Epuiza
Ieșirea este un sistem mecanic care blochează și eliberează rotația unui angrenaj cu o mișcare oscilantă, în special în ceasurile cu pendul și balansoar .
Evadarea face parte dintr-un lanț de angrenaje indus să se rotească de un motor , care poate fi un arc încărcat sau eliberarea treptată a energiei potențiale a unei greutăți. Fără scăpare, treptele ar roti rapid până când motorul va fi descărcat. Evadarea face ca angrenajele să avanseze pas cu pas, eliberând un dinte la fiecare leagăn al pendulului. În același timp, returnează organului oscilant energia necesară pentru a compensa pierderile cauzate de frecare , pentru a menține regularitatea sau izocronia oscilației. Această apăsare periodică este cea care produce bifarea clasică a ceasurilor.
Fiabilitate
Diferitele tipuri de evadare au în comun problema de a putea bloca, de exemplu prin încastrare. O altă problemă poate fi sărirea unui clic, care, totuși, dacă este limitată la un clic pierdut din mii corecte, are un efect neglijabil asupra preciziei ceasului.
Evadarea este partea ceasului cea mai supusă la uzură, fiind sistemul cu cea mai rapidă mișcare. Eficiența cu care energia este transferată în pendul determină durata de funcționare între două reîncărcări succesive.
Istorie
Cea mai veche descriere a unui mecanism de evadare datează din Grecia antică . Filone Alessandrino , inginer al secolului al III-lea î.Hr. , ne informează în acest sens în capitolul 31 din Pneumatica sa, un tratat tehnic privind mașinile pneumatice. Este de remarcat faptul că, la acea vreme, mecanismul era deja în uz curent de ceva timp, fiind încorporat în ceasurile de apă [1] . Filo al Alexandriei însuși , în descrierea unui dispozitiv utilizat pentru alimentarea cu apă într-un dulap de toaletă, a subliniat că mecanismul de evacuare are o „[...] construcție similară cu cea a ceasurilor” [1]
În descrierea lui Filone, o lingură cu contragreutate se umple cu apă furnizată de un rezervor special: greutatea apei face ca lingura să se răstoarne peste un recipient, eliberând, în acest proces, o piatră ponce sferică. Când lingura s-a golit, se întoarce în sus sub forța contraponderului, închizând intrarea în piatră ponce prin tensiunea unei dantele.
Tipuri
Există diferite tipuri de mecanisme de evadare, printre care cele mai cunoscute sunt:
O coroană de tijă și roată
Acest tip de evadare este cunoscut încă din 1275 . Se compune dintr-o roată (numită „ caterina ”) cu margine dințată și ridicată, asemănătoare cu o coroană , și un arbore ortogonal față de ax și transversal către marginea coroanei, numit tijă, echipat cu două lame, integral cu o roată simplă (înainte) sau cu pendulul (după invenția acesteia). Cele două lame sunt amplasate în corespondență cu doi dinți diametral opuși ai coroanei și sunt unghiuri unul față de celălalt. La început se introduce o lamă pe un dinte al coroanei, blocând-o și primind o împingere în direcția opusă. Când pendulul atinge extremul opus, cealaltă lamă este introdusă pe dintele diametral opus, permițând avansul unui clic al coroanei și primind o nouă împingere în direcția opusă.
Oprirea inversă și repornirea arborelui sunt ineficiente și necesită multă energie pentru a depăși inerția , astfel încât acest sistem necesită unelte robuste și este foarte zgomotos.
Să ancoreze
O îmbunătățire a fost dezvoltată de Robert Hooke , care a inventat evacuarea ancorei, similar cu roata coroanei, dar diferită prin faptul că paletele nu se potrivesc în roata coroanei care blochează axa, ci pur și simplu se plasează cu ea. Roata dințată nu mai are formă de coroană, ci este aplatizată, cu ancora balansând lateral în același plan. Mișcarea ancorei este limitată, la fel și efectul de inerție. În acest fel, uneltele ar putea fi mai ușoare, mai ieftine și mai durabile.
