Реферат: Часы - величайшее техническое изобретение человечества

МИРЭА

РЕФЕРАТ

На тему:

Часы- величайшее техническое изобретение человечества.

Студенты: Олькиницкий В.Г., Кузнецов Д.М.

Группа: ОТО- 1 — 99

Преподаватель:Павленко А.Н.

Москва 2000 г.

Содержание

o

Введение ………………………………………………………… 2

o

Солнечные часы ………………………………………………… 3

o

Водяные часы …………………………………………………… 6

o

Огневые часы …………………………………………………… 9

o

Песочные часы ………………………………………………… 10

o

Механические часы …………………………………………… 11

o

Заключение ……………………………………………………. 21

o

Список литературы …………………………………………… 22

Введение

Путь, пройденныйчеловечеством с глубокой древности до наших дней, можно представить различнымобразом — можно описать его как вереницу великих событий, как серию биографийвеликих людей, можно отразить этот путь через историю философии, литературы илиискусства, через историю войн и еще многими другими способами. В настоящемреферате мы попытаемся показать развитиечеловеческой мысли через историю великого изобретения — часов. Пытливыйчеловеческий разум изобрел для измерения времени целый ряд инструментов,например, лунные, водяные, свечные часы, которые использовались вплоть до XVIIIвека, затем песочные часы и от XVIдо XVIIIвека масляные часы. Однакоиз-за своей зависимости от внешних условий и их колебаний, равно как и из-затехнического несовершенства эти средства измерения времени не нашли всеобщегоприменения.

По крайней мере 4000 летназад уже повсюду существовали часы различной степени сложности. Первымипопытались их сделать египтяне, которые изобрели звездные часовые карты, и можно былоопределить ночное время, наблюдая за подъемом звезд. Что касается дневноговремени, то поздние египтяне изобрели теневые часы. Тень от поперечной балкипостепенно пересекала ряд меток от восхода и до заката солнца. Набор инструкцийдля изготовления таких часов был найден в могиле фараона Сети I,который правил примерно в 1300 году до н.э. Такие простые теневые часы былипредшественниками солнечных.

Солнечные часы

Особо благоприятныеклиматические условия для измерения времени с помощью солнечных часов имелЕгипет. Известия о самых древних из древнеегипетских солнечных часов относитсяк эпохе правления Тутмоса III — первой половине XVв. дон.э. Одним из видов солнечных часов были ступенчатые часы в виде обелиска с двумянаклонными поверхностями, ориентированными по оси на восток — запад иразделенными на ступени. При восходе Солнца тень падала на край верхнейступеньки одной из этих поверхностей — восточной, затем постепенно опускалась,пока к полудню полностью не исчезала. Затем, после полудня, тень сновапоявлялась в нижней части западной поверхности, откуда она все поднималась дотех пор, пока при заходе Солнца не касалась грани верхней ступеньки.

На описанных солнечных часахвремя измерялось длиной, а не направлением отбрасываемой тени. Однако египтянеимели солнечные часы и со шкалой для определения направления отбрасываемойтени.

Известный римский архитектори зодчий Маркус Витрувий, работавший во времена правлений Цезаря и Августа,описывает в своем сочинении «Архитектура» не менее 13 видов солнечныхчасов. К ним относятся и не совсем обычные для северных областей Европыгоризонтальные полые полусферические часы — так называемые гемисферы.Внутренняя поверхность полушария представляла небесную полусферу с линией экватора,двумя линиями солнцестояния и с двенадцатичасовой шкалой времени. Изобретениетаких часов приписывают известному античному астроному Аристарху из Самеса,жившему в 320 — 250 гг. до н.э., который изготовил также солнечные часы сполукруглыми шкалами, разделенными на пять частей (часов) неодинаковой длины. Всовершенствовании греческих солнечных часов большое участие принимал иизвестный математик, врач, основатель греческой астрономии Евдокс из Книдоса,живший в 408 — 356 гг. до н.э.

Острый конец гномона,служивший первоначально египтянам для четкого ограничения тени на шкале, грекипозднее заменили небольшим круглым отверстием, так называемым солнечным оком,бросавшим на шкалу небольшую световую точку. Кроме указанных вышегоризонтальных часов, греки имели еще и более совершенные вертикальныесолнечные часы, так называемые гемоциклы, которые они располагали наобщественных зданиях.

