S.Mihal' "Chasy.
Ot gnomona do atomnyh chasov",
Znanie/NiT<< Pervye mehanicheskie chasy | Oglavlenie | Spuskovye mehanizmy s othodom dlya bol'shih chasov >>
Funkcional'nye elementy mehanicheskih chasov
Lyuboi chasovoi mehanizm mozhno razdelit' na chetyre osnovnye funkcional'nye gruppy, a imenno: privodnoi i peredatochnyi mehanizm, spuskovoi mehanizm, oscillyator i indikatornaya chast'. Istochnik energii privoda u mehanicheskih chasov obychno byvaet vstroen v sam mehanizm chasov i yavlyaetsya ego sostavnoi chast'yu, naprimer barabany s giryami ili zhe pruzhinnyi mehanizm s pruzhinoi.
Trebuemoe kolichestvo energii otmerivaetsya v mehanicheskih chasah special'nym ustroistvom, tak nazyvaemym spuskovym mehanizmom ili spuskom, yavlyayushimsya soedinitel'nym elementom mezhdu mehanizmom chasov i oscillyatorom. Etot mehanizm postoyanno soedinen s peredatochnym mehanizmom chasov, ot kotorogo on poluchaet energiyu privoda. S oscillyatorom, kotoryi v sovremennyh chasah imeet formu mayatnika ili balansa, spusk vzaimodeistvuet lish' v opredelennye momenty, vypolnyaya svoyu osnovnuyu zadachu, ves'ma vazhnuyu dlya obespecheniya hoda chasov, – razdelenie postoyannoi energii privoda na otdel'nye silovye impul'sy, podderzhivayushie kolebaniya oscillyatora. Drugoi zadachei spuskovogo mehanizma yavlyaetsya summirovanie kolebanii oscillyatora. Esli predpolozhit', chto oscillyator kolebletsya s postoyannoi chastotoi, to spusk rabotaet odnovremenno v kachestve ustroistva, summiruyushego postoyannye intervaly vremeni – poluperiody etih kolebanii. Postoyanstvo chastoty oscillyatora yavlyaetsya glavnoi predposylkoi tochnosti hoda chasov. Esli eta chastota postoyanna, to kolebaniya oscillyatora izohronny1.
V dal'neishem izlozhenii voprosa o spuskovyh mehanizmah my chasto budem upotreblyat' ponyatiya "polukolebanie" i "kolebanie". Pod "polukolebaniem" oscillyatora my budem zdes' ponimat' ego dvizhenie v techenie poluperioda kolebanii iz odnogo polozheniya ravnovesiya v drugoe, a pod "kolebaniem" – dva sleduyushih drug za drugom "polukolebaniya". Prodolzhitel'nost' kolebaniya nazyvaetsya ego periodom. Pod amplitudoi my budem ponimat' maksimal'noe uglovoe otklonenie oscillyatora ot ego polozheniya ravnovesiya pri kolebaniyah.
Oscillyator vypolnyaet prezhde vsego rol' generatora izohronnyh kolebanii, no on reguliruet i posledovatel'nost' vo vremeni silovyh impul'sov spuska, a etim, v svoyu ochered', reguliruetsya hod vsego chasovogo mehanizma vmeste s ego indikatornym mehanizmom2.
V techenie stoletii indikatornym mehanizmom byl strelochnyi indikator s ciferblatom, kotoryi imel klassicheskii vid nepodvizhnogo ciferblata s odnoi, dvumya ili neskol'kimi vrashayushimisya strelkami, ili zhe s nepodvizhnoi strelkoi i s odnim ili neskol'kimi vrashayushimisya cilindricheskimi sharovidnymi ili ploskimi ciferblatami.
V poslednee vremya snova stala preobladat' cifrovaya indikaciya, stavshaya izvestnoi uzhe v konce XIX i nachale XX v. i sposobstvovavshaya togda usileniyu sbyta kommercheskih chasovyh priborov.
Spuskovoi mehanizm i oscillyator obrazuyut regulyator, kotoryi opredelyaet tochnost' hoda mehanicheskih chasov. Issleduya mehanizm staryh chasov, my vstrechaemsya s ogromnym kolichestvom konstruktivnyh variantov, s sotnyami uspeshnyh i menee udachnyh spuskovyh mehanizmov i s razlichnymi formami oscillyatorov – ot prostyh mahovikov cherez ostroumno reshennye slozhnye mayatniki i do sovremennyh samokompensiruyushihsya balansov.
