Часы тысячелетий

Мы живем в эпоху, когда технические новшества появляются каждый год, а поводом что-либо выкинуть является фраза «оно устарело». С одной стороны такой парад новинок вызывает интерес, с другой встает вопрос — а что останется после нашей цивилизации? Наши знания в области свойств материалов приводят к тому, что создаваемые нами вещи и конструкции уже при проектировании рассчитаны на «запланированное устаревание», часто в течении нескольких лет, они должны оказаться на свалке, а в идеале бесследно растовориться в природе.

Предыдущие цивилизации оставили после себя пирамиды Египта и водопроводы Рима. Люди выбивали на камне, писали на папирусе и пергаменте. Часть этих записей сохранилась до сих пор. Но современные носители информации могут хранить её в лучшем случае годами, а потом теряют свои свойства. Что через 2 тысячи лет будет известно о нас, когда рассыплются в пыль все современные носители информации? Мы станем для будущего чем то, типа таинственной Атлантиды?

Такие вопросы задавал себе Уильям Даниэль Хиллис (William Daniel Hillis)

Уильям Даниэль Хиллис Автор: Joi Ito — https://www.flickr.com/photos/joi/15029110149/, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=35648859

Ответом стала его инициатива Long Now Foundation в рамках которой самым впечатляющим проектом стали Часы тысячелетий(Clock of the Long Now).

Это гигантские (высота всех механизмов около 60 м) механические часы со сроком службы до 10000 лет. Примерно такой срок отделяет нас от времен, когда наши предки освоили примитивное сельское хозяйство. Строительство этих часов началось в 2016 г. и идет полным ходом

Уильям Хилл говорит о том, что мы оперируем слишком коротким горизонтом планирования. Годы, десятилетия максимум. Его потрясла история об оксфордских дубах. Строители Колледж-Холла в Нью-Колледже использовали дубовые балки для перекрытий. Но они подумали и о потомках. Тогда в 1386 году они посадили желуди, чтобы из них выросли новые дубы, когда перекрытия потребуют ремонта. И эти новые дубы пригодились 600 лет спустя, когда в 20 веке проводили ремонт колледжа. Строитель 14-го века посадил деревья, мысля масштабами столетий ( распространенный по всей Европе черешчатый или летний дуб (Quercusrobur) живет до 1500 лет ).

Несмотря на то, что механические часы по нынешним мерками являются не самым сложным устройством, создание часов рассчитанных на тысячелетие оказалось непростой технической задачей.

После размышлений Хилл и его команда пришли к таким принципам:

  • Долговечность : часы должны быть точными даже после 10 000 лет и не должны содержать ценные детали (например драгоценные камни и металлы), которые могут привлечь мародеров при упадке государства.
  • Поддержание работоспособности: будущие поколения должны смочь отремонтировать и отрегулировать часы, имея на руках инструменты не выше бронзового века, если человечество потеряет современные цивилизационные навыки.
  • Понятность : принципы работы механизмов часов должны быть понятны без остановки или демонтажа; никакая функциональность не должна быть непонятной.
  • Эволюционируемость : часы должны допускать улучшение и модернизацию.
  • Масштабируемость . Чтобы гарантировать, что окончательные большие часы будут работать должным образом, должны быть построены и протестированы небольшие прототипы.

Отдельно надо заметить, что детали таких часов должны быть очень большими и точно изготовленными, чтобы снизить влияние пыли и трения.

Нетрудно заметить, что сочетание таких принципов трудно достигнуть в реальности. Если люди вернутся к цивилизации бронзового века, вряд ли они вообще смогут понять принцип и цели работы механических часов.

Важен и вопрос выбора местоположения. Чтобы защитить часы от возможных войн и других социальных конфликтов, мародеров, вандалов, диких животных и климатических изменений, их решили разместить в безлюдной местности, внутри горы в пустыне западного Техаса, вторые часы будут размещены в штате Невада.

Но куда сложнее оказался вопрос выбора источника энергии для этих часов. Было рассмотрено много вариантов источника питания часов, но большинство из них было отклонено из-за их неспособности выполнить вышеуказанные принципы. Ядерный реактор не отремонтируешь даже инструментами из современного магазина, не говоря уж о бронзовом веке. Солнечные панели тоже требуют весьма квалифицированного обслуживания. Ветрогенераторы не протянут и тысячелетие и также требуют квалифицированного обслуживания.

