Hlídání délku kyvu u kyvadla

Zpráva

#76 Příspěvek od **tomasjedno** » 07 zář 2012, 10:20

brtnik · #77 Příspěvek od **brtnik** » 07 zář 2012, 10:20

Vždyť do toho kecá i rotace země a fáze měsíce, ale to už jsme někde jinde, je na to krásná literatura:
http://ukcatalogue.oup.com/product/9780 ... EmuLaDD2hE

Crifodo · #78 Příspěvek od **Crifodo** » 07 zář 2012, 10:23

Harrison se uměl vyrovnat s problémy měření času čistě mechanicky a jeho chronometr dovoloval obeplout svět a vrátit se tak, aby si přiťukl šampaňským včas s bitím BigBena, a nemusel se ponižovat s nějakýma cívkama.

#79 Příspěvek od **tomasjedno** » 07 zář 2012, 10:27

Tak to měl dost kliku, protože Big Ben určitě coural víc, než jeho chronometr :pako:

piitr · #80 Příspěvek od **piitr** » 07 zář 2012, 10:28

tomasjedno píše:Když budu konkrétní, u těch mých hodin znamená zvětšení kinetické energie o 0,15% zvětšení krajní výchylky z 1,4325° na 1,4347°...

Takhle, já počítal energii, která přibude při každém pulzu. Takže celková energie kyvadla se zvýší víc. Bude to asi zápiset na tlumení kyvadla. Hádám, že pokud se kyvadlo dokývává tak, že amplituda klesne na polovinu během 15 kyvů, bude to zvětšení 15x větší. Takže poměr mezi těmi efekty nebude 700, ale 700/15=46. U velkých hodin se ten rozdíl asi ještě zmenší. Ale jestli to máme dobře, tak máš pravdu - to poskočení je silnější efekt. Možná si to ještě někdy zkusím spočítat pořádně.

#81 Příspěvek od **tomasjedno** » 07 zář 2012, 11:07

piitr píše:...Ale jestli to máme dobře, tak máš pravdu - to poskočení je silnější efekt.

Pokud bys chtěl být jo detailista, tak se dá vhodným tvarem pólového nástavce a délkou budicího pulsu dosáhnout toho, že stejnou energii, kterou to při přibližování kyvadlu přidá, mu to zase při oddalování odebere (v ustáleném, zasynchronizovaném stavu) :lol:

psychosalam · #82 Příspěvek od **psychosalam** » 07 zář 2012, 11:20

ty hodiny Elelektročasu tady mám v reálu a léta jsem na nich dělal. Takže pár slov k tomu. Tlumení kyvadla u těchto hodin bylo minimální. protože kyvadlo viselo na speciální pružinové planžetě. Navíc, když vlivem útlumu došlo k určitému, předem danému (nastavitelnému) zmenšení kyvu, elektromagnety automaticky natáhly hodiny a tím se zvýšil rozkmit. Jinak řečeno, utlumení kyvu bylo dáno tlumící konstantou pružiny závěsu kyvadla a zvětšení rozkmitu zajišťoval natahovací magnet. Pokud se nastavilo malé rozpětí mezi čerstvě (právě) nataženým strojem (první, druhý kmit bezprostředně po natažení) a mezi momentemn spuštění natahovacího elektromagnetu, pak byly hodiny velmi přesné.
Samozřejmě také šlo nastavit spuštění elektromagnetu až po mnoha kyvech a pak délka sekundy poněkud kolísala. Před natažením byla sekunda trochu delší, než měla být a podružné hodiny se zpožďovaly.
K tomuto také došlo, když byl výpadek proudu několik hodin a matiční hodiny se nenatáhly. Po 6-8 hodinách bez natažení už byly změny viditelné na několika minutách.

Pár poznámek k brždění a zrychlování kyvadla. Jistě lze magnetem natáhnout rozkmit kyvadla a tím zpozdit hodiny, prodloužit sekundu, anebo zkrátit rozkmit kyvadla a tím zkrátit sekundu. Ovšem, magnety budou muset být dostatečně silné, vše mnechanicky extrémně přesně seřízené a magnety se musí něčím řídit. Bude třeba porovnávat minutové pulzy z kyvadlových hodin proti normálu (například minutové pulzy odvozené z krystalového oscilátoru) a dle rozdílu řídit elektromagnety. I tak pochybuju, že se tak dosáhne lepších výsledků, než měl Elektročas.

Také nevím, k čemu má řešení s kyvadlem sloužit, ale elektronicky řešený časový normál je spolehlivěší a přesnější.

Pro Jovala , máš SZ, jestli chceš kyvadlové hodiny Elektročas na studijní účely, můžeš je mít.

#83 Příspěvek od **tomasjedno** » 07 zář 2012, 11:57

psychosalam píše:K tomuto také došlo, když byl výpadek proudu několik hodin a matiční hodiny se nenatáhly. Po 6-8 hodinách bez natažení už byly změny viditelné na několika minutách.

Pak to byl z hodinářského hlediska paskvil a ne hodiny.
Mimochodem, to je typický projev docházejícího nátahu, kdy kyvadlo/nepokoj tak tak překonává body, kde dochází ke krokování, a perioda je významně ovlivňována silami působícími mezi kyvadlem/nepokojem a krokovacím mechanismem.

#84 Příspěvek od **tomasjedno** » 07 zář 2012, 15:02

piitr píše:...Takhle, já počítal energii, která přibude při každém pulzu. Takže celková energie kyvadla se zvýší víc

To vůbec není tak jisté. Rozhodl jsem se, že svoje hodiny trochu potrápím, a k jejich závaží 1,07 kg jsem přidal dalšího 0,5 kg. Jeden by čekal, že se rozkmit zvětší o 47%, protože se cca o polovinu zvětšila porce energie odevzdaná v jednom kroku tím závažím do hodinového mechanismu...
Ve skutečnosti se ale rozkmit zvětšil jen o polovinu z toho, o 23%. Přitom tlumení je tak malé, že bez závaží rozkmit spadne na polovinu za cca 300 kyvů.
Jak je to v těch hodinách udělané, to by snad věděl jen Hill

#85 Příspěvek od **mtajovsky** » 07 zář 2012, 16:43

Předávání energie do kyvadla není bezeztrátové. Když se zvětší tah závaží, tipuji, že se zmenší účinnost přenosu energie přes rohatku. Jednak se změní geometrie vzájemných pohybů, kde se jistě budou měnit úhly v závislosti na rozkyvu a za druhé bych řekl, že se zhorší koeficient tření vlivem většího porušení mastné vrstvy na plochách. Jednou jsem pozoroval pohyb rohatky a mám dojem, že při příliš velkém rozkyvu začala dělat krátký zpětný pohyb, respektive, asi ho dělala vždy, ale začalo to být viditelné, takže se v každém kyvu vracela zpět malá porce enrgie.

#86 Příspěvek od **Hill** » 07 zář 2012, 18:52

Ono je to na samostatný studijní obor, v tomto ohledu se pokládám stále za užaslého laika, který měl ale štěstí na ty, co konkrétní stroj znali dobře, vlastně tak, že mě ty principy začaly zajímat (mimoto jsem měl čest jen s trojími různými matičními hodinami, jejichž nátah zajišťoval sice síťový zdroj, ale byl vždy zálohovaný baterií, takže nemohu posoudit, jak moc nepřesné by byly půl dne bez natažení).
Hodiny, zejména jejich krokové mechanismy a oscilátory, mají hodně společného s oscilátory elektronickými, a to včetně faktorů, které na ně působí.
Pokud se někdo chcete seznámit s hlavními vývojovými směry v hodinařině alespoň rámcově, doporučuji pro začátek knížku Stanislava Michala "Hodiny". Velmi přehledně a názorně zpracované dílko, spousta výkresů a fotek, matematiky je v něm jen tolik, kolik je třeba pro vytvoření základní představy, jak to funguje a co k tomu vedlo.

Krok hodin má obvykle dvě funkce:
- popouštění krokového kola oscilátorem (zde hovoříme o kyvadlu)
- vytvoření popudné síly k doplňování energie, aby byla splněna podmínka udržení oscilací.
Pro splnění těchto protichůdných podmínek vznikla spousta nejrůznějších konstrukcí, v matičních hodinách se využívala volná vazba oscilátoru na krokový mechanismus (odbočka co nejblíže studenému konci laděného obvodu, tedy k závěsu kyvadla), aby byl připojeným mechanismem tlumený co nejméně a po co nejkratší dobu. Tato vazba ale musela umět zpět na oscilátor přenést energii potřebnou pro udržení oscilací, a to v takové míře, aby i amplituda oscilací kolísala v co nejmenším rozsahu. Tak se postupně vykoumaly různé úhly plošek krokového kola, sklony palet kotvy (eliminace vratného pohybu stroje, snížení potřebných ovládacích a popudných sil atd).
Model sinusového průběhu kmitů by vyhovoval v případě, že kyvadlo není ničím tlumené. Ovšem během kyvu na něj působí síly, především náraz zubu krokového kola na paletu kotvy, popud od krokového kola - ty způsobují různě velká zkreslení sinusového průběhu, která je nutné udržet pokud možno v každém n-tém kyvu konstantní (kde n je každé celé číslo počínaje jedničkou).
U matičních hodin se často využívá závěsu kyvadla na pružných planžetách, který elastickou deformací zmenšuje přenos vlivu těchto impulsních sil na čočku kyvadla, o další zmenšení těchto vlivů se stará druhý pružný člen sloužící k přenosu síly na a od kotvy. Ojediněle se používalo i zavěšení kyvadla na břitu, pak ovšem zbyl jen jeden pružný člen mezi oscilátorem a kotvou a dlouhodobé udržení stabilních parametrů impulsů působících na kyvadlo už vyžadovalo častější mazání, přesto se tím četnost potřebného seřizování nesnížila. Přece jen kontakt kotvy se zuby krokového kola při těch milionech nárazů vyžaduje vysokou mechanickou odolnost kontaktních ploch a snížení jejich tření co nejblíže k teoretické nulové hodnotě, což samozřejmě nelze, tedy alespoň udržení třecí síly v co nejužším rozsahu.
Obecně vedle volby materiálu a konstrukce kyvadel kompenzujících vliv teploty okolního vzduchu vedly snahy ke zmenšení rozkmitu kyvadla, aby se omezil vliv změn atmosférického tlaku - tření kyvadla o vzduch kmitání zpomaluje, čili malá amplituda ve spojení s čočkou s minimálním aerodynamickým odporem znamená zmenšení vlivu momentální hustoty vzduchu. Ale nelze to do nekonečna - malý rozkmit vyžaduje těsnější vazbu na krok, tedy větší závislost na pohonné síle, čili vždy jde o kompromisní řešení.
Proto vznikly různé sofistikované i geniálně jednoduché konstrukce oscilátorů, kroků a jejich vzájemných vazeb, z nichž jsou zajímavé například volné kroky, kde se nechá kyvadlo volně kývat třeba i celou minutu, než během 60. kyvu odblokuje hodinový stroj, aby posunul ukazatel o minutu, a současně dostane přesně dávkovaný popud, který mu dodá energii na dalších 60 kmitů.

Proč to tu píšu: řeší se tu, jak mechanické hodiny, jejichž konstrukce je výsledkem dlouholetého vývoje a představuje výsledek znalostí a práce stovek známých hodinářů a ještě většího počtu bezejmenných, synchronizovat s atomovým časem tak, aby vlastně byly bezúdržbové, aby si jejich stroje nikdo nemusel dlouho všímat, přesto aby ručičky ukazovaly přesný čas.
To ale nejde - pravidelná denní, týdenní, měsíční údržba k mechanickým hodinám neoddělitelně patří, stejně jako synchronizace ve stejně pravidelném intervalu. A v rámci údržby snad není problém zařídit synchronizaci (vlastně seřízení aktuálního času) ručně.
Pořád si ještě nejsem jistý, zda je účelné, třeba i vratným způsobem, zasahovat do historického stroje, když vlastně jeho nectnosti a potřeby jsou součástí jeho půvabu.

#87 Příspěvek od **tomasjedno** » 07 zář 2012, 19:37

Inspirován touto debatou jsem ty svoje hodiny (po asi 10 letech od posledního mazání) sundal, namazal, trochu přitáhl třecí spojku náhonu (byla hrozně volná) a zase pověsil. Rozkmit kyvadla se zvětšil asi o 5%.

P.S. je jim asi 100 let.

Crifodo · #88 Příspěvek od **Crifodo** » 07 zář 2012, 20:11

Kdysi jsem donesl svoje amatérsky opravované biedermayerové bicí hodiny k panu hodináři do restaurátorských dílen na konzultaci. Pan hodinář je prohlížel a přitom říkal "ložiska je potřeba sklepnout, přestružit výstružníkem 0,3 mm, ono se to dá ošidit, ale ty hodiny pak půjdou třeba jen 15-20 let a zastaví se"
tak jsem se potichu vytratil.

#89 Příspěvek od **Hill** » 08 zář 2012, 08:11

vlákno jsem rozdělil: OT je v koši.

Crifodo · #90 Příspěvek od **Crifodo** » 10 zář 2012, 09:47

tomasjedno píše:Tak to měl dost kliku, protože Big Ben určitě coural víc, než jeho chronometr

Jestli byl král pořádkumilovný, tak si předpokládám ohlídal dorovnání hodin s Greenwichem.
No, spíš než s Big Benem asi testovali hodiny s nějakým etalonem v Admiralitě, což je jen o kousek vedle.
http://forum.chronomag.cz/index.php?/to ... e__st__120