Na pervyi vzglyad predstavlyaetsya, chto konstrukciya spuskovogo mehanizma zavisela ot individual'nyh predstavlenii i chto mezhdu otdel'nymi tipami spuskov net obshih priznakov, po kotorym ih mozhno bylo by podrazdelit' na gruppy. Odnako obshie priznaki sushestvuyut, i po nim mozhno ocenivat' princip i funkciyu spuskovyh mehanizmov s neskol'kih tochek zreniya. V celyah naglyadnosti my budem rassmatrivat' tol'ko te spuskovye mehanizmy, kotorye chashe vsego ispol'zovalis' v staryh mehanizmah chasov i imeli naibolee vazhnoe znachenie dlya razvitiya takih chasov.
Ob'yasnim rabotu spuskovogo mehanizma chasov na primere naibolee izvestnogo i opravdavshego sebya ankernogo spuska (ris. 8).
Ris. 8. Spuskovoi mehanizm sovremennyh mehanicheskih chasov
Glavnymi chastyami takogo spuska yavlyaetsya anker 2 s rabochimi izognutymi shtiftami, tak nazyvaemymi paletami 1, i zubchatoe spuskovoe koleso. Palety ankera ohvatyvayut opredelennoe kolichestvo zub'ev spuskovogo kolesa i poocheredno zahodyat v eti zub'ya. V polozhenii, pokazannom na ris. 8, zub spuskovogo kolesa podoshel k levoi palete i opiraetsya na bokovuyu poverhnost', tak nazyvaemuyu poverhnost' pokoya. Mayatnik soedinen vilkoi s ankerom, i zdes' on nahoditsya v amplitudnom polozhenii i nachinaet opuskat'sya v polozhenie ravnovesiya. Esli pri etom dvizhenii anker povernetsya na opredelennyi ugol obhvata 
, to zub spuskovogo kolesa upretsya v naklonnuyu, tak nazyvaemuyu impul'snuyu, ploskost' palety, i pri dal'neishem dvizhenii po etoi ploskosti on podnimet levoe plecho ankera i pri etom pridast ankeru i mayatniku silovoi impul's.
Dlina etogo impul'sa vyrazhena uglom impul'sa 
. Posle okonchaniya impul'sa paleta 1 osvobodit zub spuskovogo kolesa, spuskovoe koleso skachkoobrazno povernetsya, poka sootvetstvuyushii zub spuskovogo kolesa 2 ne natolknetsya na poverhnost' pokoya vtoroi palety 3. Zatem mayatnik legko pereidet na svoyu tochku levogo povorota i snova vozvratitsya, poka zub 2 pereidet s poverhnosti pokoya na naklonnuyu ploskost' impul'sa pravoi palety, a anker poluchit impul's v obratnom napravlenii. Etot process ciklicheski povtoryaetsya. Ankernyi mehanizm rabotaet s dvustoronnim impul'som. Spuskovoe koleso pri kazhdom poluoborote povorachivaetsya na polovinu shaga zub'ev. Korotkii skachok spuskovogo kolesa, soprovozhdaemyi izvestnym harakternym tikan'em chasov, pravda, svyazan s nekotoroi poterei energii, no on neobhodim dlya pridaniya impul'sa ankeru i oscillyatoru.
Vnimatel'noe nablyudenie za povedeniem spuskovogo kolesa privedet nas k pervomu kriteriyu klassifikacii spuskov. U staryh spuskovyh sistem my chasto vstrechaemsya s takim yavleniem, chto anker pri zavershenii polukolebaniya oscillyatora otzhimaet nazad spuskovoe koleso i vynuzhdaet ego sovershit' nebol'shoe, edva zametnoe vozvratnoe dvizhenie. U sovremennyh zhe spuskov spuskovoe koleso, naoborot, ostaetsya v pokoe. V zavisimosti ot povedeniya spuskovogo kolesa mozhno, sledovatel'no, raspredelit' spuski na spuski s othodom nazad i spuski bez othoda.
