Rolul ceasurilor în viața noastră este atât de mare încât este imposibil să ne imaginăm fără ele. Întreaga noastră existență este împărțită în perioade de timp, care sunt calculate folosind acest articol.

Primele concepte de măsurare a timpului datează din vechime, care împărțeau intuitiv ziua în cele cunoscute nouă: dimineața, prânzul, seara, noaptea. Secolele au trecut și, în același timp, metodele de măsurare s-au îmbunătățit.

Cadranul solar este primul dispozitiv care, în funcțiile sale, seamănă vag cu un ceas modern. Inițial, erau un stâlp înfipt în pământ, care, pe o scară desenată, arăta mișcarea Soarelui cu ajutorul unei umbre. Mai târziu au apărut cele portabile care erau atașate clădirilor și, de asemenea, mai ales oamenii bogați aveau ceasuri mici din cupru placat cu argint, în timp ce mecanismul a rămas același.

În ciuda tuturor confortului pentru acești ani, au avut un dezavantaj semnificativ - lucrau exclusiv pe stradă și pe vreme însorită, ceea ce era extrem de incomod. Prin urmare, oamenii au venit cu ceasuri cu apă, după care expresia „trecerea timpului” a venit la vremea noastră, apoi ceasuri de foc (sau ceasuri cu lumânări) și înlocuitori de nisip. Pas cu pas, făcând tot mai multe dispozitive noi, oamenii au dezvoltat o înțelegere clară a timpului. Și deja în secolul al XIV-lea au apărut ceasurile mecanice, care în structura lor sunt foarte asemănătoare cu cele moderne.

Când a apărut primul ceas mecanic?

Europa a început să folosească ceasurile mecanice la începutul secolelor al XIII-lea și al XIV-lea. Ceasul cu roată turn a fost numele primelor prototipuri ale ceasurilor cunoscute nouă. Motivul pentru aceasta a fost că au fost puse în mișcare prin scăderea sarcinii. De frânghie era legată o greutate mare, care a desfășurat această frânghie și a pus în mișcare rotația axei. Timpul a fost măsurat prin oscilațiile mecanice ale pendulului. Inconvenientul utilizării unui astfel de dispozitiv a fost designul său voluminos, precum și erorile de sincronizare.

Informațiile despre maeștrii care au descoperit această invenție, din păcate, nu au ajuns în zilele noastre. Totuși există fapte istorice, care ajută la determinarea etapelor de dezvoltare a acestor dispozitive de neînlocuit.

De-a lungul timpului, ceasul a început să se transforme într-o structură complexă, nu doar prin adăugare diverse elemente in mecanism, dar si datorita ornamentelor decorative, stuc si picturi artistice. De atunci, au îndeplinit nu numai o funcție practică, ci au devenit și obiect de artă.

Un exemplu de astfel de ceas este designul din turnul Westminster Abbey din Anglia în 1288. De asemenea, personificarea muncii minuțioase și a talentului incredibil este Ceasul Turnului din Praga, care a fost echipat cu figuri care se mișcau la fiecare clopot și arătau istoria. Cu toate acestea, toți au avut o mare eroare în timp. Primele mențiuni de ceasuri cu mecanism cu arc apar în a doua jumătate a secolului al XV-lea. Datorită lui, sunt inventate versiuni mai mici de ceasuri.

Când au apărut ceasurile de buzunar?

Primul ceas de buzunar a apărut în 1500, când celebrul maestru din Nürnberg, Peter Henlein, a inventat arcul principal. Și numai după adăugarea echilibrului, acestea devin nu numai scumpe și la modă, ci și cel mai precis articol de păstrare a timpului.

Această invenție a devenit un articol de lux încă de la începutul apariției sale și, prin urmare, designul a devenit din ce în ce mai scump și mai sofisticat. Deci, pentru a decora cadranul, au început să folosească email, carcasa a fost făcută din metale scumpe sub formă de păsări și animale, iar suporturile au fost realizate din rubin și safir pentru precizie și pentru a reduce frecarea. Funcționarea mecanismului în sine putea fi văzută prin capacul din spate, care era realizat din cristal de stâncă transparent.

Cererile au crescut, iar imaginația maeștrilor nu avea limite. Ceasurile au început să fie completate cu alte dispozitive, cum ar fi un calendar, un termometru și un cronometru. Astfel, crearea de ceasuri poate fi numită pe bună dreptate o artă separată.

Ceasuri mecaniceîn orice moment au ocupat un loc special în viața oamenilor și au fost subiect de admirație, surpriză și încântare. Au fascinat de frumusețea și complexitatea mecanismului. Ei și-au remarcat proprietarii prin estetică și stilul lor unic. Au trecut anii, dar și astăzi un ceas bun arată nu numai timpul, ci și prestigiul și statutul proprietarului.

