Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Хронограф



Brockhaus and Efron Encyclopedic Dictionary b74 738-1.jpg

Хронографи служать для визначення проміжків часу шляхом порівняння відміток початку і кінця спостережуваних проміжків з відмітками відомих проміжків часу. Так, наприклад, якщо на рухомій папері отримана запис AabcdA 'якогось явища, де злам ab позначає початок, a cd кінець явища і запис BB', де кожна з ліній форми οαβγι зображує запис, покладемо, однієї секунди, і якщо відносне положення пір'я, риси АА 'і ВВ', нам відомо, наприклад якщо обидва пера були встановлені так, що їх кінці знаходяться на одній лінії, перпендикулярній до напрямку руху паперу, то ми легко можемо зробити висновок про тривалість (ad) явища.

Для цього проведемо з а й d перпендикуляри ak і dl; очевидно, що шукана тривалість явища більше 2 секунд, але менше 4 і близька до 3 сек. Якщо довжини, що зображують секунди по суміжності з k і l, близькі між собою, то шуканий проміжок часу визначимо точніше; якщо середня довжина секунди близько k вийшла, наприклад, 15 мм, а відстань між точками k і про дорівнює 3 мм, то повинна додати до двом секундам 3/15 сек., або 0,2 сек. Подібним же чином знайдемо, що час, відповідне довжині 2 l, буде 0,75 сек. Шукана тривалість ad дорівнює = 2 + 0,2 + 0,75 = 2,95 сек. Заснований на такому принципі X. є найдосконалішим і повинен складатися, отже, з наступних частин:

  1. рухомої частини, на якій виходять позначки, наприклад обертового барабана, стрічки, що рухається поступально, і пр.
  2. Отметчік моментів різного роду явищ, наприклад замикання і розмикання струму, натискання гумової груші та ін
  3. Приладу, що дає певні невеликі проміжки часу, як то: годинник (секунди, напівсекунди), камертон (1/100 сек. Та менше).
Хронограф Марея

Якщо рухома частина (1) за допомогою якого механізму рухається з достатньо рівномірною швидкістю, то цю швидкість легко визначити, спостерігаючи переміщення цієї частини за відомий проміжок часу, який визначається за допомогою годинника. Отримана швидкість і є шлях, відповідний одній секунді; вимірявши цим масштабом відстань між відмітками спостережуваного явища, отримуємо дані час. Це вже буде X. в спрощеній формі. Одним з відомих універсальних X. є хронограф Марея, що складається з годинного пружинного механізму А, забезпеченого регулятором швидкості ( Фуко) і барабана В, вісь якого може бути встановлена ​​в трьох положеннях, в яких барабан і може обертатися з трьома визначеними швидкостями.

Повітряний отметчік Марея

У кожному з цих положень вісь барабана служить продовженням відповідної вісь годинникового механізму і з нею зчіплюється і обертається, наприклад на одній осі - раз на хвилину, на іншій - 6 разів, на третій 36 разів на хвилину. На барабан В наклеюють гладкий папір, яку покривають легким шаром кіптяви, наприклад від свічки. Запис на кіптяви найделікатнішим отметчік представляє дуже малий опір і легко може бути закріплена спиртовим розчином шелаку. Отметчік встановлюється на горизонтальному стержні С, укріпленому на нерухомій стійці. Найбільш споживані швидкі отметчік: повітряний - Марея і електромагнітний - Марсель Депре. Отметчік Марея складається з металевої судини а, передня стінка якого затягнута тонкою каучукової перетинкою с; на цю перетинку наклеєний легкий алюмінієвий гурток d.

Якщо вдунуть повітря в а через трубку b, то рух диска d за допомогою важеля передається легкому пір'їнці е, яке і зробить відповідну відмітку на закопченій поверхні циліндра. Гвинтом f можна змінювати довжину короткого плеча важеля і таким чином змінювати величину переміщення кінця е; проріз в е дає можливість встановлювати при цьому важіль, який з'єднує е с d, перпендикулярно до d і е. Поєднавши гумову грушу з трубкою b, можемо натисканням груші справити відмітку на циліндрі з деякої відстані. Швидкість передачі позначки залежить від довжини сполучної трубки і її внутрішнього діаметра (а також і від пружності трубки), але все ж близька до швидкості звуку в повітрі. Час дії самого отметчіка при вкрай малій масі рухомих частин і порівняно сильному натисканні груші вельми мало і вимірюється тисячними частками секунди. Загальне запізнювання отметчіка у всякому разі буде нікчемно в порівнянні з помилкою, яку робить спостерігач, що дає сигнал, яка не менше 1/5 сек.; Якщо ж сигнал дається автоматично, швидко рухомим тілом, то іноді потрібно рахуватися з запізненням отметчіка і зі способом натискання груші. Електромагнітний отметчік Марсель Депре може бути застосований в більшому числі випадків і з великою зручністю.

