"Saint Jerome in the cell" (detail) minangka ukiran tembaga sing digawe dening Albrecht Dürer ing taun 1514. Ing tembok minangka simbol filosofis penting - jam pasir.
Jam liwati, lan dina, lan taun.
Aku pengin goyangake sawetara turu
Delengen pasuryane manungsa, alam,
Ngilangi wayah surup...
A. Blok
Aku pengin goyangake sawetara turu
Delengen pasuryane manungsa, alam,
Ngilangi wayah surup...
A. Blok
Mesin wektu
Modernitas wis nggawa ing urip kita akeh perkara sing generasi sadurunge ora ngerti. Jeneng GPS lan GLONAS akeh mlebu ing urip kita ing ambang abad. Nanging padha ora digawe kanggo kita, sing kaya kanggo mangerteni carane akeh kilometer sampeyan mlayu utawa lumaku ing latihan esuk, nanging kanggo perang. Saiki kita ndeleng kepiye kabeh peralatan mabur, nyopir, ngambang nggunakake navigasi satelit. Landasan sistem iki, saliyane unit komputasi elektronik lan pesawat ruang angkasa, yaiku piranti pangukuran wektu. Apa ing saben dinten gesang disebut jam atom, lan ahli - standar frekuensi lan wektu. Utawa, contone, pandhu arah inersia ing kapal selam utawa pluru - gyroscopes, accelerometers, kalkulator lan meter wektu. Ing asas, kabeh pandhu arah mbutuhake referensi kanggo wektu pas. Iki saiki, nanging apa sadurunge? Ya, padha.
Wektu sing luwih akurat, luwih akurat kita bakal nemtokake lokasi kita. Ing jaman panemuan geografis sing gedhe, akurasi nemtokake lokasi ing Samudra Pasifik, plus utawa minus 100 mil, ora kaget sapa wae. Yen, paling ora, dheweke bisa nemtokake garis lintang, mula bujur gumantung karo akurasi jam kasebut. Ing khatulistiwa, drift jam 1 menit saka wektu meridian nol menehi kesalahan urutan 27 kilometer. Bayangna sepira adohe jam kapal wis pirang-pirang wulan lelayaran. Pitakonan wektu sing tepat wis dadi strategis. Tanah-tanah lan selat-selat kang wis ditemokaké sadurungé ilang, prau-prau ambruk ing karang, kang, miturut kapten, adoh, adoh. Armada Inggris ilang luwih akeh kapal amarga kesalahan navigasi tinimbang saka pertempuran. Ing wiwitan abad kaping 20, kompetisi 000 kilogram diumumake kanggo nggawe kronometer laut. Karya ing sampel pungkasan ditindakake luwih saka 50 taun.
Kanggo ngerti manfaat saka watchmaker John Harrison, sampeyan kudu katon ing jaman sadurungé lan ngerti carane, carane nyoba lan kesalahan, manungsa nggawe karya seni engineering iki. Temenan, topik ngukur wektu akeh banget lan macem-macem, mula kita bakal nyoba mbatesi macem-macem masalah sing dipikirake menyang jam tangan mekanik.
Lan tujuan artikel kasebut ditetepake kaya ing ngisor iki - kanggo nggawe ide dhasar babagan apa sing dadi basis gerakan jam tangan, piranti sing nransfer bagean, unsur, solusi teknis menyang jam tangan mekanik. Apa prinsip dhasar konstruksi, carane langkah demi langkah para penemu nggawe dheweke luwih apik lan luwih apik, nambah fungsi anyar, entuk kesempatan anyar. Path kanggo gol iki diwiwiti kanthi pertimbangan jam kuna.
Supaya luwih jelas nampilake genesis piranti pangukuran wektu, kita nemtokake sawetara subsistem ing antarane sing nemtokake karyane:
• A simpul sing nemtokake akurasi, stabilitas mesthi. Generator jam, osilator. Akibaté, pendulum ing tembok lan jam menara, balancer ing bangkekan dadi kaya.
• Sumber energi - bobot alon sudo mudhun, spring bengkong, banyu ing jam banyu.
