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TECHNOLOGIEGESCHICHTE, TECHNOLOGIE, OBJEKTE UM UNS
Mechanische Uhren. Geschichte der Erfindung und Produktion
Verzeichnis / Die Geschichte der Technik, Technik, Objekte um uns herum Die Entstehung mechanischer Uhren war für die Technikgeschichte von großer Bedeutung. Es geht nicht so sehr darum, dass den Menschen ein bequemes Gerät zur Zeitmessung zur Verfügung steht. Die Wirkung dieser Erfindung war unvergleichlich umfassender. Die Uhr war die erste automatische Maschine, die für praktische Zwecke geschaffen und weit verbreitet war. Drei Jahrhunderte lang blieben sie das komplexeste technische Gerät und zogen wie ein Magnet das kreative Denken der Mechanik an. In keinem anderen Bereich der Technik wäre so viel genialer Einfallsreichtum, Wissen und Witz zum Einsatz gekommen, wie in der Kreation und Verbesserung des Uhrwerks. Daher ist es keine große Übertreibung zu sagen, dass die XIV-XVII Jahrhunderte in der Geschichte der Technik im Zeichen der Uhr vergingen. Für die Technologie selbst und ihre Schöpfer war es eine Zeit der Reife. Im Vergleich zu früheren primitiven Geräten sind Uhren sozusagen ein großer qualitativer Fortschritt geworden. Ihre Erstellung erforderte komplexe Berechnungen und sorgfältige Arbeit, Spezialwerkzeuge und neue Materialien, sie boten eine hervorragende Möglichkeit, Wissenschaft und Praxis zu verbinden.
Viele Gestaltungsideen, die später auch in anderen Technikzweigen Verbreitung fanden, wurden zunächst in Uhren erprobt, und für viele in der Folgezeit entstandene Mechanismen dienten Uhren als Vorbild. Sie waren gleichsam ein experimentelles Modell aller mechanischen Kunst überhaupt. Es ist schwierig, ein anderes Gerät zu nennen, das ein so reiches Feld für die Arbeit des menschlichen Denkens bot. In der Antike wurden verschiedene Geräte zur Zeitmessung entwickelt. Die unmittelbaren Vorläufer der mechanischen Uhr, die ihre Erfindung vorbereiteten, waren die Wasseruhren. Komplexe Wasseruhren verwendeten bereits ein Zifferblatt, auf dem sich ein Pfeil bewegte, eine Last als Antriebskraft, Räderwerke, einen Kampfmechanismus und Puppen, die verschiedene Szenen spielten. So war beispielsweise eine Wasseruhr, die Karl dem Großen von Kalif Harun al-Rashid geschenkt wurde, ein echtes technisches Meisterwerk seiner Zeit. Sie waren reich verziert, hatten ein Stundenzifferblatt und kündigten jede Stunde mit einem Überschallknall einer Metallkugel an, die auf einem dekorativen Gitter auftauchte. Mittags öffneten sich um diese Uhr die Tore und die Ritter ritten heraus. In mittelalterlichen Chroniken gibt es viele Hinweise auf andere witzige Designs von Wasseruhren. Eine wirkliche Revolution in Technik und Chronometrie fand jedoch, wie bereits erwähnt, erst nach dem Aufkommen mechanischer Uhren mit Rädern statt.
Die erste Erwähnung einer Turmraduhr in Europa fällt an die Grenze des 1. und 2. Jahrhunderts. Könnte eine solche Uhr früher erschienen sein? Um diese Frage zu beantworten, schauen wir uns die Hauptkomponenten eines Uhrwerks an. Es gibt sechs solcher Haupteinheiten: 3) Motor; 4) Übertragungsmechanismus der Zahnräder; 5) ein Regler, der eine gleichmäßige Bewegung erzeugt; 6) Verteiler oder Abstammung; XNUMX) einen Zeigermechanismus und XNUMX) einen Mechanismus zum Verschieben und Aufziehen der Stunden.
