что такое анкерный спуск в часах
Что такое спуск в часовом механизме?
Спуск — сердце часового механизма, от которого всецело зависит точность его хода
Спуск издает характерный звук “тик-так” и состоит из анкерного колеса, анкера и узла “баланс-спираль”.
Существует множество типов спусков, но самым распространенным является швейцарский анкерный, прототип которого был изобретен английским мастером Томасом Мюджем в 1755 году и впоследствии усовершенствован целой плеядой часовщиков.
Из известных спусков, использующихся сегодня в часовой промышленности, можно отметить хронометрический спуск, основным недостатком которого считается особая чувствительность к внешним воздействиям, и коаксиальный спуск англичанина Джорджа Дэниелса, использующийся эксклюзивно компанией Omega. Последний считается более эффективным и долговечным по сравнению с анкерным.
О новейших разработках в конструкции спусков читайте в статье Тимура Бараева “Что обеспечивает точность хода часов”.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Двойная победа Omega: немного о новостях парусного спорта
На прошлой неделе в бухте Вайтемата новозеландского Окленда в 36-й раз был разыгран самый престижный яхтенный приз мира – Кубок Америки. Марка Omega победила “всухую”: она была не только официальным хронометристом 36-го Кубка Америки, но и партнёром победителя – команды Team New Zealand
Итоги 2020 года для марок: минус на минус, или Winners Take It All
Минус 21% в денежном и минус 33% в натуральном выражении – таковы итоги коронавирусного 2020 года для швейцарской часовой индустрии. Но если среднерыночные результаты стали известны ещё в январе, то теперь у нас появилась бесценная возможность посмотреть, как пережили сложнейший период отдельные марки
Иногда известие о сворачивании производства имеет гораздо большую значимость, чем новость о запуске. И сегодня – тот самый случай. Ведь речь идет о, без преувеличения, культовой и мегавостребованной модели, положившей начало целому сегменту роскошных стальных часов
Часовые циферблаты: чёрный с белым не берите
Циферблат часто называют лицом часов: его вклад в создание первого впечатления очень велик. Располагая внушительным арсеналом техник отделки циферблатов, часовщики до сих пор редко используют такой мощный выразительный приём как цвет. “Часовой Алфавит” выбрал новинки 2020 года, порывающие с традицией осторожного отношения к цветам
GPHG-2020: наша ставка сыграла
12 ноября в Женеве, в “Театре Леман” в Fairmont Grand Hotel состоялось традиционное вручение статуэток Гран-при часового искусства 2020 года. Также по традиции — уже 3-летней — “Часовой Алфавит” провел трансляцию церемонии с русскоязычными комментариями. На этот раз ее могли смотреть и зрители сайтов kommersant.ru и forbes.ru
Omega Speedmaster Moonwatch “Silver Snoopy Award”: вездесущий пёсик Снупи и скрытая анимация
Omega оригинально отметила собственные и широко известные заслуги в освоении космоса. Вслед за моделями, посвященными высадке человека на Луну и драматическим происшествиям с астронавтами, в честь получения престижной космической награды она выпустила хронограф Speedmaster с анимированными элементами
Анкерная вилка в часах: за что она отвечает в часовом механизме?
Часто люди, которые хотят самостоятельно разобраться с устройством часов, не знают ничего о деталях механизма. Часы – точный механизм, показывающий время. За точность работы отвечают все элементы устройства, у каждого есть своя роль и функции.
Вилочка в механизме часов обеспечивает равномерный ход часов. Если она повреждена или ослаблена, часы ходить будут, но порывисто, неточно. В некоторых случаях возможна бесконтрольная остановка часов.
Ее можно назвать регулятором часового хода. Вилка внутри часов отвечает за баланс часовой системы
Правильное ее название – анкерная вилка. Но в работах по мастерскому делу часто можно встретить другие ее названия: якорь, анкер, анкерная скобка. Это нужно знать и учитывать, чтобы не запутаться в терминологии.
Из чего состоит вилка?
Вилка в часах не является цельной деталью, она сборная. Каждый ее элемент важен для всей работы механизма. Поэтому, когда говорят, что повреждена вилка, могут иметь в виду дефекты разных ее частей. Сама деталь включает в себя копье, ось и палеты, которые расположены в ее пазах.
