| 機械鐘表發(fā)展史上的那些事兒 |
| 添加日期：2019/5/10 訪問 2120 次 |
時間對于人類的重要性不言而喻，古人很早就開始研究計時工具，古巴比倫王國發(fā)明了土圭，原理是根據(jù)太陽投影長短和方位的變化來判斷時間。我國古代也有類似的發(fā)明：日晷、漏壺、沙漏等等，漏壺、沙漏是利用水流和沙流的流量計時。這些發(fā)明雖然能讓人們對時間有個大概的了解，但不夠精準，如果想要知道精確的時分，是無法做到的。
日晷
鐘表的出現(xiàn)解決了這一難題，它絕對是計量、指示時間的精密儀器。通過鐘表，人們可以既方便又精準地計算時間。那么，最早的機械鐘是什么樣子呢？
我國是世界上發(fā)明機械鐘最早的國家，由東漢張衡發(fā)明的水運渾象儀，由齒輪將渾象和計時漏壺聯(lián)結(jié)起來制作而成。漏壺漏水推動渾象勻速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)一周就是一天。江山代有才人出，到北宋時期，宰相蘇頌和韓公廉等人創(chuàng)制的水運儀象臺又多了一個小裝置——擒縱器，號稱是機械鐘表的“心臟”。
水運渾象儀
歐洲古老的機械鐘，出現(xiàn)在14世紀，它是由掛在繩子一端的重錘所驅(qū)動，繩子的另一端繞在一個軸上，隨著重錘的下降，軸相應(yīng)地轉(zhuǎn)動，再通過齒輪帶動鐘的指針旋轉(zhuǎn)。
1510年，德國鎖匠彼得·亨萊思首創(chuàng)用鋼發(fā)條代替重錘，創(chuàng)造了用冕狀輪擒縱機構(gòu)的小型機械鐘表，然而這種表的計時效果并不理想：發(fā)條若是上得太緊，指針就會走得過快；發(fā)條若是上得過松，指針就會運行的慢。
但這一缺點很快就得到了改進，捷克人雅各布·赫克設(shè)計出了一個錐形渦輪，再加上一卷發(fā)條組成表的驅(qū)動機構(gòu)，發(fā)條卷緊，力作用于錐形渦輪的頂端；發(fā)條放松，拉力減弱，力作用于渦輪底部，渦輪的形狀恰好能補償發(fā)條作用的變化，這樣一來，鐘表機械就可以保持勻速地運轉(zhuǎn)，不會出現(xiàn)“發(fā)條不同的松緊導(dǎo)致時針走速不同”的現(xiàn)象。
大約在1582年，伽利略發(fā)明了重力擺，1657年，惠更斯將重力擺引入到機械鐘里去，制作出了世界上第一臺精確的擺鐘，這是機械時鐘史上的一大事件。
相比之前需要通過驅(qū)動機構(gòu)來推動運作的鐘表，擺鐘顯然要省事得多，利用地球的重力來推動。再到后來，單擺被應(yīng)用于時鐘，時鐘的精度也因此越來越精確。到了17世紀中期，鐘表的誤差每天只有10分鐘左右了。
近代西方的機械鐘表是在明末時期傳入中國的，1601年，意大利傳教士利瑪竇獻給明代萬歷皇帝兩座自鳴鐘。正是這兩座鐘對我國的機械鐘制造產(chǎn)生了深遠的影響，據(jù)說，當時利瑪竇還對其進行了改造，為了使其適應(yīng)中國的計時習(xí)慣，將24小時改成了12時辰，將阿拉伯數(shù)字改成了中國數(shù)字，并且將一天分為一百刻，將每段又分為一百分。
1660年，英國人胡克發(fā)明了游絲，用來控制擺輪在等時的往復(fù)運動，這個鐘表里彈性元件的出現(xiàn)讓鐘表向著更加精密的方向發(fā)展。
鐘表游絲
機械鐘雖有很多結(jié)構(gòu)，但工作原理大同小異。它的組成原件為原動系、傳動系、擒縱調(diào)速器以及指針系上的條撥針系條等。在18-19世紀時，鐘表制造業(yè)已經(jīng)逐漸實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，20世紀，電子工業(yè)的迅速發(fā)展，催生了機械時鐘的發(fā)展，電池驅(qū)動鐘、電機械表、數(shù)字式的石英電子鐘等等產(chǎn)品逐一問世。
機械時鐘發(fā)展史還曾出現(xiàn)不少有意思的花絮，航海鐘便是其中之一。航海鐘，顧名思義，就是用于遠洋航海的精密時鐘。航海鐘，發(fā)明于17世紀的后半期，當時輪船在出海航行時沒有技術(shù)手段來測量經(jīng)度，都是利用航海鐘記錄本初子午線的時間，再和船只所在位置的正午時間進行對照，通過差值換算所在位置的經(jīng)度。
歐洲各國為了爭奪海上霸權(quán)，紛紛投入資金尋找測量經(jīng)度的方法，英國自然是最活躍的一位，出臺了法案，宣稱只要有人能找到海上測量經(jīng)度的方法，就能拿到2萬英鎊。約翰·哈里森，這位自學(xué)成才的時鐘制作大師歷經(jīng)萬難最終領(lǐng)取了這一獎勵。
英國鐘表匠 約翰·哈里森
這是一段漫長的戰(zhàn)役，哈里森在草圖得到天文臺臺長哈雷，就是發(fā)現(xiàn)哈雷彗星那位的認可之后，便開始著手制作。歷經(jīng)5年的時間，哈里森才制作出第一臺航海鐘H1，重達34公斤。哈里森進行了測試，發(fā)現(xiàn)它比當時所有的測量方法都要準確得多，但是精益求精的他并沒有滿足于此，又在這一基礎(chǔ)上進行后續(xù)的改進，先后創(chuàng)造出H2、H3，但是這一個個龐然大物并不方便攜帶，哈里森也是頭大。一次偶然，他發(fā)現(xiàn)了小型高頻振子并加以運用，雖然已是60歲的高齡，哈里森仍不介意重新來過，設(shè)計理論大改之后制作出來的H4只是比懷表大了一點點，然而，這已是6年之后。
H1航海鐘
H2航海鐘
H3航海鐘
設(shè)立獎項的委員會讓哈里森的兒子帶著H4進行測試，遠征牙買加，81天的海上航行發(fā)現(xiàn)，H4就只慢了5秒鐘，誤差遠遠小于委員會制定的最大限度。
H4懷表
“經(jīng)度之戰(zhàn)”中，英國獲得了先機，為海上爭霸打下了基礎(chǔ)，奠定了世界霸主的地位，由此可見，獲取精準時間意義重大。如今，航海定位再也不是遙不可及的夢想了，鐘表也進入了微電子技術(shù)與精密機械相結(jié)合的石英化新時期，獲取準確的時間、位置都是非常簡單的事情。
今天的介紹就到這里啦，我們下次再見~ |
滬公網(wǎng)安備 31011802003494號