Hronometar

Hronometar je sat dovoljno precizan da bi se koristio kao prenosivi „vremenski standard“ na vozilu, obično da bi određivao geografsku dužinu pomoću nebeske navigacije. U Švajcarskoj jedino satovi sa sertifikatom COSC ("Contrôle Officiel Suisse des Chronomètres" - Švajcarski istitut za zvaničnu kontrolu hronometara) mogu koristiti ime 'hronometar'.

Sadržaj

1 Istorija
2 Mehanički hronometri
3 Danas
4 Spoljašnje poveznice

Istorija

Do sredine 18. veka, navigacija na moru bila je nerešiv problem zbog teškoća u izračunavanju geografske dužine. Navigatori su mogli da odrede geografsku širinu merenjem ugla sunca u podne. Međutim, da bi se odredila širina bio im je potreban prenosivi vremenski standard koji bi radio na brodu. U principu, u podne bi se moglo uporediti vreme na hronometru da bi se odredila geografska dužina (danas se koriste navigacioni almanasi i trigonometrijske tabele uz pomoć kojih je moguće u svako vreme izmeriti položaj Sunca, Meseca, vidljivih planeta ili neke od 57 navigacionih zvezda na nebu).

Problem izrade ovakvog sata je bio težak. U to vreme, najbolji satovi bili su satovi s klatnom, ali je ljuljanje broda činilo klatno neupotrebljivim. Džon Harison, stolar iz Jorkšira, izmislio je sat koji je radio na principu opruge, čije pokretanje nije bilo podložno uticaju gravitacije ili kretanju broda. Prva njegova dva hronometra koristila su ovaj sistem, ali su bili preosetljivi na centrifugalnu silu da bi bili dovoljno precizni.

On je konačno rešio problem preciznosti svojim H4 hronometrom, džepnim satom prečnika 12 cm, i osvojio nagradu od 20.000 funti koju je ponudila engleska vlada početkom 18. veka. Njegov sat koristio je brzo-udarajući balanski točkić koji je kontrolisala spiralna opruga s kompenzacijom temperature. Ovaj princip ostao je u upotrebi do otkrića mikročipa, koji je snizio cenu kvarcnih satova tako da su elektronski hronometri ušli u opštu upotrebu.

Vlasnik je nacrt morskog hronometra predao Admiralitetu, koji je potražio proizvođače. Tomas Ernšo, Džon Arnold i drugi prionuli su na posao i uskoro izradili praktičan i jednostavan sat s uspinjačem opruge. Ova kombinacija je bila konačna tehnologija morskih hronometara do elektronske ere.

Aron Lafkin Denison bio je pionir u industrijskoj revoluciji satova sredinom 19. veka razvivši tzv. „Američki sistem proizvodnje satova“ u kompaniji za izradu satova Voltam, što je osnova današnjeg načina proizvodnje satova širom sveta. Američka kompanija Hamilton započela je masovnu proizvodnju hronometara za američku mornaricu za vreme Drugog svetskog rata.

Mehanički hronometri

Ključni problem bio je da se pronađe rezonator na koga neće uticati kretanje broda na moru. Balansirajući točkić je rešio ovaj problem. Balansirajući točkići koristili su bimetalne trake koje su podešavale period balansiranja točkića prema temperaturi hronometra. Solidni balansirajući točkići od niskoekspanzivne čelične legure kao što je „invar“ dali su dosta dobre rezultate, ali su bili osetljivi na magnetizam.

Drugi ključni problem bio je u tome što se energija opruga menjala s promenom temperature. Zato je izmišljena specijalna niskoekspanzivna legura nikla i čelika („elinvar“). Potom je balansnom točkiću trebalo dati specijalan kružni oblik. Način izrade je izgubljen zbog malog obima proizvodnje a prvobitni proizvođači (kao što je Hamilton) su napustili proizvodnju. Neki časovničari tvrde da karbonske opruge imaju zadovoljavajući kvalitet, a istovremeno nisu podložne magnetizmu.

Uspinjač pokreće balanski točkić, obično otpuštanjem zupčanika. To je bio najosetljiviji deo. Uspinjač ima dva položaja: kada stoji i kada je u pokretu. U stanju mirovanja, ništa se ne pokreće. Pokretanje balansnog točkića pokreće uspinjač i tako mu daje impuls u kratkom vremenskom ciklusu.

Uspinjač je deo sata koji se najviše troši jer se najbrže kreće. Efikasnost izrade uspinjača, to jest, kolika količina energije se pretvara u rezonantno kretanje, direktno utiče na preciznost sata i koliko će sat raditi između dva navijanja.

Uspinjač hronometra je obično dizajniran da minimalizuje energiju i vreme potrebno da se otključa uspinjač, tako da što je manje moguće utiče na rezonantnu frekvenciju oscilatora.

Drugi način efikasnije proizvodnje sata je korišćenje rubina kao držača osovina i delova uspinjača. Verovalo se da bi kuglični ležajevi mogli biti efikasni u satovima, ali su testovi pokazali da se ne ponašaju dovoljno dobro u uslovima neprestanog zastajkivanja i ponovnog pokretanja što je normalo za satove. Rubin ima dug vek trajanja, može se visoko polirati i ima mali koeficijent trenja s poliranim tvrdim čelikom. Danas se mogu jevtino proizvoditi i sintetički rubini, što ih čini najboljim materijalom za nosače. Eksperimentiše se i s keramičkim matrijalima za proizvodnju delova hronometra.

Danas

Kvarcni i atomski satovi su učinili mehaničke hronometre zastarelim prema standardima koji se danas koriste u nauci i industriji, iako ih neki poznati proizvođači i dalje prave.

I danas se u Švajcarskoj proizvede preko milion zvanično sertifikovanih hronometara, većinom mehaničkih ručnih satova s oprugom kao oscilatorom, koji prolaze detaljne testove COSC-a, od kojih je svaki zvanično identifikovan individualnim serijskim brojem.

Izvor: Wikipedia