S.Mihal' "Chasy.
Ot gnomona do atomnyh chasov",
Znanie/NiT<< Slozhnye hronometricheskie pribory s kalendarnymi ustroistvami, sekundomery i hronografy | Oglavlenie | Elektrochasovye sistemy s centralizovannym upravleniem >>
Razvitie elektricheskih chasov
Na nachal'noi stadii razvitiya elektricheskih chasov sovershenno chetko vidny sledy dolgoi ery mehanicheskih chasov, prichem kak krupnyh stacionarnyh, tak i malyh portativnyh chasov. V oboih sluchayah elektroenergiya sluzhila snachala lish' dlya zavoda mehanicheskogo vedushego ustroistva – gruza ili pruzhiny.
Pionerom v konstruirovanii pervyh elektricheskih chasov, princip kotoryh sushestvenno otlichalsya ot principa klassicheskih shesterenchatyh chasov, byl Aleksandr Bein (1811 - 1877) iz Edinburga, izobretatel' elektromehanicheskogo pechatayushego telegrafa. V 1840 g. on poluchil patent na elektricheskie chasy, glavnymi detalyami kotoryh byli, pravda, eshe mehanicheskie chasy, privodimye pruzhinoi, no indikator vremeni byl reshen na principe summirovaniya elektricheskih impul'sov, podavaemyh mayatnikom chasov. Lish' v period 1845 - 1847 gg. Bein zavershil svoyu rabotu nad pervymi deistvitel'no elektricheskimi chasami, glavnym mehanizmom kotoryh byl elektricheskii kontakt, upravlyaemyi dvizheniem chasovogo mayatnika, privodimogo v dvizhenie impul'sami elektromagnita. Zheleznoe yarmo na linze mayatnika prohodilo cherez polosti katushek solenoidov. Izmenenie polyarnosti magnitnogo polya i poperemennye prityagivaniya i ottalkivaniya yarma obespechivali elektricheskii kontakt na mayatnike. Kolichestvo kolebanii registriroval elektromagnitnyi schetchik, svyazannyi kolesnoi peredachei so strelkami na ciferblate chasov.
Odnovremenno s Beinom sozdal elektricheskie chasy i drugoi anglichanin – Charlz Uitston (1802 - 1875), no chasam Beina prinadlezhit prioritet v chasti elektromagnitnogo privoda oscillyatora. Sistemu Beina perenyal i neskol'ko izmenil v nachale nashego veka francuz Bull'. V kommercheskom ispolnenii stala proizvodit' eti chasy pod markoi "ATO" izvestnaya firma Yunghansa v Shramberge. Chasy Bullya, mayatnik kotoryh poluchal elektromagnitnye impul'sy pri kazhdom kolebanii, pitalis' ot elementov Leklanshe, togda kak Bein vynuzhden byl pol'zovat'sya eshe namnogo bolee primitivnymi istochnikami elektroenergii. Ego gal'vanicheskim elementom byl ugol'nyi elektrod, zakopannyi v zemlyu, okruzhennyi na rasstoyanii neskol'kih decimetrov cinkovymi plastinami, soedinennymi provolokoi v odin otricatel'nyi elektrod. Element daval elektricheskii tok, esli oba elektroda postoyanno nahodilis' v dostatochno vlazhnoi srede. Eshe do Bullya i Yunghansa sistema Beina privlekla nekotoryh angliiskih predprinimatelei. V 70-h godah proshlogo veka eta byla, naprimer, firma "Standard Taim Kompani" v Londone i firma "Ritche" v Edinburge, gde modificirovali konstrukciyu Beina.
Pozdnee byli osnovany na elektromagnitnom principe mnogie drugie elektricheskie chasy, v sozdanii kotoryh prinimali uchastie Lippman, Feri, Gosselen i drugie. Eti chasy, hotya i udovletvoryali teoreticheskim polozheniyam, no na praktike rabota nad nimi natalkivalas' na mnogie trudnosti s podderzhaniem amplitudy i postoyannogo perioda kolebanii oscillyatorov. Velichina elektricheskogo impul'sa zavisela ot kachestva kontakta elektricheskoi shemy. Elektricheskii kontakt byl glavnoi prichinoi znachitel'nyh kolebanii hoda pervyh elektricheskih chasov.
