計(jì)時(shí)器 有關(guān)鐘表的發(fā)展歷史,大致可以分為三個(gè)演變階段,那就是:一、從大型鐘向小型鐘演變。二、從小型鐘向袋表過(guò)渡。三、從袋表向腕表發(fā)展。每一階段的發(fā)展都是和當(dāng)時(shí)的技術(shù)發(fā)明分不開的。
公元1088年,當(dāng)時(shí)我國(guó)宋朝的科學(xué)家蘇頌和韓工廉等人制造了水運(yùn)儀象臺(tái),它是把渾儀、渾象和機(jī)械計(jì)時(shí)器組合起來(lái)的裝置。它以水力作為動(dòng)力來(lái)源,具有科學(xué)的擒縱機(jī)構(gòu),高約12米,七米見方,分三層:上層放渾儀,進(jìn)行天文觀測(cè);中層放渾象,可以模擬天體作同步演示;下層是該儀器的心臟,計(jì)時(shí)、報(bào)時(shí)、動(dòng)力源的形成與輸出都在這一層中。雖然幾十年后毀于戰(zhàn)亂,但它在世界鐘表史上具有極其重要的意義。由此,我國(guó)著名的鐘表大師、古鐘表收藏家矯大羽先生提出了“中國(guó)人開創(chuàng)鐘表史”的觀點(diǎn)。
14世紀(jì)在歐洲的英、法等國(guó)的高大建筑物上出現(xiàn)了報(bào)時(shí)鐘,鐘的動(dòng)力來(lái)源于用繩索懸掛重錘,利用地心引力產(chǎn)生的重力作用。15世紀(jì)末、16世紀(jì)初出現(xiàn)了鐵制發(fā)條,使鐘有了新的動(dòng)力來(lái)源,也為鐘的小型化創(chuàng)造了條件。1583年,意大利人伽利略建立了著名的等時(shí)性理論,也就是鐘擺的理論基礎(chǔ)。1656年,荷蘭的科學(xué)家惠更斯應(yīng)用伽利略的理論設(shè)計(jì)了鐘擺,第二年,在他的指導(dǎo)下年輕鐘匠S.Coster制造成功了第一個(gè)擺鐘。1675年,他又用游絲取代了原始的鐘擺,這樣就形成了以發(fā)條為動(dòng)力、以游絲為調(diào)速機(jī)構(gòu)的小型鐘,同時(shí)也為制造便于攜帶的袋表提供了條件。
18世紀(jì)期間發(fā)明了各種各樣的擒縱機(jī)構(gòu),為袋表的進(jìn)一步產(chǎn)生與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。英國(guó)人George Graham在1726年完善了工字輪擒縱機(jī)構(gòu),它和之前發(fā)明的垂直放置的機(jī)軸擒縱機(jī)構(gòu)不同,所以使得袋表機(jī)芯相對(duì)變薄。另外,1757年左右英國(guó)人Thomas Mudge發(fā)明了叉式擒縱機(jī)構(gòu),進(jìn)一步提高了袋表計(jì)時(shí)的精確度。這期間一直到19世紀(jì)產(chǎn)生了一大批鐘表生產(chǎn)廠家,為袋表的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。19世紀(jì)后半葉,在一些女性的手鐲上裝上了小袋表,作為裝飾品。那時(shí)人們只是把它看成是一件首飾,還沒有完全認(rèn)識(shí)到它的實(shí)用價(jià)值。直到人類歷史進(jìn)入20世紀(jì),隨著鐘表制作工藝水平的提高以及科技和文明的巨大變革,才使得腕表地位的確立有了可能。
計(jì)時(shí)器 計(jì)時(shí)器的種類包括電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電火花計(jì)時(shí)器、堅(jiān)持計(jì)時(shí)器、停車計(jì)時(shí)器、反應(yīng)計(jì)時(shí)器、放大計(jì)時(shí)器以及windows計(jì)時(shí)器等等。電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最為常見。電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器,其工作電壓是4-6V,電源的頻率是50Hz,它每隔0.02s打一次點(diǎn)。電火花計(jì)時(shí)器是利用火花放電在紙帶上打出小孔而顯示出點(diǎn)跡的計(jì)時(shí)儀器,使用220V交流電壓,當(dāng)頻率為50Hz時(shí),它每隔0.02s打一次點(diǎn),電火花計(jì)時(shí)器工作時(shí),指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)所受到的阻力比較小,試驗(yàn)誤差比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的要小。
中國(guó)古代計(jì)時(shí)器
中國(guó)古代計(jì)時(shí)器的創(chuàng)始時(shí)間不晚于戰(zhàn)國(guó)時(shí)代(公元前476~前222)。應(yīng)用機(jī)械原理設(shè)計(jì)的計(jì)時(shí)器主要有兩大類,一類利用流體力學(xué)計(jì)時(shí),有刻漏和后來(lái)出現(xiàn)的沙漏;一類采用機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)計(jì)時(shí),有渾天儀、水運(yùn)儀象臺(tái)等。此外,還有應(yīng)用天文原理(大都根據(jù)日影方向測(cè)定時(shí)間)計(jì)時(shí)的日晷,它也是中國(guó)最古老的計(jì)時(shí)器之一。
刻漏 又稱漏刻、漏壺。漏壺主要有泄水型和受水型兩類。早期的刻漏多為泄水型。水從漏壺底部側(cè)面流泄,使浮在漏壺水面上的漏箭隨水面下降,由漏箭上的刻度指示時(shí)間。后來(lái)創(chuàng)造出受水型,水從漏壺以恒定的流量注入受水壺,浮在受水壺水面上的漏箭隨水面上升指示時(shí)間,提高了計(jì)時(shí)精度。為了獲得恒定的流量,首先應(yīng)使漏壺的水位保持恒定。其次,向受水壺注水的水管截面面積必須固定,水管采用"渴烏"(虹吸)原理,便于調(diào)整和修理。有兩種保持水位恒定或接近恒定的方法,均見于宋代楊甲著《六經(jīng)圖》(刊于1153年)中的"齊國(guó)風(fēng)挈壺氏圖"(圖1)。圖中"唐制呂才(約公元600~650)定"刻漏是在漏壺上方加幾個(gè)補(bǔ)償壺,"今制燕肅(1030)定"刻漏采用溢流法,多余的水由平水壺(下匱)通過(guò)竹注筒流入減水盎。燕肅創(chuàng)制的漏壺叫蓮花漏,北宋時(shí)曾風(fēng)行各地。
沙漏 因刻漏冬天水易結(jié)冰,故有改用流沙驅(qū)動(dòng)的!睹魇