U obychnyh mayatnikovyh ili balansovyh chasov, privodimyh sootvetstvenno girei ili pruzhinoi, velichina momenta impul'sa, a s nei i prodolzhitel'nost' polukolebaniya zavisit ot momenta privoda, velichina kotorogo pod vliyaniem peremennyh soprotivlenii, izmenyayushegosya momenta privoda pruzhiny i t.p. mozhet izmenyat'sya nastol'ko, chto eto budet znachitel'no vliyat' na hod chasov. V otnoshenii bolee tochnyh chasov, k kotorym prinadlezhat nekotorye vidy hronometrov, etot nedostatok byl ustranen vvedeniem dopolnitel'nogo elementa v vide giri ili pruzhiny mezhdu spuskovym kolesom i ankerom, pridayushim oscillyatoru impul'sy odinakovoi velichiny. U spuskovyh mehanizmov, u kotoryh net etogo elementa, oscillyator poluchaet peremennye impul'sy. Ocenivaya spuskovye mehanizmy s tochki zreniya postoyanstva impul'snoi sily, my pridem k sleduyushemu kriteriyu, podrazdelyayushemu spuskovye mehanizmy na mehanizmy s peremennoi siloi i mehanizmy s postoyannoi impul'snoi siloi.
Tretii, ves'ma vazhnyi aspekt kasaetsya prochnosti svyazi mezhdu spuskovym mehanizmom i oscillyatorom. Chto zdes' ponimaetsya pod prochnost'yu svyazi? Rassmatrivaya soedinenie mayatnikovoi shtangi obychnyh chasov s ankerom spuskovogo mehanizma, my uvidim, chto vilka, kotoraya obychno zhestko soedinena s valom ankera, prinuzhdaet mayatnik k soglasovannomu dvizheniyu s ankerom. Svyaz' mezhdu spuskovym mehanizmom i oscillyatorom zdes' podderzhivaetsya na protyazhenii vseh kolebanii, vsledstvie chego vse nestabil'nosti peredachi sily privoda poliost'yu perenosyatsya na oscillyator i sil'no narushayut ravnomernost' ego kolebanii. Takie spuskovye mehanizmy nazyvayut nesvobodnymi, i u takih chasov trudno dobit'sya bol'shoi tochnosti hoda.
Sovremennye zhe spuskovye mehanizmy, naprimer shveicarskii ankernyi spusk sovremennyh mehanicheskih naruchnyh chasov, naoborot, skonstruirovany tak, chto ih oscillyatory koleblyutsya bol'shuyu chast' vremeni nezavisimo i soprikasayutsya so spuskovym mehanizmom lish' na ochen' korotkii moment, neobhodimyi dlya peredachi im impul'sa. Takie spuskovye mehanizmy otnosyatsya k gruppe svobodnyh.
Eta poslednyaya kategoriya spuskovyh mehanizmov imeet ochen' vazhnoe znachenie. V proshlom ona dala takzhe stimul dlya vozniknoveniya ves'ma sovershennyh sistem tochnyh chasov so svobodnymi mayatnikami, kotorye privilis' v nauchnom izmerenii vremeni, v astronomii i v special'nyh chasovyh laboratoriyah. Svobodnye mayatniki byli zavershayushei fazoi razvitiya mehanicheskih kolesnyh chasov, imevshei naibol'shii uspeh v pervyh treh desyatiletiyah nashego veka. Rezul'taty izmereniya vremeni mehanizmami so svobodnymi mayatnikami byli otlichnymi, i ih prevzoshli tol'ko sovremennye elektronnye sistemy s kvarcevymi oscillyatorami.
Praktika pokazala, chto odni spuskovye mehanizmy ili ih modifikacii luchshe podhodyat dlya krupnyh bashennyh, napol'nyh ili nastennyh chasov, a drugie – isklyuchitel'no dlya malyh karmannyh ili naruchnyh chasov.
1 Eto ne sovsem tochno: izohronnymi nazyvayutsya kolebaniya, chastota kotoryh ne zavisit ot amplitudy. (Prim. nauch. red.)
2 Rol' generatora kolebanii v chasah vypolnyayut v svoei sovokupnosti oscillyator i spusk, vzaimodeistvuyushie pri svoei rabote kak avtokolebatel'naya sistema. (Prim nauch. red.)
<< Pervye mehanicheskie chasy | Oglavlenie | Spuskovye mehanizmy s othodom dlya bol'shih chasov >>
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
istoriya astronomii - vremya - Chasy
Publikacii so slovami: istoriya astronomii - vremya - Chasy | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
