塔楼的滴答声
大本钟的核心是一项创新技术,堪称19世纪最重要的钟表业革新之一:双重的三脚重力擒纵器(the double three-legged gravity escapement)。
擒纵器(escapement)是机械表中的一个部件,用来传输能量给计时元件。它的驱动力来自卷曲的弹簧,或是钟表齿轮装置(gear train)传递来的重量。
钟摆(pendulum)每摆动一次,擒纵器的齿轮就会转过一个齿(a tooth)——这就使整个齿轮装置按照固定的速度运行,而下一个齿运行过来的声音就发出了“滴答”声。
近看钟表表盘(来源:UK Parliament/Jessica Taylor)
塔楼钟表的擒纵器面临着一个独特的挑战:大型指针(hands)必须经常逆风而行。在大本钟建成之前,没有完美的办法可以消除这些外力的影响,从而保持钟表的精确性。
多年以来,钟表匠人试过上百种不同的方法。但维斯特敏斯特(Westminster)的这座钟的擒纵器——机智地采用一套加重的“重力臂”(weighted “gravity arms”)来排除外界对钟摆的影响——是目前为止最有效的一种。
现在,150年过去了,大本钟依然与实际时间相差无几,丹尼森的创新不仅经受住了时间的检验,还成为了经典。
“它是这类钟表的鼻祖,在随后的二十、三十、四十年里,钟表商也把双重三脚重力擒纵器加入到了他们自己的钟里面。”工程师休·亨特(Hugh Hunt)就职于剑桥大学(Cambridge University),他负责维护其三一学院(Trinity College)内一座相似的钟。“到了世纪之交,全英国到处都是这样的钟——每座教堂钟楼,每座市政厅——到处都是。”
另一项关键性创新是那长达4.5米的钟摆,它的设计要确保大本钟不受温度的影响。
对于一般的钟摆而言,杆部会热胀冷缩,导致摆动的持续时间(即周期period)发生变化,从而降低计时的准确性。
而大本钟采用的新型钟摆可以抵消温度的作用,它用锌(zinc)和钢(steel)的同心管(concentric tubes)制成。这两种金属胀缩的速度不同,又用特定的方式连接在一起,这就保证了钟摆的长度不受温度的影响。
大本钟的准确性不光来自设计者精巧的创新,也来自工人们不断的养护(来源:UK Parliament)
不过,大本钟的准确性不光来自设计者精巧的创新,也来自工人们不断的养护。