Все древние солнечные часыбыли основаны на простом принципе гномона, у которого длина и направлениеотбрасываемой тени зависели не только от положения Солнца в данный момент нанебосводе, но и от времени года. При римском способе деления дня и ночи на 12часов весной и летом удлиняли дневные часы, а осенью и зимой их укорачивали.Античные солнечные часы вследствие своего несовершенства указывали такое время,главной чертой которого было то, что под влиянием изменяющегося наклона Солнцаизменялась в течение года длина дневных и ночных часов.

Более поздние античные имногие средневековые солнечные часы имели криволинейные шкалы, устраняющие этотнедостаток. Такими часами с более сложными и более точными шкалами времени,вычисленными для квартальных или месячных интервалов, пользовались примерно до XVвека.

Новую эпоху в развитиисолнечных часов открыло важное изобретение, датирующееся 1431 годом. Принципего заключался в установке теневой стрелки в направлении земной оси. Этимпростым нововведением было достигнуто то, что тень стрелки, называемой полуосью,после этого нововведения равномерно вращалась вокруг полуоси, поворачиваяськаждый час на 15o. Это дало возможностьввести равномерное время, которым можно было пользоваться в течение всего года,причем отрезки, соответствующие часам, были одинаковой длины независимо отизменяющейся высоты Солнца.

Следующим этапом в развитиисолнечных часов стали солнечные часы скомпасом. К первым создателем солнечных часов с корректирующим компасомотносится астроном и математик Региомонтан.

Экваториальные солнечныечасы с циферблатом, параллельным плоскости земного экватора, и гномоном, перпендикулярнымей, были, по существу, простейшими часами с равномерной шкалой времени.Создатели таких часов обычно исходили из того, что ими будут пользоваться вразличных географических широтах. Иногда такие часы имели стрелку с зубчатойпередачей и малый циферблат со стрелкой для отсчета минутных интервалов сточностью от 1 до 3 минут. Такие часы назывались гелиохронометрами. Былии экваториальные часы, устроенные так, что их циферблат указывалнепосредственно среднее солнечное время, а не местное солнечное время, как у обычных экваториальных часов.

Разновидности солнечныхчасов были весьма многообразны. Интересны кольцевые солнечные часы — один извариантов дорожных солнечных часов, — которые очень часто одновременно служилии в качестве декоративной подвески. Главной частью таких часов было латунноекольцо диаметром несколько сантиметров с другим передвижным кольцом, снабженнымотверстием для солнечного луча.

На внешней поверхности главного кольца обычногравировали начальные буквы наименований месяцев, а против них, на внутреннейповерхности, находилась часовая шкала. Перед измерением надо было повернутьменьшее, обычно железное, колечко так, чтобы отверстие для луча лежало унаименования соответствующего месяца. При измерении времени держали часы в положении,позволяющим солнечному лучу проходить через отверстие в шкале.

На подобном принципестроились и так называемые экваториальные кольца — аналогичные часы, наглавном кольце которых имелись еще два пересекающихся друг с другом круга.Позднее возник новый вариант с поперечиной вместо третьего кольца. На однойстороне этой поперечины были указаны месяцы, а на другой — знаки зодиака.Посередине имелась перемычка с малым отверстием для прохождения солнечноголуча.

Правильное положение этихчасов при измерении времени было таким, когда солнечный луч, проходящий черезотверстие, попадал на центральную линию экваториального круга.

В заключение этого разделахотелось бы коротко остановиться наодной из моделей дорожных солнечных часов, используемых индийскимипутешественниками. Они представляли собой деревянные восьмигранные палки сметаллическим острием длиной 160 см с вырезанными часовыми шкалами. В отверстиенад шкалой для соответствующего месяца вдвигался стержень длиной около 15 смтак, чтобы его острие при вертикальном положении палки отбрасывало тень нашкалу. На палке должно было быть 12 шкал. Поскольку для дней, удаленных отсолнцестояния на одинаковое время, действовали одинаковые условия, тодостаточно было иметь 8 шкал. Наименование ашадах эти часы получили потому сезону (июнь-июль), в котором совершались путешествия.

