночного колеса за раз. Когда колесо поворачивается, один зуб толкает верхний поддон, вращая вал и прикрепленный фолиот. Когда зуб проталкивает верхнюю поддон, нижний поддон качается в путь зубов на другой стороне колеса. Зуб ловится на нижнем поддоне, вращая вал обратно в другую сторону, и цикл повторяется. Недостатком спуска заключалась в том, что каждый раз, когда зуб приземлялся на поддон, импульс фолиота толкал колесо короны назад на короткое расстояние, прежде чем сила колеса изменила движение. Это называется " отдача »и был источником износа и неточности.

Грава был единственным сэкономием, используемым в часах и часах в течение 350 лет. В весенних часах и часах потребовалось фюзи , чтобы выровнять силу сетевого пружина . Он использовался в первых часах маятников в течение 50 лет после того, как часы маятника были изобретены в 1656 году. В часах маятника было ориентировано колесо короны и персонал, чтобы они были горизонтальными, а маятник был вывешен от персонала. Тем не менее, граница является наиболее неточным из общих выхода, и после того, как маятник был введен в 1650 -х годах, Граж начал заменяться другими выходами, которые были оставлены только к концу 1800 -х годов. К этому времени мода для тонких часов требовала, чтобы эвадовитное колесо было очень маленьким, усиливая эффекты износа, и когда часы этого периода заморожены сегодня, часто обнаруживается, что он работает очень быстро, набирая много часы в день.

Перекрестный спуск

Jost Bürgi изобрел перекрестный спуск в 1584 году, вариацию выхода Verge , в котором было два фолиота, которые вращались в противоположных направлениях. Согласно современным счетам, его часы достигли замечательной точности в течение минуты в день, Два порядка величины лучше, чем другие часы времени. Тем не менее, это улучшение, вероятно, было не из -за самого спуска, а скорее для лучшего качества изготовления и его изобретения Remontoire , устройства, которое изолировало спуск от изменений в силе привода. Без баланса пружина, перекрестное богородное пятно было бы не более изохронно, чем граница.

Выход Галилей

Основная статья: спуск Галилея

Оригинальный рисунок около 1637 года часов маятника, разработанных Галилео, включающий спуск.

Выпуск Галилея - это дизайн для спуска часов, изобретенной около 1637 года итальянским ученым Галилео Галилей (1564 - 1642). Это был самый ранний дизайн часов маятника . Поскольку он был слепым, Галилей описал устройство своему сыну , который нарисовал его. Сын начал строительство прототипа, но и он, и Галилей умерли до его завершения.

Якорный спуск

Основная статья: якорный спуск

Анимация якоря спуска

Изобретенные около 1657 года Робертом Гуком , якорь (см. Анимацию справа) быстро заменил границу, чтобы стать стандартным сбезом, используемым в часах маятников до 19 -го века. Его преимущество заключалось в том, что он уменьшил широкие углы качания маятника границы до 3–6 °, делая маятник почти изохронным и позволяя использовать более длинные, более медленные маятники, которые использовали меньше энергии. Якорь отвечает за длинную узкую форму большинства маятников, а также за разработку часов дедушки , первых якорных часов, которые будут продаваться на коммерческих целях, что было изобретено около 1680 года Уильямом Климентом, который оспаривал кредит за спуск с Хуком. Выпуск увеличил точность часов маятника до такой степени, что в конце 1600 -х годов была добавлена ​​минутная рука к часам (до этого часы имели только час).

Якорь состоит из эвакуационного колеса с заостренными, обратными наклонными зубами, и над ним поворачивается кусок якоря, связанный с маятником. Якорь имеет наклонные поддоны на руках, которые попеременно застряли на зубах эвакуационного колеса, принимая импульсы. Работа механически аналогична выходу из Verge, и у нее есть два недостатка Verge: (1) маятник постоянно проталкивается на протяжении всего цикла побега и никогда не позволяет свободно качаться, что нарушает его изохронизм, и и и не позволяет колебать (2) это отдача ; Якорь толкает эвакуационное колесо назад во время части цикла. Это вызывает обратную реакцию , повышение износа в передачах часов и неточность. Эти проблемы были устранены в Deadbeat Ascapement , который медленно заменял якорь в точных часах.