В конечном итоге было принято оригинальное техническое решение. Сам механизм, отсчитывающий время, должен получать мощность за счет разницы температур между дневной и ночной температурой. Разница температур уже применялась ранее часовыми мастерами для работы каминных часов. Но это время само по себе нигде не отображается. Чтобы увидеть это время, посетитель часов (именно так, ведь высота механизма часов около 60 м.) должен потрудиться. Интерфейс часов — циферблаты и куранты получает мощность от гирь, как старые ходики. Вот только весят эти гири 4 тонны и сделаны из каменных дисков. Посетители часов сперва видят на часах неактуальное время (время, которое смотрел предыдущий посетитель). Они должны покрутить механическую передачу (вдвоем или втроем), типа той, что на старых кораблях применялась для подъема якоря, и поднять гири, чтобы их движение вниз вызвало движение циферблатов и работу курантов. Только тогда они увидят текущее время. На диске, диаметром около 2 м., будут показаны естественные циклы астрономического времени, движение звезд и планет, а также время галактики земной процессии и время суток. Правда источник света, чтобы насладиться всей этой красотищей, посетителям надо принести с собой, внутри шахты часов темно.

От традиционных механических шестерен было решено отказаться, они не могут обеспечит надлежащую точность на таком длительном промежутке времени. Механизм отсчитывающий время является механическим компьютером — цифровым дифференциальным анализатором, состоящим из последовательности многоуровневых двоичных сумматоров, реализованным с механическими колесами и рычагами. Компьютер имеет 32 бита точности, каждый бит представлен механическим рычагом или штифтом, который может находиться в одном из двух положений.

Этот механизм имеет точность, равную одному дню за 20 000 лет. Часы имеют механизм подстройки по астрономическому времени. Медленный механический осциллятор , основанный на крутильном маятнике ( 300-килограммовый титановый маятник, высотой 1,8м ) , сохраняет время неточно. В полдень свет от Солнца будет через объектив сфокусирован на гибкой металлической пластине. Нагрев вызовет изгиб платины и сброс механизма до полудня. Даже если выдастся один или несколько пасмурных дней, рано или поздно Солнце скорректирует часы (выбор места в пустыне на горе этому способствует). Комбинация в принципе может обеспечить надежность и точность.

Отдельное устройство обеспечивает бой часов (куранты). Решено было сделать, чтобы мелодии не повторялись. Механизм из 20 зубчатых колес(диаметром около 1,8 м и весом около 400 кг) с различным количеством зубов (7, 9, 10 и 12) работает таким образом, чтобы вычислить уникальную последовательность курантов: 3,65 миллиона возможных мелодий, все уникальные. Это примерно на 90 000 меньше мелодий, чем есть дни в 10 тысячелетий, но авторы проекта надеются, что посетители будут заглядывать в часы не каждый день. Исполнять мелодию курантов будут 10 колоколов.

Основным спонсором часов является Джеф Безосс, основатель Amazon. Он выделил на создание часов 42 миллиона долларов. Музыкант Брайан Ино дал имя «Длинные часы» (и придумал термин «Долгое время»), он сотрудничал в написании музыки для курантов для будущего прототипа. Прототип часов выставлен в Музее науки в Лондоне.

By Pkirlin at en.wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10909520

Видео о строительстве часов

Подписаться на дайджест новостей 360tech.ru

next page

Porsche Classic начинает применять 3D принтинг для изготовления очень редких деталей

Именитые автомобилестроительные компании любят, когда их старые автомобили пользуются популярностью у коллекционеров. Ведь это повышает ценность и новых машин тоже. Но проблема в том, чтобы хранить чертежи и технологические документы для десятков тысяч деталей, чье производство давно прекращено. Помимо этого надо хранить или заново изготавливать оснастку. Все это может быть очень и очень дорого, особенно для редких машин. Например в нижеописанном случае речь идет о запчасти для автомобилей  Porsche 959, общий выпуск которых составил 292 штуки!

Porsche Classic (подразделение  Porsche, занимающееся поддержкой снятых с производства автомобилей) решило применить технологии 3D принтинга, для изготовления штучных деталей. Следует отчетливо понимать, что речь идет не о бытовых 3D принтерах, а о промышленном лазерном и спекающем оборудовании.

Вот как это описывается на сайте Porsche для металлической детали

…Чтобы изготовить рычаг, сперва на пластину наносится слой порошкообразной инструментальной стали толщиной менее 0,1 миллиметра. В инертной атмосфере луч лазера высокой энергии плавит порошок в нужных местах для создания стального слоя. Затем процесс повторяется. Таким образом, полная трехмерная деталь создается по слоям..

А вот описание для детали из пластика

…SLS означает селективное лазерное спекание, процесс, в котором материал нагревается до температуры ниже точки плавления, а оставшаяся энергия подается через лазер, для плавления пластмассового порошка в выбранной точке.