Солнечные часыникогда не утрачивали своего значения и продолжают конструироваться еще и внаши дни. Римляне усовершенствовали солнечные часы, с которыми мы знакомы внастоящее время, и даже сделали солнечные переносные часы, удобные дляпутешествий. Они просуществовали тысячелетия и еще долгое время оставалисьсредством проверки и координации для очень ненадежных колесных часов, пока небыли окончательно вытеснены благодаря изобретению спиральной пружины в качестверегулятора хода (1674г.), но об этом мы расскажем ниже.

Итак, в этом разделереферата мы рассмотрели устройство и функционирование солнечных часов, которые с годами совершенствовались иизменялись.

Солнечные часы с передвижнымпо высоте полюсом, компасом и шкалами с минутным делением были простым инадежным указателем солнечного времени, но страдали и некоторыми серьезныминедостатками. Их работа была связана с солнечной погодой и с ограниченнымпериодом работы — между восходом и заходом Солнца. Поэтому новые приборы дляизмерения времени принципиально отличались от солнечных часов. В то время какединица времени по солнечным часам выводилась из вращения Земли и ее движениявокруг Солнца, надо было создать искусственный эталон единицы времени,например, в виде интервала времени, необходимого для вытекания определенногоколичества вещества в хронометрическом устройстве.

Водяные часы

Около 1500 года до н.э.египетский придворный Аменемхет, судя по надписи на его могиле, изобрел водяныечасы, или клепсидру. Время позволяло определить падение уровня воды всосуде. Такие часы были особенно полезны жрецам, которым нужно было знать ночное время, чтобывовремя отправлять религиозные ритуалы и жертвоприношения в храме.

Самые древние из дошедших донас водяных часов относятся ко времени правления Аменхотепа III(начало XIVв. до н.э.), они были найдены в 1905 г. наразвалинах храма Амона — Ра в Карнаке.

Внешний вид египетских часовиз Карнаки. Прибор каждый вечер заполнялся водой, чтобы определить ночноевремя. Вода постепенно вытекала через тростниковую втулку на дне. Ход времениопределялся опусканием воды за отметки «часа». Так ночь делили на 12частей независимо от времени года, «время» на часах варьировалось подлине в течение года. Таким образом, 12 линий «часовых» отметокслегка различаются по высоте.

Простая форма первых водяныхчасов постепенно обогащалась новыми элементами. То, что клепсидра не зависелаот света Солнца, сделало из водяных часов прибор, пригодный для непрерывногоизмерения времени и днем, и ночью. Отсюда вытекали и различные стремления кизобретению остроумных гидравлико-пневматических механизмов для звуковойсигнализации о времени, для освещения часов ночью и т. д.

Водяные часы стали обычнымсредством определения времени в древнем мире, после того как появились в VIв. дон.э. в Китае. В Афинах, где были найдены остатки «городскихчасов», построенных в 350 г. дон.э., они были установлены для общегопользования. Ход часов контролировался поплавком, который опускался, когдавода через проточное отверстие в днепросачивалась наружу. Поплавок, по-видимому, соединялся с валом, который,опускаясь, передвигал стрелку. Степень износа ступенек, ведущих в колодец,позволяет предположить, что резервуар для воды должен был наполняться каждыйдень.

В греческом мире такжезанимались разработкой водяных часов. Такие часы были изготовлены александрийским изобретателемКтесибием около 270 г. до н.э. В часах, приводимых водяным колесом, Ктесибийосуществил идею передачи сил и движения зубчатым механизмом. Зубчатая передачасоединяла ведущий механизм со шкалой времени, расположенной на цилиндрическойповерхности поворотной колонны и разделенной вертикальными прямыми на четыреосновных поля. Система из 24 наклонных линий образовывала часовую шкалу дляизмерения планетных часов. Колонна со шкалой, приводимая водяным колесом,вращаясь вокруг своей оси, совершала один оборот в год. Поэтому и камерыводяного колеса в нижней части часов заполнялись водой медленно, причем водаподавалась в небольшом количестве по особому трубопроводу. Статуэтка сострелкой двигалась с помощью специального поплавкового механизма, управляемогодругой статуэткой, находящейся на другой стороне часов. Слезы — водяные капли,- капающие из глаз статуэтки, накапливались в сборники-подставки, откуда черезтрубопровод текли в поплавковую камеру стрелочного механизма. Кроме того, этичасы имели еще специальное устройство, которое через определенные интервалывыбрасывало на чашку мелкие камешки (это было звуковой сигнализацией ночныхчасов). Вторые часы Ктесибия усовершенствованы. Они отличаются от первых тем,что их стрелка в верхней части с циферблатом управлялась поплавком, подвешеннымна цепи, навернутой вокруг вала стрелочного указателя. Лунный календарь сзодиаком в нижней части часов тоже приводился в движение водяным колесом,камеры которого были закреплены непосредственно на задней стороне зодиаковойплиты.

