Zegarek

Mechanizm zegarowy mechanicznego zegarka na rękę Prim

Mechanizm zegarowy odnosi się do wewnętrznego działania urządzeń mechanicznych zwanych zegarami i zegarkami (gdzie jest również nazywany ruchem ) lub innych mechanizmów, które działają podobnie, wykorzystując szereg kół zębatych napędzanych sprężyną lub ciężarem.

Mechanizm zegarowy jest często napędzany silnikiem zegarowym składającym się ze sprężyny głównej , spiralnej sprężyny skrętnej z metalowej taśmy. Energia jest magazynowana w sprężynie głównej ręcznie poprzez jej nakręcenie , przekręcenie klucza przymocowanego do grzechotki , który mocniej skręca sprężynę główną. Następnie siła sprężyny głównej obraca koła zębate mechanizmu zegarowego, aż do wyczerpania zmagazynowanej energii. Przymiotniki nakręcane i napędzane sprężyną odnoszą się do urządzeń zegarowych napędzanych sprężyną główną, do których należą zegary i zegarki, minutniki kuchenne , pozytywki i nakręcane zabawki .

Historia

Najwcześniejszym znanym przykładem mechanizmu zegarowego jest mechanizm z Antykithiry , komputer analogowy z przekładnią zębatą z pierwszego wieku pne, nieco podobny do astrolabium , do obliczania pozycji astronomicznych i zaćmień, odzyskany z greckiego wraku statku. Istnieje wiele innych opisów mechanizmów zegarowych w starożytnej Grecji, nawet w jej mitologii , a sam mechanizm jest wystarczająco wyrafinowany, aby wskazać znaczącą historię pomniejszych urządzeń prowadzących do jego powstania.

W pewnym momencie ten poziom wyrafinowania technologii zegarowej został utracony lub zapomniany w Europie i powrócił dopiero, gdy został przywieziony ze świata islamskiego po wyprawach krzyżowych , wraz z inną wiedzą prowadzącą do renesansu . Mechaniczny w końcu odzyskał odpowiednik przedrzymskich poziomów technologicznych w XIV wieku.

Podobnie jak w mitologii greckiej, w legendach innych kultur pojawiają się ambitne twierdzenia o automatyzacji. Na przykład w żydowskiej legendzie Salomon wykorzystał swoją mądrość do zaprojektowania tronu z mechanicznymi zwierzętami, które okrzyknęły go królem, gdy na nim wstąpił ; siadając, orzeł wkładał mu na głowę koronę, a gołąb przynosił mu zwój Tory . Mówi się również, że kiedy król Salomon wstąpił na tron, uruchomiono mechanizm. Gdy tylko wszedł na pierwszy stopień, złoty wół i złoty lew wyciągnęli po jednej nodze, aby go podeprzeć i pomóc mu wspiąć się na następny stopień. Z każdej strony zwierzęta pomagały królowi wstać, aż usiadł wygodnie na swoim tronie.

W starożytnych Chinach ciekawy opis automatyzacji znajduje się w tekście Lie Zi , napisanym w III wieku pne. Znajduje się w nim opis znacznie wcześniejszego spotkania króla Mu z Zhou (1023-957 pne) z inżynierem mechanikiem znanym jako Yan Shi, „rzemieślnikiem”. Ten ostatni z dumą podarował królowi naturalnej wielkości figurę w kształcie człowieka, wykonaną przez jego mechaniczne dzieło ( pisownia Wade-Giles ):

Król patrzył na postać ze zdumieniem. Szedł szybkimi krokami, poruszając głową w górę iw dół, tak że każdy wziąłby go za żywego człowieka. Rzemieślnik dotknął jego podbródka i zaczął śpiewać, idealnie dostrojony. Dotknął jego dłoni i zaczął ustawiać się w pozie, zachowując idealny czas ... Gdy przedstawienie dobiegało końca, robot mrugnął okiem i zbliżył się do obecnych pań, po czym król był wściekły i miałby Yen Shih [Yan Shi] stracony na miejscu, gdyby ten ostatni, w śmiertelnym strachu, natychmiast nie rozebrał robota na kawałki, aby mógł zobaczyć, czym naprawdę jest. I rzeczywiście, okazało się, że to tylko konstrukcja ze skóry, drewna, kleju i lakieru, w różnych kolorach bieli, czerni, czerwieni i błękitu. Zbadawszy go dokładnie, król stwierdził, że wszystkie narządy wewnętrzne są kompletne — wątroba, żółć, serce, płuca, śledziona, nerki, żołądek i jelita; a na nich znowu mięśnie, kości i kończyny ze stawami, skórą, zębami i włosami, wszystkie sztuczne… Król spróbował efektu zabrania serca i stwierdził, że usta nie mogą już mówić; zabrał wątrobę i oczy już nie widziały; zabrał nerki, a nogi straciły zdolność poruszania się. Król był zachwycony.