Ceasurile mecanice, asemănătoare ca structură cu cele moderne, au apărut în secolul al XIV-lea în Europa. Acestea sunt ceasuri care folosesc o sursă de energie pentru greutate sau arc și folosesc un pendul sau un regulator de echilibru ca sistem oscilant. Există șase componente principale ale mișcării unui ceas:
1) motor;
2) mecanism de transmisie realizat din roți dințate;
3) un regulator care creează o mișcare uniformă;
4) distribuitor de declanșare;
5) mecanism pointer;
6) mecanism de deplasare și bobinare a ceasului.

Primele ceasuri mecanice au fost numite ceasuri cu roți turn și au fost acționate de o greutate descendentă. Mecanismul de antrenare era un arbore din lemn neted, cu o frânghie atașată de o piatră, care acționa ca o greutate. Sub influența gravitației greutății, frânghia a început să se desfășoare și să se rotească arborele. Dacă acest arbore este conectat prin roți intermediare la roata principală cu clichet conectată la săgețile indicator, atunci întregul sistem va indica cumva ora. Problemele unui astfel de mecanism sunt greutatea enormă și nevoia ca greutatea să cadă undeva și rotația nu uniformă, dar accelerată a arborelui. Pentru a satisface toate condițiile necesare, au fost construite structuri uriașe pentru ca mecanismul să funcționeze, de obicei sub formă de turn, a cărui înălțime era de nu mai puțin de 10 metri, iar greutatea greutății ajungea la 200 kg; în mod natural, toate părți ale mecanismului erau de dimensiuni impresionante. Confruntați cu problema de rotație neuniformă a arborelui, mecanicii medievali și-au dat seama că mișcarea unui ceas nu putea depinde doar de mișcarea sarcinii.

Mecanismul trebuie completat cu un dispozitiv care să controleze mișcarea întregului mecanism. Așa a apărut un dispozitiv care restricționează rotația roții, numit „Bilyanets” - un regulator.

Bilyanets era o tijă de metal situată paralel cu suprafața roții cu clichet. Două lame sunt atașate de axa biliană în unghi drept una față de cealaltă. Pe măsură ce roata se întoarce, dintele împinge paleta până când alunecă și eliberează roata. În acest moment, o altă lamă de pe partea opusă a roții intră în adâncitura dintre dinți și îi limitează mișcarea. În timp ce lucrează, Bilyanianul se leagănă. De fiecare dată când se balansează complet, roata cu clichet mișcă un dinte. Viteza de balansare a bilianului este interconectată cu viteza roții cu clichet. Greutățile, de obicei sub formă de bile, sunt atârnate de tija bilyanului. Reglând dimensiunea acestor greutăți și distanța lor față de axă, puteți face ca roata cu clichet să se miște la viteze diferite. Desigur, acest sistem oscilator este inferior în multe privințe unui pendul, dar poate fi folosit la ceasuri. Cu toate acestea, orice regulator se va opri dacă oscilațiile sale nu sunt menținute în mod constant. Pentru ca ceasul să funcționeze, este necesar ca o parte din energia motorului de la roata principală să curgă în mod constant către pendul sau bătător. Această sarcină este efectuată într-un ceas de un dispozitiv numit distribuitor de scăpare.

Diferite tipuri de Bilyans

Escapementul este cea mai complexă componentă a unui ceas mecanic. Prin intermediul acestuia se realizează legătura dintre regulator și mecanismul de transmisie. Pe de o parte, coborârea transmite șocurile de la motor la regulator, care sunt necesare pentru a menține oscilațiile regulatorului. Pe de altă parte, subordonează mișcarea mecanismului de transmisie legilor de mișcare ale regulatorului. Mișcarea exactă a ceasului depinde în principal de scăpare, al cărui design i-a nedumerit pe inventatori.

Primul mecanism de declanșare a fost unul cu ax. Regulatorul de viteză al acestor ceasuri era așa-numitul ax, care este un balansoar cu sarcini grele, montat pe o axă verticală și condus alternativ spre dreapta sau spre stânga. Inerția sarcinilor a avut un efect de frânare asupra mecanismului ceasului, încetinind rotația roților acestuia. Precizia unor astfel de ceasuri cu un regulator de ax a fost scăzută, iar eroarea zilnică a depășit 60 de minute.

Deoarece primele ceasuri nu aveau un mecanism special de înfășurare, pregătirea ceasului pentru funcționare a necesitat mult efort. De câteva ori pe zi a fost necesar să se ridice înălțime mai mare greutate mare și depășiți rezistența enormă a tuturor angrenajelor mecanismului de transmisie. Prin urmare, deja în a doua jumătate a secolului al XIV-lea, au început să fixeze roata principală în așa fel încât atunci când arborele s-a rotit înapoi (în sens invers acelor de ceasornic), aceasta a rămas nemișcată. De-a lungul timpului, designul ceasurilor mecanice a devenit mai complex. Numărul de roți ale mecanismului de transmisie a crescut deoarece mecanismul era sub sarcină grea și s-a uzat rapid, iar sarcina a scăzut foarte repede și trebuia ridicată de mai multe ori pe zi. În plus, pentru a crea rapoarte mari de transmisie, au fost necesare roți cu un diametru prea mare, care au mărit dimensiunile ceasului. Prin urmare, au început să fie introduse roți intermediare suplimentare, a căror sarcină a fost să crească fără probleme rapoartele de transmisie.