В Афинской «Башневетров», построенной астрономом Андроником примерно в начале Iв. до н.э., на вершиненаходились солнечные часы, сложные водяные часы были внутри и показывали времяна циферблате, а вращающийся диск, показывал движение звезд и солнца черезсозвездия в течение года.

О широком применении водяныхчасов в самых разных ситуациях писали древние авторы около 360 г. до н.э.Платон описывал судей, «вынужденных работать по „водяным“ часам … безотдыха».

Наблюдение за временем ужестрого контролировалось. Более важную роль водяные часы играли в греческих иримских судах, где их использовали, чтобы выступающие укладывались в отведенноеим время. Если судебное разбирательство ненадолго прерывалось, например, для изучения документов, то трубку стокаперекрывали воском до тех пор, пока выступление не возобновлялось. В спортивных состязаниях часы использовалидля определения время на соревнованияхпо бегу в Римских играх.

Великолепные водяные часыбыли позднее сделаны в исламском мире. Особенно искусный образец был доставлениз Багдада первому императору священной Римской империи Карлу Великому (742 — 814 гг.) эмиссарами халифа Гарун аль — Рашида. Пара массивных водяных часов издвух сосудов, которые постепенно наполнялись, когда прибывала луна, а затем опорожнялись, когда она убывала, былисконструированы в XIв. в Толедо арабскими инженерами. Они былинастолько искусно сделаны, что служили более 100 лет, не требуя регулировки.

Очень старую традициюводяные часы имели в Китае. Верхом совершенства несомненно был проект большихпагодных астрономический водяных часов, разработанный в 1090 году и осуществленный Су-Сунгом.

Эти часы имели сигнальное устройство времени,похожее на то, которое имелось у водяных часов Ктесибия. Астрономическая частьего часов имела форму армилярной сферы и небесного глобуса. Особенностью этихчасов является большое водяное колесо с замкнутым кругооборотом воды,приводящее в движение часы в целом и являющееся некоторой аналогиеймеханического спуска, появившегося позднее в Европе у первых механическихчасов.

Таким образом, подобносолнечным часам, и эта группа простейших часов прошла долгий путь развития,сопровождавшийся возникновением интересных принципов действия и конструктивныхэлементов. Некоторые из них, например циферблат с перемещающейся по немустрелкой, груз в качестве движущей силы, зубчатые передачи, ролики, цепныеподвески, механизм боя и марионетки, разыгрывавшие различные сцены нашлиприменение в последующей эре хронометрии — эре механических часов.

Но, прежде чем рассматриватьмеханические часы, на наш взгляд, было бы целесообразно коротко остановитьсяеще на двух разновидностях часов — огневых и песочных, что бы создать болееполную картину развития часового дела.

Огневые часы

Первые огневые — свечныечасы появились в начале XIIIвека. Эти очень простыечасы в виде длинной тонкой свечи с нанесенной по ее длине шкалой, сравнительноудовлетворительно показывали время, а в ночные часы они еще и освещали жилище.Свечи, применявшиеся для этой цели, были длиной около метра. Отсюда ипроисходит обычай измерять длину ночи количеством сгоревших за ночь свечей. Кбоковым сторонам свечи обычно прикрепляли металлические штырьки, которые помере выгорания и таяния воска падали, и их удар по металлической чашкеподсвечника был своего рода звуковой сигнализацией времени.