• Unit sinkronisasi osilator kanthi operasi transmisi mekanik lan jam "mompa" osilator ditindakake kanthi nggunakake roda uwal lan garpu (jangkar), drive stepper.
• Piranti layanan kayata sungu, indikator planet, tanggalan, tokoh, lan barang dekoratif lan informasi liyane sing bisa dipindhah.
• Transmisi mekanik utama sing nyambungake subsistem ing ndhuwur.
Ayo coba nimbang kanthi conto carane saben subsistem kasebut dikembangake sajrone pirang-pirang abad. Ngrusak subsistem bakal mbantu kita nyorot owah-owahan sing signifikan ing kasus nalika unsur kuno lan solusi revolusioner anyar digabungake ing siji mekanisme.
Jam banyu saka Ktesibius. abad II. BC e.
mundur
Ing Yunani kuna, clepsydras (jam banyu) wis ana ing abad kaping XNUMX SM. BC e. Iki digunakake ing proses pengadilan - wektu sing ditemtokake kanggo pidato wis ditemtokake: nalika subyek saka proses kasebut ora dadi masalah sing penting, banyu sithik diwutahake, nanging yen nasibe wong wis diputusake, banyu diwutahake nganti kebak. . Yen wicara diselani nalika maca dokumen utawa wawancara saksi, bolongan ing clepsydra dipasang nganti penutur wiwit ngomong maneh. Kanggo rong speaker, jumlah banyu sing padha diwutahake - padha bisa ngomong ing wektu sing padha, nanging kaping pindho jumlah banyu sing diwutahake bebarengan mili luwih cepet.
Panggunaan clepsydra kanggo netepake dawane wicara penutur ing pengadilan kasebut ing sawetara komedi Aristophanes sing ditulis patang abad sadurunge jaman kita. Ing salah sawijining komedi, Demosthenes kasebut minangka pamicara. Dheweke nuduh penjaga "nyolong" banyu sing diwutahake menyang clepsydra. Nalika wicara kasebut diselani ing kesempatan liyane, dheweke nuntut kanggo mungkasi banyu, nandheske kanthi cara iki supaya dheweke ngapresiasi saben wektu sing diwenehake marang dheweke. Mbok ekspresi kita "banyu tumpah" ing obrolan, nuduhake sampah wektu sing larang regane, bali menyang piranti iki.
Ing jaman kuna, wektu awan lan wengi beda-beda. Dina, yaiku, jam awan, tanpa dipikirake wektu taun, dibagi dadi 12 bagean sing padha, sing diarani jam awan. Wengi - wektu sing teka sawise srengenge surup lan terus nganti srengenge munggah, uga dibagi dadi 12 bagean sing padha, saben-saben diarani jam wengi. Mangkono, dina, kaya saiki, dibagi dadi 24 jam, mung beda-beda durasine. Cetha yen kaping pindho saben taun - sajrone periode equinox musim semi lan musim gugur - jam awan lan wengi padha karo, dadi padha karo jam modern kita.
Dadi, Ktesibius utawa Ctesibius (Yunani Κτησίβιος, taun aktivitas 285-222 SM) - sawijining panemu lan matématikawan Yunani kuna sing manggon ing Alexandria minangka salah sawijining sing pisanan ngetrapake hukum hidraulik lan mekanik ing sawetara jam. Dheweke nggawe jam banyu kanthi dial lan tangan, lan nambah akurasi.
Akurasi pangukuran gumantung marang keseragaman lan kesinambungan proses banyu sing mili saka prau menyang prau. Kanggo mesthekake repeatability saka proses kebanjiran banyu, prau ing clepsydra kapenuhan mung kanggo tingkat tartamtu. Mung banyu sing diresiki diwenehake menyang clepsydra. Saka clepsydra, banyu mili terus menyang prau liyane. Wektu ditemtokake dening jumlah banyu ing kono.
Jam banyu saka Ktesibius. Rekonstruksi lan skema karya.
1. Tangki banyu. 2. Wadah kanthi indikator ngambang. 3. Siphon kanggo discharge saben dina banyu. 4. Drive wheel mekanisme ngowahi drum. 5. Mekanisme rotasi drum. 6. Drum kanthi skala kanggo ganti jam awan lan wengi. 7. Indikator wektu.