Mecanisme de ceas turn

Ceasul turnului era un mecanism capricios și necesita supraveghere constantă (datorită forței de frecare avea nevoie de lubrifiere constantă) și participarea personalului de întreținere (ridicarea sarcinii). În ciuda erorii mari ciclu diurn, pentru o lungă perioadă de timp Aceste ceasuri au rămas cel mai precis și răspândit instrument pentru măsurarea timpului. Mecanismul ceasului a devenit mai complicat, iar alte dispozitive au început să fie asociate cu ceasul, îndeplinind diverse funcții. În cele din urmă, ceasul turnului a evoluat într-un dispozitiv complex cu multe mâini, figuri mobile automate, un sistem variat de sunet și decorațiuni magnifice. Acestea au fost capodopere de artă și tehnologie în același timp.

De exemplu, Ceasul Turnului din Praga, construit în 1402, a fost echipat cu figuri automate în mișcare care au susținut un adevărat spectacol de teatru în timpul bătăliei. Deasupra cadranului, înainte de bătălie, s-au deschis două ferestre din care au ieșit 12 apostoli. Figurina Morții stătea în picioare partea dreapta cadranul și la fiecare sunet al ceasului ea își întoarse împletitura, iar persoana care stătea lângă el dădu din cap, subliniind inevitabilitatea fatală și clepsidra amintea de sfârșitul vieții. De partea stanga Pe cadran erau încă 2 figuri, una înfățișând un bărbat cu un portofel în mâini, care în fiecare oră zgomotea monedele întinse acolo, arătând că timpul este bani. O altă figură înfățișa un călător lovind ritmic pământul cu toiagul său, arătând deșertăciunea vieții. După sunetul ceasului, a apărut o figurină a unui cocoș care a cântat de trei ori. Hristos a apărut ultimul la fereastră și a binecuvântat pe toți spectatorii care stăteau dedesubt.

Un alt exemplu de ceas-turn a fost construcția maestrului Giunello Turriano, care a avut nevoie de 1800 de roți pentru a crea un ceas-turn. Acest ceas a reprodus mișcarea zilnică a lui Saturn, orele zilei, mișcarea anuală a Soarelui, mișcarea Lunii, precum și toate planetele în conformitate cu sistemul ptolemeic al universului. Pentru a crea astfel de mașini, erau necesare dispozitive software speciale care erau conduse de un disc mare controlat de un mecanism de ceas. Toate părțile mobile ale figurilor aveau pârghii care se ridicau și coborau sub influența rotației cercului, când pârghiile cădeau în decupaje și dinți speciali ai discului rotativ. De asemenea, ceasul turnului avea un mecanism de sunet separat, care era acționat de propria greutate, iar multe ceasuri băteau amiaza, miezul nopții, o oră și un sfert de oră în moduri diferite.

După ceasurile de roată, au apărut ceasurile de primăvară mai avansate. Prima mențiune despre fabricarea ceasurilor cu motor cu arc datează din a doua jumătate a secolului al XV-lea. Fabricarea ceasurilor cu motoare cu arc a deschis calea pentru crearea de ceasuri in miniatura. Sursa de energie de antrenare într-un ceas de primăvară a fost un arc înfășurat care a fost înfășurat și care încerca să se desfacă. Era o bandă elastică de oțel întărită, rulată în jurul unui arbore din interiorul tamburului. Capătul exterior al arcului a fost atașat de un cârlig în peretele tamburului, capătul interior a fost conectat la arborele tamburului. Arcul a căutat să se desfacă și a făcut ca tamburul și roata dințată asociată cu acesta să se rotească. Roata dințată, la rândul ei, transmitea această mișcare unui sistem de roți dințate până la regulator inclusiv. Meșterii s-au confruntat cu o serie de sarcini tehnice complexe. Principalul a vizat funcționarea motorului în sine. Deoarece pentru deplasarea corectă a ceasului arcul trebuie să acționeze asupra mecanismului roții cu aceeași forță pentru o perioadă lungă de timp. De ce trebuie să-l faci să se desfășoare uniform și încet?

Invenția constipației a dat impuls creării ceasurilor de primăvară. Era un mic zăvor care era așezat în dinții roților și permitea arcului să se desfășoare doar în așa fel încât în ​​același timp să se întoarcă întregul corp, iar odată cu el și roțile mecanismului ceasului.

