Tasakaaluaeg - heidame silmad tasakaalurattale

Meie loos, mis puudutab viimast saldovedru numbrit - sõna otseses mõttes mehaanilise käekella peksvat südant - võib tunduda, et see komponent teeb kõik rasked tõstmised, niipalju kui ajaarvestuse back-office äri läheb. Nagu iga kellassepatöötaja teile ütleb - ja ka paljudel kellabrändide tegevjuhtidel - on vähe mõtet uut tasakaaluvedru rääkida, kui ei käsitleta ka tasakaaluratast ja tõepoolest hoogu, mis süsteemi impulsib. Selles loos vaatleme enamasti tasakaaluratast ennast, kus on mõned katsetused ääre-, detente- ja Šveitsi kangide põgenemise ajalukku ja toimimisse. Hoova või kaubaaluse kahvli osas tuleb oodata veel üks probleem.

Alustame seda lugu seal, kus viimane lõppes - märkusega, et tasakaalurattad ja juuksepaelad peavad koos toimima. Parim viis selle mõistmiseks on mõelda mehaanilise käekella ja pendli kella suhtele. Nii nagu pendel on kella reguleerimisorgan, täidavad kaal ja balansseerimisvedru sama funktsiooni ka käekellas. See tähendab, et tasakaal ja kevad peavad tasakaalustama gravitatsiooni mõju. Meie tutvustav peategelane pole keegi muu kui hollandi füüsik Christiaan Huygens. Te mäletate, et Huygens oli teerajaja tasakaalujõu (täiustas seda 1675. aastal) ja pendli (ülalnimetatud kella) suunas.

Patek Philippe kaliiber 240 Q SI

Patek Philippe Advanced Research Ref. 5550 maja kaliibriga 240 Q SI

Kummalisel kombel näib, et tasakaaluratas oli eksisteerinud enne Huygeni aega - Huygens kavandas oma tasakaaluratta ja vedrusüsteemi äärealade põgenemise stiilis. Tõepoolest, Huygens ja teised pioneerid olid otsinud sobivat komponenti harmooniliste võnkumiste loomiseks ja see puuduv tükk oli tasakaalu vedru. Nii et ülejäänud ääremaastumine - Šveitsi kangisüsteem ilmnes alles hiljem - eksisteeris enne 1675. aastat.

Harmoonilisi võnkumisi kui füüsikalist omadust uuris kõigepealt Galileo Galilei, kui ta katsetas pendlite funktsiooni 17. sajandi alguses. See oli Galileo, kes avastas isokronismi kui midagi pendelte kiikumise olemuslikku. Põhimõtteliselt on ükskõik millise pendli pöördeperiood suhteliselt püsiv, sõltumata kiige suurusest. Sellega võiks saada stabiilse ajamõõtja, sest nii kaua kui pendel muudkui kiigub, tiksub kell tiksumisega sama kiirusega. Ilmselt oleks kell, mis tiksus erineva kiirusega sõltuvalt pendli tiirust, vähem kui kasulik.

Galileo Galilei

Pendel saab selle isokroonse omaduse gravitatsioonist, mis tähendab, et pendlitega varustatud kellad pidid olema võimalikult stabiilsed; liikumine häirib pendli liikumist, tuues kaasa soovimatu variatsiooni. Huygens viis lõpule Galileo algselt kasutusele võetud pendlikella projekti. Enne pendli kella tulekut kasutasid mehaanilised kellad isokronismi simuleerimiseks veel ühte komponenti: foliot. Inertsjõududele toetudes oli see horisontaalne riba (mõlemas otsas raskustega), mis oli täpselt keskel. Saadud õõtsumisliikumine, mida juhib keerdumisvedru kineetiline energia, varustas ajavõtmise kiirust.

Lõigates otse tänapäevastele mehaanilistele kaalukomplektidele, pöörleb balansiratas umbes poolteist korda ühes suunas, mis moodustab ühe pöörde. See on umbes 270 ° mõlemal pool balansseerimisratta keskmist tasakaaluasendit. Terve tsükkel on kaks neist kiikudest, mis tähendab kahte lööki. Balansivedru jäikus ja ratta inertsmoment on võrrandi võtmeelemendid, mis määravad mitu sekundit ühe tsükli täitmiseks kulub.

Naastes tasakaaluratta ja folioti teema juurde, pole ebaselge, millal tasakaalustusratas täielikult asendas folioti. Kindel on see, et pendli sisseviimine ja tasakaaluvedru panid serva põgenemise puudused karmi kergenduse alla. Selle asendamiseks võistlesid paljud erinevad evakuatsiooniteed, sealhulgas kinnitus- ja silindriväljapääsud. Lõpuks pitsitasid nii ankru põgenemine kui ka kangist põgenemine lõpuks valitseva äärepõgenemise saatuse.

Kuhu sobib tasakaaluratas selle loo sisse? Noh, täielik kirjeldus on toodud jaotises kangide väljapääsude kohta (Leverage) ning ka ülaltoodud lühike tl; dr, kuid lugege kindlasti segmenti On the Verge, sest see seab etapi. Tasakaaluratas näib olevat parim vorm töötamiseks koos traditsioonilise spiraali või tasakaaluga vedruga.

Praegusel kujul on balansseerimisratastel mitmesuguseid välimusi, mida saab jagada kahte põhivormi: siledad ja mitte siledad. Jah, mitte-sile pole eriti kõnekas, aga kui kellelgi peab olema tehnilisemalt kõlav termin, siis on see kohandatav. Me otsustame kasutada mitte siledaid, kuna see hõlmab kruvitud balansirattaid, mis iseenesest pole eriti võluv kirjeldus. Kaaluratta mittesujuv versioon on traditsiooniline, ratta äärel on pisikesed kruvid. Seda ei tohiks segi ajada Patek Philippe'i Gyromaxiga, Microstella by Rolexi ja Swatch Groupi mitmesuguste võimalustega (peamiselt Omega), mis näivad hõlmavat kruvisid veljel või velje siseküljel.

Ulysse Nardin tasakaaluratas

Põhimõtteliselt ei kasuta siledad süsteemid raskusi kaaluratta inertsuse reguleerimiseks - kruvide tasakaalus olevate versioonide puhul määrab see kruvide kaalusse kinnituse. Traditsioonilises süsteemis reguleeriksid kellamehed tasakaalu käega protsessis, mida nimetatakse tasakaalu tõstmiseks või tasakaalu tasakaalustamiseks; Reguleeritava massiga variandi uuemate kaalukavandite jaoks on need tavaliselt spiraalide kinnitamise järel arvutiga tasakaalustatud.

Ka sujuva tasakaalu ratas on tehases valmis ning arvutid on nüüd ka sellesse protsessi kaasatud. Siledakaalu ratas kipub olema Glucyduri sordist (vt Glucyduri jaotist), samas kui uued kaalud võivad olla valmistatud räni, kaaludes muude materjalidega. Metsikult leidlike tasakaalurataste näideteks on DeBethune, Ulysse Nardini ja Patek Philippe eksperimendid.

ÜLES

Kõige olulisem tehniline areng kellade valmistamisel, äärealade väljaarendamine 13. sajandil võimaldas mehaaniliste kellade valmistamist. Nii kirjeldas David Glasgow oma 1885. aasta raamatus Vaate ja kella valmistamine ääremaastumise toimimist (siinkirjeldus on vajaduse korral parafraseeritud ja redigeeritud).

Salisbury katedraali kell näitab Vikipeedia viisakalt, kuidas esimene äärekell välja nägi

Äärepääs koosneb võrakujulisest rattast, millel on väljaulatuvad saeharjakujulised hambad; selle telg on suunatud horisontaalselt. Kroonratta ette on paigutatud vertikaalne varras, serv, kahe metallplaadiga (kaubaalusega), mis haarduvad võruratta vastaskülgedel. Kaubaalused on suunatud nurga vahele, nii et hambaid haarab korraga ainult üks. Mõõtevarda otsa on paigaldatud kas balansseerimisratas või pendel.

Tasakaaluratas näib olevat eksisteerinud enne Huygeni aega - Huygens ise kavandas oma tasakaaluratta ja vedrusüsteemi äärealade stiilis

Kuna hammasrattad varustavad kruvirattaga lahtikergitava vedru energia, surub võruratta üks hammas kaubaalusele, pöörates äärt ühes suunas. Samal ajal pöörab see toiming teist kaubaalust hammaste teele ratta vastasküljel, kuni hammas surub esimesest kaubaalusest mööda. Seejärel puutub hammas ratta vastasküljel kokku teise kaubaalusega, pöörates äärt teises suunas ja tsükkel kordub.

Niisiis, see, mis algas kroonratta reguleerimata pöörlemisega, muundub ääre võnkeks. See paneb pendeli või tasakaalu / folioti liikuma. Igal tasakaalu / folioti või pendelliigutusel pääseb põgenemisratta ühel hambal läbi, muutes sellega kellatöö liikumise regulaarseks. Kella rattakäik liigub kindla summa võrra edasi, liigutades käsi konstantse kiirusega edasi.

Teine äärega pendelkell, mille ehitas Wikipedia viisakalt Christiaan Huygens

Kroonrattal peab evakuatsiooni toimimiseks olema paaritu arv hambaid. Paarisarvu korral puutuvad kaks vastandlikku hammast korraga kokku kaubaalustega, takistades põgenemist.

