Разделительный двигатель - Dividing engine
Механизм деления - это устройство, используемое для отметки делений на измерительных приборах, чтобы можно было считывать меньшие размеры, чем это может быть разрешено путем их непосредственной гравировки. Хорошо известная нониусная шкала и микрометрический винт-калибр являются классическими примерами, в которых используется такая градуировка.
История
Всегда существовала потребность в точных измерительных приборах. Будь то линейное устройство, такое как линейка или нониус, или круговое устройство, такое как транспортир , астролябия , секстант , теодолит , или установочные круги для астрономических телескопов , всегда существовала потребность в еще большей точности. При каждом усовершенствовании измерительных приборов, например, улучшении алидад или введении телескопических прицелов, немедленно возникала потребность в более точной градуировке.
В ранних инструментах градуировка обычно представляла собой вытравленные или начерченные линии из дерева , слоновой кости или латуни . Изготовители приборов разработали различные устройства для выполнения таких задач. Создатели ранних исламских инструментов должны были владеть техникой тонкого разделения своих инструментов, поскольку эта точность отражается в точности сделанных ими считываний. Эти навыки и знания, похоже, были утеряны, учитывая, что маленькие квадранты и астролябии в 15 и 16 веках не имели точной градуировки и были сделаны относительно грубо.
В 16 веке европейским производителям инструментов мешали доступные материалы. Латунь была в кованых листах с шероховатой поверхностью, а инструменты для гравировки были плохого качества. Не хватало мастеров, чтобы создать давнюю традицию практики, и лишь немногие из них обучались мастерами .
Трансверсали установили стандарт в начале 14 века. Тихо Браге использовал трансверсали на своих инструментах и сделал этот метод более известным. Поперечные сечения, основанные на прямых линиях, не обеспечивают правильного подразделения на дуге, поэтому использовались и другие методы, например, основанные на использовании дуг окружности, разработанные Филиппом де Ла Хиром .
Другая система была создана в 16 веке Педро Нунесом и в его честь была названа нониусом . Он состоял в том, чтобы нарисовать на инструменте определенное количество концентрических кругов и разделить каждый последующий на одно деление меньше, чем в соседнем внешнем круге. Таким образом, самый внешний квадрант будет иметь 90 ° на 90 равных делений, следующий внутренний будет иметь 89 делений, следующий 88 и так далее. При измерении угла отмечали круг и деление, на которое попадала алидада . Затем была проведена консультация с таблицей, чтобы предоставить точную меру. Однако эту систему было сложно построить, и ею пользовались немногие. Тихо Браге был исключением.
Некоторые улучшения в системе Нуньеса были разработаны Христофором Клавиусом и Якобом Курциусом . Работа Курция напрямую привела к работе Пьера Вернье , опубликованной в 1631 году. Вернье усовершенствовал этот процесс и дал нам шкалу нониуса . Однако, хотя эти различные методы улучшили чтение градуировки, они не повлияли напрямую на точность их построения. Дальнейшие улучшения шли медленно, и потребовалась новая разработка: двигатель деления.
Предварительные работы по созданию зуборезных станков подготовили почву. Такие устройства требовались для резки круглой пластины с однородными зубьями шестерни . Часовые мастера были знакомы с этими методами, и они сыграли важную роль в разработке делительных двигателей. Джордж Грэм разработал процесс использования геометрических методов для разделения конечностей инструмента. Он разработал сложный лучевой компас, который помогает наносить градуировки. Джон Берд и Иеремия Сиссон продолжили эти методы. Эти методы лучевого компаса использовались в 19 веке, поскольку последующие делительные машины не подходили для создания крупнейших инструментов.
Первый настоящий круговой делительный двигатель, вероятно, был построен часовщиком Генри Хиндли около 1739 года. Об этом сообщил Королевскому обществу Джон Смитон в 1785 году. Он был основан непосредственно на зуборезном станке для часовых механизмов. Он использовал зубчатую индексную пластину и червячную передачу для продвижения механизма. В период с 1765 по 1768 год герцог де Шолен создал два делительных двигателя для деления дуг окружности и линейных масштабов. Он хотел улучшить градуировку инструментов, убрав мастерство мастера из техники, где это возможно. В то время как использование лучевого компаса критически зависело от навыков пользователя, его машина производила более регулярные деления благодаря своей конструкции. Его машины также были вдохновлены предыдущей работой часовых мастеров.
Джесси Рамсден последовал за герцогом де Шоленом на пять лет в производстве делительной машины. Как и в случае с предшествующими изобретениями, компания Ramsden's использовала тангенциально-винтовой механизм для перемещения машины из одного положения в другое. Однако он разработал токарно-винторезный станок, который был особенно продвинутым и дал превосходный продукт. Этот двигатель был разработан при финансовой поддержке Совета долготы при условии, что он будет подробно описан (вместе с соответствующим токарно-винторезным станком ) и не будет защищен патентом. Это позволило другим свободно копировать устройство и улучшать его. Фактически, Правление потребовало, чтобы он научил других создавать свои собственные копии и сделал свою машину деления доступной для инструментов, сделанных другими.
Усовершенствования механизма разделения
Эдвард Траутон был первым, кто построил копию конструкции Рамсдена. Он улучшил дизайн и выпустил свою версию. Это позволило повысить точность делительной машины.
Самуэль Ри разработал свой собственный станок для нарезания резьбы бесконечным винтом и смог продавать его другим. Его винты считались лучшими из имеющихся на то время.
Во Франции Этьен Ленуар создал более точный механизм деления, чем английская версия. Mégnié, Richer, Fortin и Jecker также построили двигатели деления высокого качества.
К началу 19 века стало возможным изготавливать такие инструменты, как секстант, которые оставались полностью работоспособными и с достаточной точностью, чтобы их можно было использовать в течение полувека и более.
Делительный двигатель был уникальным среди разработок в области производства научных инструментов, так как был немедленно принят всеми производителями. Не было сомнений в ценности этой разработки.
Смотрите также
Генри Джозеф Грейсон - австралийский изобретатель, который разработал двигатель (~ 1900 г.) для создания дифракционных решеток, которые делали 120 000 линий на дюйм (приблизительно 4700 на мм).
использованная литература
внешние ссылки
- Палмер, Кристофер (2020). Справочник по дифракционной решетке (8-е изд.). МКС Ньюпорт.