Ремонт вилки может потребовать замену оси или копья. Некоторые измерители точного времени имеют в своем устройстве предохранители, его повреждение может вызвать сбой вилки. Предохранитель защищает анкер от сотрясения, обеспечивает ей защиту от ударов.
Анкерные вилки бывают равноплечими, неравноплечими и микст. Вилки в наручных часах более сложные, чем, например, в будильниках или настенных. Часто вилка одних часов не подойдет к механизму часов другой марки. Потребуется приобрести деталь фирмы-изготовителя.
Вилка в часах
Как работать с анкерным механизмом?
Новичкам в часовом деле следует знать, что то, как держится сам механизм часов, влияет на его удачное исправление. Профессионалы советуют держать его кончиками пальцев. Тогда будет видно все устройство и удастся извлечь сломанную деталь. Для этого используют бумагу. Ее поддевают под анкер и осторожно тянут на себя. Вилочка падает на бумагу. Далее проходит внимательный осмотр анкерной вилки и выявляются неисправности. Чаще всего ремонт вилки подразумевает замену копья или оси. То, как прилегают палеты, тоже влияет на правильную работу механизма. Иногда бывает достаточно их подтянуть, чтобы работа часов возобновилась.
Опытному мастеру потребуется не более 10 минут, чтобы проверить анкерный механизм и выявить его неполадки. Тогда как новичок может потратить на это длительное время
Какие инструменты нужны для ремонта анкерной вилки?
Детали в часах маленькие, поэтому каждый уважающий себя часовщик имеет в своем арсенале лупу. Кроме нее потребуются отвертки, пинцеты, бумага, кусачки. Следует отметить, что инструменты часовщиков особые, они предназначены для сборки крохотных механизмов, обычными инструментами тут не обойдешься. Потребуется хорошее освещение и настольная лампа. Многие мастера обходятся специальным фонарем, крепящимся на голову.
Ремонт анкерной вилки: необходимое оборудование, инструменты
Советы по ремонту часов от профессионалов
Обычно бывает нужно просто почистить механизм, чтобы он заработал.
Чтобы вернуть часам ход, прежде всего, проверяют зазор. Их неплотность или слишком плотное сближение к другим частям влияют на ход часов: он становится медленным или порывистым. Если часы останавливаются без причины, дело в слишком маленьком зазоре между анкерной вилкой и штифтом. Собирают часы в той же последовательности, что и разбирают. Детали следует разложить на столе в том порядке, в каком они снимались.
Иногда проще заменить всю вилку целиком, чем исправлять неполадки в самой детали
Кроме того, в некоторых случаях палеты невозможно починить, не заменив полностью анкерное устройство.
Ремонт часов – кропотливое дело, требующее терпения и усидчивости. Если человек обладает этими качествами, то у него все получится.
Что такое анкерный спуск в часах
Фиг. 69. Типы анкерных спусков.
Анкерное колесо вращается по часовой стрелке. Штифтовой анкерный спуск находит применение в будильниках, настольных и некоторых других часах отечественного производства. В зависимости от калибра часового механизма детали спуска по своим размерам могут быть очень незначительны.
Часовому мастеру необходимо хорошо знать взаимодействие деталей спуска, правила их монтажа, способы регулировки, без чего немыслимо квалифицированное выполнение ремонта часов.
Для ознакомления рассмотрим взаимодействие деталей в устройстве швейцарского анкерного спуска (фиг. 69, а). На оси 1 баланса устанавливают двойной ролик 8 с импульсным камнем (эллипсом), взаимодействующим с анкерной вилкой 7; последняя поворачивается на оси 6 на определенный угол между ограничительными штифтами 2. Всякий раз при перебросе анкерной вилки от одного штифта к другому палеты 3 и 5 освобождают спусковое колесо 4, которое через систему колес механизма находится под воздействием усилия пружины хода (движение происходит по часовой стрелке). С одной стороны анкерная вилка находится под воздействием спускового колеса, а с другой — под воздействием баланса.
Спусковое колесо за два колебания баланса поворачивается на один зуб. Поворачиваясь на один зуб, оно сообщает палетам 3 и 5 импульсы, которые поворачивают анкерную вилку на ее оси. Анкерная вилка, поворачиваясь под воздействием усилия, поступающего от зуба спускового колеса, сообщает импульс эллипсу двойного ролика, осуществляя тем самым поступление энергии к балансу для поддержания его колебаний.
Рассматривая анкерные спуски, можно установить, что они состоят из трех основных узлов: спускового колеса, анкерной вилки и баланса, несущего двойной ролик с эллипсом.
Штифтовой анкерный спуск по своей конструкции несколько отличается от английского и швейцарского спусков. В штифтовом спуске палеты заменены стальными штифтами, двойной ролик отсутствует, а эллипс заменен стальным штифтом, запрессованным в спину обода баланса.
Анкерная вилка — это узел часового механизма, который связывает спусковое колесо и всю колесную систему с узлом баланса.
Часть анкерной вилки, расположенную со стороны спускового колеса и (несущую палеты, называют скобой, часть, находящуюся со стороны двойного ролика и оси баланса, передающую импульс последнему, называют хвостовой частью вилки.
Взаимодействие деталей анкерного спуска со спусковым колесом и балансом оказывает влияние на отсчет времени часовым механизмом и определяет его общее функционирование.
Точность отсчета времени также зависит и от работы регулятора хода, т. е. колебательной системы баланс — спираль. Основные способы (регулировки этой системы изложены при рассмотрении регуляторов хода.
Учитывая, что отечественной часовой промышленностью производятся преимущественно часы с анкерным спуском швейцарского типа, будем его рассматривать как основной.
Рассмотрение анкерного спуска начнем со спускового колеса. Конструктивно оно отличается от колес, применяемых в зубчатых передачах, и имеет совершенно иное назначение. Общий вид спускового колеса швейцарского анкерного спуска показан на фиг. 70, а.
Спусковое колесо 1 ступицей 2 напрессовано на ось триба 3. Колесо имеет спицы 4, обод с зубьями 5. У подавляющего большинства наручных и карманных часов спусковое колесо имеет 15 зубьев. В отдельных типах часов встречаются спусковые колеса с другим числом зубьев.
Форма зуба спускового колеса показана на фиг. 70, б. Он имеет острие 4, пятку 2, плоскость покоя 5, плоскость импульса 3 и фаску 1.
Фиг. 70. Спусковое колесо швейцарского анкерного спуска.
В последние годы отечественной часовой промышленностью спусковые колеса и анкерные вилки изготовляются стальные с соответствующей термообработкой. В часах более раннего выпуска спусковое колесо и анкерная вилка изготовлялись из твердой латуни.
Альтернативный ход. Новые механические спуски
Изобретение компактного кварцевого регулятора в 70-х годах прошлого века поставило жирную точку в истории развития и совершенствования часового механизма и, в частности, его важнейшего узла — спуска. Однако бережно пестуемый престиж «живой» механики в сочетании с ощутимым скачком технологий на рубеже веков привели к тому, что за последние годы появилось более десятка амбициозных и весьма дорогостоящих проектов «революционного переосмысления конструкции часового регулятора». Пришло время разобраться — насколько они революционны. И насколько жизнеспособны.
Оппоненты Мьюджа
С точки зрения физики совершенствование механического регулятора — постоянная борьба с потерей энергии, поэтому все решения направлены на то, чтобы выиграть эту битву тем или иным способом. Наибольшие потери в анкерном спуске (в среднем около 65% производимой пружиной энергии) происходят в двух точках: на анкерной вилке и на оси балансового колеса. Одним из самых популярных альтернативных направлений в последние пару лет стало использование свободного хронометрового спуска, например в часах Christophe Claret Maestoso и Urban Jurgensen P8 (см. «Мои часы» №3/2014). Такой спуск использует прямую передачу импульса на баланс без участия анкерной вилки, к тому же характеризуется одним импульсом за полное колебание баланса вместо двух у анкерного спуска. К сожалению, эта конструкция является особенно чувствительной к разнообразным ударам, поэтому требует специальных противоударных и противоблокирующих систем. К тому же хронометровые спуски были придуманы в том же XVIII веке, что и анкерный спуск Томаса Мьюджа, поэтому их сложно назвать свежей мыслью в часовом деле.