Отметчік Марселя Депре, натуральної величини

Він складається з електромагніту С і рухомого якірця А, відтягують назад від с спіральної пружинкою R. Гвинт B може переміщати конус, що обмежує розмах якірця назовні, а листок тонкого паперу перешкоджає йому пристати впритул до сердечника електромагніту. На одному кінці якоря затиснуте пір'їнка D з дуже тонкою рогової пластинки. Маса якірця повинна бути по можливості мала, а сила тяжіння та натягу пружинки R повинна бути відносно велика, для того щоб час дії приборчика, або відставання його, була мізерно. Існуючі приборчики Депре легко можуть відзначити 1500 розмикань і стільки ж замикань в секунду, час замикання або розмикання окремо може бути доведено до 1/5000 сек. відповідним регулюванням натягу пружинки. Електромагніту з придані малі розміри, щоб зменшити запізнення намагнічення і розмагнічування. Звернімося знову до малюнка 1, изображающему хронометр Марея. Якщо тривалість спостережуваного явища менш, ніж час одного оберту барабана В, то очевидно можемо, встановивши той чи інший отметчік і пустивши в хід механізм, записати явище. Якщо ж тривалість явища більш, ніж саме більше час оберту барабана, то потрібно повідомити стійці З поступальний рух, паралельне осі циліндра В. Тоді отметчік пише по поверхні циліндра гвинтову лінію, роблячи на ній зубці при отриманні сигналу. Для цієї мети поряд з барабаном В встановлюють прилад, зображений на наступному малюнку.

Рухома стійка для отметчік

На цьому приладі є гвинт З ', обертання якого за допомогою гайки повідомляє поступальний рух катящейся на коліщатках по рейках візку В', на якій знаходиться вертикальна стійка D 'для отметчік. Гвинт З 'приводиться в обертання або годинниковим механізмом А', як це зображено на малюнку праворуч, або шнуром за допомогою шківков, що встановлюються на осі гвинта C і на осях, виступаючих вліво з годинникового механізму А. Число обертів гвинта З 'підбирається таким, щоб крок гвинтової лінії, що виходить на барабані X., був достатній для того, щоб записи отметчіка або двох отметчік, що стоять поруч, не налягали один на одного. На приладі, зображеному справа, зміна числа обертів гвинта З 'досягається поворотом лопатей вітрянки годинникового механізму А'. Так як завдяки регулятору Фуко швидкість обертання барабана X. Марея тримається досить постійною протягом дослідів (зміна швидкості менше 1%), то лише в деяких випадках слід відзначати ще час і ставити 2 отметчіка. Якщо потрібна оцінка часу до 1/10 сек., То цілком достатньо відзначати лише секунди, для чого можна скористатися годинником з електричними контактами або навіть одним секундним маятником, розмикаючим струм. Для оцінки малих проміжків часу або для точних визначень часу користуються камертоном, що дає відоме число коливань в секунду (метод Дюгамеля). Прикріпивши до гілки камертона легке пір'їнку, можна записати коливання камертона безпосередньо на обертовому циліндрі, покритому кіптявою: тоді отримаємо хвилясту лінію з поступово зменшуються амплітудами. Гельмгольц і Фуко ввели у вживання камертони, коливання яких підтримуються безперервно за допомогою електромагніту, на зразок якоря електричного дзвінка. У X. Марея і багатьох інших, переривчасті струми, що підтримують коливання камертона, пропускають ще через отметчік Депре; при числі коливань камертона до 100 в сек. отметчік Депре дає запис з досить різкими зубцями. Така саме схема зображена на малюнку 1, вона застосована там для вивірки рівномірності обертання барабана X. У X. Рішара та інших рухомий візок з отметчік або двома, а іноді і трьома, монтована разом з годинниковим механізмом і барабаном; в такій формі прилад більш зручний при перенесенні. Однак проводити запис на закопченій поверхні зручно, лише коли явища вельми короткочасні. Якщо ж потрібно вимірювати тільки до 1/10 або 1/20 сек., То можна набагато зручніше користуватися записом на папері чорнилом, особливо коли час спостереження може бути дуже велика. Один з таких хронометрів зображений на наступних малюнках (Пейер, Фаварже): він схожий на телеграф Морзе і записує на довгій паперовій стрічці.