Die ersten Uhrwerke wurden durch die Energie einer herabsinkenden Last angetrieben. Der Antriebsmechanismus bestand aus einem glatten Holzschaft und einem darum gewickelten Hanfseil mit einem Stein- und später einem Metallgewicht am Ende. Aufgrund der Schwerkraft des Gewichts begann sich das Seil abzuwickeln und drehte die Welle. Auf der Welle war ein großes oder Hauptzahnrad montiert, das mit den Zahnrädern des Übertragungsmechanismus in Eingriff stand. Somit wurde die Drehung von der Welle auf den Uhrmechanismus übertragen. Bereits zuvor haben wir erwähnt, dass die Rotationsdauer der Räder in einem Räderwerk vom Verhältnis der Durchmesser der darin enthaltenen Räder (oder, was dasselbe ist, dem Verhältnis der Zähnezahl) abhängt. Durch die Auswahl von Rädern mit unterschiedlichen Zähnezahlen lässt sich beispielsweise leicht erreichen, dass eines davon in genau 12 Stunden eine Umdrehung macht. Wenn Sie einen Pfeil auf die Welle dieses Rades legen, wird es in der gleichen Zeit eine volle Umdrehung vollenden. Es ist klar, dass es auch möglich ist, Räder aufzunehmen, die in einer Minute oder einer Stunde eine vollständige Umdrehung machen; mit ihnen können Sie den Sekunden- und Minutenzeiger verbinden. Aber solche Uhren erschienen viel später - erst im XNUMX. Jahrhundert, und davor wurde ein einziger Stundenzeiger verwendet. Der Zweck des Übertragungsmechanismus in solchen Uhren war es, das Uhrwerk vom Hauptzahnrad auf das Stundenrad zu übertragen und entsprechend umzuwandeln. Damit eine Uhr jedoch zur Zeitmessung verwendet werden kann, muss der Zeiger seine Umdrehungen mit der gleichen Frequenz machen. Unterdessen bewegt sich die Last bekanntlich unter Einwirkung von Anziehungskräften mit Beschleunigung. Wenn das Gewicht frei fallen würde, würde sich die Welle schnell drehen, bzw. der Pfeil würde jede nächste Umdrehung in kürzerer Zeit als die vorherige machen. Angesichts dieses Problems erkannten mittelalterliche Mechaniker (obwohl sie keine Ahnung von Beschleunigung hatten), dass die Bewegung der Uhr nicht nur von der Bewegung der Last abhängen konnte. Der Mechanismus musste mit einem anderen Gerät ergänzt werden. Dieses Gerät musste ein eigenes, unabhängiges „Zeitgefühl“ haben und entsprechend die Bewegung des gesamten Mechanismus steuern. So war die Idee des Reglers geboren. Wenn ein moderner Mensch gefragt wird, welches das einfachste Gerät ist, das am besten als Regler verwendet werden kann, wird er höchstwahrscheinlich ein Pendel nennen. Tatsächlich erfüllt das Pendel die gestellten Bedingungen am besten. Dies kann durch ein einfaches Experiment verifiziert werden. Wird eine an einem ausreichend langen Faden angebundene Kugel um einen kleinen Winkel ausgelenkt und losgelassen, beginnt sie zu schwingen. Bewaffnet mit einer Stoppuhr können Sie berechnen, wie viele Schwingungen das Pendel zum Beispiel alle fünfzehn Sekunden macht. Wenn man anderthalb bis zwei Minuten weiter beobachtet, ist leicht zu erkennen, dass alle Messungen übereinstimmen. Aufgrund der Reibung an der Luft nimmt der Schwingungsbereich des Balls allmählich ab, aber (und das ist sehr wichtig!) Die Dauer der Schwingung bleibt unverändert. Mit anderen Worten, das Pendel hat ein wunderbares "Zeitgefühl". Allerdings waren diese bemerkenswerten Eigenschaften des Pendels der Mechanik lange Zeit unbekannt, und Pendeluhren tauchten erst in der zweiten Hälfte des XNUMX. Jahrhunderts auf. Bei den ersten mechanischen Uhren diente ein Joch (Bilyanets) als Regulator. Seit der Antike wird die Wippe in einem so weit verbreiteten Gerät wie einer Waage verwendet. Wenn auf jeden Arm einer solchen Wippwaage gleiche Gewichte gelegt werden und dann die Waage aus dem Gleichgewicht gebracht wird, wird die Wippschwinge ziemlich gleiche Schwingungen wie ein Pendel machen. Obwohl dieses schwingungsfähige System dem Pendel in vielerlei Hinsicht unterlegen ist, lässt es sich durchaus in Uhren einsetzen. Aber jeder Regler, wenn Sie seine Schwankungen nicht ständig aufrechterhalten, wird früher oder später aufhören. Damit die Uhr funktioniert, ist es notwendig, dass ein Teil der Antriebsenergie vom Hauptrad ständig dem Pendel oder den Bilyanten zugeführt wird. Diese Aufgabe in der Uhr übernimmt ein Gerät, das als Verteiler oder Hemmung bezeichnet wird.