Deoarece arcul are o forță elastică inegală în diferite etape ale desfășurării sale, primii ceasornicari au fost nevoiți să recurgă la diverse trucuri pentru a-și uniformiza mișcarea. Mai târziu, când au învățat cum să facă oțel de înaltă calitate pentru arcuri de ceas, nu a mai fost necesar. La ceasurile moderne ieftine, arcul este pur și simplu suficient de lung, proiectat pentru aproximativ 30-36 de ore de funcționare, dar se recomandă să bobinați ceasul o dată pe zi în același timp. Dispozitiv special previne prăbușirea completă a arcului în timpul fabricii. Ca urmare, cursa arcului este utilizată numai în partea din mijloc, când forța sa elastică este mai uniformă.

Următorul pas către îmbunătățirea ceasurilor mecanice a fost descoperirea legilor oscilației pendulului făcute de Galileo. Crearea unui ceas cu pendul a constat în conectarea unui pendul la un dispozitiv pentru a-i menține oscilațiile și a le număra. De fapt, un ceas cu pendul este un ceas de primăvară îmbunătățit.

La sfârșitul vieții, Galileo a început să proiecteze un astfel de ceas, dar dezvoltarea nu a mers mai departe. Și după moartea marelui om de știință, primele ceasuri cu pendul au fost create de fiul său. Structura acestor ceasuri a fost ținută strict secretă, astfel încât nu au avut nicio influență asupra dezvoltării tehnologiei.

Independent de Galileo, Huygens a asamblat un ceas mecanic cu pendul în 1657.

La înlocuirea culbutorului cu un pendul, primii designeri au întâmpinat o problemă. Ea a constat în faptul că pendulul creează oscilații izocrone doar cu o amplitudine mică, în timp ce scăparea axului a necesitat o balansare mare. În primul ceas Huygens, oscilația pendulului a ajuns la 40-50 de grade, ceea ce a încălcat precizia mișcării. Pentru a compensa acest neajuns, Huygens a trebuit să dea dovadă de ingeniozitate și să creeze un pendul special, care, în timp ce se balansa, și-a schimbat lungimea și a oscilat de-a lungul unei curbe cicloidale. Ceasul lui Huygens avea o precizie incomparabil mai mare decât un ceas cu jug. Eroarea lor zilnică nu a depășit 10 secunde (la ceasurile cu regulator basculant, eroarea a variat între 15 și 60 de minute). Huygens a inventat noi regulatoare atât pentru ceasurile de primăvară, cât și pentru ceasurile cu greutate. Mecanismul a devenit mult mai perfect atunci când un pendul a fost folosit ca regulator.

În 1676, Clement, un ceasornicar englez, a inventat o scăpare de ancoră, care era ideală pentru ceasurile cu pendul care aveau o amplitudine mică de oscilație. Acest design de coborâre a constat dintr-o axă pendulară pe care a fost montată o ancoră cu paleți. Balancându-se împreună cu pendulul, paleții erau încorporați alternativ în roata de rulare, subordonând rotația acesteia perioadei de oscilație a pendulului. Roata a reusit sa roteasca cate un dinte la fiecare vibratie. Un astfel de mecanism de declanșare a permis pendulului să primească șocuri periodice care l-au împiedicat să se oprească. Împingerea a avut loc atunci când roata de rulare, eliberată de unul dintre dinții armăturii, a lovit cu o anumită forță un alt dinte. Această împingere a fost transmisă de la ancoră la pendul.

Invenția regulatorului pendul Huygens a revoluționat tehnologia ceasului. Huygens a depus mult efort pentru îmbunătățirea ceasurilor cu arc de buzunar. Problema principală a fost în regulatorul axului, deoarece erau în permanență în mișcare, tremurând și legănându-se. Toate aceste fluctuaţii au avut impact negativ pentru precizie. În secolul al XVI-lea, ceasornicarii au început să înlocuiască culbutorul cu umăr dublu cu un volant rotund. Această înlocuire a îmbunătățit semnificativ performanța ceasului, dar a rămas nesatisfăcător.

O îmbunătățire importantă a regulatorului a avut loc în 1674, când Huygens a atașat un arc spiralat - un fir de păr - la volant.

Acum, când roata a deviat de la poziția neutră, părul a acționat asupra ei și a încercat să o readucă la locul său. Cu toate acestea, roata masivă a alunecat prin punctul de echilibru și s-a învârtit în cealaltă direcție până când un fir de păr a adus-o înapoi. Așa a fost creat primul regulator de echilibru sau echilibrator, ale cărui proprietăți erau asemănătoare cu cele ale unui pendul. Scos din starea de echilibru, echilibrul a început să facă mișcări oscilatorii în jurul axei sale. Echilibratorul avea o perioadă constantă de oscilație, dar putea funcționa în orice poziție, ceea ce este foarte important pentru buzunar și ceas de mână. Îmbunătățirea lui Huygens a produs aceeași revoluție printre ceasurile de primăvară ca și introducerea pendulului în ceasurile de perete staționare.

