航海鐘的變遷

航海鐘的變遷 2013-10-24 09:52閱讀：7,577 《鐘錶》2013年第5期 文_杜恆彥、唐西平 編輯_梁璐航海鍾又稱航海天文鐘或精密鍾，是高精度、可攜帶的機械計時儀錶。可以用來指示時刻、測量時間間隔、航海定位和野外天文觀測。隨著科技進步、電子技術的發展及晶體振蕩器的普遍應用，走時準確的石英航海鍾逐漸取代了機械式航海鍾。但現代工藝航海鍾因其獨特蚱蜢時計的造型和賦予的歷史文化價值，已成為現代貴重的工藝收藏品。航海鍾發明近三百年來，歷經了古代航海鍾、現代機械、石英航海鍾、現代工藝航海鐘的變遷。

X古代航海鐘的發明與發展遠洋航海中，為了確定船在海面的準確位置及航向，必須測定經緯度。通過觀測太陽或者北極星的高度可以確定緯度，沒有任何天體能夠用來直觀地顯示經度的差異。因此航海家們只能依靠測量航速來估算自己的相對位置。從科學上講，經度問題可以換算為時間。地球每天（24小時）轉動一周是360度，每小時的時差就相當於經度15（360除以24）。因此，只要知道兩地的時間差異，就可以知道兩者之間的經度差了。1656年，荷蘭科學家惠更斯製作出世界上第一台擺鐘，並於兩年後出版了一本描述擺鐘原理的專著《時鐘》。他曾經專門為航海而製作了兩台航海鍾，並曾經出海進行過檢驗。可是，鐘擺只能在平靜的海面上使用，一旦出現風浪，擺鐘就不準了。為此惠更斯發明了螺旋平衡彈簧，代替鐘擺，試圖利用這個彈簧，製造一種能夠在海上使用的擺鐘，但做出來的樣品鍾準確度仍然太低，海員們不可能依靠它來確定經度。因此科學界都認為只能依靠天文學家，通過觀測星相的辦法測出當地時間，但並未能達到有效精度，而且用起來也很麻煩。由於沒有準確的鐘錶來測定精度，經常發生航船迷航遇險的事情。1707年，一支英國艦隊在戰勝了法國艦隊之後勝利返航，卻在途中遭遇大霧，迷失了方向，造成4艘戰艦撞上了海島沉沒，1500多名水手喪命的慘重損失。這件事再一次讓英國政府意識到尋找經度的重要性。1714年，隨著英國政府海上霸主地位的確立，解決航海經度的難題迫在眉睫，英國國會通過了《經度法案》(Longitude

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北極星BKJ-1 B-5雙面船鐘子鍾5）SY5B1型石英報房鍾SY5BI型石英報房鍾是1980年代煙台鐘表研究所研製並生產的艦船無線電室必備的計時儀器，是電子技術與機械鐘錶製造工藝相結合的新型產品。機心使用了頻率高、溫度係數小的石英諧振器作頻率基準，通過集成電路的功能驅動步進電機帶動指針指示時間，所用的晶體經過精心篩選老化處理。該鐘具有計時準確、工作可靠、防潮防濺等優點，可以同時指示北京時間和格林尼治時間。6）艦船用石英子母鍾系統為適應我國海軍裝備建設和船舶工業發展的需要，1990年煙台鐘表研究所承擔了煙台市科委下達的「艦船計時子母鍾系統」研製項目。經過一年的努力，完成了研製任務並投入了試生產。艦船子母鍾系統已成為煙台鐘表研究所的BKJ系列定型產品。1991～1992年，煙台鐘表研究所研製成功THZM-1型高精度石英子母鍾系統，用于海軍艦船上。該產品中的報房用鍾可指示格林尼治時間，填補了國內空白。子母鍾系統屬國內首創，達到國際八十年代水平。BKJ系列艦船子母鍾1995年通過了海軍裝備部的軍檢，廣泛用於人民海軍艦艇和民用船舶上。母鍾部分以微電子機處理器作為母鍾核心，軟體設計採用了模塊式結構。考慮到艦船上電子干擾信號強，採用了自動複位措施，即遇到強幹擾時，能重新啟動微機處理器工作，以確保母鍾正常運行。為保證計時精度，振蕩部分的核心部件選用了特性優越的進口高頻石英晶體。該系列產品完全可以滿足計時準確，工作可靠，維護方便，耐衝擊抗振動的航海及實戰要求。其特點和性能是：①母鍾發出標準時間信號，控制所帶子鍾同步運行。為適應艦艇、船舶在遠洋航行中跨越時區的需要，該系統增加了獨特的正反針快速撥針功能，使其可以方便的調整時間。為滿足雙向撥針需要，子鍾採用了雙向運動步進電機。在母鍾信號的驅動下，子鍾可正反兩個方向運轉，且雙向運轉性能一致，運行可靠。②根據艦船上不同的使用場合，設計了壁掛防水子鍾、集控檯子鍾、廚房子鍾等十幾個類型的子鍾。其中發光鐘面採用了發光EL板，照明效果明顯，亮度可調，適用於戰時及夜航的需要。③子鍾分針輸出力矩可達1.1×10-2Nm，大大提高了走時可靠性。BKJ1型艦船子母鍾可帶40隻子鍾，BKJ2型艦船子母鍾可帶100隻以上的子鍾。北極星精密航海計時儀和艦船子母鍾系統應用在我國「遠望」號（遠望一號至四號）綜合性遠洋測控船上，保障監測船的同步時間為零時差。「遠望」號擔負我國衛星、飛船、和其他航天器全程飛行試驗海上測量和控制回收任務，是我國航天測控網的重要組成部分，為神舟飛船保駕護航。2011年由煙台北極星股份有限公司、煙台鐘表研究所等有限公司起草制定了國家輕工行業標準QB/T 4251—2011《船舶用石英子母鍾》。

北極星BKJ-2船鐘母鍾

北極星BKJ-1 B-8照明子鍾現代工藝航海鍾研發與生產目前，世界上隨著鍾文化的推廣，英國肯密狄鍾廠（根據航海家哈里森發明「H1」型航海鍾）推出世界上第一個工藝航海透視鍾，此鐘的零部件均為單件製作，經精工打磨，由高級鐘錶匠精心裝配，調試而成，是集計時與觀賞，收藏於一體的古樸，典雅的精美工藝機械時鐘。隨著國內消費水平的不斷提高，消費理念的不斷更新，以及國內外鐘錶市場上機械式鐘錶的復甦，人們對高檔機械鐘的需求越來越大，為適應這種需求，煙台北極星研製開發了蚱蜢式航海鍾高檔產品，完成了座（台）式、落地式航海鍾產品研發。產品經過國內外用戶的使用反饋，性能效果良好，各項技術指標均達到了設計和產品標準要求，2011年11月項目通過了山東省科技廳組織的科技成果鑒定。現代工藝航海鍾主要創新點：1、蚱蜢式擒縱機構裝置和座（台）式航海鐘的研製。蚱蜢式擒縱機構是一種特殊的擒縱機構，它由兩個蚱蜢爪形狀的擒縱叉及定位簧和兩個左右並排的啞鈴狀平衡擺及擺軸和與之連接的雙扇形齒組成，構成了擺桿連動機構。平衡擺與擒縱叉通過定位簧彈性連接，時鐘運行時，平衡擺以擺軸為中心作往複聯動擺動，使該時鐘能基於任何一個位置互相進行補償，即使時鐘放置位置不在靜止狀態，也可以消除傾斜和搖動的影響，實現準確計時。根據蚱蜢式運行原理，設計人員對蚱蜢式擒縱機構進行了動力參數計算和結構優化設計，同時進行擒縱機構裝置與傳動部分的結合研究以及如何保證主要零部件加工精度的研究。保證了機心的走時延續性要求和工作可靠性。在加工中嚴格控制和精確調整相配合零部件的徑向和軸向間隙，保證各零件裝入夾板的同軸度，從而保證擒縱調速機構和輪系的傳動效率，提高擺幅的穩定性。在裝配中嚴格的地裝配、調整定位簧的修圓調平和擒縱機構間隙的調整，有效提高擒縱機構的效率。普通機械鐘發條輸出力矩呈曲線形不斷衰減問題，導致時鐘走時誤差大。均力輪系統能保證蚱蜢式擒縱機構裝置對發條平穩性的要求，大大提高了發條輸出力矩的平穩性，時鐘走時誤差小，精確度比普通時鐘提高一個檔次。座（台）式航海透視鐘頭輪設計採用發明專利技術的內棘輪均力輪和限位片保險結構的動力系統，通過實驗計算測繪發條的力矩曲線圖，由曲線圖理論計算出塔輪形狀尺寸，最後確認一種理想的發條和塔輪參數，解決了座（台）鍾發條力矩平穩性的問題，滿足了技術要求。2、單發條雙輸出動力機構和落地式航海鐘的研製。工藝航海透視鍾，蚱蜢腿裝置的擒縱叉進、出瓦與特大擒縱輪的設計本身存在技術不足，走時精度較差，時鐘日累計誤差平均在±5分鐘之間；工藝航海透視鍾創新設計採用單發條雙輸出動力機構以陀飛輪機構指示時間的設計，在前夾板內側的發條軸上設一方軸並固裝一走頭輪組件，走頭輪組件中的頭輪片與所設置的走時傳動機構相嚙合連接，走時傳動機構是由走二輪組件、走三輪組件、走四輪組件、走五輪組件和走六輪依次嚙合連接組成的齒輪傳動輪系；走時控制機構由走四輪組件、過輪組件與套裝在其軸端上的時針管嚙合連接；走六輪軸端部安裝的陀飛輪機構，通過合理的選取走時和擺動輪系傳動比，滿足走時和擺動的同步運行。計時平均日差提高到±30秒/日。落地式航海透視鍾則採用重鎚為動力繩纜驅動，使時鐘的走時誤差達到最小化，精度比普通發條驅動時鐘提高一個檔次。走時平均日差提高到±15秒/日。在落地式航海透視鐘的上鐘體首次嘗試採用設計先進的氣動升降與控制裝置。升降與控制技術指標及性能可靠，方便了用戶使用。該落地鍾機心與座（台）鍾機心零件通用率為90%以上,符合標準化要求。

落地式航海鍾氣動升降示意圖3、表面處理的新工藝研究。該產品屬於高檔透視系列，表面處理要求很高，因此座鐘鍾殼外觀精選高檔紅木，漆面採用生漆處理工藝，色澤光亮，抗老化，不退色。落地鍾鍾殼外觀精選高檔硬楓木，並制定水油結合油漆新工藝。水色塗裝工藝缺點是木材易變形，噴漆後光澤暗淡，油色塗裝工藝缺點是木材花紋不明顯，類似於塑料表面的感覺。而水油結合油漆新工藝則可以克服以上兩種工藝的缺點，可達到色澤鮮艷，亮度柔和適中，漆層飽滿，給人一種渾重大氣、雍容華貴的感覺。鍾針和夾板柱螺釘的槍藍顏色採用電泳漆新工藝、機心金屬件表面鍍24K純金。採用單件加工、手工打磨等手段，做到了件件晶穎剔透。可視的外觀設計，將時鐘擒縱裝置裸露安裝在鐘面外面，工作時從時鐘正面可看到擒縱裝置不停地轉動顯示動感，提高了時鐘的觀賞性。結語鐘錶產品更新換代到今天，已經成為一種裝飾符號，一種身份、文化的象徵，因此鐘錶的外觀裝飾至關重要。航海鍾設計最初目的是增加計時的準確性，而現在工藝航海鍾出現在鐘錶中是為了顯示製造鐘錶的高超技藝和精美工藝。工藝航海鍾帶動了鐘錶從設計理念、加工工藝、外觀裝飾技術的全面提高。目前國內外銷售的工藝航海鍾均為座鐘，以發條為動力，採用蚱蜢式擒縱機構具有雙擺聯動和走秒功能，上條周期為3～7天。與國內外同類技術對比，北極星公司產品有座鐘和落地鍾兩大系列，分別以發條和重鎚為動力，均採用蚱蜢式擒縱機構，不僅具有雙擺聯動和走秒功能。同時座鐘還具有單發條雙功能輸出和陀飛輪計時功能。落地鍾還具有氣動升降及控制裝置。上條（升錘）周期為7天。工藝航海鍾很大的提高了機械鐘（特別是座（台）、落地鍾）的檔次，將現行的機械鐘製造技術提升到一個更高的水平，從技術上保證對機械鐘高檔產品的要求。獨特的透視機心結構極具觀賞性，帶動了高端機械時鐘的發展。產品已應用推廣到國內各銷售網點並出口到歐盟市場，受到消費者的青睞，市場前景廣闊。 165 男生如何才能長高

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