Die Hemmung war und ist der schwierigste Teil einer mechanischen Uhr. Dadurch wird eine Verbindung zwischen dem Regler und dem Übertragungsmechanismus hergestellt. Einerseits überträgt der Abstieg die Stöße vom Motor auf den Regler, die notwendig sind, um die Schwingungen des letzteren aufrechtzuerhalten, und andererseits unterwirft er die Bewegung des Übertragungsmechanismus (und folglich die Wirkung des Motors). ) zu den Gesetzen der Bewegung der Regulierungsbehörde. Der richtige Lauf der Uhr hängt hauptsächlich von der Abfahrt ab. Über seinen Entwurf rätselten die Erfinder am meisten. Der allererste Abstieg war eine Spindel mit Überfällen, weshalb sie Spindel genannt wird. Die Prinzipien seines Betriebs werden unten im Detail beschrieben. In den ersten Stunden gab es keinen speziellen Aufzugsmechanismus. Die Vorbereitung der Uhr für die Arbeit erforderte daher viel Aufwand. Wir mussten nicht nur mehrmals täglich ein sehr schweres Gewicht auf eine beachtliche Höhe heben, sondern auch den enormen Widerstand aller Zahnräder des Übertragungsmechanismus überwinden. (Es ist klar, dass sich das Hauptrad, wenn es starr auf der Motorwelle sitzt, beim Anheben des Gewichts mit der Welle dreht und die restlichen Räder mitdrehen.) Daher bereits in der zweiten Hälfte des Ab dem XNUMX. Jahrhundert wurde das Hauptrad so befestigt, dass es bei Rückwärtsdrehung der Welle (gegen den Uhrzeigersinn) bewegungslos blieb. Von den sechs Hauptbestandteilen des von uns beschriebenen Uhrwerks wurden die meisten bereits in der Antike einzeln verwendet. Nur zwei Erfindungen waren neu: die Idee, ein Gewicht als Uhrmotor aufzuhängen, und die Idee, eine Spindel als Hemmung zu verwenden. Es ist merkwürdig, dass die mittelalterliche Legende diese beiden technischen Erkenntnisse einer Person zuschreibt – dem gelehrten Mönch Herbert von Avrilak, der später unter dem Namen Sylvester II. Papst wurde. Bekanntlich interessierte sich Herbert zeitlebens sehr für Uhren und baute 996 die erste Turmuhr der Geschichte für die Stadt Magdeburg. Da diese Uhren nicht erhalten sind, bleibt bis heute die Frage offen, welches Wirkprinzip sie hatten. Die meisten modernen Forscher sind sich sicher, dass sie Wassermänner waren. Dafür spricht auch, dass die nächste Turmuhr, die mit mehr oder weniger gutem Grund als mechanisch angesehen werden kann, erst dreihundert Jahre später in Europa auftauchte. Aber andererseits, wenn Herbert wirklich ein so guter Mechaniker war, wie sie über ihn schreiben, wenn er wirklich die Spindelhemmung erfunden hat und wenn er wirklich viel über das Schema mechanischer Uhren nachgedacht hat, ist es völlig unverständlich, was dies verhindern könnte ihn davon abhalten, solche Uhren zusammenzubauen, da er alles hatte, was man dafür brauchte. Aber wie dem auch sei, die Ära der mechanischen Uhren begann in Europa erst Ende des 1288. Jahrhunderts. 1292 wurde in der Westminster Abbey in England ein Uhrenturm errichtet. 