Архив за етикет: древни часовници

Древните часовници

Водните часовници — клепсидри (III в. пр. н. е.), представлявали оригинални уреди за измерване на времето. Египтяни, вавилонци и древни гърци използували принципа на равномерното изтичане и пълнене на вода от един съд в друг: Някои от тях имали механизми за движение на стрелката. Клепсидра с хидравлически колела и с автоматично действуваща фигура е конструирал Архимед (П в. пр. н. е.), а бележитият александрийски математик и механик Ктезибий е приложил за пръв път във водния часовник зъбни колела. Водните часовници били непреносими и неудобни при пътуванията по море. В такива случаи пясъчните часовници напълно задоволявали тези изисквания в древността.

antichen mehanichen chasovnik

Фиг 3.1 Древен механичен часовник

Но всички тези часовници не представляват практически интерес. Те само изясняват историческия развой на механическия часовник. Конструирането на сложни водни часовници с автоматични показатели дало идеята на калугера Жербер от Орияк (940—1007 г.) да построи първия механически часовник (вж. фиг. 3.1). Трябва да се спомене, че появилите се механически часовници са били голям прогрес не само във времеизмерителната техника, но въобще в механиката за това време. Те дали повод за редица открития и нововъведения в техниката и автоматиката. Първите механически часовници по конструкция били груби и тежки и за тях се предвиждали специални помещения — кули в замъци, манастири и др.

С откриването и изследването на периодическото движение на махалото от гениалния италиански физик Галилео Галилей (1564—1642) настъпва нова ера в историята на часовникарството.
Холандецът, астроном-физик и математик, Християнс Хюйгенс в 1657 г. практически прилага махалото за регулатор в часовниковия механизъм, като дава изчерпателно теорията за движението му. С основание той се смята за основоположник на съвременната наука за измерване на времето.
В своите научни трудове гениалният руски учен М. В. Ломоносов е отделил значително място на въпросите, свързани с измерването на времето и устройството на часовниците. Той засяга тези въпроси в речта си, произнесена в Академия на науките на 8 май 1759 г.

maslen chasovnik

Фиг. 3.2 Древен маслен часовник

Великият руски учен Д. И. Менделеев, изучавайки задълбочено колебанията на махалото, се е занимал подробно с въпроса за неговата дължина. Той е разрешил редица теоретични въпроси, като е употребил пружината окачка (сюспансион).Трудовете на Менделеев за махалото са послужили за основа при конструирането на махални часовници.
Към средата на XVI в. се изобретява пружината-двигател, състояща се от стоманена лента, сгъната в спирална форма и затворена в барабан. На това епохално откритие се дължи конструирането на носимия часовник. Към края на XVII в. започват пътешествия по морета и океани за откриване и завладяване на нови земи. Часовниковите механизми с регулатор махало се оказали неподходящи при движение на корабите, тъй като при тяхното клатушкане махалото действувало несигурно. Това довело до идеята да се замени махалото с друг регулатора който да бъде пригоден за движение. Такъв се оказал балансът със спирала. Първоначално е било предложено за спирала да служи свински косъм. За пръв път в 1660 г. д-р Хук прилага метална пружина към баланса. В 1674 г. абат Отъфьой използува права пружина. Хюйгенс подобрява това изобретение през 1675 г. като дава на тази пружина спирална форма. По този начин се разрешил и въпросът за преносимите часовници. Първият преносим часовник е имал форма на яйце, известно под името „Нюрнбергско яйце“ (1600 г.). През това време започва масово производство на преносими часовници с редица подобрения в ходовите механизми./ Появяват се различни ходови механизми. В 1695 г. Томас Томпион изобретил цилиндровия ход, който впоследствие е бил подобрен от английския майстор Георг Грахам. В 1720 г. Грахам прилага в стенния часовник ходов механизъм с почивка, наречен на неговото име. Голямо значение за точността на часовниците оказва разрешението на въпроса за температурната компенсация. Английският майстор Джон Харисон (1726 г.) въвежда решетъчното махало с двуметална температурна компенсация, а Грахам — живачното махало. По-късно Рифлер използува инвара за компенсация на махала. Първите преносими часовници са били с ход цилиндър и дюплекс 1, значително подобрени от Пиер Льоруа. Цилиндровият ход и днес не е загубил значението си, но часовници с такъв ход не са могли да гарантират голяма точност, необходима за нарастващите нужди на мореплаването. С конструирането на свободния анкъров ход се разрешава и въпросът за точността на преносимите часовници. Автор на този ход е Томас Мюдж (1754 г.). Свободата на регулатора той постигнал, като въвел нов елемент, наречен „анкър“. Но конструираният от него анкъров ход имал сериозни недостатъци и близо един век не е могъл да бъде използуван на практика. В 1825 г. французкият часовникар Лешо подобрил анкъровия ход, като въвел „ъгъл на притеглянето“. По този начин се осигурявал анкърът от триене по ролката при случайни сътресения. По-късно неговият сънародник Реймонд Берто изобретил навиващия и сверяващ механизъм, с което окончателно се разрешил въпросът за практическото използуване на преносимите часовници (джобни и ръчни). Върху проблемата за свободния анкъров ход са работили и други учени и практици. Голям принос в това отношение имат Ломоносов и Менделеев (Русия), Пиер Льоруа (Франция), Джон Арнолд (Англия) и Бретхуд (Швейцария).

С откриването на механическите сплави инвар и елинвар от д-р Гильом (1899 г.) се постига пълна температурна компенсация на системата баланс-спирала. Първата сплав се прилага в баланса, а втората — в спиралната пружина. От температурните колебания тези две сплави взаимно се компенсират и осигуряват точност и прецизност във вървежа на часовника. Аврам Луи Бреге въвежда крайни криви на; спиралната пружина, наречена по-сетне „спирал Бреге”. Инженер Филипс теоретически доказва ценните предимства на спирал Бреге при регулиране на часовниците. С изобретяване на хронометровия ход се постига голяма свобода и независимост на баланса, а оттам и възможната най-голяма точност в механизма. С въвеждането на цилиндричната спирална пружина от Джон Арнолд този ход, известен още под името „детант“,- сполучливо се прилага в морските хронометри. В съвременните механизми, които са в процес на непрекъснат подобрение, освен изискванията на точност и прецизност се срещат още и такива със специални качества — непромокрими, противоударни , самонавиващи и др.