Надо понимать, что пока это очень редко используемая технология. Porsche Classic предлагает около 52 000 запчастей. И только 8 из них производятся вышеописанными способами, а сейчас рассматривается возможность производства еще 20 запчастей.

Источник: Porsche Classic supplies classic parts from a 3D printer

Подписаться на дайджест новостей 360tech.ru

next page

Волновой редуктор Harmonic Drive

Казалось бы вся механика уже была изобретена до конца первой половины 20 века. Однако в конце 50 годов была придумана и запатентована американским инженером Walton Musser  волновая передача Harmonic Drive.

Логика работы передачи вроде как проста, но вот додуматься до нее непросто. Желтая штуковина в середине — это так называемый волновой генератор (wave generator), который соединен с входным валом редуктора. Вращаясь, волновой генератор деформирует гибкий сплайн (flex spline красного цвета), этот гибкий сплайн подсоединен к выходному валу редуктора. На гибком сплайне снаружи нанесены зубья. Эта конструкция вращается внутри жесткого неподвижного сплайна, внутри которого тоже нанесены зубья (гильзы, синий цвет circular spline). Деформация гибкого сплайна приводит к тому, что он смещается в сторону, противоположную вращению волнового генератора. Эти смещения складываются во  вращение значительно медленнее волнового генератора и в противоположную сторону,   Количество зубцов на синем circular spline на несколько штук больше, чем на красном flex spline, это и обеспечивает работу конструкции. Скорость входного вала связана с выходным формулой: Коэффициент редуктора=(Количество зубьев на красном flex spline — Количество зубьев на синем circular spline)/Количество зубьев на красном flex spline.

Если на flex spline 200 зубцов,  а на circular spline 202 зуба, то передаточное число (200-202)/200=-0,01. То есть выходной вал вращается в сто раз медленнее входного вала и в противоположную сторону.

Подробнее в Википедии

 

Harmonic Drive LaurensvanLieshout - Own work By LaurensvanLieshout - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3752846

Harmonic Drive LaurensvanLieshout — Own work By LaurensvanLieshout — Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3752846

 

Еще одно видео, хорошо показана работа Harmonic Drive

Подписаться на дайджест новостей 360tech.ru

next page

Как автомобиль проходит повороты или принцип работы дифференциала

Когда автомобиль проезжает поворот, колеса движущиеся по наружному радиусу проходят больший путь, чем по внутреннему. Например, если автомобиль поворачивает направо, то колеса с левого борта проходят больший путь чем с правого. Но как этого добиться, если на ведущей оси (передней для большинства современных легковых машин), оба колеса, через трансмиссию, подсоединены к двигателю?

В состав трансмиссии вводится специальный механизм — дифференциал, который передает больший крутящий момент тому колесу, которое испытывает меньшее сопротивление качению.

Хотя фильм 1937 г, принцип работы дифференциала с тех пор не поменялся. Разве что дифференциал теперь не обязательно на задней оси, большинство легковушек переднеприводные и дифференциал у них спереди.

Помимо плюсов дифференциал несет и минусы. Передача крутящего момента тому колесу, которое легче крутится приводит к пробуксовкам, при вывешивании колес или попадании их на гололед, машина буксует и не может сдвинуться с места. Поэтому в машинах повышенной проходимости добавляют управляемую блокировку дифференциала. В машинах, предназначенных только для бездорожья дифференциал могут вообще блокировать (заварить дифференциал). На кроссоверах и некоторых легковых машинах используют трюк с тормозами — «электронную блокировку дифференциала». При этом сам дифференциал не трогают, но если по показаниям акселерометра машина не поворачивает, то колесо, которое легче вращается, подтормаживают тормозной системой, вынуждаю дифференциал перекинуть часть крутящего момента на более трудно вращающееся колесо.

Я поставил видео с отметки 1:55, так как до тех пор показывают трюки мотоциклистов

 

Для ценителей английского на языке Шекспира

next page

Граверный станок-пантограф | eBay

3000 in Jewelry & Watches, Jewelry Design & Repair, Jewelry Tools

Источник: Antique Cast Iron Francis Engraving Machine Pantograph Jeweler’s Tool Steam Punk | eBay

Копировально-гравировальный станок-пантограф с Ebay. Пантограф — значит может копировать исходный рисунок, причем не обязательно 1:1 а в других масштабах, определяемых соотношением сторон пантографа. Различные затяжные крепежи, видимые на картинке видимо и служат цели изменения масштаба.

next page

Пружинонавивочный станок

Интересная машина. Судя по всему с ЧПУ. Особенно интересно на отметке 0:26 откуда берется штифт, который удерживает проволоку.

next page