Englezul Robert Hooke, independent de olandezul Christiaan Huygens, a dezvoltat și el un mecanism oscilator, care se bazează pe oscilațiile unui corp încărcat cu arc - un mecanism de echilibrare. Mecanismul de echilibru este utilizat, de regulă, în ceasurile portabile, deoarece poate fi folosit în diferite poziții, ceea ce nu se poate spune despre mecanismul pendulului, care este folosit la ceasurile de perete și de tip bunic, deoarece imobilitatea este importantă pentru acesta.

Mecanismul de echilibrare include:
Balans;
Spirală;
Furculiţă;
Termometru - maneta de reglare a preciziei;
Clichet.
Pentru a regla precizia cursei, se folosește un termometru - o pârghie care îndepărtează o parte din spirală de la funcționare. Roata și spirala sunt realizate din aliaje cu un coeficient scăzut de dilatare termică datorită sensibilității la fluctuațiile de temperatură. De asemenea, este posibil să se facă o roată din două metale diferite, astfel încât să se îndoaie atunci când este încălzită (balanță bimetalic). Pentru a crește precizia mișcării, balanța a fost echipată cu șuruburi; acestea vă permit să echilibrați cu precizie roata. Apariția automatelor de precizie i-a eliberat pe ceasornicarii de echilibrare; șuruburile de pe bilanţ au devenit un element pur decorativ.

Invenția unui nou regulator a necesitat un nou design de evacuare. În următoarele decenii, s-au dezvoltat diferiți ceasornicari diferite variante descendenţi. În 1695, Thomas Tompion a inventat cea mai simplă scăpare cilindrică. Roata de evacuare Tompion a fost echipată cu 15 dinți cu formă specială „pe picioare”. Cilindrul în sine era un tub gol, ale cărui capete superioare și inferioare erau strâns împachetate cu două tampoane. Un echilibrant cu un fir de păr a fost atașat de tamponul inferior. Când balansierul a oscilat în direcția corespunzătoare, cilindrul s-a rotit și el. Pe cilindru era un decupaj de 150 de grade, care trecea la nivelul dinților roții de evacuare. Când roata s-a mișcat, dinții ei au intrat alternativ în decupajul cilindrului, unul după altul. Datorită acesteia, mișcarea izocronă a cilindrului a fost transmisă roții de evacuare și prin aceasta întregului mecanism, iar balansierul a primit impulsuri care l-au susținut.

Odată cu dezvoltarea științei, mecanismul ceasului a devenit mai complex, iar precizia mișcării a crescut. Astfel, la începutul secolului al XVIII-lea, rulmenții de rubin și safir au fost utilizați pentru prima dată pentru echilibru și roți dințate, ceea ce a îmbunătățit precizia și rezerva de putere și a redus frecarea. Treptat, ceasurile de buzunar au fost completate cu dispozitive din ce în ce mai complexe, iar unele mostre aveau calendar perpetuu, înfășurare automată, un cronometru independent, un termometru, un indicator al rezervă de putere, un repetor de minute, iar funcționarea mecanismului a fost posibilă prin un capac din spate din cristal de stâncă.

Invenția tourbillonului în 1801 de către Abraham Louis Breguet este încă considerată cea mai mare realizare din industria ceasurilor. Breguet a reușit să rezolve una dintre cele mai mari probleme ale mecanismelor ceasurilor din timpul său; a găsit o modalitate de a depăși gravitația și erorile de mișcare asociate. Un tourbillon este un dispozitiv mecanic conceput pentru a îmbunătăți acuratețea unui ceas prin compensarea efectului gravitației asupra furcii de ancorare și distribuția uniformă a lubrifierii pe suprafețele de frecare ale mecanismului atunci când se schimbă pozițiile verticale și orizontale ale mecanismului.

Tourbillonul este una dintre cele mai impresionante mișcări ale ceasurilor moderne. Un astfel de mecanism poate fi produs doar de meșteri pricepuți, iar capacitatea companiei de a produce un tourbillon este un semn al apartenenței sale la elita ceasurilor.

Ceasurile mecanice au fost întotdeauna un subiect de admirație și surpriză; au fascinat de frumusețea execuției lor și de dificultatea mecanismului. De asemenea, și-au mulțumit întotdeauna proprietarii cu funcții unice și design original. Ceasurile mecanice sunt și astăzi o sursă de prestigiu și mândrie; ele pot sublinia statutul și vor arăta întotdeauna ora exactă.

