إفلات الجندب

إن إفلات الجندب هو إفلات منخفض الاحتكاك للساعات البندولية اخترعه صانع الساعات البريطاني جون هاريسون حوالي عام 1722. إن إفلات الساعة، وهو جزء من كل ساعة ميكانيكية ، هو الآلية التي تعطي بندول الساعة دفعات دورية لإبقائه متأرجحًا، وكل تأرجح يحرر تروس الساعة للتحرك للأمام بمقدار ثابت، وبالتالي تحريك العقارب للأمام بمعدل ثابت. تم استخدام إفلات الجندب في عدد قليل من الساعات المنظمة التي تم بناؤها في زمن هاريسون، وعدد قليل من الساعات الأخرى على مر السنين، ولكن لم يتم استخدامه على نطاق واسع. يظهر مصطلح " الجندب " في هذا الصدد، على ما يبدو من حركة الركل للمنصات، لأول مرة في مجلة Horological Journal في أواخر القرن التاسع عشر. ^[1]

This section needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources in this section. Unsourced material may be challenged and removed. (June 2023) (Learn how and when to remove this message)

استخدم جون هاريسون إفلات الجندب في ساعات التنظيم الخاصة به، وأيضًا لأول ثلاث من ساعاته البحرية، H1 - H3. ^{[ بحاجة لمصدر ]} كان تحديد الموضع الطولي مشكلة رئيسية في الملاحة البحرية؛ جادل نيوتن بأنه يمكن استخدام تحديد المواقع الفلكية، ولكن الاحتمال النظري الأسهل كان استخدام المعرفة الدقيقة للوقت في موقع أساسي محدد. إن الفرق في الوقت بين الوقت المحلي، والذي كان من السهل قياسه، والوقت عند القاعدة يعطي الفرق في خط الطول بين القاعدة والسفينة، حيث أن 24 ساعة من الوقت تعادل 360 درجة من خط الطول. تم تقديم جائزة كبيرة لحل المشكلة وكرس هاريسون حياته لابتكار وبناء ساعات دقيقة للغاية. كانت الدقة والاحتكاك هما المشكلتان الرئيسيتان. ميزتان لإفلات الجندب هما إمكانية تكرار تشغيله وأنه لا يحتاج إلى تزييت . إن إمكانية تكرار تشغيله متأصلة في تصميمه. يتم تحرير منصة واحدة فقط من خلال تعشيق الأخرى؛ وبالتالي فإن النبضة التي تُعطى للبندول منتظمة تمامًا في توقيتها. كانت مواد التشحيم المتاحة لهاريسون رديئة وفوضوية وقصيرة العمر. وهذا يعني أنه كان يجب إيقاف الساعات التقليدية بشكل متكرر للتنظيف والتشحيم. باستخدام إفلات الجندب النظيف والمستقر تمامًا، بدأ هاريسون سلسلة من التحقيقات طويلة الأمد في أداء الساعات، ^[2] مما أدى إلى اختراعه لبندول الشبكة الذي عاكس تأثيرات التمدد والانكماش مع تغير درجة الحرارة. بدوره، منحه أداء ساعاته المحسنة معيارًا دقيقًا ومريحًا لاختبار ساعاته البحرية.

طور هاريسون إفلات الجندب من إفلات مرساة تقليدي بناه لساعة برجية لوضعها في كتلة الإسطبل في قاعة بروكليسبي في لينكولنشاير . ثبت أن هذا غير موثوق به، ^[3] ويحتاج إلى اهتمام متكرر مما تسبب في إزعاج هاريسون، لذلك حوالي عام 1722 قام بتعديل إفلات الساعة بوضع مفصلة في منتصف كل ذراع من المرساة. كانت كلتا المنصات المفصلة تشير إلى نفس الاتجاه، معارضة لدوران عجلة الإفلات. عندما تدفع عجلة الإفلات المنصة، تتحرك المفصلة بعيدًا عن عجلة الإفلات. تدور المنصة حول نقطة اتصالها بالعجلة أثناء دفعها للمرساة. في نفس الوقت، تقترب المنصة الأخرى من العجلة. عندما تلامس العجلة، تدفعها للخلف قليلاً وينقطع الاتصال بين العجلة والمنصة الأولى. كلتا المنصتين ثقيلتان قليلاً بحيث تميلان بشكل طبيعي إلى الابتعاد عن العجلة. وبالتالي تتحرك المنصة الأولى خارج مسار عجلة الهروب وتنتقل مهمة تحريك البندول إلى المنصة الثانية.