Deadbeat Escapement

Основная статья: якорный спуск § Deadbeat Scapement

Deadbeat Escapement. Показ: (а) Колесо побега (б) поддоны (в) костыль маятника.

Выход Грэма или Мертвой Бит был улучшением якоря, впервые сделанного Томасом Томпионом в дизайне Ричарда Таунли в 1675 году. Хотя его часто приписывают преемнику Томпиона Джорджу Грэму , который популяризировал его в 1715 году. В якоре спускания качание маятника толкает эвакуационное колесо назад во время его цикла. Это «отдавать» нарушает движение маятника, вызывая неточность, и меняет направление передач, вызывая обратную реакцию и внедряя в систему высокие нагрузки, что приводит к трениям и износу. Основным преимуществом Deadbeat является то, что он устранял отдачу.

В Deadbeat на поддонах есть второе изогнутое «блокирующее» лицо, концентрически вокруг шарнира, на котором поворачивается якорь. Во время конечностей качания маятника, зуб эвакуационного колеса опирается на это фиксирующее лицо, не давая импульса маятнику, что предотвращает отдачу. Рядом с нижней частью качания маятника зуб стекает с фиксирующего лица на угловое «импульсное» лицо, придавая маятнику толчок, прежде чем поддон высвобождает зуб. Deadbeat впервые использовался в часах регулятора точного регулятора, но из -за его большей точности заменили якорь в 19 веке. Используется практически во всех современных часах маятника За исключением башенных часов, которые часто используют гравитационные выходы.

Выход из колеса колеса

Не путать с выпивчиком .

Сэспляция бухга ​

Изобретенная около 1741 года Луи Амант, эта версия Deadbeat Scapement может быть сделана довольно прочной. Вместо того, чтобы использовать зубы, эвакуационное колесо имеет круглые булавки, которые останавливаются и высвобождаются ножницами, похожим на якорь. Этот спуск, который также называется Amant Escapement или (в Германии) сэмпении Маннхардта , используется довольно часто в башнях.

Кастник спускается

Первый контент -выпуск Пьера Ле Рой 1748.

Засчик Эрншоу, широко используемый в хронометрах.

Выпуск затрат или хронометра использовался в морских хронометрах , хотя некоторые точные часы в 18 -м и 19 -м веках также использовали его. Он считался наиболее точным из выхода из колеса баланса до начала 20 -го века, когда хронометры спуска рычага начали превосходить их в конкуренции. Ранняя форма была изобретена Пьером Ле Роем в 1748 году, который создал поворотный тип контента, хотя это было теоретически дефицитно. Первый эффективный дизайн сбега Centent был изобретен Джоном Арнольдом около 1775 года, но с разбитым столом. Этот спуск был изменен Томасом Эрншоу в 1780 году и запатентовал Райтом (для которого он работал) в 1783 году; Однако, как изображено в патенте, это было неработочно. Арнольд также спроектировал выходной контет, но с улучшением дизайна версия Эрншоу в конечном итоге преобладала, поскольку основная идея претерпела несколько незначительных модификаций в течение последнего десятилетия 18 -го века. Окончательная форма появилась около 1800 года, и эта конструкция использовалась до тех пор, пока в 1970 -х годах не устарели механические хронометры.

Центр - это отдельный спуск; Это позволяет колесу баланса качаться нетронутыми во время большей части своего цикла, за исключением краткого импульсного периода, который дается только один раз за цикл (все остальные качания). Поскольку зуб с экономным колесом движется практически параллельно поддону, сцепление имеет незначительное трение и не нуждается в смазке. По этим причинам, среди прочего, затрат считался наиболее точным спусканием для колесных часов баланса. Джон Арнольд был первым, кто использовал спуск Content с весной баланса соломки (запатентованная 1782), и с этим улучшением его часы были первыми по -настоящему точными карманами, которые сохранили время в течение 1 или 2 секунд в день. Они были произведены с 1783 года.

Тем не менее, у спасения имелись недостатки, которые ограничивали его использование в часах: он был хрупким и требуется квалифицированное обслуживание; Это не было самостоятельно, поэтому, если часы были использованы в использовании, так что колесо баланса остановилось, оно не запустится снова; И это было сложнее изготовить в объеме. Следовательно, самостоятельный спуск стал доминирующим в часах.