Jam banyu Ctesibius nggunakake dial kanthi skala sing dicithak ing drum rotary. The float karo pointer dipindhah vertikal ing sadawane skala, kang wis lulus sesuai karo durasi beda dina lan wengi jam. Drum karo dial dipasang ing pedestal sing manggoni mekanisme jam.
Garis jam melengkung sing digambar ing kolom kanggo kabeh 24 jam diwilang supaya munggah saka float bakal konsisten karo jam unequal dina lan wengi. Kanggo njupuk menyang akun owah-owahan iki ing duration saka jam gumantung ing mangsa, garis jam diganti posisi relatif kanggo dhasar ngisor drum - a silinder dial. Drum muter saben dina 1/365 saka bunder supaya ing sasi mangsa pointer dipindhah liwat bagean dial ngendi garis jam awan padha nyedhaki saben liyane, lan garis jam wengi padha luwih loro, lan ing mangsa panas iku kosok balene.
Ing pedestal jejere kolom-dial ana rong tokoh. Luh mili saka mripate tokoh kiwa, banyu mili mudhun pipa khusus mudhun menyang pedestal lan tiba ing prau karo float. Ing rod, ditempelake ing mburi ngisor saka float, tokoh karo pitunjuk panah dipasang ing ndhuwur. Minangka banyu mboko sithik kapenuhan silinder, tokoh iki alon wungu, lan tangan nuduhake wektu ing dial. Nalika jam 24 teka, liwat siphon dipasang ing prau karo float, banyu cepet lemes, ngidini indikator wektu kanggo sink. Banyu saka siphon diwutahake menyang roda banyu, sing, kanthi nggunakake sistem roda gigi, nguripake kolom 1/365 saka giliran lengkap kanggo nggawa garis jam menyang posisi kanggo ngukur interval saben jam dina sabanjure.
Ayo ndeleng kepiye solusi teknik sing ditindakake ing jam tangan iki dibayangke ing limang subsistem jam tangan mekanik sing wis diterangake sadurunge.
Osilator durung lair, adoh saka iku. Nanging ditemokake cara sing nambah stabilitas aliran banyu saka prau pisanan. Mripate figurine sing nangis digawe saka watu permata kanthi bolongan, lan luwih tahan banyu.
Bobot banyu digunakake minangka sumber energi kanggo operasi mekanisme kasebut.
Ora osilator, ora sinkronisasi. Kita ngenteni luwih saka 1 taun.
Ing pangertèn tartamtu, turntable hemat wektu awan nambah akurasi lan dadi piranti layanan. Ing sawetara modifikasi, jam tangan kasebut nggunakake sinyal swara, kaya ing jam weker banyu Plato, utawa mekanisme perkusi mekanik.
Transmisi mekanik, bebarengan karo hidrolik, njamin gerakan panah lan dial. Modifikasi piranti kasebut diwenehake karo sinyal swara, contone, singsot, lonceng muni, bal logam sing tiba ing gong.
Jam Arab. Pertengahan abad kaping XNUMX
Sing paling menarik yaiku jam karo pengatur merkuri sing diwenehake ing "Kitab Pengetahuan Astronomi" (Libros del Saber Astronomie), sing disusun saka sumber Arab dening sekelompok ilmuwan kanggo Alphonse X saka Castile. Saka telung koleksi ilmiah sing ditugasake Alfonso X antarane 1276 lan 1279, iki mung siji sing bisa urip kanthi teks asli sing utuh. Kira-kira patang atus kaca deskripsi, tabel kalkulasi, diagram lan gambar sing dikhususake kanggo instrumen astronomi, cara ngamati obyek langit, pangolahan data, grafik bintang, kalebu deskripsi jam.
Lembar saka manuskrip Libros del Saber Astronomie, nuduhake diagram jam. 1. Wadah karo merkuri, dibagi karo partisi kanthi bolongan lan dipasang ing drum. 2. Drum karo rante tatu mimpin dening bobot. 3. Kargo. 4. Sawetara jinis transmisi mekanik. 5. Gear drive. 6. Gear mimpin karo dial.
