Det här är den tredje delen av en serie i tre delar om Derek Pratts rekonstruktion av John Harrisons Longitude Award-vinnande H4 (världens första precision marina kronometer).Den här artikeln publicerades första gången i The Horological Journal (HJ) i april 2015, och vi tackar dem för att de generöst har gett tillstånd att återpublicera på Quill & Pad.
För att lära dig mer om Derek Pratt, se livet och tiderna för den legendariska oberoende urmakaren Derek Pratt, Derek Pratts rekonstruktion av John Harrison H4, världens första precision marina astronomiska klocka (del 1 av 3), och John Harrisons H4 för diamantbricka rekonstruerad av Derek Pratt, världens första precision marina kronometer (del 2, Det finns 3 delar totalt).
Efter att ha gjort diamantbrickan går vi vidare för att få klockan att ticka, om än utan remontoir, och innan alla juveler är färdiga.
Det stora balanshjulet (50,90 mm i diameter) är tillverkat av en härdad, härdad och polerad instrumentpanel.Hjulet kläms fast mellan två plattor för härdning, vilket hjälper till att minska deformationen.
Derek Pratts H4 balanshjulshärdade platta visar balansen i ett senare skede, med staven och chucken på plats
Balansspaken är en smal 21,41 mm dorn med en midjeomkrets reducerad till 0,4 mm för montering av brickan och balanschucken.Personalen sätter på urmakarens svarv och avslutar i svängen.Mässingschucken som används för pallen är fixerad till arbetaren med en delad tapp, och pallen sätts in i det D-formade hålet i chucken.
Dessa hål är gjorda på mässingsplattan med vår EDM (electric discharge machine).Kopparelektroden enligt pallens tvärsnittsform sänks ned i mässingen, och sedan bearbetas hålet och den yttre konturen på arbetaren på CNC-fräsmaskinen.
Den slutliga finishen av chucken görs för hand med hjälp av en fil och en stålpolermaskin, och det delade stifthålet görs med en Archimedes-borr.Detta är en intressant kombination av högteknologiska och lågteknologiska verk!
Balansfjädern har tre hela cirklar och en lång rak svans.Fjädern är avsmalnande, änden av dubben är tjockare och mitten avsmalnar mot chucken.Anthony Randall försåg oss med cirka 0,8 % kolstål, som drogs till en platt del och sedan polerades till en kon till storleken på den ursprungliga H4 balansfjädern.Den förtunnade fjädern placeras i en stålformare för härdning.
Vi har bra bilder av den ursprungliga fjädern, vilket gör att vi kan rita formen och CNC-fräsa den förra.Med en så kort fjäder skulle folk förvänta sig att balansen svänger våldsamt när personalen står upprätt men inte är begränsad av smyckena på balansbryggan.Men eftersom den långa svansen och hårfjädern blir tunnare, om balanshjulet och hårfjädern är inställda på att vibrera, bara stödda på den nedre svängtappen, och juvelerna ovanför tas bort, kommer balansaxeln att vara förvånansvärt stabil.
Balanshjulet och hårfjädern har en stor anslutningsfelpunkt, som förväntat för en så kort hårfjäder, men denna effekt reduceras av hårfjäderns avsmalnande tjocklek och långa svans.
Låt klockan gå, körd direkt från tåget, och nästa steg är att tillverka och installera remontoiren.Axeln för den fjärde omgången är en intressant trevägskorsning.Vid denna tidpunkt finns det tre koaxialhjul: det fjärde hjulet, mothjulet och det centrala sekundära drivhjulet.
Det invändigt skurna tredje hjulet driver det fjärde hjulet på normalt sätt, vilket i sin tur driver remontoirsystemet bestående av ett låshjul och ett svänghjul.Gyrohjulet drivs av den fjärde spindeln genom en remontoir-fjäder, och gyrohjulet driver utrymningshjulet.
