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空氣鐘
來(lái)源: 時(shí)間:2016-03-08
瑞士產(chǎn)Atmos鐘的譯名是空氣鐘,也稱氣壓鐘、永動(dòng)鐘等,但這類鐘更確切的稱呼應(yīng)該叫溫差鐘。
1928 年,瑞士工程師Jean-Léon Reutter 挑戰(zhàn)物理定律,設(shè)計(jì)出這種無(wú)需人力作用,幾乎永不磨損、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)百年的空氣鐘。
世上不存在永動(dòng)機(jī),一些貌似無(wú)需能源的東西,也必須遵守能量守恒定律??諝忡妼?shí)際是利用溫差變化來(lái)獲取能量的。為從溫變中獲取能量,就必須找到一種合適的“媒介”。氯乙烷所具有的特性符合這種要求,它是一種在常溫下呈氣態(tài)的有機(jī)物,在一定壓力下呈現(xiàn)液態(tài)。它通常是醫(yī)療上使用的一種麻醉劑。它的另一特性,是在50°F ~81°F(注: 從華氏溫度換算成攝氏溫度,只要減去32,乘以5再除以9就行了)之間膨脹系數(shù)最高。利用這一特性,把它裝在空氣鐘后背包的一個(gè)大金屬盒子里。金屬盒做成風(fēng)箱狀,可以收縮,實(shí)際就成為一個(gè)膨脹盒。再用一個(gè)銅罩罩護(hù)它。
它的工作原理是這樣的:當(dāng)溫度上升時(shí),氯乙烷的氣體迅速膨脹,膨脹盒就像手風(fēng)琴那樣的伸長(zhǎng),同時(shí),膨脹盒內(nèi)的一個(gè)大螺旋彈簧被壓縮了。當(dāng)溫度升到81°F時(shí),螺旋彈簧會(huì)被完全壓縮。當(dāng)溫度下降時(shí),氯乙烷的氣體迅速縮小,膨脹盒也收縮,螺旋彈簧螺旋彈簧被放松。溫差變化,使螺旋彈簧也隨之壓縮和放松。當(dāng)溫度降到50°F時(shí),螺旋彈簧會(huì)被完全放松。隨膨脹盒做壓縮和放松往復(fù)運(yùn)動(dòng)的是一個(gè)小鏈條,鏈條通過(guò)一個(gè)滑輪和發(fā)條盒聯(lián)系起來(lái),來(lái)給發(fā)條上條。溫差變化越大,上條越多。據(jù)悉,每天只要有2°F的(在攝氏15至30度的范圍之內(nèi),只需1度)溫差變化,所產(chǎn)生的能量就足以維持空氣鐘48小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。
空氣鐘另一個(gè)引人注目的東西,就是它那巨大而旋轉(zhuǎn)緩慢的擺輪了。它每分鐘只擺動(dòng)兩次,因此鐘的齒輪數(shù)目可以減到最少。而發(fā)條的弱力矩加之?dāng)[輪的緩慢轉(zhuǎn)動(dòng),使得鐘的機(jī)件磨損微乎其微。資料介紹它能工作600年。另外,它的加工也極為精細(xì),特別注意平衡問(wèn)題。
空氣鐘的走時(shí)精度,主要取決于那個(gè)巨大的圓盤(pán)型的擺輪,它的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大。它是由一根很細(xì)的鎳基的合金絲懸吊起來(lái)。合金絲經(jīng)過(guò)特殊處理,溫度系數(shù)極小,幾乎不受溫度變化的影響。還有一個(gè)原因,就是空氣鐘的發(fā)條永遠(yuǎn)保持適當(dāng)?shù)谋P(pán)緊狀態(tài),不緊不松。這樣使發(fā)條各圈間的接觸摩擦極小,而力矩輸出相對(duì)均勻。
空氣鐘在使用上需要水平放置,鐘上設(shè)有水準(zhǔn)氣泡,鐘的底盤(pán)設(shè)有可調(diào)節(jié)水平的支腳?!?
有人說(shuō),空氣鐘是參照了400天鐘的結(jié)構(gòu)(詳見(jiàn)400天鐘介紹)而發(fā)明的,這個(gè)說(shuō)法不無(wú)道理,除了動(dòng)力部分,其它部分基本相同。