（苏）B.H.∏ИПyЬIрOB著  张遐龄 译

航海钟和精密计时器的发明（续3）

在最后的航海钟设计里，别尔图没有增加什么新的东西，因此没有必要再特别说明。别尔图8号钟说明，在他的航海钟里应用更为完善的擒纵机构的新方向。

从公元1764年开始，根据皮叶尔•列鲁阿的擒纵机构作用原理，别尔图致力于制造自由式擒纵机构。这方面工作的结果，在他公元1731年制造的自由式擒纵机构工作中找到了具体的表现（图1）。这里，A——擒纵轮，B——棘爪，绕轴K转动，有三个突出的杠杆：带有卡瓦（称为制动卡瓦）的杠杆X，被弹簧S压向制动销S的杠杆y，杠杆z的端部与称为释放卡瓦的销钉c轨迹相交，释放卡瓦安装在轮缘C上。轮C位于摆轴上，带有冲击卡瓦p。

机构以如下方式实现工作，如图1所示。
 
擒纵轮齿位于制动卡瓦上，在这样情况下，摆轮沿箭头所示方向自由振动。释放卡瓦C与杠杆z端部相遇，很容易地沿逆时针方向转动棘爪B，卡瓦l放开齿3.然后齿1落在冲击卡瓦p上，驱动摆轮运动。吃屎释放卡瓦c与杠杆z端部，弹簧s使棘爪复原。这样，创造了与齿4相遇的条件。当摆轮结束自己的摆动范围和返回运动时，释放卡瓦c从相反方面与杠杆z端部相遇，这时，它轻微地向上弯曲杠杆（杠杆z制成很薄和很柔韧的），并且通过，不破坏棘爪B的位置。

公元1787年，在巴黎出版的涉及用航海钟确定经度的著作中，别尔图以自己依次制造的钟为例阐述了很多。所有的这些钟都是安装的自由式锚式机构，而不是圆柱式的。从35号钟开始安装了天文钟式擒纵机构。

公元1771~1785年间，别尔图继续研究自由式擒纵机构的完善。他的研究结果，制订了这种擒纵机构的三个方案，它们之间的区别仅是擒纵机构零件排列和擒纵轮齿数不同。这种擒纵机构的方案之一，展示在图2上。
 
注册这种擒纵机构的发明，一般为别尔图、阿尔诺利德和伊伦沙乌，但不能设想，正如高乌尔德正确指出的，所有这三个人独立地落在同一思想上。公元1772年授予琼•阿尔诺利德发明擒纵机构的专利，但至少可能正式认为他是天文钟式擒纵机构基本发明者。伊伦沙乌可以完全有根据地争取这项发明的优先权。高乌尔德同意别尔图比阿尔诺利德和伊伦沙乌更有可能获得现代天文钟式擒纵机构第一个发明者的权力。对于高乌尔德的这种思想，当然没有任何坚实的根据，此外，别尔图天文钟式擒纵机构实质上是众所周知的列鲁阿擒纵机构的进一步完善。

对别尔图工作成就和风格非常客观的和正确的评价，仍是高乌尔德给出的：“他的追求是，无论在自由擒纵机构发明方面，还是在形成游丝等时振动须遵循的规则方面，他都超过了列鲁阿。研究与这个事情有关的情况之后 ，我想，关于列鲁阿优先权的所有问题，可能是肯定地解决了。那时，当列鲁阿设计的航海钟安装了自由式擒纵机构、等时游丝和补偿摆轮，甚至当他公布关于这些的总结时，别尔图迟了四年仍然相信自己的重锤驱动结构、圆柱式擒纵机构和加利松筛摆原理的补偿装置。但知道竞争者的发明之后，他很快就拒绝了自己的结构。”

