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Im Jahr 1767 veröffentlichte die Royal Society in England eine detaillierte technische Dokumentation über John Harrisons revolutionäre Marineuhr H4. Dieses Dokument gilt als eine der wichtigsten Veröffentlichungen in der Geschichte der Marinechronometer. Heute werden wir anhand dieses Dokuments die innovativen Technologien der H4 untersuchen.
Innovatives Design für präzise Zeitmessung
1. Gleichmäßiges Antriebssystem
[Abb. 5 - Spindel und Hauptfeder System]
Das bemerkenswerteste Merkmal der H4 ist die Art der Kraftübertragung. Wie in der obigen Abbildung zu sehen ist, wurde sie so konzipiert, dass über das erste Rad und die Spindel (Fusee) eine konstante Kraft übertragen wird. Durch ein speziell gefertigtes Sperrrad mit 55 Zähnen und ein Dauer-Sperrrad mit 75 Zähnen wurde eine präzise Kraftübertragung ermöglicht.
[Abb. 4 - Gegenrad und 8-Stift-System]
Darüber hinaus wurde ein einzigartiges Remontoire-System implementiert, das durch acht Stifte am Gegenrad alle 8 Sekunden automatisch aufgezogen wird. Dies funktioniert nach dem Prinzip einer kleinen Uhr, die alle 8 Sekunden läuft.
2. Temperaturkompensationssystem
[Abb. 12 - Thermometer und Unruhsystem]
Eines der größten Probleme von Uhren zu dieser Zeit waren die Fehler aufgrund von Temperaturschwankungen. Die obige Abbildung zeigt die von Harrison entwickelte "Thermometerkurve". Diese Vorrichtung funktionierte als System aus einer oberen Platte (AA), einer Unruh (BB) und einem Thermometer (aa), um auf Temperaturschwankungen zu reagieren.
3. Revolutionäres Ankerrad-Design
[Abb. 8 - Detailzeichnung des Ankerrades]
[Abb. 9 - Verhältnis von Unruh und Unruhrad]
Das innovative Design des Ankerrades ist in den Abbildungen 8 und 9 zu sehen. Insbesondere Abbildung 8 zeigt das Ankerrad im Maßstab 10:1, um die detaillierte Struktur darzustellen, während Abbildung 9 das präzise Verhältnis zwischen Unruh, Unruhrad und Ankerrad zeigt.
Detaillierte Technologien zur Erhöhung der Genauigkeit
1. Präzises Getriebe-Design
[Abb. 3 - Zweites und drittes Rad]
Das Getriebe der H4 ist sehr präzise konstruiert. Das zweite Rad hat 120 Zähne, das dritte Rad 144 Zähne und jedes greift in ein Ritzel mit 18 bzw. 16 Zähnen, um eine genaue Kraftübertragung zu gewährleisten.
2. Präziser Fertigungsprozess
Schließlich ist Harrisons innovatives Wärmebehandlungsverfahren bemerkenswert. Er verwendete eine Legierung aus Blei und Zinn mit genau kontrolliertem Verhältnis. Die Unruhspinden wurden aus einer 1:12-Mischung aus Zinn und Blei hergestellt, während die Unruhfedern und Ritzel aus einer 1:17-Mischung bestanden und jeweils bei unterschiedlichen Temperaturen wärmebehandelt wurden.
Zusammenfassung
Harrisons H4 war nicht nur eine einfache Uhr, sondern ein Meisterwerk, das die beste Präzisionsmechanik des 18. Jahrhunderts verkörperte. Die oben gezeigten Zeichnungen veranschaulichen seine geniale Ingenieurskunst und bildeten die Grundlage für die moderne Präzisionsuhrenherstellung.
Dieses innovative Design trug nicht nur wesentlich zur Entwicklung der Seefahrt bei, sondern hatte auch einen großen Einfluss auf die gesamte Präzisionsmechanik. Das Erbe der H4 ist bis heute der Maßstab für die Herstellung hochpräziser Maschinen.
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