L’Anachrone
Uhr mit Kugeln
Dies ist eine mechanische Uhr, bei der jede Funktion von Kugeln übernommen wird.
Sie sind der Motor des Pendels:
Jede Kugel, die herunterfällt, treibt durch ihre eigene Schwerkraft das Pendel in die Richtung der Schwingung. Da das Pendel einen Meter lang ist, lässt es jede Sekunde eine Kugel los.
Eine Kugel fällt auf den Zeiger der Hemmung, wenn die Unruh senkrecht steht, und rollt nach rechts, wenn die Unruh rechts steht. Die nächste Kugel rollt nach links und so weiter..
Dann kommt das erste Problem, das es zu lösen gilt: Das Gewicht aller Kugeln vor der Rampe darf die Genauigkeit des Motors nicht beeinflussen. Deshalb kommen sie im rechten Winkel von hinten. Die Schwerkraft aller Kugeln vor der Rampe wird dann gegen einen Anschlag gedrückt. Es wurden also fünf rechtwinklige Anschläge benötigt, um das Druckmoment besser zu verteilen.
Das Pendel:
Um die Uhr in Gang zu setzen, muss das Pendel nur so weit freigegeben werden, dass die anfängliche Schwingung groß genug ist, um eine Kugel durchzulassen. Dann lässt man sie los und das war’s. Diese Funktion wird einem Hebel anvertraut, der eine erste Schwingung ermöglicht, die genau in der Achse des Pendels liegt.
Sobald man das Pendel loslässt, wird es von den Sekundenkugeln bewegt. Die Schwingung nimmt allmählich zu und stabilisiert sich nach zehn Minuten. Der Amplitudengewinn beträgt etwa zwei Zentimeter und schwankt nicht mehr.
Die Zeitbasis ist durch die Länge der Unruh gegeben. Das Pendel selbst wurde aus einem 17 kg schweren Messingblock gefertigt, um genügend Trägheit zu gewährleisten. Die Grobeinstellung erfolgt durch Drehen oder Lösen der oberen Schraube, wodurch die gesamte Masse der Unruh angehoben oder gesenkt wird. Die Feineinstellung erfolgt durch das Ein- oder Ausschrauben des kleinen Gewichts mit Skala an der Unterseite.
Das Chassis:
Seine Größe wurde durch die Größe der Kugeln bestimmt: 60 Kugeln von 20 Millimetern ergeben eine Gesamtlänge von 1,20 Meter. Wir fügen oben dreißig Zentimeter für den Auspuff des Motors hinzu, zwanzig Zentimeter weiter oben für den Kugelvorrat, zehn Zentimeter für die Lünette und fünfzig Zentimeter darunter für die gesamte Mechanik des Bodens. Das ergibt eine Mindesthöhe von 2,20 Metern.
Die Suche nach der verlorenen Minute:
Jede Sekunde fällt eine Kugel in eine Röhre, die 59 Kugeln aufnehmen kann. Die sechzigste Sekundenkugel rollt also über die neunundfünfzig anderen und beginnt den Fall, der ihr genug Energie verleiht, um das Ventil am Boden zu entriegeln. Auf dem Weg dorthin betätigt sie einen Hebel, der den Einlauf der Sekunden kurzzeitig blockiert, damit sich die einlaufenden Murmeln nicht mit den auslaufenden vermischen, läuft dann weiter, fällt einen guten Meter nach unten, trifft einen Hebel und gibt die neunundfünfzig Sekunden frei. Dort wird die Energie all dieser verlorenen Sekunden genutzt, um eine Kugel zu lösen, die vor der Hemmung wartet. Diese fällt auf den Hebel, der den Eingang der Sekunden blockierte, und gibt sie dadurch frei. Dann rollt sie durch das Minutenrohr. So einfach ist das.
Der gleiche Vorgang wiederholt sich bei den Stunden: Die überzählige Kugel rollt über die 59 Minuten, fällt herunter und verbraucht genug Energie, um sie freizugeben, dann setzt ihr Gewicht auf dem Bodenschieber eine wartende Kugel frei, die in die Stundenröhre fällt.
Das letzte Problem, das für die Wochentage und die Lunationen gelöst werden musste, bestand darin, genügend Energie aus dem Fall der 23 Stunden um Mitternacht zu gewinnen, um die Scheibe für die Wochentage und die Kugel für die Lunationen mithilfe von Hebeln und einem Gegengewicht zu betätigen.
Das Aufziehen der Kugeln:
Das gewählte Prinzip erforderte letztendlich viel mehr Arbeit als alles andere, da es einfach und zuverlässig sein musste und keinen Platz wegnehmen durfte. Ich entschied mich dafür, die Murmeln in einem Zylinder mit drei Rillen und einer Feder rollen zu lassen. Es gab keine Probleme mehr mit Blockierungen, der Platzbedarf war gering und die Zuverlässigkeit hoch.