高乌尔德进一步指出：“但在很大程度上，别尔图比列鲁阿有着更为宝贵的品质，就是他经常不满足于自己工作的结果，致力于不断地改善钟。当我们研究别尔图依次的系列钟，从最笨重的到结构很少区别于现代的天文钟，很难相信这些钟是一个精密钟工匠的作品，而不过是在这些钟制造中经过一系列不同时代的集体作品。”
琼•阿尔诺利德（公元1736~1799年）和托马斯•伊伦沙乌（公元1749~1829年）在列鲁阿建议的自由式擒纵机构装置作用原理的基础上，别尔图、阿尔诺利德和伊伦沙乌以自己的劳动制造了天文钟式擒纵机构。
 
弹簧锁止的天文钟式擒纵机构 阿尔诺利德和伊伦沙乌完成的这个擒纵机构装置展示在图3.除了擒纵轮外，钟的擒纵机构还有：带锁止宝石B的锁止弹簧C，锁止宝石镶入弹簧C中；金的薄片弹簧E和带有冲击宝石F的冲击圆盘。冲击和释圆盘分上下安装在摆轴上。擒纵轮和冲击圆盘位于同一平面，而释放圆盘和两个弹簧高于这个平面。

阿尔诺利德天文钟的擒纵轮有15个齿，伊伦沙乌的天文钟——12个齿。在阿尔诺利德擒纵机构中，没有继续应用外摆线齿形的擒纵轮齿，因为要求润滑而被拒绝使用的，阿尔诺利德擒纵轮旋转方向与伊伦沙乌擒纵机构的旋转方向相反。

锁止弹簧一端用外桩固定在天文钟的夹板上，另一端向下完成一个角度。金弹簧一端固定在锁止弹簧上，另一端位于它的弯曲部分上。它只能往一个方向弯曲，即紧贴锁止弹簧的反方向（在伊伦沙乌擒纵机构中这个弹簧成钩形弯曲）。带有释放宝石的释放圆盘与摆轮一起振动，在摆轮每个半振动时，可能与金弹簧接触。
 
1-擒纵轮；2-锁止宝石；3-锁止弹簧；4-擒纵弹簧；
5-金弹簧；6-冲击圆盘；7-冲击宝石；8-释放卡瓦

图4-现代的天文钟式擒纵机构（a）和伊伦沙乌天文钟式擒纵结构（b）

在图4上给出了带有锁止弹簧天文钟式擒纵机构工作的瞬间，即擒纵轮1齿没有摩擦地趟在锁止宝石2上。摆轮在这时完成自由振动，直到释放宝石8以自己的前面接触金弹簧5为止。释放宝石挂住这个弹簧，随着自己拉紧锁止弹簧3，并从擒纵轮齿下释放锁止宝石2.在阿尔诺利德擒纵机构中，由于金弹簧弯曲的结果，当摆轮从左向右振动时，这个释放是沿着向擒纵轮中心方向发生的。而在伊伦沙乌擒纵机构中，当摆轮从右向左振动时，是沿着离开擒纵轮中心方向。

在释放之后，擒纵轮1的齿转动自由落角。释放宝石与冲击宝石转动同一角度。这些工作平面之间的夹角做成这样：在擒纵轮一个齿释放时，另一个齿应该落在冲击宝石上，并沿它滑动、传冲。在此之后，弹簧伸直，恢复到初始位置，擒纵轮的下一个齿落在锁止宝石上传递冲量，然后齿停止在全锁，在阿尔诺利德擒纵机构发生的情况和在伊伦沙乌擒纵机构一样。在此之后，摆轮将完成自由振动，开始往一个方向，然后往相反方向。

在摆轮反向运动时（顺时针方向），冲击宝石靠近擒纵轮通过，不同它的齿接触。擒纵轮此时处于静止状态。释放宝石8压在金弹簧上，将它从锁止弹簧3拨开，因为金弹簧非常轻和薄，所以摆轮消耗在弯曲弹簧上的能量是非常小的。宝石拨开弹簧，用时甩开，这对擒纵轮不产生任何作用。这样，在天文钟式擒纵机构中，给摆轮传递冲量只在一个方向上传递一次，是在与擒纵系统相互作用的时间，而在全部其余时间里，摆轮完成的几乎是自由振动。