Ris. 35. Shema vklyucheniya elektricheskih chasov Gippa:
1 – mayatnik, 2 – yarmo, 3 – impul'snaya katushka, 4 – kontakt Gippa, 5 – istochnik, 6 – schetchik kolebanii
Neobhodimo bylo ustranit' ili hotya by ogranichit' nedostatki kontaktnogo vklyuchayushego mehanizma. V storonu vtoroi vozmozhnosti – ogranicheniya nedostatkov – sklonyalsya shveicarskii mehanik i chasovshik Matteus Gipp (1813 - 1893), rabotavshii v Ul'me i v Sant Gallene, Berne i Nevshatele. U chasov Gippa, postroennyh v pervoi polovine sorokovyh godov proshlogo veka (ris. 35), dvizheniem mayatnika upravlyayut dva elektromagnita s serdechnikami iz magnitomyagkogo materiala, soedinennyh posledovatel'no i privodimyh v deistvie tak nazyvaemym kontaktom Gippa. Pri dostatochnoi amplitude mayatnika yazychok kontakta proskakival, i kontakt ostavalsya raz'edinennym, no esli. amplituda padala nizhe opredelennogo predela, to yazychok zashemlyalsya v tonkih vyrezah kontaktnoi plastinki, prikreplennoi k sterzhnyu mayatnika, vsledstvie chego proishodil kontakt. V otlichie ot chasov Beina mayatnik zdes' kachalsya preimushestvenno svobodno i poluchal impul'sy lish' periodicheski. Chasy Gippa byli ves'ma nadezhnymi v rabote. Bol'shinstvo etih chasov, snabzhennyh pozdnee polusekundnym mayatnikom, postroili firmy "Peier", "Favarzher i Cie" i "Telegraf Manufakturing Kompani" v Nevshatele.
V 1898 - 1899 gg. ideyu Gippa o svobodnom elektromagnitnom mayatnike razvil R. Rudd, kotoryi otsoedinil ot mayatnika mehanizm, registriruyushii kolichestvo ego kolebanii, i ustranil peremennoe vliyanie etogo mehanizma na mayatnik. Eti elektricheskie chasy imeli, sobstvenno govorya, po dva sinhronizirovannyh mayatnika – glavnyi i vspomogatel'nyi. Vspomogatel'nye mayatnikovye chasy posylali impul's mehanizmu glavnogo mayatnika, a sinhroniziruyushii mehanizm posylal, v svoyu ochered', signaly, sinhroniziruyushie vspomogatel'nye chasy. Pervye sinhroniziruyushie impul'sy, upravlyaemye vspomogatel'nym mayatnikom, ne byli tochnymi, no ih hod opredelyal glavnyi mayatnik.
Novaya sistema Rudda stala vazhnoi vehoi v razvitii tochnyh elektricheskih hronometricheskih priborov. Vpervye v istorii hronometrii spuskovoi mehanizm ustupil mesto vspomogatel'nomu mayatniku. Etot vspomogatel'nyi mayatnik, soedinennyi s elektromagnitnym sinhroniziruyushim elementom, pozvolil vydelyat' lish' periodicheskie, v dannom sluchae do chetyrehminutnyh, impul'sy i odnovremenno sushestvenno sokratit' ih vo vremeni. Za 1904 - 1919 gg. svobodnyi elektromagnitnyi mayatnik proshel bol'shoi put' intensivnogo razvitiya, chto bylo zaslugoi takih konstruktorov, kak Devid Dzhill, C.O. Bartrum, O'Liri, Parson i Boll.