Die Regulierung des Rampenüberschusses:
Jetzt kamen andere Sorgen auf. Denn wenn die Kugeln zufällig nach oben stiegen, musste ihre Anzahl so reguliert werden, dass sich immer genug Kugeln in der Rampe vor dem Auspuff befanden, aber nicht zu viele. Es sollten also etwas mehr als 60 Murmeln pro Minute aufsteigen und der Überschuss sollte durch ein Regulierungsloch entweichen. Das System sieht folgendermaßen aus: Wenn die Rampe nicht ganz voll ist, durchlaufen die Kugeln aufgrund ihrer Zentrifugalkraft eine Kurve, ohne anzuhalten. Wenn die Rampe voll ist, prallen sie ab und fallen in die Spiralfeder, die sie in den Bodenbehälter fallen lässt. Auch hier ist es die Zentrifugalkraft, die sie zwingt, sich in der Feder zu drehen. Die Gesamtzahl der Kugeln in der Uhr wird um Mitternacht ermittelt, wenn alle Reagenzgläser für Stunden, Minuten und Sekunden voll sind (144 Kugeln). Wir haben auch ungefähr 210 Kugeln in der Aufzugs-Spiralfeder und wir müssen noch eine Reserve von 100 Kugeln in der Rampe sicherstellen, was uns insgesamt 450 Kugeln bringt.
Mondzeiten und Wochentage:
Die Mondzyklen und der Wechsel der Wochentage werden durch die Energiegewinnung aus dem Fall der 23 Kugeln in den Stunden um Mitternacht bewirkt. Wenn sie fallen, drücken sie einen Hebel, der all diese Funktionen übernimmt. Die Rückführung des Hebels erfolgt durch ein Gegengewicht, das so eingestellt ist, dass es nur wenig leichter ist als die Summe der 23 Murmeln. Die Wochentage, die Mondphasen und das Aufziehen der Kugeln sind die einzigen Teile, die sich in der gesamten Uhr drehen.
Das Zurückstellen der Uhrzeit:
Jede Uhr braucht einen Aufziehmechanismus, um sie zu verstellen, auf Sommerzeit umzustellen etc. Bei dieser Uhr gibt es acht kleine Hebel, die diese acht verschiedenen Funktionen erfüllen:
1) Die Sekunden entriegeln.
2) Die Sekunden leeren
3) Eine Minute hinzufügen
4) Minuten entsperren
5) Minuten leeren
6) Fügen Sie eine Stunde hinzu
7) Leeren Sie die Stunden
8) Tage und Lunationen vorrücken
Um die Sekunden zu leeren, muss man sie zunächst entsperren können. Dazu drückt man auf den kleinen Hebel Nr. 1 (Sekunden entsperren), der an derselben Stelle drückt wie die Kugel der Minuten. Wenn das Reagenzglas für die Sekunden voll ist, ist das Gewicht der Kugeln größer als das Gegengewicht, sodass sie sich von selbst entleeren werden. Dies wird aber nicht geschehen, wenn das Reagenzglas z. B. nur halb voll ist. Also wird sich Hebel Nr. 2 (Sekunden leeren) darum kümmern, dieses fehlende Gewicht auszugleichen. Die Funktion Nr. 3 (eine Minute hinzufügen) wurde etwas komplizierter, da sie sich mit der Funktion zum Lösen der Minutenkugel überschneiden würde. Wir mussten also eine Kupplung (natürlich mit Kugeln) in der Achse des Sekundenventils bauen und dann eine Übertragung der mechanischen Kraft des Hebels. Wenn die Uhr läuft und sich das Sekundenventil öffnet, dreht sich auch der Hebel für die Minutenaddition. Wird er hingegen von Hand betätigt, öffnet sich das Ventil aufgrund der Kupplung nicht. Die Funktionen 4, 5 und 6 (Minuten entsperren/Minuten leeren/Stunden hinzufügen) reproduzieren exakt das gleiche Schema und müssen daher nicht mehr erklärt werden. Die siebte Funktion (Stunden leeren) ist die einfachste von allen, da die Mechanik eine andere ist und nach den Stunden nichts mehr hinzugefügt werden muss. (Die mutigen Leute, die alles gelesen haben, einschließlich dieses Satzes, verdienen wirklich meine Bewunderung: Respekt.) …Und die achte Taste (Vorrücken der Tage und Mondzeiten) simuliert nur das Gewicht der 23 Kugeln, die um Mitternacht fallen.