1300 wurde der Kirche in Canterbury eine Uhr hinzugefügt. Im Jahr 1314 gibt es eine Nachricht, dass die Turmuhr in Florenz gebaut wurde (die Erwähnung dieser Uhr wurde in Dantes Göttlicher Komödie aufbewahrt). XNUMX stand die Uhr bereits im französischen Cannes. Keiner dieser frühen Mechanismen ist bis heute erhalten, die Namen ihrer Schöpfer sind ebenfalls unbekannt. Wir können uns ihre Struktur jedoch ziemlich genau vorstellen. Der einfachste Uhrmechanismus (wenn Sie den Mechanismus des Kampfes nicht berücksichtigen) kann nur drei Zahnräder enthalten. Offensichtlich waren alle oben genannten Uhren ein Beispiel für einen einfachen dreirädrigen Mechanismus mit einem Einzeigerzifferblatt. Vom Hauptrad, das auf der Motorwelle sitzt, wurde die Bewegung auf ein kleines Zahnrad übertragen, das auf der gleichen Achse wie das Kronen- (oder Lauf-) Rad lag, das mit sägezahnförmigen Zähnen ausgestattet war, die senkrecht zum Rad standen Achse. Dieses Rad war ein integraler Bestandteil der Hemmung oder Spindelhemmung, die die Aufgabe hatte, die Geschwindigkeit des Getriebes zu regulieren. Das Kronrad, das Energie vom Zahnrad erhielt, gab sie für die Drehung der Spindel aus, mit der es in ständiger Verbindung stand. Die Spindel war mit zwei Paletten ausgestattet, die gegen die unteren und oberen Zähne des Tellerrads gelegt wurden. Die Paletten zueinander befanden sich in einem Winkel von 90 Grad und griffen abwechselnd in die Zähne des Kronrads ein, wodurch sich die Spindel mit den Paletten in die eine oder andere Richtung drehte. Wenn zum Beispiel der vorstehende Zahn des Rades mit der unteren Palette kollidierte und diese traf, führte dies zum Drehen der Spindel um ihre Achse und folglich dazu, dass die obere Palette nach einiger Zeit in die Lücke zwischen den Paletten eindrang Zähne, die sich oben am Rad befinden. Der vom oberen Zahn ausgeübte Druck kehrte die Drehung der Spindel um. Bei jeder solchen Umdrehung der Spindel wurde der Zahn des Laufrades freigegeben. Aber das Rad kam sofort mit einer anderen Palette in Kontakt, und so wiederholte sich der ganze Vorgang noch einmal. Bei jeder Drehung der Spindel hatte das Rad Zeit, nur einen Zahn zu drehen. Die Drehgeschwindigkeit der Spindel wurde durch den Regler bestimmt, der, wie bereits erwähnt, eine Wippe war, an der sich Lasten bewegten. Wenn die Gewichte näher an die Achse gebracht wurden, begann sich die Spindel schneller zu drehen und die Uhr ging schneller. Wenn die Lasten näher an den Rand bewegt wurden, verlangsamte sich die Uhr. Dies war das Konzept der frühen mechanischen Uhren. Aber sehr bald wurde ihr Gerät merklich komplizierter. Zuallererst hat sich die Anzahl der Räder des Übertragungsmechanismus erhöht. Dies lag daran, dass bei einem erheblichen Unterschied in der Anzahl der Zähne zwischen Antriebs- und Antriebsrad sehr große Übersetzungsverhältnisse erzielt wurden, der Mechanismus einer