وتستقر المنصة الأولى على مصد يمسكها في الوضع الصحيح بحيث عندما يصل البندول إلى نهاية رحلته، مدفوعًا بالمنصة الثانية، تتأرجح المنصة الأولى لأسفل في مسار العجلة مرة أخرى. وتتصل بالعجلات، وتدفعها قوة دفع البندول إلى الخلف قليلاً. وهذا يحرر المنصة الثانية، التي تتراجع برشاقة إلى مصدها، بعد أن نقلت مهمة دفع البندول إلى المنصة الأولى مرة أخرى. تنطوي الحركة الصغيرة للمنصة على مفصلتها على احتكاك أقل بكثير من التلامس المنزلق في الإفلات التقليدي؛ فهي لا تحتاج إلى تزييت وهناك القليل جدًا من التآكل لدرجة أن هاريسون كان قادرًا على صنع منصاته من الخشب. كانت إحدى المنصات الأصلية في متنزه بروكليسبي لا تزال تعمل عندما تم تجديد الساعة في عام 2005 ^[4] بينما تم استبدال الأخرى فقط بعد وقوع حادث في عام 1880. قام هاريسون لاحقًا بتعديل تصميم الإفلات من خلال سحب منصة واحدة بدلاً من دفعها، ووضع خطافًا صغيرًا في نهاية الذراع المحوري للاتصال بأسنان عجلة الإفلات. كما وضع كلا محوري المفصلة معًا على دبوس مشترك.

عندما تدفع المنصة عجلة الهروب للخلف، فإنها تُدفع بقوة ضد مصدها. ولمنع التآكل أو التلف، تم تصميم المصدات بحيث تفسح المجال. يتم تثبيت كل مصد حول نفس محور المنصة. المنصات ثقيلة في الذيل ولكن المصدات ثقيلة في المقدمة، وتميل إلى السقوط باتجاه العجلة. المصدات ثقيلة في المقدمة بدرجة كافية بحيث يميل الجمع بين المنصة والمانع أيضًا إلى السقوط باتجاه العجلة ولكن يتم منع ذلك بواسطة دبوس ثابت في المرساة. وهذا يعني أن الدبوس يحمل المصد الذي يحمل المنصة في المكان المناسب تمامًا للتفاعل بشكل نظيف مع عجلة الهروب. عندما تلتقي المنصة بالعجلة، تدفع العجلة للخلف وبينما تفعل ذلك ترفع المصد عن دبوسها. عندما تدفع العجلة المنصة، يعود المصد إلى أسفل على دبوسه وينفصل عن المنصة. يتم أيضًا رفع كل مصد عن دبوسه مرة واحدة في كل دورة بواسطة زخم المنصة القادمة.

إن ميل المنصات إلى التحرك بعيدًا عن طريق العجلة له بعض العواقب الخطيرة. الأول هو أنه في أي وقت يتم فيه مقاطعة الدفع إلى عجلة الإفلات، تفقد المنصات الاتصال وعندما يتم استعادة الدفع، فقد لا يتم تقييد عجلة الإفلات وقد تتسارع بسرعة وبشكل لا يمكن السيطرة عليه. ^[5] لمنع حدوث ذلك أثناء لف الساعة، اخترع هاريسون واحدة من أطول آلياته عمرًا، وهي قوة الصيانة التي لا تزال تستخدم على نطاق واسع في الساعات. في بنائها المعتاد، تتكون هذه من عجلة سقاطة محصورة بين، ومتحدة المحور مع، الترس الأول (والأبطأ دورانًا) للقيادة للحركة والأسطوانة التي يتم تثبيت الوزن (أو الزنبرك) عليها. عندما يتم لف الساعة، يتحرك الأسطوانة للخلف وتنزلق السقاطة الموجودة على عجلة الصيانة فوق الأسنان المقطوعة في الأسطوانة. ومع ذلك، لا يزال الترس الأول مدفوعًا للأمام لأن هناك زنبركًا بين عجلة الصيانة والترس الأول يدفع ضده. وبينما يفعل ذلك، فإنه يحاول دفع عجلة الصيانة للخلف. يتم منع حدوث ذلك من خلال مزلاج مثبت في إطار الساعة والذي يتشابك مع الأسنان المقطوعة حول حافة عجلة الصيانة. بمجرد لف الساعة بالكامل، يتم تحرير الضغط على المفتاح ويدفع البرميل عجلة الصيانة والترس الأول بالطريقة العادية. كما أنه يعيد لف زنبرك الصيانة استعدادًا للمرة التالية التي يتم فيها لف الساعة. أثناء التشغيل العادي، ينزلق المزلاج الذي يمنع عجلة الصيانة من الرجوع للخلف ببساطة فوق أسنان عجلة الصيانة.