Trebuie să măsurăm, să verificăm, să numărăm cel mai mult timpul din viață zone diferite activități - tehnologie, știință, viața de zi cu zi. Tot felul de dispozitive ne ajută în acest sens, al cărui nume comun este ceasuri. Timp inventarea ceasurilor mecanice necunoscut cu siguranță. Există o versiune conform căreia au fost inventate de călugărul Herbert din Auvergne, care mai târziu a devenit Papa Silvestru al II-lea. Și asta s-a întâmplat la sfârșitul secolului al X-lea, dar nu se știe nimic specific despre designul ceasului turn pe care l-a creat pentru Magdeburg, deoarece Acest ceas nu a supraviețuit. Primele mențiuni ale ceasurilor mecanice în Europa vin la cumpăna dintre secolele XIII și XIV. Apariția celor mai vechi mecanisme de ceas din Anglia datează din a doua jumătate a secolului al XIII-lea; Pierre Pipenard (circa 1300) este considerat inventatorul primului ceas la Paris, dar producția continuă de ceasuri mecanice a început în Italia abia la începutul secolului al XIV-lea. În Rusia, primul ceas turn a fost instalat în Kremlinul din Moscova în 1404 de călugărul Lazăr Serbin.

Designul tuturor ceasurilor a fost aproximativ același. Principalele componente ale mecanismului ceasului au fost: motorul; un sistem de viteze, care este un mecanism de transmisie; regulator pentru a crea o mișcare uniformă; distribuitor sau mecanism de declanșare; un mecanism de arătare, precum și un mecanism conceput pentru înfășurarea și setarea ceasurilor. Primele ceasuri mecanice au fost conduse de o greutate descendentă. Mecanismul de antrenare era un arbore orizontal din lemn neted, cu o frânghie înfășurată în jurul său, la capătul căruia era atașată o piatră și mai târziu o greutate de metal. Sub greutatea greutății, frânghia s-a desfășurat treptat și a început să rotească arborele pe care era atașat un angrenaj mare. Această roată era în angrenare directă cu roțile mecanismului de transmisie. Rotația de la arbore printr-un sistem de roți cu dinți era transmisă roții principale (clichet), care era conectată la săgeți care indicau ora. Pentru a măsura corect timpul, acul ceasului trebuie să se rotească la aceeași frecvență. Dacă greutatea scade liber, arborele va începe să se rotească mai repede, ceea ce înseamnă că trăgătorul va face fiecare revoluție ulterioară mai rapidă.

Mecanicii medievali au decis să completeze mecanismul cu un regulator pentru rotirea uniformă a roții cu clichet. Bilyanets (jugul) a devenit un astfel de regulator. Din cele mai vechi timpuri, proprietatea balansierului a fost folosită în cântare. Dacă plasați greutăți de greutate egală pe fiecare tavă a cântarului și apoi le perturbați echilibrul, balansierul va începe să facă oscilații aproape egale, asemănătoare cu un pendul. Un astfel de sistem oscilator a început să fie folosit cu succes la ceasuri, deși în multe privințe era inferior pendulului, care a început să fie folosit ca regulator abia în a doua jumătate a secolului al XVII-lea. Dacă oscilațiile regulatorului nu sunt menținute în mod constant, acesta se va opri. Pentru a direcționa o parte din energia motorului de la roată către clopot sau pendul, a fost inventat un distribuitor de eliberare.

Escaperul este componenta cea mai complexă; de ea depinde mișcarea exactă a ceasului. Legătura dintre mecanismul de transmisie și regulator se realizează prin evadare. Transmite șocurile direct de la motor la regulator pentru a-și menține constant oscilația. În același timp, subordonează mișcarea mecanismului de transmisie legilor de mișcare ale regulatorului. Primul declanșator a fost un ax cu plăci; mecanismul de declanșare se numește declanșator cu ax. Adevărat, precizia mișcării cu un astfel de regulator a fost scăzută, iar eroarea a fost mai mare de 60 de minute pe zi.

Primele ceasuri nu aveau un mecanism special de înfășurare, ceea ce îngreuna foarte mult pregătirea ceasului pentru lucru. T greutatea grea trebuia ridicată la înălțimi mari de mai multe ori pe zi. În plus, a fost necesară depășirea rezistenței puternice a roților dințate ale mecanismului de transmisie. În acest sens, au început să fixeze roata principală, astfel încât atunci când arborele se rotește în sens invers acelor de ceasornic (rotire inversă), acesta să rămână nemișcat.

În timp, producția de ceasuri a devenit mai complexă. Acum au multe săgeți, roți intermediare suplimentare în mecanismul de transmisie și un sistem de luptă variat. În 1657, H. Huygens a asamblat pentru prima dată un ceas mecanic, folosind un pendul ca regulator de ceas. Eroarea zilnică a unor astfel de ceasuri nu a depășit 10 secunde. Huygens este considerat pe bună dreptate creatorul ceasurilor mecanice moderne. Ulterior, frânghia cu sarcina va fi înlocuită cu un arc, pendulul va fi înlocuit cu un mic volant, oscilând în jurul poziției de echilibru într-o direcție și în alta. Așa au fost inventate ceasurile de buzunar, iar mai târziu ceasurile de mână.