O problemă prezentă în designul original al evacuărilor ancorei este că pendulul sau oscilatorul în general nu este lăsat să oscileze liber, dar roata, trasă de motor, exercită aproape continuu forță asupra palelor, parțial împotriva mișcării lor naturale, parțial în favoarea acestui lucru. Acest lucru duce la un defect de izocronism în ceas, deoarece forța exercitată de motor variază. Dacă forța provine dintr-o greutate suspendată, aceasta este constantă și problema nu apare, în timp ce este observabilă dacă motorul este realizat cu un arc sub tensiune.
În ceasurile de mână și de buzunar moderne, paletele sunt de obicei realizate din pietre dure ( safire sau rubine ) de forma potrivită. O altă variantă este constituită de așa-numita scăpare a gleznei , în care aripile sunt formate din doi cilindri metalici verticali minusculi. Ultimul tip de evacuare este utilizat în ceasuri cu alarmă, temporizatoare mecanice, ceasuri de perete și ceasuri de mână și de buzunar ieftine; este mai ieftin de construit decât scăparea lamei de piatră, dar în același timp este mai zgomotoasă, mai sensibilă la uzură și mai puțin precisă. [2]
La repaus
O variantă a evacuării ancorei este evacuarea în repaus , în care forma reciprocă a dinților roții de evacuare și a ancorei este de așa natură încât să separe sarcina de reglare a vitezei de cea de transfer al energiei la oscilator pentru a o menține în mișcare. .
În timpul fazei de repaus a mișcării roții, forța exercitată asupra palelor este direcționată prin centrul de rotație al ancorei, astfel încât, lăsând deoparte fricțiunea, să nu aibă niciun efect asupra mișcării ancorei în sine. După faza de odihnă, există faza scurtă de impuls. Acest desen este în general atribuit lui George Graham și datat în 1715, în timp ce Wikipedia engleză menționează Richard Towneley și datează invenția în 1676.
Cilindru
Ieșirea cilindrului, a cărei invenție este atribuită lui George Graham în jurul anului 1700 , a reprezentat o evoluție suplimentară a mecanismului de ancorare. În sistemele anterioare, pendulul continua să avanseze după ce paleta se angajase în roată, forțând evacuarea să se deplaseze înapoi pentru o clipă, împotriva împingerii motorului. Aceasta a necesitat un pendul masiv, capabil să acumuleze suficient impuls pentru a depăși forța primăverii în această perioadă.
În sistemul lui Graham, dinții ancorei sunt curbați spre axa de rotație, iar pendulul se mișcă liber fără să acționeze pe roată, iar evacuarea rămâne staționară (pentru aceasta se folosește termenul punct mort ). Pendulul este împins doar pentru o perioadă scurtă de timp, în funcție de forma dintelui. Aceasta este prima scăpare care separă cele două funcții de a merge mai departe și de a alimenta pendulul.
Tourbillon
Acest sistem special a fost inventat în 1795 de Abraham-Louis Breguet cu scopul principal de a corecta erorile cauzate de variațiile forței gravitaționale datorate mișcării și, prin urmare, este utilizat în ceasurile de mână de precizie. Se compune dintr-un fel de cadru sau cușcă în interiorul căruia se află evacuarea și roata de echilibru. Cadrul se rotește încet, de ordinul unei rotații pe minut, pentru a neutraliza efectele gravitației după o rotație de 180 °.
Acest sistem este considerat unul dintre cele mai complexe în fabricarea ceasurilor și, din acest motiv, este deosebit de apreciat la ceasurile mecanice.
Lăcustă sau lăcustă
Acest mecanism original a fost inventat de John Harrison . În el, pendulul împinge un harpon cu un dinte similar cu capul unui greier . Când dintele eliberează roata principală, pendulul este împins. Ulterior, dintele de cătuș se cuplează și blochează următoarea articulație pe roată și se mișcă înainte cu un clic. Termenul lăcustă înseamnă lăcustă și este indicativ al mișcării sistemului.