В течение целых столетийрастительное масло служило не только для питания, но и в качестве светильногоматериала. На основе установленной экспериментально зависимости высоты уровнямасла от продолжительности горения фитиля возникли масляные лампадные часы. Какправило, это бывали простые лампады с открытой фитильной горелкой и состеклянной колбой для масла, снабженной часовой шкалой. Объем колбы подбиралитак, чтобы ее содержимого хватило для непрерывного свечения между 6 часамивечера и 8 часами утра. Толщиной и длиной горящего фитиля регулировали величинупламени и расход масла так, чтобы понижение уровня масла в колбесоответствовало имевшимся обозначениям времени. Позднее выявилось, чтопервоначальные цилиндрические или слегка выпуклые стеклянные сосудики под маслобыли источником некоторой погрешности в измерении времени. Дело в том, что приболее высоком уровне масла его давление вызывало более быстрое выгорание, чем впоздние ночные часы. Поэтому лампадные часы более позднего происхождения имелистеклянную колбу в виде расширенной кверху груши, чтобы таким образом хотя бычастично выровнять скорость сгорания масла. В XVIIIи XIXвеках появились и другиетипы лампадных часов с несколько более сложным принципом действия.

Главной частью иных огневыхчасов, так называемых фитильных, был фитиль в виде длинной металлическойпалочки, покрытой слоем дегтя с деревянными опилками. Жар тлеющих опилок,подожженных на одном конце палочки, постепенно пережигал тонкие, поперечнонатянутые волокна, с подвешенными шариками, которые падали в металлическуючашку. Иногда фитиль сворачивали в спираль, форма которой уже сама по себезаменяла часовую шкалу. Наиболее типичные для Китая фитильные часы имели формудракона, в хребте которого был специальный держатель для палочки. Скоростьсгорания фитиля зависела от многих обстоятельств, и для определения еетребовался большой опыт. Такие часы никогда не относились к приборам, которыепо точности можно было бы сравнить с солнечными или водяными часами. И тем неменее, эти часы являются развитием инженерной мысли в области часовых дел.

Песочные часы

Дата возникновения песочныхчасов неизвестна. Однако по сохранившимся данным можно полагать, что принциппесочных часов был известен в Азии значительно раньше начала нашеголетоисчисления. Обычно песочные часы рассчитывались на работу в течениеполучаса или часа. Реже встречались песочные часы, рассчитанные на непрерывноеизмерение времени в течение 3 часов, и лишь в совершенно редких случаях строилиогромные песочные часы, рассчитанные на 12 часов хода.

Производство стеклянных колбдля песочных часов было возможно благодаря известной уже производственнойтехнологии прозрачного стекла и его формирования в полые сферические колбы. Всуженное горлышко в месте стыка обеих колб после заполнения песком вкладываласьнебольшая горизонтальная металлическая диафрагма с отверстием, регулирующаяколичество и скорость пересыпания зернышек песка. Место стыка перевязывалосьплотной ниткой и закреплялось смолой. Точность песочных часов зависела оттехнологии изготовления самого песка. Колбы заполняли отожженным тонкозернистымпеском, просеянным многократно через тонкие сита и тщательно высушенным.Обработанный таким образом песок имел красноватую окраску; светлые беловатыепески происходили из жареных тонкомолотых яичных скорлуп; сероватый песокизготовлялся из цинковой и свинцовой пыли.

Точность песочных часовзависела также от формы колб, от гладкости их внутренних стенок, от равномерности прохождения песка черезрегулирующую диафрагму в горлышке, но прежде всего — от равномерной зернистостии сыпучести данного песка. В этом отношении самые лучшие результаты даваликолбы, заполненные свинцовым песком, зернистость которого бывала болееравномерной. Свинцовый песок отличался также тем, что при долгом использованиион меньше, чем другие виды песка, нарушал гладкость внутренних стенокстеклянной колбы.

Песочные часы никогда недостигали точности солнечных часов. Кроме того, при длительном пользованиитакими часами, их точность изменялась, поскольку зерна песка постепеннодробились на более тонкие, а отверстие в середине диафрагмы постепенноистиралось и увеличивалось, так что скорость прохождения песка через нихстановилась большей.

Шло время, научная мысльстремительно развивалась. Перед людьми вставали новые, все более сложные задачи.Водяные часы были непосредственными предшественниками механических часов,подготовившими их изобретение.

Механические часы

Первые упоминания о башенныхколесных часах в Европе приходятся на границу XIIIи XIVвеков. Могли ли такие часыпоявиться раньше? Чтобы ответить на этот вопрос, посмотрим, из каких основныхкомпонентов состоит часовой механизм. Таких главных узлов можно выделить шесть:

·

двигатель;

·

передаточный механизм из зубчатых колес;

·

регулятор, создающий равномерное движение;

·

распределитель, или спуск;

·

стрелочный механизм;

·

механизм перевода стрелок и завода часов.