Ulysse Anchor Tourbillon с мануфактурным калибром UN-178 с традиционным турбийоном, в котором работает уникальный кремниевый спуск без оси вращения вилки
Лучшее из двух миров предлагают взять сторонники скрещивания хронометровых и анкерных спусков. Идея также не нова, поскольку впервые ее реализовал в 1791 году часовщик короля Людовика XVI Робер Робэн (1742-1809). На основе спуска Робэна, сочетающего надежность анкерного спуска и точность хронометрового, в 2009 году Audemars Piguet представила свою версию спуска прямого действия AP Escapement, позволяющего снизить энергопотери до 48%.
Вместо анкерной вилки Ulysse Nardin использовал кремниевую эластичную рамку, в которой работа встроенной анкерной вилки управляется двумя тонкими лезвиями толщиной в 1/10 волоса
Одной из технических особенностей хронометрового спуска является уменьшение плоскости контакт палеты и анкерного колеса — так, в AP Escapement длина поверхности контакта палеты была уменьшена с 0,4 мм до 0,05 мм, что позволило отказаться от смазки и тем самым увеличить частоту колебаний до 43 200 пк/ч, не опасаясь разбрызгивания масла. Помимо этого, Audemars Piguet использовала двойную пружину баланса — распространенный прием для взаимной компенсации несовершенства волоска. В этом году мануфактура из Ле-Брассю представила на SIHH часы Royal Oak Skeleton Double Balance на сей раз с обычным анкерным спуском, но оснащенным двойным балансом. Технические особенности этой конструкции производитель пока не разглашает.
Новый спуск Rolex Chronergy сочетает преимущества анкерного и хронометрового спусков. На схеме справа показано полуколебание баланса против часовой стрелки. На схеме видно, что анкерное колесо напрямую взаимодействует с импульсным камнем на балансе (Fig. 4) без использования анкерной вилки и одновременно с тем другой зуб анкерного колеса нажимает на палету стопора до ограничительного штифта (5). Вращение анкерного колеса регулируется стопором (4) с тремя точками взаимодействия. На балансе расположен специальный стопорный камень (7), который нажимает на рычаг (4c) и позволяет освободиться анкерному колесу.
Единственной на сегодня реально воплощенной в промышленных масштабах технологией альтернативной конструкции спуска является коаксиальный спуск, изобретенный в 1974 году великим Джорджем Дэниелсом и с 1999 года работающий в механизмах Omega. Коаксиальный спуск использует анкерную вилку, но благодаря наличию трех импульсных камней позволяет отделить фазу блокировки от фазы импульса. Как итог в коаксиальном спуске отсутствует характерная для анкерного спуска фаза трения палеты с сильными потерями энергии. Преодолев обычные проблемы на стадии запуска, сегодня эта технология реализуется в промышленном масштабе в сотнях тысяч механизмов каждый год. Несколько похожее решение представила публике компания Rolex в новом калибре 3255. Новый спуск Rolex Chronergy позволяет добиться сокращения энергопотерь на 15% в сравнении с предыдущими поколениями механизмов.
Автоматический калибр 770 от Jaeger-LeCoultre оснащен устройством «мертвой» секунды
Эластичное решение
Часовое масло и смазка — один из ключевых элементов совершенствования часовых механизмов, как завещал великий Бреге, поэтому появление кремния в арсенале мануфактур открыло по-настоящему новый горизонт для прогресса. Как известно, характеристики этого материала позволяют полностью отказаться от использования смазки, чем и не преминули воспользоваться производители.
Баланс Gyrolab особой формы позволяет снизить аэродинамическое сопротивление и тем самым уменьшить энергопотери
Кремний имеет своих стойких и авторитетных противников в часовой индустрии, но начатый в 2005 году проект Advanced Research компанией Patek Philippe дал зеленый свет его внедрению. Результатом проекта стал спуск Pulsomax, спираль Spiromax и баланс GyromaxSi из специального сплава Silinvar на основе кремния. Конструктивно Pulsomax — это традиционный анкерный спуск, пусть и с переработанной геометрией вилки и зубьев анкерного колеса, однако использование инновационных материалов позволило, например, уменьшить на 2/3 массу баланса у оси вращения. Была переработана форма баланса, который имеет форму не колеса, а песочных часов с улучшением аэродинамических свойств. В результате Patek Philippe удалось добиться сокращения энергопотерь в механизме на 20%. Но несмотря на все успехи, Pulsomax был использован лишь в лимитированных сериях и пока не имплементирован в регулярные коллекции. Похожие удачные эксперименты с формой кремниевого спуска проводили De Bethune и JaegerleCoultre (баланс Gyrolab).