Цилиндр

Цилиндр. Колесо баланса прикреплено к цилиндру B

Анимация сэспрессии цилиндра показывает, как работает цилиндра

Горизонтальный или цилиндр, изобретенное Томасом Томпионом в 1695 году и усовершенствован Джорджем Грэмом в 1726 году, был одним из выходов, который заменил спуск Verge в карманных часах после 1700 года. Основная привлекательность заключалась в том, что он был намного тоньше, чем Verge, что позволило сделать часы модными стройными. Часовые машины обнаружили, что он страдал от чрезмерного износа, поэтому в 18-м веке он не использовался, за исключением нескольких высококачественных часов с цилиндрами, сделанными из Ruby . Французы решили эту проблему, сделав цилиндр и побег из закаленной стали, И спуск был использован в больших количествах в недорогих французских и швейцарских карманных часах и небольших часах с середины 19-го по 20-го века.

Вместо поддонов, выпуск использует цилиндр выреза на валу на колесах баланса, который выбегают зубы один за другим. Каждый клин в форме зубов импульсирует колесо баланса путем давления на краю цилиндра, когда он попадает, удерживается внутри цилиндра, когда он поворачивается, и снова побуждает колесо, когда оно оставляет другую сторону. Колесо обычно имело 15 зубьев и импульсировало баланс на угол от 20 ° до 40 ° в каждом направлении. Это выпуск для трения, когда зубы контактируют с цилиндром по всему циклу колеса баланса, и поэтому он не был таким точным, как «отдельные» выходы, такие как рычаг, и силы с высоким трения вызывали чрезмерный износ и требуют более частой очистки Полем

Дуплекс спуск

Дуплексный спуск, показывающий (а) эвакуационное колесо, (б) блокирующий зуб, (в) импульсный зуб, (г) поддон, (е) рубиновый диск. Поддон и диск прикреплены к колонне баланса, но колесо не показано.

изобрел Duplex Watch Shapement Около 1700 года Роберт Гук , улучшенным Джин Батист Дутертре и Пьером Ле Рой , и вложил в финальную форму Томасом Тайреру, который запатентовал его в 1782 году. Ранние формы имели два побега. Дуплексное спуск был трудно сделать, но достиг гораздо более высокой точностью, чем спуск цилиндра, и мог бы равняться сэдру (раннему) спуска рычага , и когда тщательно сделано, был почти таким же хорошим, как и отстойник . Он использовался в качественных английских карманных часами примерно с 1790 по 1860 год, А в Уотербери дешевые американские «часы« каждый человек »в 1880–1898 годах.

В дуплексе, как и в склоне хронометра , с которым он имеет сходство, колесо баланса получает только импульс во время одного из двух колебаний в своем цикле. Колесо побега имеет два набора зубов (отсюда и название «дуплекс»); Длинные блокирующие зубы проецируют со стороны колеса, а короткие импульсивные зубы вверх вверх вверх вверх вверх вверх. Цикл начинается с блокирующего зуба, покоящегося на рубиновом диске. Когда колесо баланса колеблется против часовой стрелки через свое центральное положение, выемка на рубиновом диске выпускает зуб. Когда колесо побега поворачивается, поддон находится в правильном положении, чтобы получить толчок от импульсивного зуба. Затем следующий запирающий зуб падает на рубиновый ролик и остается там, пока колесо баланса завершает свой цикл и качается назад по часовой стрелке (CW), и процесс повторяется. Во время качания CW импульсный зуб на мгновение снова попадает в рубиновую ролику, но не выпущен.

Дуплекс - это технически спуск на трение ; Зуб, опирающийся на ролик Но это очень минимально. Как и в хрономере , во время импульса мало скольжения, поскольку поддоны и импульсивные зубы движутся почти параллельно, поэтому требуется небольшая смазка. Тем не менее, это потеряло благосклонность для рычага; Его жесткие допуски и чувствительность к шоку сделали дуплексные часы, не подходящие для активных людей. Как и хронометр, он не является самостоятельным началом и уязвим для «настройки»; Если внезапная банка останавливает баланс во время качания CW, она не может снова начать.

Рычаг спуск

Основная статья: спуск рычага

Встроенный или швейцарский рычаг.