starken Belastung ausgesetzt war und sich schnell abnutzte. Die Last in solchen Uhren fiel sehr schnell und musste fünf- oder sechsmal am Tag angehoben werden. Außerdem waren zur Schaffung großer Übersetzungsverhältnisse Räder mit zu großem Durchmesser erforderlich, was die Abmessungen der Uhr vergrößerte. Daher wurden zusätzliche Zwischenräder eingeführt, deren Aufgabe es war, die Übersetzungsverhältnisse reibungslos zu erhöhen. Schauen wir uns zum Beispiel das Design der Uhr von de Vic an, die 1370 im königlichen Palast in Paris aufgestellt wurde. Ein Seil mit einem Gewicht B am Ende wurde um einen Holzstab A mit einem Durchmesser von etwa 30 cm gewickelt. Ein Gewicht von etwa 500 Pfund (200 kg) wurde in 10 Stunden aus einer Höhe von 24 m fallen gelassen. Aufgrund der erheblichen Reibung beim Radeingriff und des Vorhandenseins eines schweren Bilyantse-Reglers waren große Gewichte erforderlich. Alle Uhrenteile wurden von Schmieden auf einem Amboss gefertigt. Auf der Welle A befand sich das Hauptrad E, das die Drehung auf die übrigen Räder des Mechanismus übertrug. Um das Aufziehen zu erleichtern, war sie nicht starr, sondern über eine Sperrklinke F und ein Sperrrad G mit der Welle verbunden. So setzte die Welle bei Drehung im Uhrzeigersinn das Rad E in Bewegung, bei Drehung gegen den Uhrzeigersinn ließ es es frei. Zum Aufziehen der Uhr wurde ein Zahnrad C verwendet, das mit dem Zahnrad D gekoppelt war. Es erleichterte die Drehung des Griffs. Das große Rad setzte das Zahnrad in Bewegung, das auf der Achse saß, wo das zweite Rad - H saß, und dieses letzte setzte das Zahnrad in Bewegung, das auf der Achse saß, wo das dritte oder Laufrad I saß, hier auf die gleiche Weise wie beschrieben Oben.
Die Turmuhr war ein ziemlich kapriziöser Mechanismus, der ständig überwacht werden musste. Mehrmals am Tag musste die Last angehoben werden. Der Lauf der Uhr hing von der Reibungskraft ab, weshalb sie ständig geschmiert werden musste. Der Fehler ihres täglichen Verlaufs war nach modernen Maßstäben sehr groß. Trotzdem blieben sie lange Zeit das genaueste und gebräuchlichste Instrument zur Zeitmessung. Mit jedem Jahrzehnt wurde das Uhrwerk komplizierter. Viele andere Geräte, die eine Vielzahl von Funktionen erfüllten, wurden mit Uhren in Verbindung gebracht. Am Ende entwickelte sich der Uhrturm zu einem komplexen Gerät mit vielen Zeigern, automatisch beweglichen Figuren, einem abwechslungsreichen Glockenspiel und prächtigen Dekorationen. Sie waren Meisterwerke der Technik und Kunst zugleich. Beispielsweise benötigte der berühmte Meister Junello Turriano 1800 Räder, um eine Turmuhr zu schaffen, die die tägliche Bewegung des Saturn, die Stunden des Tages, die jährliche Bewegung der Sonne, die Bewegung des Mondes sowie alle darin befindlichen Planeten reproduzierte Übereinstimmung mit dem ptolemäischen System des Universums. In anderen Stunden spielten Puppen echte Theateraufführungen.