Verhom sovershenstva v stroitel'stve svobodnyh elektromagnitnyh mayatnikov, primenennyh na praktike, byli elektricheskie chasy V.H. Shortta. Ego chasy so svodnym mayatnikom, ustanovlennye vpervye v 1921 g. na observatorii v Edinburge, byli v principe postroeny na idee konstrukcii Rudda, razvitoi putem usovershenstvovaniya oboih sinhronizirovannyh mayatnikov, rabotavshih s 30-sekundnym intervalom mezhdu impul'sami privoda. Chasy Shortta stali v period mezhdu obeimi mirovymi voinami obyazatel'noi prinadlezhnost'yu vseh krupnyh astronomicheskih observatorii mira. Iz nablyudeniya za hodom treh chasov Shortta, ustanovlennyh posledovatel'no v 1924, 1926 i 1927 gg. v Grinvichskoi observatorii, vychislili srednesutochnuyu obshuyu pogreshnost' v 1/300 s, chto priblizitel'no sootvetstvuet oshibke v 1 s v god. Tochnost', dostignutaya svobodnym mayatnikom Shortta, vyzvala nadezhdy na vozmozhnost' izmerenii izmeneniya prodolzhitel'nosti oborota Zemli. V 1931 g. eto privelo k peresmotru absolyutnoi edinicy vremeni – zvezdnogo vremeni – s uchetom nutacii zemnoi osi. Otsyuda proishodila oshibka, kotoroi do sih por prenebregali i kotoraya dostigala pri svoem maksimume 0,003 s v sutki. Novaya skorrektirovannaya absolyutnaya edinica vremeni byla pozdnee nazvana srednim zvezdnym vremenem. Rezul'taty, dostignutye chasami Shortta, byli v techenie mnogih let – vplot' do poyavleniya kvarcevyh chasov – neprevzoidennymi po tochnosti1.
Chasy Shortta yavilis' vershinoi ispol'zovaniya vozmozhnostei mayatnika kak oscillyatora chasov, hotya i togda ne ispol'zovali vse imevshiesya k tomu vremeni vozmozhnosti. I zdes' byl neobhodim nekotoryi, tochno upravlyaemyi silovoi impul's, kotoryi, nesmotrya na vse prinimavshiesya mery, ostavalsya istochnikom destabiliziruyushih vliyanii na mayatnik i ostal'noi mehanizm chasov. Eti destabiliziruyushie vliyaniya pytalis' posle Shortta ustranit' nekotorye drugie konstruktory.
V 1925 g. Ferre postroil svoi svobodnyi mayatnik s fotoelektromagnitnym privodom, a cherez dva goda poyavilsya mayatnik Shulera s elektrodinamicheskim privodom. V teoreticheskom otnoshenii naibolee razrabotannym bylo reshenie Tomlinsona v 1933 g. G.A. Tomlinson pervym ispol'zoval sugubo elektricheskie elementy – fotoelement, upravlyayushii shemoi chuvstvitel'nogo elektronnogo rele na radiolampah. Eto rele vypolnyalo rol' pereklyuchatelya elektromagnitnyh impul'sov dlya mayatnika. Dostoinstvom resheniya Tomlinsona bylo to uproshenie, pri kotorom otpal vspomogatel'nyi mayatnik, i to obstoyatel'stvo, chto pri elektricheski posylaemom beskontaktnym sposobom impul'se mozhno po sravneniyu s prezhnimi mehanicheskimi sredstvami sushestvenno ogranichit' interferencionnye vliyaniya na mayatnik. Sleduyushim besspornym dostoinstvom byla malaya inerciya svetovogo kontakta, chto hotya by chastichno kompensirovalo nedostatok chasov Tomlinsona – chuvstvitel'noe elektromagnitnoe rele. Hotya mayatnik Tomlinsona i ne poluchil bol'shogo prakticheskogo primeneniya, ego glavnym teoreticheskim vkladom byl pokaz vozmozhnosti othoda ot elektromagnitnyh sistem v storonu sovremennyh shem s elektronnym upravleniem.
1 V SSSR byli sozdany i uspeshno ekspluatirovalis' mayatnikovye chasy Fedchenko (tipa AChF-3) s tochnost'yu, v 10 raz bolee vysokoi, chem chasy Shortta. (Prim. nauch. red.)
<< Slozhnye hronometricheskie pribory s kalendarnymi ustroistvami, sekundomery i hronografy | Oglavlenie | Elektrochasovye sistemy s centralizovannym upravleniem >>
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
istoriya astronomii - vremya - Chasy
Publikacii so slovami: istoriya astronomii - vremya - Chasy | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