Beban sing digantung saka tali sing ngubengi drum diimbangi karo bobot merkuri ing kompartemen wadah merkuri, sing diunggahake sajrone rotasi drum. Mercury alon-alon mili saka kompartemen menyang kompartemen, nyoba njupuk posisi keseimbangan. Nanging iki upsets imbangan saka kabèh sistem lan ndadékaké menyang giliran anyar saka drum. Kacepetan rotasi drum gumantung saka volume merkuri lan ukuran bolongan. Merkuri sing mili menyang wadhah kasebut nyetabilake rotasi drum nganti tali sing dililit ing wadhah kasebut rampung unwound.
Skema lan gambaran saka jam karo regulator rotasi merkuri saka Libros del Saber Astronomie. Gambar kasebut menarik minangka conto dokumen utama sing digarap para sejarawan.
Sampeyan kudu nyatet sing ing sastra modern gambaran saka jam kuna kadhangkala mbantah saben liyane lan beda banget saka diagram lan gambar presented ing karya padha. Skema cukup kira-kira, ora mesthi bisa digunakake utawa ora lengkap. Bisa dingerteni, amarga mekanisme kasebut durung tekan kita, nanging mung dikenal ing literatur. Conto jam Arab iki nuduhake keterbatasan materi sing kudu ditindakake peneliti. Mulane, angel nyatakake sawetara fakta kanthi akurasi 100%. Ana tansah kamungkinan saka kesalahan, misunderstanding saka informasi presented ing document, lan malah diagram tanpa akeh rincian penting ing tangan.
Ilustrasi jam liyane ditampilake ing risalah "The Book of Knowledge on Ingenious Mechanical Devices" (1206) dening mekanik Islam, penemu, ahli matematika lan astronom Al-Jazari sing misuwur. Buku kasebut nggambarake desain puluhan penemuan teknis rumit sing digunakake ing abad XII-XIII: jam, kunci kombinasi, banyu mancur lan musik. robot.
Ilustrasi saka Al-Jazari The Book of Knowledge on Ingenious Mechanical Devices.
Ana sawetara rekonstruksi jam tangan kasebut, nanging kasunyatane ora satus persen. Mulane, miturut katrangan, kita bisa ngomong yen bunder zodiak nguripake, ing wektu tartamtu lawang karo tokoh lan prasasti mbukak (lawang paling kiwa ing tokoh mbukak, tokoh ing ndhuwur, piring karo prasasti ing ngisor iki. ), dumunung ing sangisore zodiak, saka wektu kanggo wektu para musisi wiwit ngalahake drum, kanggo nggawe sinyal swara. Ing interval sing luwih cendhek, bal logam tiba metu saka cucuk manuk, sing tiba kanthi clang menyang mangkok. Mekanisme dhewe dumunung ing mburi watch, padha cukup Komplek kanggo nyedhiyani kabeh fungsi iki.
Jam banyu. Cina. 1066 Masehi e.
Jam banyu nduweni tradhisi kuna ing China. Pambangunan jam kuwi wiwit ing kene watara abad 725-XNUMX Masehi. e., ing wektu sing padha Pahlawan Alexandria nggarap panemune. Banjur Chang Heng mbangun globe langit sing didorong dening daya banyu. Mengko, ing XNUMX, Yi-Hsing nggawe clockwork luwih rumit karo mekanisme banyu-driven.
Desain paling maju diwujudake ing jam banyu astronomi pagoda, dirancang lan dibangun ing 1090 dening Su-Sung ing provinsi Honan. Basis komplek iki yaiku menara telung lantai kanthi dhuwur 9 m.
Jam iki nduweni piranti sinyal wektu sing padha karo jam banyu Ctesibius. Gerakan jam setir diatur kanthi pemicu, sing disebut "tuas inklusi langit." Ing taun 1090, Su-Sung masang jam banyu astronomi ing gapura wétan kutha ing ibukutha kekaisaran.
Bagean astronomi jam Su-Sung duweni bentuk bal armillary* lan globe celestial**.