So wurden im Prager Uhrturm (erbaut 1402) vor dem Kampf zwei Fenster über dem Zifferblatt geöffnet und 12 Apostel kamen heraus. Die schreckliche Gestalt des Todes, die auf der rechten Seite des Zifferblatts stand, drehte die Sense und dann die Sanduhr, die mit jedem Schlag der Uhr an das Ende des Lebens erinnerte. Der Mann, der neben ihm stand, nickte mit dem Kopf, als wollte er die fatale Unausweichlichkeit betonen. Auf der anderen Seite des Zifferblatts befanden sich zwei weitere Ziffern. Einer zeigte einen Mann mit einer Brieftasche in der Hand; jede Stunde klingelte er an den dort liegenden Münzen, um zu zeigen, dass Zeit Geld ist. Eine andere Figur stellte einen Reisenden dar, der mit seinem Stab rhythmisch auf den Boden schlug. Sie zeigte, wie sich ein Mensch im Laufe der Zeit auf dem Weg des Lebens oder der Eitelkeit des Lebens bewegt. Nach dem Glockenschlag erschien ein Hahn und krähte dreimal. Christus erschien als letzter im Fenster und segnete alle Zuschauer, die darunter standen. Die Erstellung solcher Automaten erforderte spezielle Softwaregeräte. Sie wurden von einer großen Scheibe in Bewegung gesetzt, die von einem Uhrwerk gesteuert wurde. Alle beweglichen Teile der Figuren hatten ihre eigenen Hebel. Während der Drehung des Kreises stiegen sie und fielen dann, wenn die Hebel in spezielle Ausschnitte und Zähne der rotierenden Scheibe fielen. Außerdem hatte die Turmuhr einen separaten Schlagmechanismus (viele Uhren schlagen unterschiedlich Viertelstunde, Stunde, Mittag und Mitternacht), angetrieben durch ihr eigenes Gewicht, und vier Zifferblätter (auf jeder Seite des Turms). In der zweiten Hälfte des XNUMX. Jahrhunderts stammen die allerersten Hinweise auf die Herstellung von Uhren mit Federmotor, die den Weg für die Herstellung von Miniaturuhren ebneten. Die Quelle der Antriebsenergie in einer Federuhr war eine aufgezogene und dazu neigende Feder, die ein elastisches, sorgfältig gehärtetes Stahlband war, das um eine Welle innerhalb der Trommel gerollt war. Das äußere Ende der Feder wurde an einem Haken in der Wand der Trommel befestigt, während das innere Ende mit der Trommelwelle verbunden war. Bei dem Versuch, sich umzudrehen, drehte die Feder die Trommel und das damit verbundene Zahnrad, das wiederum diese Bewegung auf das Getriebe bis einschließlich des Reglers übertrug. Beim Entwerfen solcher Uhren mussten die Handwerker mehrere komplexe technische Probleme lösen. Die wichtigste betraf den Betrieb des Motors selbst. Damit die Uhr korrekt läuft, muss die Feder lange Zeit mit der gleichen Kraft auf den Radmechanismus einwirken. Dazu müssen Sie es langsam und gleichmäßig entfalten lassen. Der Anstoß für die Schaffung von Frühlingsuhren war die Erfindung der Verstopfung, die es dem Frühling nicht erlaubte, sich sofort zu begradigen. Es war ein kleiner Riegel, der in die Zähne der Räder passte und es der Feder erlaubte, sich nur so zu entspannen, dass sich ihr gesamter Körper gleichzeitig drehte und mit ihm die Räder des Uhrwerks.
Da die Feder in verschiedenen Stadien ihrer Entfaltung eine ungleiche Elastizitätskraft aufweist, mussten die ersten Uhrmacher zu diversen ausgeklügelten Tricks greifen, um ihren Lauf gleichmäßiger zu gestalten. Als sie später lernten, hochwertigen Stahl für Uhrenfedern herzustellen, wurden sie nicht mehr benötigt. (Bei preiswerten Uhren wird die Feder jetzt einfach lang genug gemacht, ausgelegt für ca. 30-36 Betriebsstunden, aber es empfiehlt sich, die Uhr einmal täglich zur gleichen Zeit aufzuziehen. Nur im Mittelteil verwendet, wenn die Kraft aus ist seine Elastizität ist gleichmäßiger.)