Первые часовые механизмыприводились в движение энергией опускающегося груза. Приводной механизм состоялиз гладкого деревянного вала и намотанного на него пенькового каната с каменной,а позднее металлической гирей на конце. Благодаря силе тяжести гири, канатначинал разматываться и вращал вал. На вал было насажено большое или главноезубчатое колесо, находившееся в сцеплении с зубчатыми колесами передаточногомеханизма. Таким образом, вращение от вала передавалось механизму часов.

Период вращения колес взубчатой передаче зависит от отношения диаметров входящих в нее колес (илиотношения числа зубьев). Подбирая колеса с разным количеством зубьев, несложнодобиться, например, чтобы одно из них совершало оборот за 12 часов. Еслинасадить на вал этого колеса стрелку, то она будет совершать полный оборот зато же время. Понятно, что так же можно подобрать колеса, делающие полный оборотза минуту или за час; с ними можно соединить секундную и минутную стрелки. Нотакие часы появились значительно позже — только в XVIIIвеке, а до этогоиспользовалась единственная часовая стрелка. Назначение передаточного механизмав таких часах состояло в том, чтобы передать и преобразовать соответствующимобразом движение от главного зубчатого колеса к часовому колесу.

Однако, чтобы часы моглислужить для измерения времени, стрелка должна совершать свои обороты с одной итой же периодичностью. Между тем груз движется под действием сил притяжения сускорением. Если бы гиря опускалась свободно, то вал вращался бы ускоренно,соответственно стрелка делала бы каждый следующий оборот за более короткоевремя, чем предыдущий. Столкнувшись с этой проблемой, средневековые механикисообразили, что ход часов не может зависеть только от движения груза. Механизмнеобходимо было дополнить еще одним устройством. Это устройство должно былообладать собственным, независимым «чувством времени» и в соответствиис этим управлять движением всего механизма. Так родилась идея регулятора.

В первых механических часахрегулятором служило коромысло (билянец). Коромысло с древних временприменялось в таком широко распространенном устройстве, как весы. Если накаждое плечо таких коромысловых весовпоместить равные грузы, а потом вывести весы из состояния равновесия, коромыслобудет совершать достаточно равные колебания наподобие маятника. Хотя этаколебательная система уступает во многих отношениях маятнику, она вполне можетиспользоваться в часах. Но любой регулятор, если постоянно не поддерживать егоколебания, рано или поздно остановится. Для того чтобы часы работали,необходимо, чтобы часть двигательной энергии от главного колеса постояннопоступало к маятнику или билянцу. Эту задачу в часах выполняет устройство,которое называется распределителем, или спуском. Спуск всегда был и остаетсясамым сложным узлом в механических часах. Через него осуществляется связь междурегулятором и передаточным механизмом. С одной стороны, спуск передает толчкиот двигателя к регулятору, необходимыедля поддержания колебаний последнего, а с другой стороны, подчиняет движениепередаточного механизма (а следовательно, и действие двигателя) закономерностидвижения регулятора. Правильный ход часов зависит главным образом от спуска.Именно над его конструкцией больше всего ломали голову изобретатели. Самыйпервый спуск представлял собой шпиндель с палетами, поэтому его называютшпиндельным.

В первых часах не былоспециального механизма завода. Вследствие этого подготовка часов к работетребовала очень больших усилий. Мало того, что по несколько раз в деньприходилось поднимать на значительную высоту очень тяжелую гирю, надо было ещеи преодолевать огромное сопротивление всех зубчатых колес передаточногомеханизма. (Понятно, что главное колесо, если оно жестко сидит на валудвигателя, при подъеме гири будет вращаться вместе с валом, а с ним будутвращаться и остальные колеса). Поэтому уже во второй половине XIVвекаглавное колесо стали крепить таким образом, что при обратном вращении вала(против часовой стрелки) оно оставалось неподвижным.

Таким образом, из шестиописанных нами главных узлов часового механизма большая часть по отдельностиуже использовалась в античности. Новыми были только два изобретения: идеяподвешивать груз в качестве двигателя длячасов и идея использовать шпиндель в качестве спуска. Любопытно, что обе этитехнические находки средневековая легенда приписывает одному человеку - ученому монаху Герберту, который позжесделался римским папой под именем Сильвестра II. Известно, что Герберт всюжизнь очень интересовался часами и в 996 году собрал первые в истории башенныечасы для города Магдебурга. Так как эти часы не сохранились, по сей деньостается открытым вопрос — какой принцип действия они имели. Большинствосовременных исследователей уверены, что они были водяными. В пользу этогоговорит так же то обстоятельство, что следующие башенные часы, которые сбольшим или меньшим основанием можно считать механическими, появились в Европетолько через триста лет.