Анимация спуска рычага показывает только движение рычага

, Спуск рычага изобретенный Томасом Мадж в 1750 году, использовался в подавляющем большинстве часов с 19 -го века. Его преимущества: (1) это «отдельный» спуск; В отличие от выхода из цилиндров или дуплексных ссоров, колесо баланса находится только в контакте с рычагом в течение короткого импульсного периода, когда оно размахивает своим центральным положением и свободно колеблется до конца цикла, повышение точности и (2) это самостоятельно. Выход, поэтому, если часы встряхиваются таким образом, чтобы колесо баланса остановилось, они автоматически начнутся снова. Первоначальной формой был спуск на рычаге стойки, в котором рычаг и колесо баланса всегда были в контакте с помощью шестерни на рычаге. Позже стало понято, что все зубы с передач могут быть удалены, кроме одного, и это создало отстраненный рычаг. Британские часовые производители использовали английский отдельный рычаг, в котором рычаг находился под прямым углом к ​​колесу баланса. Более поздние швейцарские и американские производители использовали встроенный рычаг, в котором рычаг расположен между колесом баланса и экономным колесом; Это форма, используемая в современных часах. В 1798 году Луи Перрон изобрел недорогую, менее точную форму, называемую Выпускной спуск PIN-паллета , который использовался в дешевых « долларовых часах » в начале 20-го века и до сих пор используется в дешевых будильниках и кухонных таймерах.

Кузнечный спуск

Основная статья: спуск кузнечика

Выпуск кузнечика, 1820

Анимация одной формы спуска кузнечика.

Редким, но интересным механическим склоном является Джона Харрисона, изобретенное выпуск кузнечика в 1722 году. В этом выходе маятник управляется двумя шарнирными руками (поддоны). Когда маятник поворачивается, конец одной руки ловит на экологичном колесе и немного поднимает его назад; Это выпускает другую руку, которая выходит из пути, чтобы позволить бегству пройти. Когда маятник снова откидывается назад, другая рука ловит колесо, отталкивает его назад и выпускает первую руку и так далее. Снимание кузнечика использовалось в очень немногих часах со времен Харрисона. Выходные кузнечики, сделанные Харрисоном в 18 веке, все еще работают. Большинство выхода носят гораздо быстрее и тратят гораздо больше энергии. Однако, как и другие ранние спуска, кузнечик побуждает маятник на протяжении всего цикла; ему никогда не разрешается свободно качаться, вызывая ошибку из -за изменений в силе привода, и часы 19-го века обнаружили, что это неконкурентоспособно с более отделенными выходами, такими как Deadbeat. Тем не менее, с достаточным уходом в строительстве он способен к точности. Современные экспериментальные часы кузнечика, часы Burgess B, имели измеренную ошибку только 5 ~ 8 секунд в течение 100 дней бега. После двух лет работы он имел ошибку всего ± 0,5 с после барометрической коррекции.

Двойной трехногий гравитационный спуск

Гравитационный спуск

Гравитационный спуск использует небольшой вес или слабую пружину, чтобы придать импульс непосредственно маятнику. Самая ранняя форма состояла из двух рук, которые были повернуты очень близко к подвесной пружине маятника с одной рукой на каждой стороне маятника. Каждая рука носила маленький Deadbeat Pallet с угловым самолетом, ведущей к нему. Когда маятник поднял одну руку достаточно далеко, его поддон выпустит эвакуационное колесо. Почти сразу же другой зуб на экологичном колесе начнет скользить по угловой поверхности на другой руке, тем самым поднимая руку. Это достигнет поддона и остановится. Еще одна рука все еще находилась в контакте с маятником и снова спускалась до точки ниже, чем началась. Это снижение руки обеспечивает импульс маятнику. Дизайн постоянно развивался с середины 18 -го века до середины 19 -го века. В конечном итоге он стал выбором выбора для башни , потому что их колесные поезда подвергаются большим вариациям привода, вызванной большими наружными руками, с их различным ветром, снегом и льдом. Поскольку в тяжести тяжести, приводная сила из колесного поезда сама по себе не побуждает маятник, а просто сбрасывает веса, которые обеспечивают импульс, на выпуск не влияет вариации привода.

«Двойной трехногий гравитационный спуск», показанный здесь, представляет собой форму спуска, впервые разработанную адвокатом по имени Блоксам, а затем улучшенная лордом Гримторпом . Это стандарт для всех точных часов «башня».

В анимации, показанной здесь, два «гравитационные руки» цветные голубые и красные. Два трехногих выбега также окрашены в синий цвет и красные. Они работают в двух параллельных плоскостях, так что голубое колесо влияет только на блокатор блокировки на синей руке, а красное колесо только влияет на красную руку. В реальном выходе эти воздействия приводят к громким слышимым «клещам», и они обозначены появлением * рядом с блоками. Три черных булавки являются ключом к работе спуска. Они заставляют поднять взвешенные гравитационные руки на количество, обозначенное парой параллельных линий на каждой стороне выхода. Это усиление потенциальной энергии - это энергия, данная маятнику на каждом цикле. Для часов Кембриджа Тринити -колледжа масса около 50 граммов поднимается на 3 мм каждые 1,5 секунды - что составляет 1 МВт мощности. Дравящая сила от падения веса составляет около 12 МВт, поэтому существует значительный избыток мощности, используемой для управления спусканием. Большая часть этой энергии рассеивается при ускорении и замедлении трения, прикрепленной к колесам побега.

Великие часы в Элизабет Тауэр в Вестминстере, которые кольца лондонского Биг-Бена использует двойной трехногий гравитационный спуск.

Коаксиальный спуск

Основная статья: коаксиальный спуск

Коаксиальный спуск

Анимация коаксиального спуска

Изобретено около 1974 года и запатентованный 1980 Британский часовой производитель Джордж Дэниелс , коаксиальный выход - один из немногих новых ударов для часов, принятых коммерчески в наше время.

Это можно считать как имея свое отдаленное происхождение в выпуске, изобретенном Робертом Робином, c.1792, который дает один импульс в одном направлении; С блокировкой, достигнутой пассивными поддонами рычага, Дизайн коаксиального спуска в большей степени похож на дизайн другого варианта Робин, «Фасольдт», который был изобретен и запатентован американским Чарльзом Фасольдтом в 1859 году. И выход Робина, и Фасольдта дают импульс только в одном направлении.

Последний спуск имеет рычаг с неравными каплями; Это взаимодействует с двумя эконечными колесами разных диаметров. Меньшее импульсивное колесо действует на одном поддоне на конце рычага, в то время как заостренные поддоны заостренного рычага блокируют на большем колесе. Баланс взаимодействует с рычагом и побуждается рычагом через роликовой штифт и вилку рычага. Поддон «Якорь» рычага блокирует более широкое колесо, и, когда это разблокировано, поддон на конце рычага дается импульс меньшим колесом через вилку рычага. Обратный ход - «мертвый», с поддонами «якоря», служащих только для блокировки и разблокировки, импульс дается в одном направлении через поддон с одним рычагом. Как и в случае с дуплексом, блокирующее колесо больше, чтобы уменьшить давление и, следовательно, трение.

Выход Дэниелса, однако, достигает двойного импульса с пассивными поддонами рычага, служащих только для заблокирования и разблокировки большего колеса. С одной стороны, импульс дается с помощью меньшего колеса, действующего на поддон рычага через ролик и импульсный штифт. По возвращению рычаг снова открывает более крупное колесо, которое дает импульс непосредственно на импульсный ролик на штате Баланс.

Основное преимущество заключается в том, что это позволяет оба импульса происходить на или вокруг центральной линии, с отключением трения в обоих направлениях. Этот режим импульса в теории превосходит спуск рычага, который имеет увлекательное трение на поддон въезда. Долго это было признано тревожным влиянием на изохронизм баланса.

Покупатели больше не покупают механические часы, прежде всего, для их точности, поэтому производители мало интересовались инвестициями в требуемый инструмент, хотя, наконец, Омега приняла его в 1990 году.

Другие современные выходные удары

Иллюстрация постоянного сэкономителя Жирар-Перогаукс

Поскольку точность гораздо больше, чем любые механические часы, достижимы с недорогими кварцевыми часами , улучшенные конструкции выхода больше не мотивируются практическими потребностями в хронометражке, а как новинки на рынке высокого класса. В попытке привлечь рекламу, в последние десятилетия некоторые высококачественные механические часовые наблюдатели ввели новые выхода. Ни один из них не был принят каким -либо часовым производителем за пределами их первоначального создателя.