В конце 2015 года Jaeger-LeCoultre представил новый хронометр Geophysic True Second
Однако производители очень быстро осознали, что перспективы кремния простираются гораздо дальше простой замены материалов в стандартных конструкциях спусков. И здесь началось самое интересное. Дело в том, что эластичные свойства кремния позволяют вовсе отказаться от оси вращения анкерной вилки и тем самым избежать потерь на трении в этой точке. Один из самых ярких и мно гообещающих проектов был представлен в модели Girard-Perregaux Constant Escapement в 2013 году (см. «Мои часы» №5/2013). Этот крайне редко встречающийся реальный спуск постоянной силы имеет в основе кремниевую пластину«бабочку», которая позволяет передавать на импульсный ролик баланса одинаковый импульс в независимости от степени завода основной пружины, используя принцип лезвия. Импульс передается с помощью особой кремниевой вилки, которая является частью рамки.
А через год пионер кремниевых технологий Ulysse Nardin, еще в 2001 году поражавший всех своим двойным прямым спуском в Freak, представил Ulysse Anchor, который в 2015-м для наглядности поместил в классический турбийон в калибре UN-178. Регулятор Ulysse Anchor Tourbillon включает кремниевое анкерное колесо и маленькую кремниевую рамку с встроенной вилкой, которая поддерживается двумя тонкими лезвиями-пружинами толщиной в 1/10 человеческого волоса. Эти пружины переключают положения вилки и тем самым сообщают анкерному колесу необходимый импульс.
Новый концепт от Доменика Рено Twelve First использует уникальную систему цилиндрического низкоамплитудного баланса, скрещенного с хронометровым спуском с непосредственной прыгающей секундой
В продолжение данной эластичной темы в этом году на SIHH Parmigiani Fleurier представила удивленной публике концепт Senfine, разработанный инженером Пьером Женекваном. Конструкция механизма отчасти схожа со спуском Grasshopper Джона Харрисона (хотя Женекван никогда о нем не слышал, так как никогда не работал в часовой сфере) и использует принцип низкоамплитудных балансов. Балансовое колесо в данном концепте работает с амплитудой всего 16о, а его колебания поддерживаются двумя очень тонкими и длинными лезвиями-пружинами. Эти лезвия являются частью крем ниевой рамки, которая благодаря своим эластичным свойствам осуществляет так называемое виртуальное вращение встроенной вилки. Низкозатратный спуск позволяет в теории увеличить запас хода данных часов до 70 дней (. ). С нетерпением будем ждать серийных часов в продаже.
Схема DR 01 Twelve First
1. Балансировка инерционного блока 2. Боковая зона безопасности 3. Распределяющая вращение система 4. Кулачок безопасности 5. Фиксатор положения 6. Спусковой зуб 7. Пропускающее «лишние» полуколебания колесо 8. Колонны безопасности 9. Палеты спуска 10. Ограничитель 11. Хронометровый рычаг 12. Стопорные палеты 13. Анкерное колесо 14. Импульсный конец 15. Запирающий конец 16. Штифт баланса 17. Боковая зона безопасности 18. Балансировка инерционного блока 19-20. Боковая зона инерции 21. Опорный диск 22. Собачка вращения
Виртуальный Грааль
Еще один низкоамплитудный концепт, существующий пока в еще более виртуальном состоянии, показал в этом году ветеран индустрии Доминик Рено. Часы Twelve First оснащены калибром DR01, поистине не имеющим аналогов в современном мире. Традиционный баланс заменен на специальный цилиндр, внутри которого находится трехопорное лезвие. Рубиновые опоры лезвия опираются на разделенную натрое и перевернутую горизонтально ось баланса. Такое положение оси делает ее неуязвимой, тогда как в традиционных часах цапфа оси баланса — самое тонкое место любого механизма при ударах. По бокам цилиндра расположены две пружины в форме арбалета, которые обеспечивают необходимое натяжение при колебании баланса-цилиндра и возвращают его в исходное положение (то есть выполняют работу привычного волоска). Амплитуда колебаний цилиндра всего 30о, что позволяет на данный момент увеличить запас хода часов до двух недель при частоте 36 000 пк/ч. При этом при 10 полуколебаниях в секунду спуск, построенный по принципу хронометрового, регистрирует только одно из них. Таким образом, Twelve First получают по-настоящему прыгающую раз в секунду стрелку без использования дополнительного ремонтуара, а только за счет особой организации спуска. Концепт выглядит сногсшибательно, что тут говорить, но существует пока только на головокружительных рендерах, поэтому повременим с восторгами.