* Armillary sphere (saka lat. armilla - gelang, cincin) - piranti astronomi sing digunakake kanggo nemtokake koordinat khatulistiwa utawa ekliptika benda langit. Bale armillary minangka simbol St. Petersburg lan adorns menara Kunstkamera.
** Globe langit, bola sing nggambarake bola langit kanthi kothak koordinat khatulistiwa, ekliptika lan lintang sing paling padhang.
Penampilan lan skema umum jam iki katon ing rekonstruksi sing digawe dening Christiansen lan ditampilake ing gambar kasebut. Pandu jam tangan kasebut ditindakake saka roda banyu sing gedhe, sing njamin gerakan jam kanthi sakabehe. Ana asumsi babagan sawetara analogi mekanisme "uwal" banyu saka Su-Sung kanthi uwal saka jam tangan mekanik. Ing kasus apa wae, akeh sing percaya yen prinsip pengatur jam astronomi Su-Sung minangka hubungan sing penting antarane banyu lan alat ukur wektu mekanik. Bisa dianggep sing rodha drive banyu utama makarya minangka drive stepper, lan stabilitas siklus wis digawa metu dening sistem wadhah disambungake kapenuhan banyu lan piranti sing stabil wektu Isi sing.
Jam astronomi pagoda Su-Sung. Rekonstruksi
Pagoda lima lantai minangka piranti mekanik kanggo ngitung lan nuduhake wektu kanthi bantuan tokoh kayu. Ing wektu tartamtu, tokoh kasebut muncul ing salah sawijining lantai pagoda lan nuduhake wektu.
Ing lantai siji pagoda ana telung lawang. Saka kiwa, ing kadaluwarsa saben rong jam, tokoh ing jubah abang katon lan muni lonceng; tokoh kapindho, disandangi ing ijo, metu saka lawang tengah saben waktu seprapat jam lan disabetake rebana. Tokoh nomer telu nganggo warna ungu katon ing lawang sisih tengen lan mencet lonceng saben setengah jam.
Ing lantai loro pagoda, tokoh kasebut ditampilake ing lawang saben jam, lan ing katelu - saben waktu seprapat jam. Tokoh dilebokake ing lantai papat lan kaping lima, sing nuduhake wektu srengenge munggah lan srengenge, wektu taun lan rasio jam awan lan wengi kanggo musim tartamtu ing taun kasebut.
30 taun sawise nggawe jam tangan, dheweke nyoba ngeterake menyang Beijing, nanging ora bisa ngrakit maneh lan bisa digunakake. Para tukang nganggep Soo-Sung sengaja ninggalake rincian penting ing risalah kasebut supaya wong liya ora nyolong gagasane.
Diagram skematis saka drive jam pagoda.
1. Mekanisme cocking banyu, "produksi tanpa sampah" ditindakake. Banyu sing digunakake bali menyang sistem kanthi drive eksternal. 2. Sistem pra-dosing banyu. 3. A wheel banyu sing drive kabeh mekanisme. Iku digunakake sistem pengungkit lan latches, saéngga rodha kanggo nguripake mung siji langkah nalika ngisi ember, kang disebut "swarga lever saka Gawan." 3. Gir sudut lan camshaft utama. 5. Komplek mekanisme sing tanggung jawab kanggo operasi piranti pagoda. 6 lan 7. Varian saka mekanisme kanggo ngowahi globe langit. 8. Mekanisme drive bal armillary.
Buku Su 1092 nggambarake varian paling tuwa saka transfer energi tanpa wates kanthi cara chain drive. Iki diarani "tangga swarga" lan digunakake kanggo nyambungake poros drive utama menara jam menyang gearbox bal armillary (sing dipasang ing ndhuwur menara). Paradoks kasebut ana informasi ing ndhuwur, malah ana gambar tartamtu saka transmisi iki, nanging ora bisa ditemokake ing reconstructions jam utawa ing diagram kinematic. Semono uga sejarah karo mekanisme pemicu. Ana diagram kapisah, malah karo gambaran saka siklus karya, nanging simpul iki ora ana ing tampilan umum. Mulane, perlu kanggo nyedhaki bahan kanthi tingkat skeptisisme tartamtu.