Основываясь на патентах, первоначально представленных Rolex от имени изобретателя Николаса Дехона, Постоянный спуск был разработан Жирардом-Перогаукс как рабочие прототипы в 2008 году (Николас Деон был тогда руководителем отдела исследований и разработок Girard-Perregaux) и к часам к 2013 году.

Ключевым компонентом этого спуска является кремниевая капля-лезвия, в которой хранится упругая энергия. Это лезвие сгибается до точки, близкой к его нестабильному состоянию и выделяется с помощью каждые качели колеса баланса, чтобы придать колесу импульс, после чего оно снова вышлет на колесный поезде. Утверждается преимущество, что, поскольку лезвие придает одинаковое количество энергии в колесо каждому выпуску, колесо баланса выделено из изменений в импульсной силе из -за колесного поезда и сетевого пружина, которые вызывают неточности в обычных выходах.

Parmigiani Fleurier с его выходом из Genequand и Ulysse Nardin с его якорем Улитсом воспользовался свойствами кремниевых плоских источников. Независимый часовой производитель De Bethune разработал концепцию, в которой магнит заставляет резонатор вибрировать на высокой частоте, заменив традиционную пружину баланса .

Электромеханические выходы

В конце 19 -го века были разработаны электромеханические выходы для маятников. В них переключатель или фототрубка подали электромагнит для краткого участка качания маятника. На некоторых часах импульс электричества, который водил маятник, также побудил поршень, чтобы перемещать передачу.

Хипп -часы

В 1843 году Маттхаус Хипп впервые упомянул чисто механические часы, управляемые переключателем, называемой «палитра à echpapent à». Разнообразная версия этого спуска была использована в 1860-х годах внутри кальку-маятников с электрическим приводом, так называемого «гипп-тура». С 1870 -х годов в улучшенной версии маятник проехал сейское колесо через защелку на маятнике, а колесное колесо сфотографировало оставшуюся часть часов, чтобы указать время. Маятник не был побужден на каждом качании или даже в установленном интервале времени. Это было побуждено только тогда, когда его дуга качания упала ниже определенного уровня. Наряду с подсчетом, маятник нес небольшой лодок, известный как переключатель хиппа, повернулся наверху, который был полностью свободен для качания. Он был размещен так, чтобы он перетаскивал через треугольный полированный блок с Vee Grove в верхней части. Когда дуга качания маятника была достаточно большой, лод пересек канавку и свободно качалась с другой стороны. Если дуга была слишком маленькой, лодок никогда не покидал дальнюю сторону канавки, и когда маятник откинулся назад, он сильно толкнул блок вниз. Блок нес контакт, который завершил цепь к электромагниту, которая побудила маятник. Маятник был побужден только по мере необходимости.

Этот тип часов широко использовался в качестве основных часов в больших зданиях для управления многочисленными рабовладельческими часами. Большинство телефонных обменов использовали такие часы для управления временными событиями, которые были необходимы для контроля установки и зарядки телефонных вызовов путем выпуска импульсов различной длительности, таких как каждую секунду, шесть секунд и так далее.

Синхромный переключатель

Разработанный в 1895 году Фрэнком Хоуп-Джонсом , синхрономический переключатель и гравитационный спуск были основой для большинства их часов в 20-м веке. А также основание рабского маятника в часах невозможного синхронома. Группа, прикрепленная к маятнике, перемещает 15-зубное колесо в одном положении, с замахом, предотвращающей движение в обратном направлении. Колесо имеет прикрепленный лопак, который, один раз на 30-секундный поворот, выпускает гравитационную руку. Когда гравитационная рука падает, она толкает поддон, прикрепленный непосредственно к маятнику, давая ему толчок. Как только рука упала, она создает электрический контакт, который заряжает электромагнит, чтобы сбросить гравитационную руку и действует как полминутный импульс для рабовладельческих часов.