Также стоит вспомнить о еще одном теоретическом концепте от De Bethune, над которым компания трудится уже около 10 лет и который был представлен в 2011 году под названием Resonique. Этот спуск основывается на акустическом резонансе в сочетании с особым магнитным спуском, работающим на частоте 928 Hz, или 6 681 600 пк/ч. Вопреки принятой традиции патентов, Денис Флажоле принял решение развивать проект в режиме Opensource, то есть материалы находятся в свободном доступе для того, чтобы все желающие могли поучаствовать в его разработке. Очевидно, такой формат намекает скорее на теоретическую направленность проекта, чем на решение конкретной прикладной задачи.
Выбранный конструкторами путь улучшения спуска (уменьшение амплитуды и повышение частоты) вызывает удивление своей предсказуемостью — ведь, казалось бы, для часовой индустрии это пройденный этап. К тому же из-за обилия инноваций многие проекты уже настолько технически сложны, что невозможно просто и доходчиво объяснить коллекционеру, как это все устроено и, главное, зачем оно нужно, если учесть, что 2-3 секунды погрешности хронометра COSC за глаза хватает подавляющему большинству владельцев механики. Правда, глядя на жизнерадостный синий кремний и детали необычный формы, на ум приходит хрестоматийная фраза — «Ну, во-первых, это красиво».
Что такое анкерный спуск в часах
Трояновский Василий Васильевич
Отечественная часовая промышленность, из года в год наращивая производственные мощности, выпускает все больше часов бытового назначения.
Население нашей страны имеет в своем распоряжении миллионы часов, различных по своему назначению и конструкции.
В процессе эксплуатации часов возникает необходимость их ремонта, периодической чистки и регулировки.
Развитие часовой промышленности требует более совершенной организации и техники ремонта часов.
В настоящее время строят специальные заводы по ремонту часов, крупные ремонтные базы, мастерские и т. п.
Создание ремонтных баз позволяет оснастить их современной техникой, организовать централизованное снабжение фурнитурой (запасными частями), ввести наиболее производительные методы ремонта, улучшить подготовку кадров часовых мастеров, занимающихся ремонтом.
Подготовка новых и повышение квалификации работающих часовых мастеров невозможна без соответствующей литературы.
В книге излагаются отдельные теоретические вопросы и даются практические указания, рассматриваются принципы устройства и работы различных часовых механизмов и их узлов; приведено описание отдельных операций ремонта часов, приборов и инструментов, применяемых при ремонте.
В отдельной главе изложены вопросы организации индивидуального и поточного методов ремонта.
Все замечания и предложения по данной книге, которые будут приняты автором с благодарностью, направлять по адресу:
Москва, И-164, Проспект Мира, 106, Машгиз.
БЫТОВЫЕ ПРИБОРЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ
§ 1. Классификация бытовых приборов определения времени
Приборы определения времени, применяемые в быту и технике, отличаются большим разнообразием не только конструктивных форм, принципиальных схем построения, но и принципами действия. Разнообразие конструктивных форм, схем и принципов построения приборов определения времени объясняется различным их назначением и условиями, в которых этим приборам приходится работать.
В зависимости от привода применяемого в приборах времени, они подразделяются на следующие группы:
а) с механическим приводом, в которых основной движущей силой является пружина любой формы или гиря; завод пружины или поднятие гири производятся рукой;
б) с электромеханическим приводом, в которых основной движущей силой также являются пружина или гиря, которые периодически в строго установленные моменты времени с помощью автоматически действующих электромагнитных систем возвращаются в исходное рабочее положение;
в) с электрическим приводом, в которых применяются различные формы электромагнитов периодического действия или с постоянно вращающимися якорями.
К этим группам относится подавляющее большинство приборов определения времени. В них для отсчета времени используются колебания различной частоты.