Die bedeutendsten Verbesserungen am Uhrwerk wurden in der zweiten Hälfte des XNUMX. Jahrhunderts von dem berühmten niederländischen Physiker Huygens vorgenommen, der neue Regulatoren für Feder- und Gewichtsuhren schuf. Das Joch, das zuvor mehrere Jahrhunderte lang verwendet worden war, hatte viele Mängel. Es ist sogar schwierig, ihn als Regulator im eigentlichen Sinne des Wortes zu bezeichnen. Schließlich muss der Regler zu eigenständigen Schwingungen mit eigener Frequenz fähig sein. Die Wippe war im Allgemeinen nur ein Schwungrad. Viele äußere Faktoren beeinflussten seine Arbeit, was sich in der Genauigkeit der Uhr widerspiegelte. Der Mechanismus wurde viel perfekter, als ein Pendel als Regler verwendet wurde.
Zum ersten Mal kam der große italienische Wissenschaftler Galileo Galilei auf die Idee, ein Pendel in den einfachsten Instrumenten zur Zeitmessung einzusetzen. Der Legende nach machte der neunzehnjährige Galileo 1583 im Dom von Pisa auf das Schwingen des Kronleuchters aufmerksam. Beim Zählen der Pulsschläge bemerkte er, dass die Zeit einer Schwingung des Kronleuchters konstant blieb, obwohl die Schwingung immer kleiner wurde. Später, als Galileo eine ernsthafte Untersuchung von Pendeln begann, stellte er fest, dass bei einer kleinen Schwingung (Amplitude) der Schwingung (nur wenige Grad) die Schwingungsdauer des Pendels nur von seiner Länge abhängt und eine konstante Dauer hat. Solche Schwingungen wurden als isochron bekannt. Es ist sehr wichtig, dass bei isochronen Schwingungen die Schwingungsdauer des Pendels nicht von seiner Masse abhängt. Dank dieser Eigenschaft stellte sich das Pendel als sehr praktisches Gerät zur Messung kurzer Zeiträume heraus, auf dessen Grundlage Galilei mehrere einfache Zähler entwickelte, die er in seinen Experimenten verwendete. Aufgrund der allmählichen Dämpfung der Schwingungen konnte das Pendel jedoch nicht zur Messung langer Zeiträume dienen. Die Herstellung einer Pendeluhr bestand darin, ein Pendel mit einem Gerät zu verbinden, um seine Schwingungen aufrechtzuerhalten und sie zu zählen. Am Ende seines Lebens begann Galileo, solche Uhren zu entwerfen, aber über Entwicklungen hinaus ging es nicht. Die ersten Pendeluhren entstanden nach dem Tod des großen Wissenschaftlers durch seinen Sohn. Die Geräte dieser Uhren wurden jedoch streng vertraulich behandelt, so dass sie keinen Einfluss auf die Entwicklung der Technik hatten. Unabhängig von Galileo baute Huygens 1657 eine mechanische Pendeluhr. Beim Ersatz der Wippe durch ein Pendel standen die ersten Konstrukteure vor einem schwierigen Problem: Wie bereits erwähnt, erzeugt das Pendel isochrone Schwingungen nur mit kleiner Amplitude, während die Spindelhemmung einen großen Schwung erforderte. In den ersten Stunden von Huygens erreichte die Schwingung des Pendels 40-50 Grad, was die Genauigkeit der Bewegung beeinträchtigte. Um diesen Mangel auszugleichen, musste Huygens Wunder an Einfallsreichtum zeigen. Am Ende schuf er ein spezielles Pendel, das während des Schwingens seine Länge änderte und entlang einer Zykloidenkurve oszilliert. Die Uhr von Huygens war unvergleichlich genauer als eine Rocker-Uhr. Ihr täglicher Fehler überschritt 10 Sekunden nicht (bei Uhren mit Wippregler lag der Fehler zwischen 15 und 60 Minuten). Um 1676 erfand der englische Uhrmacher Clement die Ankerhemmung, die sich sehr gut für die Pendeluhr mit kleiner Schwingungsamplitude eignete. Bei dieser Ausführung des Abstiegs wurde auf der Pendelachse ein Anker mit Paletten montiert. Mit dem Pendel mitschwingend wurden die Paletten abwechselnd in das Laufrad eingeführt, dessen Rotation der Schwingungsdauer des Pendels untergeordnet war. Bei jeder Schwingung hatte das Rad Zeit, sich um einen Zahn zu drehen. Dank dieses Auslösemechanismus erhielt das Pendel periodische Stöße, die es ihm nicht erlaubten, anzuhalten. Der Stoß erfolgte immer dann, wenn das von einem der Ankerzähne befreite Laufrad mit einer bestimmten Kraft auf den anderen Zahn traf. Dieser Schub wurde vom Anker auf das Pendel übertragen.