Vid den fjärde rundan anslutningen tillhandahålls föraren till remontoiren, det motsatta hjulet och det mittersta andra hjulet för Derek Pratts H4-rekonstruktion
Det finns en smal smal dorn moturs, som passerar genom den ihåliga dornen på det fjärde hjulet, och det andrahandsdrivna hjulet är installerat på den moturs ratten.
Remontoir-fjädern är gjord av klockans huvudfjäder.Den är 1,45 mm hög, 0,08 mm tjock och cirka 160 mm lång.Fjädern är fixerad i en mässingsbur monterad på den fjärde axeln.Fjädern ska placeras i buren som en öppen spiral, inte på väggen av pipan som det brukar vara i en klockpipa.För att uppnå detta använde vi något liknande det förra som användes för att göra balansfjädrar för att ställa in remontoirfjädern till rätt form.
Remontoir-utlösningen styrs av en svängbar spärrhake, ett låsande hjul och ett svänghjul som används för att styra remontoirs återspolningshastighet.Spärrhaken har fem armar monterade på dornen;ena armen håller tassen, och tassen griper in i frigöringsstiftet på den motsatta dornen.När toppen snurrar, lyfter en av dess stift försiktigt spärrhaken till det läge där den andra armen släpper låshjulet.Låshjulet kan sedan rotera fritt ett varv för att fjädern ska kunna spolas tillbaka.
Den tredje armen har en svängbar rulle som stöds av en kam monterad på en låsaxel.Detta håller spärrhaken och spärrhaken borta från frigöringsstiftets bana när återspolning sker, och backhjulet fortsätter att rotera.De återstående två armarna på spärrhaken är motvikter som balanserar spärrhaken.
Alla dessa komponenter är mycket känsliga och kräver noggrann manuell arkivering och sortering, men de fungerar mycket tillfredsställande.Flygbladet är 0,1 mm tjockt, men har en större yta;detta visade sig vara en knepig del eftersom den centrala chefen är en person med väderflöjeln.
Remontoir är en smart mekanism som är fascinerande eftersom den rullar tillbaka var 7,5:e sekund, så du behöver inte vänta länge!
I april 1891 gjorde James U. Poole en översyn av den ursprungliga H4:an och skrev en intressant rapport om sitt arbete för Watch Magazine.När han pratade om remontoir-mekanismen sa han: "Harrison beskriver klockans struktur.Jag var tvungen att treva mig igenom en rad besvärliga experiment och i flera dagar var jag desperat efter att kunna sätta ihop den igen.Remontoir-tågets handling är så mystisk att även om du observerar det noggrant, kan du inte förstå det korrekt.Jag tvivlar på om det verkligen är användbart."
En eländig person!Jag gillar hans avslappnade ärlighet i kampen, kanske har vi alla haft liknande frustrationer på bänken!
Tim- och minutrörelsen är traditionell, driven av ett stort kugghjul monterat på den centrala spindeln, men den centrala sekundvisaren bärs av ett hjul placerat mellan det stora kugghjulet och timhjulet.Det centrala sekundhjulet roterar på det stora kugghjulet och drivs av samma räknehjul som är monterat på rattens ände av spindeln.
Derek Pratts H4 H4-rörelse visar körningen av den stora växeln, minuthjulet och det centrala andrahjulet
Djupet på den centrala andrahandsföraren är så djupt som möjligt för att säkerställa att sekundvisaren inte "flicker" när den är igång, utan den måste också springa fritt.På original H4 är diametern på drivhjulet 0,11 mm större än det drivna hjulet, även om antalet tänder är detsamma.Det verkar som att djupet medvetet gjorts för djupt, och sedan "toppas" det drivna hjulet för att ge den nödvändiga frihetsgraden.Vi följde en liknande procedur för att tillåta fri löpning med minimalt spelrum.
Använd toppningsverktyget för att få minsta glapp när du kör den centrala sekundvisaren på Derek Pratt H4
Derek har slutfört tre händer, men de behöver lite sortering.Daniela arbetade med tim- och minutvisare, polerade, härdade och tempererade och blåste till sist i blått salt.Den centrala sekundvisaren är polerad istället för blå.