Бесплатные часы маятника

Основная статья: часы Shortt -Synchronome

В 20-м веке английский Horology William Hamilton Shortt изобрел бесплатные часы маятника, запатентованные в сентябре 1921 года и произведенный компанией Synchronome, с точностью одной сотой секунды. В этой системе «Мастер» маятник «Мастер», чей стержень изготовлен из специального стального сплава с 36% никелем под Инвар названием Полем Он находится в механическом контакте с его сцеплением всего за долю секунды каждые 30 секунд. Вторичный «раб» маятник поворачивает храповик, который запускает электромагнит чуть меньше, чем каждые тридцать секунд. Этот электромагнит выпускает гравитационный рычаг на выпуск над мастером маятника. Доля секунды спустя (но ровно каждые 30 секунд), движение мастера маятника выделяет рычаг гравитации, чтобы упасть дальше. В процессе гравитационный рычаг дает крошечный импульс мастеру маятника, который держит этот маятник. Гравитационный рычаг падает на пару контактов, заполняя схему, которая делает несколько вещей:

1. заряжает второй электромагнит, чтобы поднять гравитационный рычаг над мастер -маятником в ее верхнюю позицию,
2. посылает импульс для активации одного или нескольких часовых циферблатов, и
3. посылает импульс в синхронизирующий механизм, который держит рабский маятник в шаг с мастером маятника.

Поскольку именно рабский маятник выпускает рычаг гравитации, эта синхронизация жизненно важна для функционирования часов. Синхронизирующий механизм использовал небольшую пружину, прикрепленную к валу рабовладельческого маятника, и электромагнитной арматуре, которая поймала бы пружину, если бы рабский маятник работал немного поздно, тем самым сокращая период рабовладельческого маятника для одного качания. Рабский маятник был отрегулирован, чтобы работать немного медленно, так что примерно на любом другом импульсе синхронизации пружина была поймана арматурами.

Эта форма часов стала стандартом для использования в обсерваториях (было изготовлено примерно 100 таких часов. ) и был первым тактовым, способным обнаружить небольшие изменения в скорости вращения Земли.

Смотрите также

• Выход (радио -контроль)

Ссылки

• Бриттен, Фредерик Дж. (1881). Справочник часов и часов, 4 -е изд . Лондон: W. Kent & Co. , p. 56-58

• Беккет, Эдмунд; Cunynghame, Генри Хардинг (1911). "Смотреть" . В Чисхолме, Хью (ред.). Encyclopædia Britannica . Тол. 28 (11 -е изд.). Издательство Кембриджского университета. С. 362–366.
• Глазго, Дэвид (1885). Смотреть и делать часы . Лондон: Cassel & Co. с. 137 –154.
• Милхам, Уиллис И. (1945). Время и хронометристы . Нью -Йорк: Макмиллан. ISBN  0-7808-0008-7 .
• Ролингс, Артур Лайонел (1993). Наука часов и часов, 3 -е изд . Аптон, Великобритания: Британский хорологический институт. ISBN  0-9509621-3-9 .

Дальнейшее чтение

• Денни, Марк (июнь 2010 г.). «Турбийон и как он работает». Журнал IEEE Control Systems . 30 (3). Общество систем контроля IEEE : 19–99. doi : 10.1109/mcs.2010.936291 . S2CID   24169789 .

Внешние ссылки

• Страница оголога Марка Хедрик с анимированными изображениями многих выхода
• Выступление Daniels Coaxial Espement , Horological Journal , август 2004 г.
• Смотреть и часы спускаются , Keystone (журнал), 1904, через Project Gutenberg : «Полное исследование в теории и практике рычага, цилиндра и хронометра, вместе с кратким рассказами о происхождении и эволюции выхода в горологии. "
• Патент США № 5140565 , выпущенный 23 марта 1992 года для циклоидного маятника, аналогичного таковым у Huygens
• Findarticles.com : некролог профессора Эдварда Холла, The Independent (Лондон), 16 августа 2001 г.
• Американский институт часовых , некоммерческая торговая ассоциация, некоммерческая торговая ассоциация
• Федерация швейцарской индустрии часов FH , The Watch Industry Trade Association
• Метод передачи всплесков механической энергии от источника питания до колебания архивированного 2013-06-29 в Archive.today
• Альтернативные выходы , звезда Europa , сентябрь 2014 г.
• Эволюция спуска , монохромных наблюдений, Ксавье Маркл , февраль 2016 г.