Der Huygens-Pendelregulator revolutionierte die Uhrmachertechnik. Später arbeitete Huygens hart daran, Taschenfederuhren zu verbessern. Das Hauptproblem der damaligen Uhrmacher bestand darin, einen eigenen Regulator für Taschenuhren zu entwickeln. Wenn selbst bei einer stationären Turmuhr die Wippe als unzureichend geeignet angesehen wurde, was sollte man dann über eine Taschenuhr sagen, die ständig in Bewegung war, schwankte, zitterte und ihre Position veränderte? All diese Schwankungen wirkten sich auf den Lauf der Uhr aus. Im XNUMX. Jahrhundert begannen Uhrmacher, die zweiarmige Bilyany in Form eines Kipphebels durch ein rundes Schwungrad zu ersetzen. Dies verbesserte die Leistung der Uhr, blieb jedoch unbefriedigend. Eine wichtige Verbesserung des Reglers erfolgte 1674, als Huygens eine Spiralfeder – ein Haar – am Schwungrad befestigte. Wenn nun das Rad von der neutralen Position abwich, wirkten die Haare darauf ein und versuchten, es an seinen Platz zurückzubringen. Das massive Rad rutschte jedoch durch den Gleichgewichtspunkt und drehte sich in die andere Richtung, bis die Haare es wieder zurückzogen. So entstand der erste Unruhregulator bzw. Balancer mit pendelähnlichen Eigenschaften. Aus dem Gleichgewichtszustand entfernt, begann das Rad der Unruh oszillierende Bewegungen um seine Achse auszuführen. Der Balancer hatte eine konstante Schwingungsdauer, konnte aber im Gegensatz zum Pendel in jeder Position arbeiten, was für Taschen- und Armbanduhren sehr wichtig ist. Die Verbesserung von Huygens bewirkte unter den Federuhren die gleiche Revolution wie die Einführung eines Pendels in stationäre Wanduhren.
Der neue Regler erforderte ein neues Hemmungsdesign. In den folgenden Jahrzehnten entwickelten verschiedene Uhrmacher mehrere ausgeklügelte Hemmungen. Die einfachste zylindrische Hemmung für Federuhren wurde 1695 von Thomas Tompion erfunden.
Das Starterrad des Tompion war mit 15 speziell geformten "beinigen" Zähnen ausgestattet. Der Zylinder selbst war ein hohles Rohr, dessen oberes und unteres Ende mit zwei Tampons dicht gepackt waren. Auf dem unteren Tampon wurde ein Balancer mit einem Haar gepflanzt. Wenn der Balancer nach rechts und links oszilliert, dreht sich auch der Zylinder in die entsprechende Richtung. Auf dem Zylinder befand sich ein 150-Grad-Ausschnitt, der auf Höhe der Zähne des Hemmungsrads vorbeiführte. Wenn sich das Rad bewegte, traten seine Zähne abwechselnd nacheinander in den Zylinderausschnitt ein. Dadurch wurde die isochrone Bewegung des Zylinders auf das Ankerrad und über dieses auf den gesamten Mechanismus übertragen, und die Unruh erhielt Impulse, die ihre Schwingungen unterstützten. Autor: Ryzhov K.V.
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