Oamenii de știință au găsit prima mențiune despre așa-numitul ceas mecanic în textele antice bizantine - datează din 578.

Designul primelor ceasuri mecanice a fost simplu. Greutăți pe o frânghie înfășurate în jur
arbore orizontal, săgețile au fost coborâte și deplasate cu roți dințate.

Ceasurile mecanice au revoluționat modul de a spune timpul. Au fost perfecționați pe parcursul a cinci secole.

Mecanismul ceasului în sine era foarte mare, așa că primele ceasuri au fost așezate pe turnuri. În secolul al XI-lea V Europa de Vest a apărut un ceas mecanic turn din fier cu o mână și un clopot, acționat de o greutate masivă. La răsăritul soarelui erau așezate la ora 0. Iarna, o greutate grea era atârnată de un lanț, iar vara, una ușoară. Cu cât greutatea era mai mare, cu atât mai rapid, depășind frecarea roților, acest ceas de bobinaj fără pendul a mers. Paznicul le corecta de cadranul solar de mai multe ori pe zi.

În 1288, clopoțeii turnului de fier Westminster erau deja în uz. Cadranele din acea perioadă aveau o singură mână - ceasurile; aceste ceasuri băteau un clopoțel în fiecare oră

Ceasul Catedralei din Strasbourg a fost o minune a tehnologiei medievale. Au fost instalate în 1354 și puțin mai târziu conectate la un clopot care suna în fiecare oră. Pe ceas, pe lângă cadranul cu săgeată, există și un planetariu întreg: un cer înstelat rotativ, un calendar și un zodiac cu planete care se mișcă de-a lungul lui. Ceasurile nu aveau încă un control precis al pendulului și trebuiau corectate periodic cu ajutorul unui cadran solar.

În 1510, mecanicul german Henlein a adaptat un arc de oțel la mecanismul ceasului și a realizat primul ceas de buzunar. Aveau o formă rotundă, carcasa era decorată cu modele complicate, motiv pentru care astfel de ceasuri erau numite „ouă de Nürnberg”. Oameni bogati am un ceas atât de mic cu multe roți, l-ai putea purta în portofel.

Introducerea antrenamentului de primăvară la începutul secolului al XVI-lea. a extins semnificativ posibilitățile de utilizare a ceasurilor mecanice. Acest tip de unitate încă predomină la ceasurile produse în masă.

Apoi a fost inventat pendulul. Următorul pas înainte a fost mecanismul de ancorare. În 1657, omul de știință olandez Christiaan Huygens, după ce a studiat proprietățile pendulului, a realizat un ceas mecanic cu un pendul.

El a propus folosirea unui pendul de torsiune - un echilibrator cu spirală - ca regulator de oscilație. Pendulul se balansează la dreapta și la stânga, nepermițând roții să miște mai mult de un dinte la fiecare leagăn. Mai târziu, ceasuri cu minute și second hands. Precizia ceasurilor a crescut de multe ori, dar era totusi imposibil de transportat astfel de ceasuri.

O versiune modernă a unui ceas cu greutăți și pendul.

Din păcate, ceasurile mecanice cu roți funcționau corect numai pe uscat, iar până atunci, marinarii foloseau clepsidre - „baloane”. Ceasul de mare a fost realizat în secolul al XVIII-lea de către tâmplarul din Yorkshire J. Harrison. Cronometrul a fost testat de căpitanul James Cook, care datorită lui a alcătuit o hartă a insulelor polineziene.

Ceasuri mecanice

Ceas de buzunar mecanic

Mai târziu au apărut ceasurile de buzunar, brevetate în 1675 de H. Huygens), iar apoi – mult mai târziu – ceasurile de mână. La început, ceasurile de mână erau doar pentru femei, bogat decorate pietre pretioase Bijuterii, caracterizat prin precizie scăzută de rulare. Niciun om care se respectă din acea vreme nu și-ar fi pus un ceas la mână. Dar războaiele au schimbat ordinea lucrurilor și în 1880 compania Girard-Perregaux a început producția de masă de ceasuri de mână pentru armată.

Design ceas mecanic

Un ceas mecanic este format din mai multe părți principale:

1. Sursa de energie este un arc înfăşurat sau o greutate ridicată.
2. O scăpare este un dispozitiv care transformă o mișcare de rotație continuă într-o mișcare oscilativă sau alternativă. Escapementul determină precizia ceasului.
3. Sistemul oscilator este un pendul sau grinda de echilibru (balanta).
4. Mecanismul de înfășurare și mișcare a mâinilor este un remontoriu.
5. Sistemul de angrenaje care conectează arcul și mecanismul de declanșare este un angrenaj.
6. Formați cu săgeți.

