Нишалото - прецизен механички систем за осцилирање Ервин Сатлер ГмбХ; Ко
Уште во 16 век, познати астрономи и природни научници се занимавале со особеностите и однесувањето на нишалото или она што тогаш било познато како гравитационо нишало. Во обемни експерименти и пресметки, тие дојдоа до заклучок дека периодот на осцилација на нишалото со суспензија на конец не зависи од масата или обликот на телото на нишалото, туку само од самата должина на нишалото. Значи, имаше смисла да се искористи овој ефект дека нишалото, откако ќе се активира, секогаш има потреба од иста должина за осцилација, за да се користи во часовниците на тркалата. Во тоа време, часовниците беа релативно непрецизни и потрагата по најпрецизниот можен осцилирачки систем со кој времето можеше да се измери или прикаже не беше завршено.
Денес знаеме разни системи за осцилација како што се рамнотежно тркало (за механички рачни часовници), кварц (за часовници со работа на батеријата) или дури нишало. Вториот е сè уште најпрецизниот механички осцилатор кој сè уште се користи за високо-прецизни, фиксни или суспендирани часовници.
Во 1585 година, како што споменавме погоре, Галилео Галилеј откри дека фреквенцијата со која се ниша нишалото првенствено се определува според неговата должина и секојдневната гравитација што го опкружува. Покрај тоа, тој забележа дека опсегот на осцилација на нишалото нема никакво влијание врз времетраењето на осцилацијата на нишалото, што сега е опишано со поимот изохрона. Во однос на изохронизмот, денес знаеме дека ова е приближно присутно во случај на многу мали осцилации на нишалото.
Бидејќи нишалото, еднаш ставено во движење, трајно го губи својот опсег на осцилација поради разни влијанија на мешање, како што се гравитацијата, отпорот на воздухот или триењето на суспензијата на нишалото, мора да му се доставува сила во редовни интервали. Во случај на фин часовник со нишало, за ова е одговорна тежина, која со помош на часовникот ја пренесува моќта на нишалото. Во овој момент треба да се спомене дека во овој случај тежината е складирање на енергија што е апсолутно да се фаворизира, бидејќи има трајно постојана (тежина) сила.
Ако нишалото е вградено во трајно инсталиран часовник, тој се вози со постојана моќност и неговата должина е прилагодена на точната географска положба, така што часовникот треба да го прикаже времето што е можно попрецизно. Сепак, ова не е автоматски случај! Сега постојат дополнителни нарушувачки фактори на постојниот систем. Прво и најважно, ова се флуктуации на температурата, како и флуктуации на притисокот на воздухот и флуктуации на влажноста.
Досадната влажност може да се отстрани многу брзо со бојадисување прачки од нишало направено од дрво или дури и со употреба на прачки изработени од метал.
Отстапувањата како резултат на флуктуациите на температурата претставуваат поголем проблем.На високи температури, материјалите се шират, нишалките стануваат подолги и затоа побавни, часовниците се забавуваат. На ниски температури, ефектот се менува. Употребата на специјални шуми кои малку реагираа на овие флуктуации беше првиот чекор, проследен со експерименти со сложени и скапи структури на разни прачки направени од различни метали кои требаше да се компензираат едни со други со цел да се избегне промена на должината на прачката на нишалото заради температурата, т.н. Нишало на 'рѓа. Конечно, на крајот на 19-от век, францускиот научник Шарл-Едуард Гијом откри легура на железо-никел што беше неверојатна. Коефициентот на топлинска експанзија на овој нов материјал беше 10 пати помал од оној на челик и 5 пати помалку од оној на избраните шуми. Овој нов „непроменлив“ метал, очигледно, го доби името Инвар.
Сепак, бидејќи Invar сè уште има мала термичка експанзија, часовниците со отстапувања во брзината од неколку секунди месечно беа можни, но подобри вредности не можеа да се постигнат само со Invar.
Во 1896 година, претприемачот Сигмунд Рифлер измисли понатамошно подобрување на надоместокот за да ги компензира температурните флуктуации. Тој го употреби Инвар за стапчето за нишало и ја постави таканаречената цевка за компензација на регулаторната навртка на дното на прачката. Оваа цевка беше ограничена на дното со регулаторната навртка, но можеше да се прошири слободно на врвот (кога ќе се загрее). Со цел да се усоврши надоместокот, цевката за компензација достигна точно во средината на телото на нишалото. Едноставно кажано, цевката за компензација се шири нагоре кога се загрева за количината со која шипката на нишалото се шири надолу. Така, телото на нишалото останува во иста позиција на различни температури! Сега се отвори патот за изградба на високо-прецизни часовници со нишало и постигнувањето на исклучително добри вредности на стапката веќе не беше под влијание на температурните флуктуации.
Последно, но не и најмалку важно, третиот нарушувачки фактор, постојаното менување на притисокот на воздухот. И тука, иновативен изум овозможи да се постигне значително подобрување во однос на точноста - но сè повеќе за ова во еден од нашите следни написи за списанието!
Сега сакаме накратко да се справиме со регулативата, односно како часовникот со нишало е прецизно прилагоден.
Грубо, ова се прави со прилагодување на должината на нишалото, што значи дека леќата на нишалото мора да се помести нагоре за да се скрати нишалото и со тоа да се забрза часовникот. Движењето надолу предизвикува побавно нишање на нишалото. Во повеќето часовници со нишало, ова го прави таканаречената регулаторна орев. Ова се наоѓа на долниот крај на нишалото и го носи телото на нишалото. Ако навртката сега е свртена така што телото на нишалото е подигнато, т.е преместено нагоре, нишалото се забрзува затоа што станало пократко (во однос на неговиот центар на гравитација).
Овој метод на регулација е доволен за повеќето часовници да постигнат добри вредности на брзината, но не така со прецизните часовници со нишало. Друг незабележителен изум се користи тука за да се постигнат значително подобри резултати во одењето. Таканаречениот тркач на Хајгеншен или плоча за фино прилагодување. Тоа е точно во средината помеѓу точката на суспензија и тежиштето на нишалото на прачката на нишалото - во оваа позиција најголемиот ефект на следното фино прилагодување е.
Ако нишалото е веќе прилагодено што е можно попрецизно со користење на регулаторната навртка, треба да се држи што побрзо да се лула. И обратно, ова значи дека точноста на нишалото за нишање мора/треба дополнително да се подобри. Ако сакате да го направите нишалото замав побрзо, односно скратете го, на регулаторната плоча мора да се постават мали тежини. Соодветно, со отстранување на тежините што веќе се наоѓаат на регулационата плоча, се постигнува токму спротивното. Со помош на овој мал трик, можат да се направат најдобрите промени во брзината на нишалото што се ниша.
Досега треба да биде добро во овој момент, но самиот предмет на нишалото е толку сеопфатен што на него се напишани цели книги.
Ако сè уште ве интересира ваква литература, се препорачуваат следниве книги:
- Карл Гибел - Комплетни дела - ISBN: 978-3-941539-67-9
- Дипл.-Инг. Лудвиг Лехоцки - Технички основи на механичките часовници - ISBN: 978-3-9809557-3-7
- Клаус Мени - Часовникот и неговата функција - ISBN: 978-3-86852-506-9
Овие и други интересни книги може да се добијат од: