Маятник Gridiron

A: внешняя схема. B: нормальная температура. C: более высокая температура

Маятник gridiron представлял собой термокомпенсацию часы маятник, изобретенный британским часовщиком Джоном Харрисоном около 1726 года и позже модифицированный Джоном Элликоттом. Он использовался в точных часах. В обычных часовых маятниках стержень маятника расширяется и сжимается при изменении температуры. период колебания маятника зависит от его длины, поэтому ход маятниковых часов менялся при изменении температуры окружающей среды, что приводило к неточному отсчету времени. Маятник с сеткой состоит из чередующихся параллельных стержней из двух металлов с разными коэффициентами теплового расширения, таких как сталь и латунь. Стержни соединены рамой таким образом, что их различные тепловые расширения (или сжатия) компенсируют друг друга, поэтому общая длина маятника и, следовательно, его период остаются неизменными с температурой.

Маятник сетки использовался во время промышленной революции в часах-регуляторах, точных часах, используемых в качестве эталонов времени на заводах, в лабораториях, офисных зданиях и почтовых отделениях. составить график работы и установить другие часы. Сетка стала настолько ассоциироваться с качественным хронометражом, что по сей день многие часы имеют маятники с декоративными поддельными сетками, которые не обладают температурной компенсацией.

Его самая простая и более поздняя форма состоит из пяти стержней. Центральный стержень утюга поднимается от боба к точке непосредственно под подвеской.

В этом месте поперечина (средняя перемычка) выходит из центрального стержня и соединяется с двумя цинковыми стержнями, по одному с каждой стороны центрального стержня, которые доходят до, и прикреплены к нижнему мосту чуть выше боба. Нижний мост очищает центральный стержень и соединяется с двумя дополнительными железными стержнями, которые возвращаются к верхнему мосту, прикрепленному к подвеске. Когда железные стержни расширяются под действием тепла, нижний мост опускается относительно подвески, а боб опускается относительно среднего моста. Однако средний мост поднимается относительно нижнего, потому что большее расширение цинковых стержней толкает средний мост и, следовательно, боб вверх, чтобы соответствовать объединенному падению, вызванному расширяющимся железом.

A: внешняя схема. B: нормальная температура. C: более высокая температура

Проще говоря, расширение цинка вверх противодействует комбинированному расширению вниз железа (которое имеет большую общую длину). Длины стержней рассчитываются таким образом, чтобы эффективная длина цинковых стержней, умноженная на коэффициент теплового расширения цинка, равнялась эффективной длине железных стержней, умноженной на коэффициент расширения железа, тем самым сохраняя длину маятника такой же.

Первоначальная конструкция Харрисона с использованием латуни (тогда чистый цинк недоступен) более сложна, поскольку латунь не расширяется так сильно, как цинк. Требуется еще один набор стержней и мостов, всего девять стержней, пять железных и четыре латунных. Точная степень компенсации может быть отрегулирована с помощью секции центрального стержня, которая частично выполнена из латуни, а частично из железа. Они перекрываются (как сэндвич) и соединяются штифтом, который проходит через оба металла. В обеих частях сделано несколько отверстий для штифта, и перемещение штифта вверх или вниз по стержню изменяет количество латуни в комбинированном стержне и количество железа. В конце 19 века компания Dent представила на рынке дальнейшее развитие цинковой решетки, в которой четыре внешних стержня были заменены двумя концентрическими трубками, соединенными трубчатой ​​гайкой, которую можно было завинчивать вверх и вниз для изменения степень компенсации.

Ученые 1800-х годов обнаружили, что у маятника с координатной сеткой были недостатки, которые делали его непригодным для часов высочайшей точности. Трение стержней, скользящих в отверстиях рамы, заставляло стержни приспосабливаться к изменениям температуры серией крошечных скачков, а не плавным движением. Это заставляло скорость маятника и, следовательно, часов внезапно изменяться с каждым прыжком. Позже было обнаружено, что цинк не очень стабилен по размерам; подвержен ползучести. Поэтому другой тип маятника с температурной компенсацией, ртутный маятник, был использован в часах высочайшей точности.

К 1900 году в самых точных астрономических регуляторах использовались маятники из материалов с низким тепловым расширением, таких как инвар и плавленый кварц.

. На Викискладе есть материалы, связанные с Маятники Gridiron.