天文钟式擒纵机构怕剧烈的震动和抖动，而且不允许钟的位置放的不对，虽然它的精度超过自由锚式擒纵机构，在怀表中仍然不能应用。

伊伦沙乌发明天文钟式擒纵机构的时间，与阿尔诺利德发明的时间重合，因此，在他们之间发生了激烈的争论，托马斯•伊伦沙乌绝对地要取得琼•阿尔诺利德的发明优先权。伊伦沙乌发明这个擒纵机构早些，而且与阿尔诺利德无关，但拖延了得到自己发明专利的时间。阿尔诺利德知道伊伦沙乌已经发明了类似的擒纵机构，抓紧得到了专利。伊伦沙乌在公元1783年被授予发明带有锁止弹簧的天文钟式擒纵机构的专利，比阿尔诺利德晚了一年。

为了装有天文钟式擒纵机构的精密摆轮钟的需要，阿尔诺利德第一个引用了“天文钟”这个词。在这种含义上，这个词至今仍在应用。

伊伦沙乌制造第一批装有他发明的擒纵机构的10只钟，没有取得很大的成绩，因为应用的冲击圆盘与擒纵轮比较，尺寸小的不成比例，因为这个原因钟可能停摆。消除了这个缺点之后，伊伦沙乌又制造了自己的擒纵机构，完全使用于他的天文钟。
阿尔诺利德建议在天文钟里应用圆柱游丝代替平游丝。这个没有外末端曲线的游丝使他获得了专利（英国专利№113，公元1755年）。在公元1782年的、他的另外专利№1328中，有如下的确认：“圆柱游丝弯曲的末端促进它振动的等时性，它的外形永远是类似的。”进一步：“弯曲的圆柱游丝末端，是为了保证游丝的同心展缩和游丝重心与摆轮重合。”阿尔诺利德带有末端曲线的圆柱游丝，以螺旋游丝的名字而著称。

这些游丝与勃列格末端曲线相同处和不同点，表示在图5上。

阿尔诺利德不得不以纯粹的经验办法来说明应用螺旋游丝的必需性，而爱•菲利普（З•Филлипс）从理论上证明这种必需性，他指出，为了得到游丝的等时振动，它的重心应当永远与摆轴重合，螺旋游丝适合于这一要求。

为了摆轮——游丝系统的温度补偿，阿尔诺利德在自己第一只航海钟里应用了双金属的快慢针，但在以后的钟里他拒绝了应用它，用双金属开口摆轮代替了它。
应当承认，由于伊伦沙乌的双金属开口摆轮的结构，就象天文钟式擒纵机构一样，已经在我们今天的天文钟里应用了，这是他非常巨大的功劳。从现代天文钟式擒纵机构与伊伦沙乌擒纵机构（见图4）和现代双金属开口摆轮与图6所示的伊伦沙乌相应结构的比较，很容易就可以信服这一点。
 
图5-阿尔诺利德建议的螺旋游丝（a）和勃列格游丝（b）的比较
 
1- 调整螺钉；2-补偿重块
图6 现代双金属开口摆轮（a）和伊伦沙乌同样的摆轮（b）
 
图7-现代天文钟装置
 
a- 带有锁止弹簧；b-带有锁止杠杆

图8-天文钟式擒纵机构

现代天文钟的基本部分（图7）是：

Ⅰ.带有塔轮6的原动机，装在条盒7的按着阿基米德螺旋线卷起来的钢发条作为动力源。为了平衡发条传递在擒纵轮轴上的力矩，应用了塔轮机构，或者在没有塔轮的天文钟里应用马尔特机构。

传动机构。带有塔轮的发条原动机的力矩，从条盒轮5通过齿轴和中心轮4、过轮3的齿轴带有秒轮2的秒振动齿轴，传递给擒纵轮齿轴1上。

指针机构是由装在中心轴上的分轮、跨轮、跨齿轴和自由地安装在附加轴上的时轮组成。分针安装在分轮套管上，时针安装在时轮套管上。

带有锁止弹簧或者锁止杠杆的天文钟式擒纵机构。天文钟式擒纵机构的应用，是天文钟区别于所有其他钟的标志。

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