النتيجة الثانية لميل المنصات إلى التحرك بعيدًا عن طريق العجلة هي أنه عندما تعمل الساعة وتتوقف، تعود كلتا المنصات إلى مواضع توقفها. ^[5] ما لم تكن أطراف إحدى المنصات أو كلتاهما طويلة بما يكفي للجلوس في الفجوة بين أسنان عجلة الهروب، فإن العجلة ستتحرك بحرية بمجرد لف الساعة. يمكن أن تنشأ نفس المشكلة إذا اتسخت مفصلات المواضع وعلقت في وضعها المرتفع.

على غرار أجهزة الإفلات الأخرى الأقل دقة، يدفع الجندب البندول ذهابًا وإيابًا طوال دورته؛ ولا يُسمح له أبدًا بالتأرجح بحرية. ^[5] وهذا يزعج الحركة الطبيعية للبندول كمذبذب توافقي . وفي نفس الوقت تقريبًا الذي اخترع فيه هاريسون الجندب، قدم جورج جراهام نسخة محسنة من جهاز الإفلات غير المستقر ، ^[6] الذي اخترعه في الأصل ريتشارد تاونلي في عام 1675، ^[6] والذي سمح للبندول بالتأرجح دون إزعاج تقريبًا خلال معظم دورته. أصبح جهاز الإفلات الدقيق هذا هو المعيار في ساعات التنظيم الدقيقة. ^[6]

وبسبب هذه الخصائص المتنوعة، لم يتم استخدام إفلات الجندب على نطاق واسع. ^[5] استخدمه هاريسون في نماذج الكرونومتر البحرية الأولية ، H1 - H3، ^[7] وصنع جوستين وبنجامين فوليامي عددًا صغيرًا من المنظمات باستخدام تصميم هاريسون، ^[8] لكنه لا يزال اليوم كما كان في زمن هاريسون: فضول فريد من نوعه.

كُشف النقاب عن ساعة عامة فريدة من نوعها صُممت تكريمًا لإفلات الجندب الذي ابتكره جون هاريسون، وهي ساعة كوربوس ، في كلية كوربوس كريستي بجامعة كامبريدج في كامبريدج بإنجلترا في 19 سبتمبر 2008. أنفق الصناعي جون تايلور مليون جنيه إسترليني لبناء الساعة الميكانيكية. ونظرًا لشعوره بأن إفلات هاريسون لم يكن معروفًا بما فيه الكفاية، فقد عُرض إفلات الجندب في أعلى الساعة، وهو مبني على شكل جندب شيطاني يُدعى "كرونوفاج" أو "آكل الوقت"، والذي يفتح ويغلق فكيه بشكل إيقاعي، ليمثل التهام الوقت.

تتميز الساعة التي يبلغ قطرها 1.5 متر بالعديد من الميزات الأخرى الجديرة بالملاحظة. ليس لها عقارب، بل تستخدم ثلاثة أزواج متحدة المركز من الأقراص الحلقية المكدسة - زوج واحد لكل من الساعات والدقائق والثواني - مشقوقة وعدسية للسماح بالهروب الانتقائي للضوء من مجموعة مغلقة ومضاءة باستمرار من الثنائيات الباعثة للضوء . يخلق ترتيب الفتحات في كل قرص، جنبًا إلى جنب مع دوران القرص الأمامي لكل زوج، تأثير Vernier ، مما ينتج عنه وهم الأضواء التي تدور بسرعات مختلفة حول ثلاثة محيطات متحدة المركز على وجه الساعة.