Harrison planerade ursprungligen att använda en kuggstångsjustering i H4, vilket var vanligt i dåtidens kantklockor, och som visas på en av ritningarna som gjordes när Longitudkommittén inspekterade klockan.Han måste ha gett upp racket tidigt, även om han hade använt det i Jefferys klockor och använt en bimetallisk kompensator för första gången i H3.
Derek ville prova detta arrangemang och gjorde en kuggstång och började göra kompenserande trottoarkanter.
Original H4 har fortfarande ett kugghjul för att installera justerplattan, men saknar kuggstång.Eftersom H4 för närvarande inte har något ställ, beslutas det att göra en kopia.Även om kuggstången är lätt att justera, måste Harrison ha funnit det lätt att flytta och störa hastigheten.Klockan kan nu lindas fritt och är noggrant installerad för balansfjäderbulten.Dubbens monteringsmetod kan justeras i valfri riktning;detta hjälper till att placera fjäderns mittpunkt så att balansstången står upprätt när den vilar.
Den temperaturkompenserade trottoarkanten består av mässings- och stålstänger fästa ihop med 15 nitar.Kantstappen i änden av den kompenserande trottoarkanten omger fjädern.När temperaturen stiger kommer trottoarkanten att böjas för att förkorta fjäderns effektiva längd.
Harrison hade hoppats kunna använda formen på baksidan av brickan för att justera för isokrona fel, men han fann att detta inte var tillräckligt, och han lade till vad han kallade en "cykloid" stift.Denna justeras för att få kontakt med balansfjäderns bakdel och accelerera vibrationen med en vald amplitud.
I detta skede överlämnas toppplattan till Charles Scarr för gravering.Derek hade bett om att namnskylten skulle skrivas in som originalet, men hans namn var ingraverat på kanten av skateboarden intill Harrisons signatur och på den tredje hjulbryggan.Inskriptionen lyder: "Derek Pratt 2004-Chas Frodsham & Co AD2014."
Inskription: “Derek Pratt 2004 – Chas Frodsham & Co 2014″, använd för Derek Pratts H4-rekonstruktion
Efter att ha fört balansfjädern nära storleken på den ursprungliga fjädern, tajma klockan genom att ta bort material från botten av vågen, vilket gör balansen lite tjockare för att tillåta detta.Witschi-klocktimern är mycket användbar i detta avseende eftersom den kan ställas in för att mäta klockans frekvens efter varje justering.
Detta är lite okonventionellt, men det ger ett sätt att balansera en så stor balans.När vikten långsamt rörde sig bort från botten av balanshjulet närmade sig frekvensen 18 000 gånger per timme och sedan ställdes timern på 18 000 och klockans fel kunde avläsas.
Figuren ovan visar klockans bana när den startar från en låg amplitud och sedan snabbt stabiliseras till sin arbetsamplitud med en jämn hastighet.Spåret visar också att remontoir rullar tillbaka var 7,5:e sekund.Klockan testades också på en gammal Greiner Chronographic klocktimer med pappersspår.Denna maskin har funktionen att ställa in långsam körning.När pappersmatningen är tio gånger långsammare förstoras felet tio gånger.Denna inställning gör det enkelt att testa klockan i en timme eller mer utan att sjunka ner i papperets djup!
Långtidstester visade vissa förändringar i hastighet och fann att den andra drevet i mitten är mycket kritisk, eftersom den behöver olja på den stora växeln, men det måste vara en mycket lätt olja, för att inte orsaka för mycket motstånd och minska balansomfånget.Den klockolja med lägsta viskositet vi kan hitta är Moebius D1, som har en viskositet på 32 centistokes vid 20°C;det här fungerar bra.
Klockan har inte den genomsnittliga tidsjusteringen eftersom den senare installerades i H5, så det är lätt att göra små justeringar på den cykloidala nålen för att finjustera hastigheten.Cykloidstiftet testades i olika lägen, och förr eller senare skulle det röra vid fjädern under sin andning, och det fanns också olika luckor vid kanttapparna.