Pendli tulekuga annab ankrute põgenemine kelladele loomulikuma tegevuse ja nii hakkas see äärepoolse põgenemise asemele.

KASUTAMINE

Thomas Mudge välja töötatud kangi põgenemine on sõna otseses mõttes tänapäevase mehaanilise käekella põgenemine. Taaskord oleme tänu võlgu Glasgowi raamatule ja TimeZone kellade koolile. Allpool toodud lühikirjeldus, kuidas see kõik töötab, on saadud nendest allikatest (enamasti Walt Odetsi need lõigud).

Tavalises kangivabastuses, mida tuntakse ka kui Šveitsi kangivabastust, mängivad evakuatsiooniratas ja kaubaaluse kahvel pöördelisi rolle (punt pole ette nähtud). Põgenemisratas on suunatud rattarongile, andes tõuke kaubaaluse kahvlile. Selle impulsi saamisel toimetab kaubaaluse kahvel selle tasakaaluratta võlli, keerates sellega tasakaaluratta. Kaalvedru viib tasakaaluratta staatilisse keskpunkti, saates võlli kaudu impulsi kaubaaluse kahvlile, mis seejärel interakteerub uuesti põgenemisrattaga.

TAG Heuer Autavia Isograph tasakaaluratas ja juukseprofiil

Kaubaaluse kahvel ja Patek Philippe kaliibri 240 Q SI põgenemine

See, mis oli peajõu reguleerimata jõud, toimetatakse seega kaalurattale. Tasakaaluratas tagastab reguleeritud jõu rattarongile, mis hiljem liigub kindla summa võrra edasi ja liigutab ajakulu kindla summa võrra.

Kaaluratta iga edasi-tagasi liikumine keskmisesse asendisse ja tagasi vastab evakuatsiooniratta liikumisele ühe hamba võrra (nimetatakse löögiks). Tüüpiline kellahoovaga pääsemine lööb kiirusel 18 000 või enam lööki tunnis, mida mõnikord nimetatakse ka vibratsiooniks tunnis. Iga löök annab tasakaalurattale impulsi, nii et tsükli kohta on kaks impulssi (sama kui ääre alt pääsemine). Vaatamata sellele, et enamus ajast lukustatakse puhkeolekus, pöörleb põgenemisratas tavaliselt keskmiselt 10 pööret minutis või rohkem.

„Põrkeotsingu” heli päritolu on tingitud sellest pääsu mehhanismist. Kui tasakaaluratas kallutab edasi-tagasi, kostab tiksumist.

GLÜÜDUR- JA ALTERNATIIVMATERJALID

Kuigi näib, et glütsüüri tasakaal domineerib koos selle berülliumi, vase ja raua sulamiga, on ka muid balansirattaid. Skaneerides oksjonikatalooge, on kõige tüüpilisem alternatiiv kuld-vasesulamist tasakaalurehv. Funktsionaalselt täidavad mõlemat tüüpi kaalud sama trikki, kuid siin toimuva mõistmiseks on vaja täiendavaid üksikasju.

Keskseks probleemiks on temperatuuri varieerumine, kuna tasakaaluvedru massiomadused muutuvad selle laienedes või kahanedes.Ilmselt mõjutab see ajaarvestuse kiirust, kuna see mõjutab tasakaaluratta võnkumisi. Tegelikult mõjutavad kaaluratas termilisi erinevusi. Nii kuld-vase kui ka glütsüduri sulamitel on suurepärased lineaarsed paisumistegurid vahemikus +14 kuni +17 x 10-6 / ° K, ning seega leiavad need materjalid tänapäeval ka kellatootmisettevõtetes populaarsust. Miski pole täiuslik ja kui need sulamid laienevad, ei ole põgenemine enam isokroonne.

Viimane katse seda küsimust lahendada oli Zenith Defy ostsillaator, mis on ühtlasi kõige radikaalsem põgenemisuuendus alates Huygeni ajast. See ühendab tegelikult kaubaaluse kahvli, tasakaaluratta ja juukseprofiili üheks ränistruktuuriks. Mittemetallilist materjali, räni, töödeldakse termilise variatsiooni käsitlemiseks erinevalt, kasutades tavaliselt näiteks räni oksiidi. Selle Zenith-süsteemi puhul pole see nii sirgjooneline, kuna kõik evakuatsioonielemendid on ühes tükis.

Vaadame seda süsteemi koos Genequandi ostsillaatori (Parmigiani Fleurier), Ulysse Nardini ankru põgenemise ja Girard-Perreguaxi püsiva jõu põgenemisega oma 2020. aasta küsimustes põhjalikumalt.

SCP-093 Red Sea Object | euclid | portal / extradimensional scp (Aprill 2024).