يتسارع البندول ويتباطأ ويتوقف أحيانًا، لكنه يعود إلى الوقت الصحيح كل خمس دقائق. صمم تايلور الساعة لتذكير نفسه بفنائه. ^[9]

تم استخدام إفلات من نوع الجندب ^{[ بحاجة لمصدر ]} في آلية جديدة تمامًا مخصصة للساعات اليدوية. يستخدم هذا النوع الجديد من المنظم الميكانيكي هياكل مرنة في كل من الإفلات والمذبذب. تتأرجح عجلة السيليكون حوالي 86400 مرة في الساعة، أي أسرع بثلاث مرات تقريبًا من الساعات اليدوية التقليدية. تم التطوير الأولي في المركز السويسري للإلكترونيات والتكنولوجيا الدقيقة (CSEM) مع بيير جينكواند، الفيزيائي السويسري، كمخترع رئيسي. ^[10] من خلال القضاء على الاحتكاك قدر الإمكان، يمكن لمثل هذه الساعة أن تعمل لأكثر من شهر بعد إعادة اللف، وهو احتياطي طاقة استثنائي. ^[11] تم عرض النموذج الأولي لمثل هذا العيار (الحركة) الجديد بواسطة Parmigiani Fleurier . ^[12]

يُعد إفلات الجندب جزءًا أساسيًا من ساعة منحوتة من تصميم مارتن بورجيس ، والمعروفة باسم ساعة بورجيس بي. وهي واحدة من زوج يعتمد على تقنية ساعة المنظم الراحل لجون هاريسون ، وقد أكملها تشارلز فرودشام وشركاه بناءً على طلب مالكها دونالد ساف . بعد الاختبار الناجح هناك، تم نقلها إلى المرصد الملكي في غرينتش لإجراء تقييم مفصل لأدائها على المدى الطويل. ^[13] أشرف على ذلك شركة Worshipful Company of Clockmakers والمختبر الفيزيائي الوطني ، حيث قام ممثلوها بربط أختام مقاومة للتلاعب بعلبة الساعة. على الرغم من أن الساعة ملفوفة كهربائيًا، وبالتالي منع أي اضطراب على الإطلاق للساعة أثناء التقييم، إلا أنها ميكانيكية بالكامل بخلاف ذلك. في نهاية فترة مائة يوم، لم يتجاوز الخطأ الأقصى خمسة أثمان الثانية - ولم يكن هناك بدل للانجراف الثابت للوقت (المعدل) يجب تطبيقه. نتيجة لذلك، في 18 أبريل 2015، قدمت منظمة غينيس للأرقام القياسية شهادة رقم قياسي عالمي ^[14] إلى مارتن بورجيس لصنعه أكثر ساعة ميكانيكية بحتة دقة تعمل في الهواء الطلق. لا تزال الساعة في ROG؛ في عام 2017 تم نقلها إلى المعرض الذي يحتوي على ساعات هاريسون البحرية حيث لا يزال أداؤها قيد المراقبة.

• هيدريك، مارك. "Grasshopper Escapement". abbeyclock.com . تم الاسترجاع في 2015-04-24 .رسم تخطيطي متحرك يوضح العملية.
• ساعة منظم من تصميم بنيامين فوليامي — حركة منظم من عام 1780 من تصميم فوليامي، وهي واحدة من الساعات القليلة التي اعتمدت إفلات الجندب
• ميزان الجندب ثنائي المحور - جون هاريسون على يوتيوب، رسوم متحركة ثلاثية الأبعاد للنموذج ثنائي المحور لميزان الجندب. هذا النموذج أكثر تناسقًا وبالتالي أسهل في المتابعة، ولكنه غير مستخدم بشكل شائع.
• إفلات الجندب ذو المحور الواحد - جون هاريسون على يوتيوب، رسوم متحركة ثلاثية الأبعاد للشكل الأكثر إحكاما لإفلات الجندب ذو المحور الواحد.
• Grasshopper Escapement على YouTube: منظر واضح لإفلات الجندب العاري.
• ساعة بورجيس ب في المرصد الملكي 19 يناير 2015 على يوتيوب: عرض مقيد لإفلات الجندب في ساعة عاملة عالية الدقة.
• ساعة بورجيس B - وصف لساعة B بواسطة مارتن بورجيس والتي تستخدم إفلات الجندب لتحقيق دقة أفضل من ثانية واحدة في 100 يوم.