Inne godne uwagi przykłady to gołąb Archytasa , wspomniany przez Aulus Gellius . Według Han Fei Zi i innych tekstów, podobne chińskie relacje o latających automatach są napisane o filozofie Mohist Mozi z V wieku pne i współczesnym mu Lu Ban , którzy stworzyli sztuczne drewniane ptaki ( ma yuan ), które mogły z powodzeniem latać.

W XI wieku mechanizm zegarowy był używany zarówno do zegarków, jak i do śledzenia wydarzeń astronomicznych w Europie. Zegary nie odmierzały czasu zbyt dokładnie jak na współczesne standardy, ale przyrządy astronomiczne były starannie używane do przewidywania pozycji planet i innych ruchów. Ta sama oś czasu wydaje się obowiązywać w Europie, gdzie w tamtych czasach w zegarach używano mechanicznych wychwytów.

Filipowi Dobremu , księciu Burgundii , podarowano zegar napędzany sprężyną . Stało się to standardową technologią wraz z ruchami opartymi na ciężarze. W połowie XVI wieku Christiaan Huygens wziął pomysł od Galileo Galilei i rozwinął go w pierwszy nowoczesny mechanizm wahadłowy . Jednakże, podczas gdy sprężyna lub ciężar zapewniały siłę napędową, wahadło jedynie kontrolowało szybkość uwalniania tej siły za pomocą pewnego mechanizmu ucieczki (wychwytu) z regulowaną szybkością.

Instytut Smithsona ma w swoich zbiorach mechanicznego mnicha o wysokości około 15 cali (380 mm), prawdopodobnie datowanego już na 1560 r. Mnich jest napędzany sprężyną z naciągiem klucza i idzie ścieżką kwadratu, uderzając się w pierś prawą ręką, podnosząc i opuszczając mały drewniany krzyż i różaniec w lewej ręce, obracając się i kiwając głową, przewracając oczami i wypowiadając bezgłośnie kondolencje. Od czasu do czasu podnosi krzyżyk do ust i całuje go. , że mnich został wyprodukowany przez Juanelo Turriano , mechanika Świętego Cesarza Rzymskiego Karola V.

Przegląd

Klucze różnej wielkości do nakręcania sprężyn w zegarach

Mechanizm zegara ściennego, Ansonia Co. 1904

Często moc urządzenia jest w nim przechowywana za pośrednictwem urządzenia zwijającego, które przykłada naprężenie mechaniczne do mechanizmu magazynowania energii, takiego jak sprężyna główna , co wiąże się z pewną formą ucieczki ; w innych przypadkach można wykorzystać siłę ręczną. Typowe jest użycie kół, połączonych tarciem lub zębami , w celu przekierowania ruchu lub zwiększenia prędkości lub momentu obrotowego ; wiele mechanizmów zegarowych zostało skonstruowanych głównie po to, aby służyć jako widoczne lub ukryte tour de force mechanicznej pomysłowości w tej dziedzinie. Czasami zegary i mechanizmy odmierzające czas są używane do odpalania materiałów wybuchowych, timerów, alarmów i wielu innych urządzeń.

Przykłady

Najczęstszymi przykładami są mechaniczne zegary i zegarki. Inne obejmują:

Nakręcane zabawki – często jako prosty silnik mechaniczny lub do tworzenia automatów . Mogą to być albo klucze, jak wiele XX-wiecznych modeli pociągów , albo prostszy silnik typu pullback .
Większość okiennic skrzydłowych wykorzystuje mechanizm zegarowy podobny do mechanizmu zegarków naręcznych, który mierzy czas otwierania i zamykania ostrzy żaluzji.
Mechanizmy obracające soczewkę latarni morskich przed silnikami elektrycznymi.
Kalkulatory mechaniczne , używane przed opracowaniem komputerów elektronicznych w okresie II wojny światowej. Do najbardziej złożonych należały silniki różnicowe i analityczne Babbage'a , które były mechanicznymi wersjami komputerów.
Modele astronomiczne, takie jak planetoidy , których historia obejmuje setki lat.
Pozytywki , które były bardzo popularne w XIX wieku i na początku XX wieku.
Prawie wszystkie gramofony zbudowane przed 1930 rokiem.
Ręcznie zasilany sprzęt elektryczny, taki jak radio z zegarem , w którym sprężyna magazynująca energię, stanowiąca znaczną część rozmiaru i wagi urządzenia, obraca znacznie mniejszy generator elektryczny ; taki sprzęt jest bardzo popularny tam, gdzie brakuje baterii i prądu sieciowego (prąd domowy).