Но как бы то ни было, эрамеханических часов в Европе началась только в конце XIIIвека. В 1288 году башенныечасы были установлены в Вестминстерском аббатстве в Англии. В 1292 году часамиобзавелся храм в Кентербери. В 1300 году встречается сообщение о том, чтобашенные часы сооружены во Флоренции (упоминание об этих часах сохранилось в«Божественной комедии» Данте). В 1314 году часы были уже вофранцузских Каннах.

Ни один из этих раннихмеханизмов не сохранился до наших дней, имена их создателей тоже неизвестны.Однако мы можем достаточно точно представить себе их устройство. Самый простойчасовой механизм (если не брать во внимание механизм боя) может включать в себявсего три зубчатых колеса. Очевидно, что все упомянутые ранее часы представлялисобой пример простого трехколесного механизма с однострелочным циферблатом.

От главного колеса,посаженного на вал двигателя, движение передавалось на маленькую шестерню,находившуюся на одной оси с коронным (или ходовым) колесом, которое былоснабжено зубцами, имеющими форму зубьев пилы и расположенных перпендикулярнооси колеса. Это колесо было неотъемлемой частью спускового устройства, илишпиндельного спуска, имевшего своей задачей регулирование скорости движениязубчатой передачи.

Коронное колесо, получая энергию от зубчатойпередачи, затрачивало ее на вращение шпинделя, с которым оно находилось впостоянной связи.

Шпиндель был снабжен двумя палетами, размещенными нанем против нижнего и верхнего зуба коронного колеса. Палеты по отношению друг кдругу располагались под углом 90 градусов и поочередно зацепляли зубцыкоронного колеса, вызывая вращение шпинделя с палетами то в одну, то в другуюсторону. Когда, например, выступающий зуб колеса сталкивался с нижней палетой иударялся об нее, это приводило к вращению шпинделя на его оси и следовательно,к тому, что верхняя палета черезнекоторое время входила в промежуток между зубьями, находящимися в верхнейчасти колеса. Давление, оказываемое верхним зубом, изменяло вращение шпинделяна обратное. Зуб ходового колеса при каждом таком повороте шпинделяосвобождался. Но колесо сразу попадало в контакт с другой палетой, и так весь процесс повторялся снова. При каждомповороте шпинделя колесо успевало повернуться только на один зубец. Скоростьповорота шпинделя определялась регулятором, который представлял собой, как ужеговорилось, коромысло с передвигающимися по нему грузами. Если грузы перемещалиближе к оси, шпиндель начинал поворачиваться быстрее, и часы ускоряли свой ход.Если грузы перемещали ближе к краю — ход часов замедлялся.

Такой была концепция раннихмеханических часов. Но уже очень скоро устройство их заметно усложнилось. Прежде всего, увеличилось число колеспередаточного механизма. Вызвано это было тем, что при значительной разнице вчисле зубьев между ведущим и ведомым колесами получались очень большиепередаточные отношения, механизм испытывал сильную нагрузку и быстроизнашивался. Груз в таких часах опускался очень быстро и его приходилосьподнимать по пять, шесть раз в сутки. К тому же для создания большихпередаточных отношений требовались колеса слишком большого диаметра, чтоувеличивало габариты часов. Поэтому стали вводить промежуточные дополнительныеколеса, в задачу которых входило плавно увеличивать передаточные отношения.

Посмотрим, например, наустройство часов Вика установленных в 1370 году в королевском дворце в Париже.

Вокруг деревянного вала А, диаметромоколо 30 см, был намотан канат с гирей В на конце. Гиря весомоколо 500 фунтов (200 кг) падала с высоты 1

еще рефераты

Еще работы по разное

Судовые дымовые трубы

29 Августа 2013

Реферат по разное

Судовое оборудование для работ под водой норвежского судна "ОГЮСТ"

29 Августа 2013

Реферат по разное

Жизнь и творчество Дэвида Духовны

29 Августа 2013