Cathetan. Ing China, kadhemen snaps dumadi ing suhu ngisor nol derajat. Kanggo nglawan stoppage jam ing kahanan kaya mengkono, sarjana Zhang Xiksong (976 AD) nggunakake merkuri tinimbang banyu ing kincir banyu menara jam astronomi, amarga merkuri beku ing -39 derajat.
Ringkesan
Perjuangan keras kanggo stabilitas proses sing nemtokake operasi mekanisme terus.
Bobot banyu digunakake minangka sumber energi kanggo operasi mekanisme kasebut.
Katon yen master Cina isih bisa nggawe jam drive adhedhasar mekanika lan hidrolik.
Saliyane nuduhake wektu, gerakan bola langit lan fenomena astronomi liyane disimulasikan.
Transmisi mekanik bebarengan karo hidrolik njamin operasi kabeh kompleks.
Regulator banyu kanggo jam banyu
Conto menarik saka solusi teknis sing ngarahake kanggo nambah akurasi jam banyu yaiku regulator tingkat aliran banyu. Tugase yaiku kanggo njamin tekanan konstan ing titik spout kanthi njaga level banyu sing diwenehake ing tangki pasokan.
Skema kanggo nyetel pasokan banyu ing jam banyu.
Tank primer 1 dilengkapi float kanthi indikasi lengkap. Wadah iki kudu tansah diisi, ora preduli nganti level apa. Sabanjure teka katup penyesuaian kasar. Miturut katrangan, katup puteran tembaga lapped digunakake (kita biyen duwe sing padha digunakake ing jaringan gas). Sabanjure, prau karo katup dipasang sing njamin tingkat cairan sing konstan, lan mulane tekanan konstan ing stopkontak (dispenser) sistem. Fungsine cetha - banyu godhong tank 2, float irungnya, tutup mbukak, banyu lumebu, mundhakaken tingkat, kang, ing siji, ndadékaké kanggo mateni sumber banyu. Saben kita kenal karo piranti kasebut ing omah.
Piranti 3 dirancang kanggo nyempurnakake sistem pasokan banyu lan ngidini kalibrasi pungkasan jam banyu. Disk karo tabung dipasang ing fitting stopkontak tank 2. Kanthi ngowahi watara sumbu horisontal, sampeyan bisa nyetel spout sistem ing tingkat beda relatif kanggo tingkat banyu stabil ing prau 2, mangkono entuk tekanan beda lan beda. volume banyu sing metu.
Nyimpulake bagean pisanan saka artikel kasebut, kudu dicathet yen ing jaman kuna macem-macem jinis jam digunakake bebarengan: solar, banyu, wedhi, adhedhasar bahan sing bisa diobong.
Banyu sing paling rumit ing pangertèn teknik lan dibédakaké karo kasugihan dekorasi. Padha fashion item kanggo umum, mbutuhake pangopènan larang lan ndandani.
Solar, luwih akeh, minangka unsur struktur kutha, kuil sing dihiasi, alun-alun, kraton. Padha sing paling akurat, nanging padha makarya sak dina, padha ora mobile, lan mbutuhake tingkat dhuwur saka kawruh ngelmu kanggo Manufaktur. Akeh desain sing menarik banget digawe, lan iki sing paling tahan.
Kaca jam lan bahan sing gampang diobong digunakake kanggo ngukur rentang wektu, murah, lan luwih cocog kanggo panggunaan pribadi.
Ing antarane panemuan arkeologi, ora ana artefak sing bisa dianggep minangka jam tangan, kajaba mung siji. Bener, piranti iki dudu jam tangan, asring diarani komputer kuno lan mesin komputasi kuno, nanging nuduhake tingkat mekanika sing tepat sing diraih ing jaman kuna. Iki nuduhake mekanisme Antikythera, piranti unik sing digawe ing 150 SM. e., sing ora diulang nganti limang atus taun. Babagan iki ing bagean sabanjure.
Salah sawijining rekonstruksi mekanisme Antikythera