Pendul

Din punct de vedere istoric, primul sistem oscilator a fost pendulul. După cum se știe, cu aceeași amplitudine și accelerație constantă a căderii libere, frecvența de oscilație a unui pendul este constantă.

Mecanismul pendulului include:

• Pendul;
• O ancoră conectată la un pendul;
• Roată cu clichet (clichet).

Precizia cursei este ajustată prin modificarea lungimii pendulului.

Mecanismul clasic de pendul are trei dezavantaje. În primul rând, frecvența de oscilație a pendulului depinde de amplitudinea oscilațiilor (Huygens a depășit acest dezavantaj făcând pendulul să oscileze de-a lungul unui cicloid, mai degrabă decât de-a lungul unui arc de cerc). În al doilea rând, ceasurile cu pendul trebuie să fie staționare; Ele nu pot fi utilizate pe vehicule în mișcare. În al treilea rând, frecvența depinde de accelerația gravitației, așa că un ceas calibrat la o latitudine va rămâne în urmă la latitudini mai mici și va avansa la latitudini mai mari.

Echilibru

Mecanismul de echilibrare al unui ceas de mână

Fazele lunii

Înfășurarea automată are un efect pozitiv asupra preciziei (arcul este în mod constant într-o stare aproape înfășurată). La ceasurile rezistente la apă, firele care strâng coroana se uzează mai încet.

Ceasurile automate sunt mai groase și mai grele decât ceasurile cu bobinare manuală. Calibrele pentru femei sunt destul de capricioase datorită naturii în miniatură a pieselor lor. Înfășurarea automată este inutilă pentru persoanele sedentare (de exemplu, persoanele în vârstă sau angajații de birou), precum și pentru persoanele care poartă ceasuri doar din când în când. Cu toate acestea, dacă aveți un dispozitiv special pentru înfășurarea automată a ceasurilor numit „derulator”, ceasul poate fi înfășurat în mod constant. Bobinatoarele funcționează cu energie electrică casnică (220v sau 110v) sau cu baterii reîncărcabile.

Tourbillon

Ceas Tourbillon

La primele ceasuri mecanice, precizia orei ar putea depinde de poziția ceasului în spațiu și de temperatură. mediu inconjurator. Pentru a reduce dependența de temperatură, au început să fie utilizate aliaje speciale cu coeficienți de temperatură scăzut.

Indicator de rezerva de putere

Arată câte ore sau zile va mai dura primăvara.

Tipuri speciale de ceasuri

Alarma

În momentul specificat de utilizator oferă semnal sonor. Ora semnalului este setată folosind o săgeată suplimentară. Ceasul cu alarmă sună de obicei de 2 ori pe zi cu un cadran tradițional împărțit în 12 ore și 1 dată cu un cadran rar împărțit în 24 de ore

Cronometru

Inițial, cronometrul a fost folosit pe mare pentru a determina longitudinea geografică. Astăzi, acesta este numele dat ceasurilor mecanice deosebit de precise (conform certificării institutului oficial elvețian de cronometrie, COSC - Controle Officiel Suisse de Chronometres). Ceasul primește această stare cu condiția ca în 5 poziții diferite și la temperaturi: +8, +23, + 38 grade - merge cu o precizie de -4/+6 secunde pe zi. Cerințe pentru mișcările de cuarț: nu mai mult de 0,07 secunde pe zi.

Cronometru

Un ceas care este folosit pentru a număra perioade scurte de timp (de exemplu, în sport). Cronometrul vă permite să porniți și să opriți numărul de timp în orice moment, precum și să resetați rapid citirile la zero. Spre deosebire de ceasurile obișnuite, cronometrele nu sunt concepute pentru a determina ora curentă, ci doar intervale, de la un moment la altul.

Cronograf

Un cronograf este un mecanic sau ceas cu quartz, care sunt și un cronometru

Ceas de șah

Un ceas cu două mecanisme care servește la controlul timpului la șah. La fel ca și cronometrele, acestea sunt concepute pentru a măsura timpul relativ.

Orele de laborator

Cronometru conceput pentru chimiști, fotografi

Producătorii de ceasuri

În literatură

Eroul din „În jurul lumii în optzeci de zile” de Jules Verne, Passepartout, a folosit un ceas de buzunar foarte vechi pe care l-a moștenit de la străbunicul său, de o precizie foarte mare, care, în cuvintele sale, „nu greșește nici măcar cu cinci minute. un an!” Există dubii că precizia declarată (+/- 5 minute pe an) a fost de fapt fezabilă pentru mecanismele de atunci și, cel mai probabil, astfel de ceasuri sunt imaginația autorului.

Note

Vezi si

Legături

• Nicio descriere a unui mecanism de ceas nu este completă fără a menționa sistemul cu arc.