Хронограф Пейер, Фаварже - вид ззаду
Хронограф Пейер, Фаварже - вигляд спереду

Годинниковий механізм цього хронографа, забезпечений регулятором Гіппій ( англ. Hipp ) З вібруючим стрижнем, проводить паперову стрічку під трьома сифонними отметчік, друкарськими особливими Невисихаюче чорнилом. Ці отметчік приводяться в дію кожен зосібна, своїм електромагнітом E, і дають зубці при замиканні і розмиканні струму через відповідний електромагніт. У цьому X. ступінь регулювання нижча, ніж в регуляторі Фуко, але зате, розташовуючи із зручністю трьома отметчік, можемо один з них з'єднати з годинником для запису секунд. Тут маса і тертя частин отметчік вже значні, крім того, чорнило не завжди встигають записувати на папері, що рухається занадто скоро, і тому здебільшого задовольняються швидкостями стрічки 10 або 20 мм в секунду. До винаходу Марселем Депре його отметчіка позначки на папері і на закопченій поверхні металевого циліндра робилися за допомогою електричної іскри. Розряд лейденської банки робить вельми виразні проколи на папері, а сама слабка іскра і без банки дає кілька розмиту відмітку на кіптяви. Такий отметчік вкрай простий і швидкий, але місце появи відмітки буває різне від випадкових причин, а іноді і поява позначки кілька капризно, крім того, потрібно порядна ізоляція, якщо сигнал подається здалеку. Гідність цього методу полягає в можливості надати за допомогою не особливо сильного механізму вельми велику швидкість барабану, так як отметчік з іскрою не робить ніякого опору обертанню барабана. На наступному малюнку зображено один із приладів такого роду, роботи Сіменса і Гальске.

Хронограф Сіменс і Гальске

Він складається з годинникового механізму, що приводиться в рух гирями, забезпечений регулятором в роді Фуко; регулювання можна дещо змінювати, збільшуючи розбіжність лопатей регулятора, що досягається поворотом голівки Є. Годинниковий механізм дає дуже швидке обертання валику А (до 100 обертів на секунду) і через кожні 100 оборотів валика А дає сигнал дзвінком В для визначення за секундоміром швидкості обертання валика під час спостережень. Перед валиком, нормально до нього, встановлений ізольований від механізму штифт D. Зробивши розряд між D і В, отримаємо відмітку на барабані А. Кутова відстань між двома позначками може бути виміряна за допомогою мікроскопа С і мікрометренного гвинта, що обертає барабан. У описаного приладу валик А не має гвинтового ходу, тому прилад придатний для явищ, тривалість яких менше, ніж час півоберту валика. Такими приладами користувалися раніше для визначення початкових швидкостей вогнепальних снарядів, причому іскра виходила на приладі від розряду вторинної обмотки спіралі Румкорфа при розмиканні струму первинної ланцюга самим снарядом. Очевидно, що на подібному приладі можна записати декілька послідовних, вельми швидко наступних один за іншим однорідних явищ, якщо для кожної позначки будемо брати особливу спіраль Румкорфа. Крім описаних X., бувають ще X. не настільки універсальні, а пристосовані для якої-небудь певної задачі, до таких приладів належить X. Буланже, що вживається всюди для визначення початкових швидкостей снарядів і рушничних куль. За допомогою цього X. можна легко зробити вельми багато спостережень в найкоротший час і притому відразу відчитувати остаточні результати. Цей прилад влаштований таким чином: на вертикальній колоні укріплені два електромагніту Е1 і Е2 з прямими сердечниками, загостреними знизу.