Det verkar inte finnas en idealisk plats, men den är inställd där förändringshastigheten med amplituden är minimal.Förändringen i hastighet med amplitud indikerar att remontoir är nödvändig för att jämna ut balanspulsen.Till skillnad från James Poole tycker vi att remontoir är riktigt användbart!
Klockan var i drift redan i januari 2014, men vissa justeringar behövs fortfarande.Den tillgängliga kraften hos escapement beror på de fyra olika fjädrarna i klockan, som alla måste balanseras med varandra: huvudfjädern, kraftfjädern, remontoirfjädern och balansfjädern.Huvudfjädern kan ställas in efter behov, och då måste hållfjädern som ger vridmoment när klockan lindas vara tillräcklig för att dra åt remontoirfjädern helt.
Balanshjulets amplitud beror på remontoirfjäderns inställning.Vissa justeringar behövs, speciellt mellan underhållsfjädern och remontoirfjädern, för att få rätt balans och få tillräckligt med kraft i utloppet.Varje justering av underhållsfjädern innebär att man tar isär hela klockan.
I februari 2014 åkte klockan till Greenwich för att fotograferas och fotograferas för utställningen "Explore Longitude-Ship Clock and Stars".Den sista videon som visades i utställningen beskrev klockan väl och visade varje del som monterades.
En period av tester och justeringar ägde rum innan klockan levererades till Greenwich i juni 2014. Det fanns inte tid för ett ordentligt temperaturtest och det visade sig att klockan var överkompenserad, men den drev verkstaden vid en ganska jämn temperatur .När den fungerade ostört i 9 dagar stannade den inom plus minus två sekunder om dagen.För att vinna priset på £20 000 måste det hålla tiden inom plus eller minus 2,8 sekunder per dag under den sex veckor långa resan till Västindien.
Att färdigställa Derek Pratts H4 har alltid varit ett spännande projekt med många utmaningar.På Frodshams ger vi alltid Derek högsta betyg, vare sig som urmakare eller som en trevlig samarbetspartner.Han delar alltid generöst med sig av sin kunskap och tid för att hjälpa andra.
Dereks hantverk är utmärkt och trots många utmaningar har han lagt ner mycket tid och energi på att utveckla sitt H4-projekt.Vi tror att han kommer att vara nöjd med slutresultatet och visar gärna klockan för alla.
Klockan ställdes ut i Greenwich från juli 2014 till januari 2015 med alla fem Harrison originaltimer och många andra intressanta verk.Utställningen startade en världsturné med Dereks H4, från mars till september 2015 på Folger Shakespeare Library i Washington, DC;följt av Mystic Seaport, Connecticut, från november 2015 till april 2016;sedan Från maj 2016 till oktober 2016, resa till Australian Maritime Museum i Sydney.
Slutförandet av Dereks H4 var en laginsats av alla i Frodshams.Vi fick också värdefull hjälp av Anthony Randall, Jonathan Hird och andra personer i klockbranschen som hjälpte Derek och oss att slutföra detta projekt.Jag vill också tacka Martin Dorsch för hans hjälp med fotograferingen av dessa artiklar.
Quill & Pad vill också tacka The Horological Journal för att vi fick återpublicera de tre artiklarna i denna serie här.Om du missade dem kanske du också gillar: Den legendariska oberoende urmakaren Derek Pratts (Derek Pratt) liv och tider Rebuilding John Harrison (John Harrison) ) H4, världens första precision marina kronometer (del 1 av 3) för Derek Pratt (Derek Pratt) för att rekonstruera John Harrison (John Harrison) för att göra diamantbricka H4, världens första A precision marin kronometer (del 2 av 3)
förlåt.Jag letar efter min skolkamrat Martin Dorsch, han är en tysk urmakare från Regensburg.Om du känner honom, kan du berätta mina kontaktuppgifter till honom?Tack!Zheng Junyu