В бытовых часах для отсчета времени используются колебания маятника или баланса частотой от 0,5 до 3 гц.
В секундомерах и многих специальных технических приборах отсчета времени частота колебаний баланса находится в пределах от 2,5 до 200 гц. В зависимости от назначения приборы определения времени подразделяются на следующие группы:
а) для показа текущего значения времени; к этой группе относится все часовые приборы вне зависимости от принципа их действия, в задачу которых входит отсчет и показание текущего значения времени в секундах, минутах и часах;
б) для отсчета заранее заданных промежутков времени; сюда относятся приборы, производящие отсчет различных отрезков времени, и многие технические приборы, применяемые для регулирования технологических процессов.
По типу колебательных систем, являющихся основой отсчета времени, приборы могут быть подразделены на следующие группы:
а) с маятниковой колебательной системой; к этой группе относятся все типы часовых приборов, имеющих маятник в качестве регулятора;
б) с балансовой колебательной системой; к этой группе относятся все типы наручных, карманных, настольных, настенных и других типов часовых приборов, в которых баланс является регулятором хода; особенностью этой группы часовых приборов является то, что колебательная система с регулятором может работать при любом положении прибора;
в) приборы с электромагнитной колебательной системой; к этой группе преимущественно относятся электрические часы, синхронные часы, (различные электрические хроноскопы, различные реле времени.
Особенностью этих приборов является высокая точность отсчета времени при самых различных отсчитываемых промежутках.
Приборы данной группы получают все большее распространение как в технике, так и в быту.
§ 2. Гармонические колебания
Время измеряется путем регистрации периодически повторяющихся действий элементов приборов времени.
В современных приборах времени такие периодически повторяющиеся действия совершаются специальными элементами, способными при определенных условиях производить гармонические колебательные движения.
Для того чтобы уяснить работу часов, необходимо проследить за работой этих элементов.
На фиг. 1 показан пружинный маятник, с помощью которого можно пояснить гармоническое колебательное движение.
Фиг. 1. Пружинный маятник
Верхний конец пружины жестко закреплен, а к нижнему подвешен груз А.
Под действием груза пружина получит некоторое растяжение.
Если груз, находящийся в состоянии покоя, толчком переместить в направлении вертикали, как указано штриховой стрелкой, то груз переместится на некоторое расстояние.
Величина перемещения груза будет зависеть от силы полученного толчка и сопротивления пружины. В нижней точке В эти две силы будут уравновешивать друг друга. Возврат груза происходит за счет упругой реакции пружины.
Сила реакции пружины может быть столь значительной, что груз не только будет возвращен в исходное положение, но и поднят выше. Груз, переместившись выше положения покоя, остановится в положении Б и под действием силы тяжести устремится опять вниз, вызвав при этом растяжение пружины, и вновь пройдет положение покоя и т. д. Под действием толчка возникает гармонический колебательный процесс перемещения груза на какой-то период времени. По мере прохождения времени путь перемещения груза будет уменьшаться и в конечном счете он займет положение, из которого был выведен толчком. Процесс затухания колебательного движения происходит в результате затраты энергии пружины на преодоление сопротивления воздуха перемещению груза и преодоление внутренней реакции самой пружины.
Затухание колебаний груза может и не произойти, если толчок или так называемый импульс силы, выводящий груз из состояния покоя, периодически будет повторяться. Если повторяющийся импульс силы по своей величине не будет превышать сил трения, противодействующих перемещению груза, то в этом случае груз будет колебаться, перемещаясь между двумя точками — верхней Б и нижней В.
Путь перемещения груза между этими точками, или размах, принято называть амплитудой колебания. Время, прошедшее от начала перемещения груза до его возврата в исходную точку, принято называть периодом колебания Т.
Перемещение между двумя крайними точками Б к В происходит за половину периода — Т/2.
Аналогичное явление можно наблюдать, если на одном конце нерастяжимой нити (фиг. 2) подвесить небольшой груз А, а второй конец закрепить неподвижной точке О. Нить под действием груза займет вертикальное положение. На нить будет действовать сила тяжести Р. Такое состояние подвешенного груза называют состоянием покоя. Отведя груз на некоторый угол от положения покоя и отпустив его, последний начнет колебаться.