Acest mecanism este eficient din punct de vedere energetic și este supus unei uzuri reduse, dar este mai complex de fabricat.
Gravitatie
Scăparea gravitațională folosește o greutate mică sau un arc slab pentru a împinge direct pendulul. Primul model avea două brațe, unul în dreapta și unul în stânga pendulului, cu pivotul foarte aproape de cel al arcului pendulului.
Când pendulul a ridicat un braț suficient de înalt, paleta sa eliberează roata de evacuare. Aproape imediat un alt dinte al roții împinge brațul lateral al celuilalt braț, determinând astfel ridicarea acestuia, până când ajunge la oprire. Celălalt braț, care între timp a rămas în contact cu pendulul, coboară până la punctul inferior al cursei sale, furnizând forță pendulului.
Proiectul a fost dezvoltat continuu de la mijlocul secolului al XVIII-lea până la mijlocul secolului al XIX-lea. A devenit tipul de scăpare ales pentru ceasurile plasate pe turnuri, deoarece mecanismul lor este supus unor mari variații ale tracțiunii, datorită încărcării mâinilor datorate vântului, ploii, zăpezii și gheții: din moment ce în scăpare gravitațională, forța nu dă un impuls direct pendulului, ci pur și simplu compensează greutatea necesară pentru a da impulsul, evadarea nu este afectată de variații ale forței.
În animația prezentată, cele două brațe gravitaționale sunt colorate în roșu și albastru. Cele două roți de evacuare cu trei brațe sunt, de asemenea, colorate în albastru și roșu. Acestea funcționează în două planuri paralele, astfel încât roata albastră să interacționeze doar cu blocul de pe brațul albastru și roata roșie să interacționeze doar cu blocul de pe brațul roșu. Într-o evadare reală, aceste impacturi provoacă un clic audibil și acestea sunt indicate de apariția unui asterisc lângă capturi. Cele trei știfturi de ridicare de culoare neagră sunt elementele cheie în funcționarea acestui tip de evacuare: determină brațul să ridice o cantitate indicată de perechea de linii paralele de ambele părți ale evacuării. Energia potențială pe care o dobândesc este cea care este furnizată pendulului în fiecare ciclu. Pentru ceasul Trinity College Cambridge, o masă de aproximativ 50 de grame este mărită cu 3 mm la fiecare 1,5 secunde, ceea ce corespunde la 1 mW de putere. Puterea motrice primită de greutate este de aproximativ 12mW, deci există un exces substanțial de putere folosit pentru a rula evacuarea. O mare parte din această energie este risipită.
Evadări electromecanice
La sfârșitul secolului al XIX-lea , au fost dezvoltate sisteme de evacuare electromecanice, în care un comutator (sau o fotocelulă ) este așezat în așa fel încât să detecteze trecerea pendulului pentru o zonă precisă a traiectoriei sale. Impulsul electric este utilizat pentru a activa un electromagnet care furnizează energie pendulului și ca bază pentru măsurarea timpului. Acest tip de evacuare este mult mai precis decât cele mecanice și este utilizat la ceasurile cu pendul de precizie.
Notă
- ^ a b Michael Lewis, Theoretical Hydraulics, Automata, and Water Clocks , în Örjan Wikander (eds), Handbook of Ancient Water Technology , Technology and Change in History, vol. 2, Leiden, Brill, 2000, pp. 343–369, ISBN 90-04-11123-9 .
- ^ Informații preluate din intrările dedicate din Wikipedia în limba engleză; consultați referințele exacte pe pagina de discuții .
Bibliografie
- Donald De Carle, Ceasornicarul reparator, Hoepli. Milano, 2009, ISBN 978-88-203-1003-5
Alte proiecte
-
Wikționarul conține dicționarul lema « escapement » -
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe evacuare
linkuri externe
- ( EN ) Escapement , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
| Controlul autorității | LCCN (EN) sh85027102 · GND (DE) 4654073-8 |
|---|
