ستاكفريد

آلية ستاكفريد هي آلية كامة بسيطة تعمل بنابض، استُخدمت في بعض أقدم الساعات القديمة التي تعمل بنابض ، وذلك لموازنة قوة النابض الرئيسي وتحسين دقة ضبط الوقت. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} استُخدمت آليات ستاكفريد في بعض الساعات الألمانية من القرن السادس عشر إلى القرن السابع عشر، ^{[ 4 ]} قبل أن تُستبدل في الساعات اللاحقة بآلية فيوزي . يُعتقد أن المصطلح مُشتق من كلمتين ألمانيتين: starke (قوي) و feder (نابض). ^{[ 5 ] [ 6 ]}

اخترعت الساعات التي تعمل بنابض في أوروبا حوالي عام 1400. ^{[ 3 ]} سمحت النوابض الرئيسية بصنع ساعات محمولة وأصغر حجمًا من الساعات السابقة التي تعمل بالأثقال، وتطورت إلى أولى الساعات الكبيرة حوالي عام 1500. مع ذلك، كانت الساعات المبكرة التي تعمل بنابض أقل دقة بكثير من الساعات التي تعمل بالأثقال، نظرًا لوجود مصدر للخطأ لم يكن موجودًا في الساعات التي تعمل بالأثقال. قوة الدفع (العزم ) التي يبذلها النابض الملفوف، على عكس الثقل، ليست ثابتة، بل تكون في أقصى حد لها عندما يكون النابض مشدودًا، ثم تتناقص مع انفكاكه لتدوير عجلات الحركة. ^{[ 3 ]} كان السبب الرئيسي لعدم دقة الساعات المبكرة التي تعمل بنابض هو التباين الكبير في القوة التي يوفرها النابض الرئيسي أثناء انفكاكه خلال فترة تشغيل الساعة. ^{[ 7 ]} قوة النابض الرئيسي، التي تنتقل عبر تروس الساعة، تدفع عجلة التوازن المتذبذبة التي تحافظ على الوقت. كانت آلية الحركة البدائية ذات العجلة والقرص، المستخدمة في جميع الساعات القديمة، حساسة للغاية لمقدار القوة المطبقة عليها، خاصةً قبل إضافة نابض التوازن عام ١٦٥٨؛ فكلما ضعفت قوة الدفع التي يطبقها النابض الرئيسي، تباطأت حركة عجلة التوازن ذهابًا وإيابًا. لذا، وبدون وجود آلية لمعادلة قوة النابض الرئيسي، كانت الساعات القديمة تتباطأ بشكل كبير أثناء تشغيلها مع فقدان النابض الرئيسي لقوته، مما يؤدي إلى عدم دقة ضبط الوقت.

ظهر جهازان في الساعات الأولى التي تعمل بنابض لموازنة قوة النابض الرئيسي: جهاز الفوسيه وجهاز الستاكفريد . ^{[ 4 ] [ 2 ]} أصل جهاز الستاكفريد غير معروف. ^{[ 4 ]} يُفترض أنه اختُرع في الولايات الجرمانية الجنوبية ( نورمبرغ وأوغسبورغ ) خلال القرن السادس عشر، حيث أن الساعات النابضية الأولى التي استخدمته جاءت من هناك، ^{[ 8 ]} ولكن ربما يكون قد اختُرع في وقت سابق. تظهر رسومات لأجهزة الستاكفريد في المخطوطة الأولى لليوناردو دافنشي (1492-1497) والمخطوطة M3 (1497-1499)؛ وربما يكون مساعده الألماني جوليو قد لفت انتباهه إلى هذا الجهاز. ^{[ 9 ]} بينما أصبح جهاز الفوسيه هو المعيار القياسي لموازنة قوة النابض الرئيسي في الساعات الأوروبية، استُخدم جهاز الستاكفريد، الأقل كفاءة، حصريًا في عدد قليل من الساعات الألمانية؛ ^{[ 4 ] [ 2 ]} واختفى بعد حوالي قرن. يعود تاريخ الأمثلة الباقية من الساعات ذات التفريغ المكدس إلى حوالي عام 1530 إلى عام 1640. ^{[ 9 ]}

انظر الرسم. يتكون نظام التكديس الحر من ذراع زنبركي صلب (A) ينتهي ببكرة (B) تضغط على حدبة لا مركزية (D) ؛ ^{[ 4 ] [ 2 ] [ 7 ]} عادةً ما تتحرك البكرة في أخدود على حافة الحدبة. الحدبة على شكل حلزون. تحتوي على ترس (E) يدور بواسطة ترس على محور الزنبرك الرئيسي (C) ، بحيث تُكمل دورة واحدة خلال فترة تشغيل الساعة. تُؤثر قوة الذراع الزنبركي على الحدبة بقوة كبح على الزنبرك الرئيسي، مما يُقلل من عزمه، والذي يتغير بتغير سُمك الحدبة. عندما يكون الزنبرك الرئيسي مشدودًا بالكامل، يضغط الذراع على الجزء العريض من الحدبة. ولأنه بعيد عن المحور، تكون قوة الكبح التي يُؤثر بها في أقصى حد. مع استمرار عمل الساعة وانفكاك الزنبرك الرئيسي، تدور الكامة ويضغط الزنبرك على الأجزاء الأضيق من الكامة، مما يقلل قوة الكبح تدريجياً، لتعويض انخفاض قوة الزنبرك الرئيسي.

في كثير من الأحيان (كما هو موضح في هذا الرسم)، كان جزء صلب غير مقطوع في أسنان ترس الكامة (E) يعمل أيضًا كآلية إيقاف ، مما يحد من حركة الزنبرك الرئيسي بحيث يتوقف قبل أن يُلف بالكامل، ويتوقف قبل أن ينفك بالكامل. ^{[ 7 ]} هذا الأمر يقيد حركة الزنبرك الرئيسي في الجزء الأوسط من نطاقه، مما يقلل من تباين القوة.

كان جهاز ستاكفريد غير فعال للغاية. ^{[ 10 ]} ولأنه كان يعمل عن طريق تطبيق قوة احتكاك معاكسة على النابض الرئيسي، فقد تطلب نوابض رئيسية أقوى ونسب تروس أعلى في الساعات، مما قد يكون أدى إلى زيادة التباين في قوة الدفع. ^{[ 4 ]} أما جهاز فيوزي ، وهو جهاز تعويض النابض الرئيسي الآخر، فكان أكثر كفاءة بكثير. ^{[ 10 ]} الميزة الوحيدة لجهاز ستاكفريد هي سهولة تصنيعه وسمكه الأقل بكثير من جهاز فيوزي، ^{[ 8 ] [ 10 ]} وهو ما سمح، بالإضافة إلى موقعه في مساحة غير مستخدمة على السطح الخارجي للوحة الخلفية، بصنع ساعات ستاكفريد بشكل أكثر تسطحًا. ^{[ 4 ]} مع تطور أجهزة فيوزي أضيق وأكثر إحكامًا، اختفى جهاز ستاكفريد من الساعات حوالي عام 1630. ^{[ 5 ]}

• تاريخ الساعات