Хронограф Буланже

До цих сердечникам, намагніченим проходять через електромагніти струмами, підвішуються два стержні А і В, що мають у верхній частині залізні наконечники, також загострені. Стрижень А - довший - призначається для відміток, тому на нього надягають щільно срібні тонкостінні трубки червоної міді. Ці трубки замінювані; кожна трубка може служити для великого числа відміток, так як може бути обертальність навколо стрижня. Отже, нехай обидва стержня підвішені під своїми електромагнітами, по яких проходить струм від своєї батареї. Розімкніть обидві ланцюга зараз, тоді після закінчення деякого короткого часу стрижні А і В почнуть падати. Стрижень У раніше торкнеться об перешкоду - ковадло С, яка, повернувшись біля своєї осі обертання, спустить тугу пружину D.

На цій пружині праворуч насаджено сталеве лезо, яке вдарить у стрижень А, що пролітає мимо, і робить на ньому насічку на деякій висоті h1, вважаючи цю висоту від того місця, де лезо стосувалося ще не падав стрижня. Час t1 = √ (2h1 / g), де g - прискорення сили тяжіння, буде вимірювати час від того моменту, коли стержень А почав падати, до моменту удару його лезом. Уявімо собі, що ланцюг електромагніта Е1 була розімкнути раніше, ніж ланцюг електромагніта Е2, тоді стрижень А встигне до удару леза впасти нижче і нова мітка вийде на висоті h2; t2 = √ (2h2 / g) - буде новий час від початку падіння стрижня А до моменту удару. Різниця t2 - t1 буде вимірювати проміжок часу між моментами розмикання струму в електромагнітах Е1 і Е2. Для вірності порівняльних вимірювань очевидно потрібно, щоб часи розмагнічування електромагнітів були завжди постійні, а для досить точних, абсолютних потрібно, щоб часи розмагнічування або запізнювання обох електромагнітів не залежали від способу розмикання або потрібно зробити досить одноманітний спосіб розмикання. Для сталості неминучого запізнювання пропускають струм завжди однієї сили, що досягається вживанням постійних елементів і регулюванням опору кола вугільними реостатами F, F зі сповзаючими контактами. Реостати ці вводяться настільки, щоб стрижні А і В з деякими додатковими грузиками ледь тільки трималися на своїх місцях.

Хронограф Буланже

Для того, щоб запізнювання в обох ланцюгах при інших рівних умовах було однаково, обидва електромагніту Е1 і Е2 робляться абсолютно однаковими, ваги стрижнів А і В робляться також рівними. Так як обидві ланцюга повинні бути размикаеми попередньо одночасно, що робить особливий ключ-розмикальний G, де розмикання відбувається в момент удару рухомий рамки об перешкоду, коли пружинки з контактами відскакують за інерцією. Одночасність розмикання цього приладу повіряється перекладанням ланцюгів, тобто вводять розмикальний першого ланцюга в другу і навпаки. У дійсних приладах Буланже відмітка при розмиканні ланцюгів Розмикачі виходить при правильній установці приладу завжди на одному місці так, що h1 постійно і тільки повіряється кілька разів; при великій серії вимірювань цю висоту завжди можна зробити певної, рівною, наприклад, 110 мм, піднімаючи або опускаючи електромагніт Е2, що має мікрометренний підйом. Тоді шуканий проміжок часу буде визначатися з одного тільки відліку h2, тому, по-перше, складена таблиця часів, що виражає √ (h2/2g) - √ (0,110 / 2g), і, по-друге, є лінійка з ноніусом для відліку безпосередньо початкової швидкості снаряда, якщо відстань між мішенями дорівнює 50 метрам. Ці мішені складаються для снарядів з вертикальних дротів, з'єднаних послідовно; снаряд, пролітаючи, неодмінно повинен розірвати одну з них. Перша мішень включається в ланцюг електромагніта Е1, друга в ланцюг Е2. Вимірюваний проміжок часу для сучасних швидкостей снарядів при відстані між мішенями в 50 м декілька менше 1/10 секунди, точність же показань X. в остаточному результаті досягає 1/10%.

Хронометри типу Марея, Пейєра і Фаварже і Буланже вельми поширені; є ще багато й інших, які служать скоріше для відносних визначень. За допомогою фотографії можливо досягти ще більшої точності вимірювання проміжків часу і вивчення швидких рухів, але ці прийоми поки ще недостатньо поширені в хронограф. Вельми детальний виклад звичайних прийомів вимірювань часу і поводження з X. знаходиться в "La methode graphique" Марея.

При написанні цієї статті використовувався матеріал з Енциклопедичного словника Брокгауза і Ефрона (1890-1907).

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Хронограф 354 роки
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru