Кіріспе
Сағат жылдамдығын реттеу механизмі – механикалық сағаттар мен сағаттардағы механикалық байланыс, ол уақыт өлшегіш элементке күш түсіріп, беріліс тізбесін уақыт аралығында босату арқылы сағат тілдерін алға жылжытады. Күш түсіру әрекеті сағаттың уақыт өлшегіш элементіне (әдетте маятник немесе тепе-теңдік дөңгелегіне) энергияны жеткізеді, осылайша цикл кезінде үйкелістен жоғалған энергия толықтырылып, уақыт өлшегіштің тербелісін сақтайды. Эскапмент, орамдалған серіп немесе ілініскен салмақтан беріліс тізбесі арқылы күш алып жұмыс істейді. Маятниктің немесе тепе-теңдік дөңгелегінің әрбір қозғалысы эскапменттің тісін босатып, сағаттың беріліс тізбесіне белгілі бір мөлшерде алға жылжуға мүмкіндік береді, яғни «босап» кетуіне жол ашады. Бұл үнемі қайталанататын алға жылжу сағат тілдерін тұрақты жылдамдықпен алға жылжытады. Сонымен қатар, тіс эскапменттің құлыптағыш бөлігіне (палетке) тіреліп, эскапментті «құлыпталған» күйіне қайтармас бұрын, уақыт өлшегіш элементке итермелейді. Механикалық сағаттар мен сағаттардың жұмыс істеу кезінде естілетін ерекше «тикіреу» дыбысы эскапменттің тісінің кенеттен тоқтауынан пайда болады. Алғашқы механикалық эскапмент – ескі эскапмент, 13 ғасырда ортағасырлық Еуропада ойлап табылып, механикалық сағатты дамытуға ықпал еткен маңызды жаңалық болды. Эскапменттің конструкциясы сағаттың дәлдігіне зор әсер етеді, ал эскапмент конструкциясын жетілдіру 13-шы ғасырдан 19-шы ғасырға дейінгі механикалық уақыт өлшеу дәуірінде уақытты өлшеудің жақсаруына себеп болды. Эскапменттер уақыт өлшеу құралдарынан басқа да механизмдерде қолданылады. Мысалы, қаламша машинасы әр әріпті (немесе бос орынды) басу кезінде арбаны жылжыту үшін эскапменттерді пайдаланды. Тарихи деректер бойынша, сұйықтықпен жұмыс істейтін эскапмент ежелгі Грекияда және эллиндік әлемде, әсіресе Птолемейлік Мысырда жуынуға арналған тұғырдың дизайнында қолданылған. Ал сұйықтықпен жұмыс істейтін эскапменттер Қытайдың Тан әулетінен басталып, Сун әулетінің кезінде дамып жетілді.
An escapement is a mechanical linkage in mechanical watches and clocks that gives impulses to the timekeeping element and periodically releases the gear train to move forward, advancing the clock's hands. The impulse action transfers energy to the clock's timekeeping element (usually a pendulum or balance wheel) to replace the energy lost to friction during its cycle and keep the timekeeper oscillating. The escapement is driven by force from a coiled spring or a suspended weight, transmitted through the timepiece's gear train. Each swing of the pendulum or balance wheel releases a tooth of the escapement's escape wheel, allowing the clock's gear train to advance or "escape" by a fixed amount. This regular periodic advancement moves the clock's hands forward at a steady rate. At the same time, the tooth gives the timekeeping element a push, before another tooth catches on the escapement's pallet, returning the escapement to its "locked" state. The sudden stopping of the escapement's tooth is what generates the characteristic "ticking" sound heard in operating mechanical clocks and watches. The first mechanical escapement, the verge escapement, was invented in medieval Europe during the 13th century and was the crucial innovation that led to the development of the mechanical clock. The design of the escapement has a large effect on a timepiece's accuracy, and improvements in escapement design drove improvements in time measurement during the era of mechanical timekeeping from the 13th through the 19th century. Escapements are also used in other mechanisms besides timepieces. Manual typewriters used escapements to step the carriage as each letter (or space) was typed. Historically, a liquid driven escapement was used for a washstand design in ancient Greece and the Hellenistic world, particularly Ptolemaic Egypt, while liquid driven escapements were applied to clockworks beginning in Tang dynasty China and culminating during the Song dynasty.
Тарих
Технология тарихында эскапеттің маңызы – ол толық механикалық сағатты мүмкін еткен негізгі өнертабыс болды. 13 ғасырда Еуропада алғашқы толық механикалық эскапет, яғни тепе-теңдік эскапетінің (verge escapement) ойлап табылуы, уақытты өлшеу әдістерін үздіксіз процестерден – мысалы, су сағаттарындағы су ағынынан – қайталанатын тербелісті процестерге, мысалы, маятниктің қозғалысына дейін өзгертіп, осы әдістердің дәлдігін арттыруға мүмкіндік берді. Қытайда Тан әулетінің буддалық монахы И Син және үкіметтік шенеунік Лян Лингзан 723 (немесе 725) жылы сумен қозғалатын армиллярлық сфера мен сағаттың жұмыс істеу механизміне эскапетті енгізді, бұл әлемдегі алғашқы сағаттық эскапет болды. Сун әулетінің (960–1279) сағатшылары Чжан Сисюнь (шамамен 10 ғасырдың соңы) және Су Сун (1020–1101) өздерінің астрономиялық сағат мұнараларында эскапет құрылғыларын қолданды, бірақ содан кейін технология дамуын тоқтатты және кері кетті. Тарихшы Дерек Дж. де Солла Прайс пікірінше, қытайлық эскапеттер батысқа тарап, батыс эскапеттері технологиясының бастауы болды. Ахмад И. Хассанның мәліметінше, 1277 жылы Альфонсо X үшін жасалған испандық жұмыстағы сынап эскапетіне ертерек араб көздерінде кездесетін нұсқаларды табуға болады. Сенімсіз дереккөз: date=September 2010 Осы сынап эскапеттері туралы білім араб және испан мәтіндерінің аудармалары арқылы Еуропаға тараған болуы мүмкін. Дегенмен, олардың ешқайсысы да нағыз механикалық эскапеттер емес еді, өйткені олар уақытты өлшеу үшін тесіктен сұйықтықтың ағынына тәуелді болды. Мысалы, Су Сунның сағатында су айналмалы ыдысқа құйылды. Эскапеттің міндеті – ыдыс сумен толған сайын оны аударып, әрбір белгілі бір көлемдегі су өлшенгенде сағат тісті дөңгелектерін жылжыту болды. Судың ағып кету аралығы ағып кету жылдамдығына байланысты, барлық сұйық сағаттардағыдай. Сұйықтың тесіктен ағып өту жылдамдығы температура мен тұтқырлықтың өзгеруіне байланысты өзгереді және бастапқы ыдыстағы сұйықтың деңгейі төмендегенде қысыммен азаяды. Механикалық сағаттардың дамуы сағаттың қозғалысын тербелісті салмақпен басқаруға мүмкіндік беретін эскапеттің ойлап табылуына байланысты болды.
Механикалық шығындар
Бірінші механикалық эскапель, шет эскапель, сағаттарға бейімделгенге дейін бірнеше ғасыр бойы дабыл қоңырау құрылымында қолданылған. 14 ғасырдағы Еуропада ол алғашқы механикалық сағаттардағы уақытты өлшеуші ретінде пайда болды, олар үлкен мұнаралық сағаттар болды (бірақ кейбір дереккөздер француз сәулетшісі Виллард де Хоннекур 1237 жылы өзінің жазбаларындағы арқан байланысын бейнелейтін суретке сүйене отырып, алғашқы эскапельді ойлап тапқанын айтады, бұл суға қарай күнмен бірге айналу үшін періште мүсінін қозғауға арналған, бірақ бұл нағыз эскапель емес деген консенсус бар). Оның шығу тегі мен алғашқы қолданылуы белгісіз, себебі осы алғашқы мұнаралық сағаттардың қайсысы механикалық, ал қайсысы су сағаты екенін анықтау қиын. Дегенмен, сағаттардың құны мен құрылысының күрт өсуі сияқты тікелей емес дәлелдер, қазіргі заманғы сағат эскапелінің дамуы үшін ең ықтимал мерзім ретінде 13 ғасырдың соңына нұсқайды. Екінші жағынан, көптеген дереккөздер механикалық эскапельді сағаттардың 1300 жылға дейін болғанын көрсетеді. Олар төменде жеке-жеке сипатталады. 1920 жылдары кристалл осцилляторы мен кварцты сағаттың табылуы, 1930 жылдары ең дәл сағатқа айналды, уақытты өлшеудегі технологиялық зерттеулерді электрондық әдістерге ықпал етті, ал эскапельдік дизайн уақытты өлшеудің дәлдігін арттырудағы рөлін тоқтатты.
Сенімділік
Құрылғының сенімділігі оның жасалу сапасына және техникалық қызмет көрсету деңгейіне байланысты. Жаман жасалған немесе дұрыс күтілмеген эскапмент қиындықтар туғызады. Эскапмент маятниктің немесе теңгерім дөңгелегінің тербелістерін сағат немесе сағат механизмінің айналуына дәл түрлендіруі керек, сондай-ақ маятникке немесе теңгерім дөңгелегіне оның тербелісін сақтау үшін жеткілікті энергия беруі керек. Көптеген эскапменттерде эскапменттің босатылуы сығу қозғалысын қамтиды; мысалы, жоғарыда көрсетілген анимацияда, маятник тербелген кезде эскапмент дөңгелегінің тістеріне қарсы эскапменттің тілшелері сығады. Тілшелер көбінесе өте қатты материалдардан жасалады, мысалы, жылтыратылған тас (мысалы, жасанды рубин), бірақ оларға тіпті солай болса да, әдетте майлау қажет. Майлау майы уақыт өте келе булану, шаң, тотығу және т.б. салдарынан тозады, сондықтан оны үнемі жаңару қажет. Егер осы шара қолданылмаса, уақыт өлшегіш сенімсіз жұмыс істеуі немесе толығымен тоқтауы мүмкін, ал эскапмент компоненттері тез тозуы мүмкін. Қазіргі заманғы сағаттардың сенімділігінің артуы, ең алдымен, майлау үшін қолданылатын жоғары сапалы майларға байланысты. Жоғары сапалы сағаттарда майлау материалдарының қызмет ету мерзімі бес жылдан асады. Кейбір эскапменттер сығу үкелісін болдырмайды; мысалы, 18 ғасырда Джон Харрисонның шегіртке эскапменті. Бұл эскапментте майлау қажеттілігін болдырмауы мүмкін (бірақ бұл механизмнің басқа бөліктерін майлау қажеттілігін болдырмайды).
Дұрыс
Механикалық сағаттың дәлдігі уақытты өлшейтін құрылғының дәлдігіне байланысты. Егер ол маятник болса, онда маятниктің тербелу периоды дәлдікті анықтайды. Маятник таяқшасы металдан жасалса, ол жылумен кеңейіп немесе қысқарып, маятниктің ұзындығын өзгертеді, бұл тербелуге кеткен уақытты өзгертеді. Қымбат маятник сағаттарында бұл бұрмалауды азайту үшін арнайы қорытпалар қолданылады. Маятник қозғалатын доғаның градустары әртүрлі болуы мүмкін; өте дәл маятник сағаттары дөңгелек қателікті азайту үшін өте кішкентай доғаларды пайдаланады. Мұндай сағаттар жоғары дәлдікке ие. ХХ ғасырдың басында да маятник сағаттары зертханаларда стандартты уақытты өлшеу үшін қолданылды. Эскапементтердің дәлдікке де үлкен әсері бар. Маятник қозғалысының қай сәтінде күш берілсе, маятник уақытқа соншалықты жақын тербеледі. Идеалды жағдайда, күш маятниктің төменгі нүктесінің екі жағынан тең берілуі керек. Бұл "дұрыс реттелу" деп аталады. Себебі, маятник ортаңғы нүктеге қарай қозғалғанда итеру оны жылдамдатады, ал ортаңғы нүктеден алшақтағанда итеру оны баяулатады. Күш тең таратылса, ол маятникке тербелу уақытын өзгертпей энергия береді. Маятниктің периоды тербелу амплитудасына шамалы тәуелді. Амплитуда 4°-тан 3°-қа дейін өзгерсе, маятниктің периоды шамамен 0,013%-ға төмендейді, бұл күніне шамамен 12 секундқа жылдамдатуға әкеледі. Бұл маятникке әсер ететін қалпына келтіру күшінің дөңгелек емес, сызықтық еместігінен туындайды; сондықтан маятниктің периоды кішкентай бұрыштарда тек шамамен сызықтық болады. Уақытқа тәуелсіз болуы үшін траектория циклоидаға жақын болуы керек. Амплитуданың әсерін азайту үшін маятник тербелуінің доғасы мүмкіндігінше кішкентай болып сақталады. Еске алу керек, импульс беру әдісіне қарамастан, эскапементтің әрекеті осцилляторға, яғни маятникке немесе сағаттағы тепе-теңдікке ең аз әсер етуі керек. Барлық эскапементтердегі осы әсер белгілі бір дәрежеде эскапемент қатесі деп аталады. Сыртқы үйкелісі бар эскапементтерге майлау қажет, бірақ майлау нашарлағанда үйкеліс артады және уақытты өлшейтін құрылғыға жеткіліксіз қуат берілуі мүмкін. Егер уақытты өлшейтін құрылғы маятник болса, артқан үйкеліс күштері Q факторын төмендетеді, резонанс жолағын кеңейтеді және оның дәлдігін азайтады. Пружинамен жұмыс істейтін сағаттарда пружинаның импульстік күші пружинаның керілуіне байланысты Гук заңы бойынша өзгереді. Гравитациямен жұмыс істейтін сағаттарда импульстік күш қозғаушы салмақ төмен түскенде және тізбек салмақты тісті дөңгелектерге іліндіргенде де артады; бірақ іс жүзінде бұл әсер тек үлкен қоғамдық сағаттарда ғана байқалады және оны жабық тізбекпен болдырмауға болады. Сағаттар мен кішкентай сағаттарда уақытты өлшеу үшін маятник қолданылмайды. Олардың орнына тепе-теңдік пружинасы қолданылады: металл тепе-теңдік дөңгелегіне қосылған жұқа пружина, ол тербеледі (алға-артқа айналады). Көптеген қазіргі заманғы механикалық сағаттардың жұмыс жиілігі 3–4 Гц (секундына тербелістер) немесе секундына 6–8 соққы (сағатына 21,600–28,800 соққы; bph) құрайды. Кейбір сағаттарда жылдам немесе баяу жылдамдықтар қолданылады (33,600bph немесе 19,800bph). Жұмыс жиілігі тепе-теңдік пружинасының қатаңдығына (серіп тұрақты) байланысты; уақытты дұрыс көрсету үшін қатаңдық температураға тәуелді болмауы керек. Сондықтан тепе-теңдік пружиналарында күрделі қорытпалар қолданылады; сағат жасау саласында одан әрі жетістіктерге жету үшін жұмыс жалғастырылуда. Маятник сияқты, эскапемент тепе-теңдік дөңгелегінің тербелісін сақтау үшін әр циклде кішкене күш беруі керек. Сондай-ақ, майлау мәселесі уақыт өте келе туындайды; сағаттың дәлдігі төмендейді (әдетте ол жылдамдайды), егер эскапемент майлауы нашарлай бастаса. Мешіт сағаттары қазіргі қол сағаттарының алдасты болды. Мешіт сағаттары әдетте тік бағытта орналасатын. Гравитация салмақтың салмақтағы симметриясының кез келген кемшілігін уақыт өте келе ұлғайтатындықтан, дәлдіктің жоғалуына әкеледі. Бұл кемшілікті азайту үшін турбильон ойлап табылды: тепе-теңдік пен пружина айналатын камераға орналастырылады (әдетте, бірақ міндетті түрде емес, минутына бір рет), гравитациялық бұрмалауларды тегістеу үшін. Бұл өте тапқыр және күрделі механизм - қол сағаттарындағы бағалы күрделілік, тіпті оны киген адамның табиғи қозғалысы гравитациялық әсерлерді тегістеуге бейім болса да. Саудада шығарылған ең дәл механикалық сағат 1921 жылы В. Х. Шорт ойлап тапқан электромеханикалық Шорт Синхрономды еркін маятникті сағат болды, оның жылдық қатесі шамамен 1 секундты құрады. Бүгінгі күнге дейін жасалған ең дәл механикалық сағат, әйгілі археолог Э. Т. Холл 1990 жылдары салған электромеханикалық Литтлмор сағаты болып табылады. Холлдың мақаласында 100 күн ішінде өлшенген 109 бөліктің 3 бөлігінен аспайтын қателік туралы хабарлама берілген (осы кезеңде шамамен 0,02 секундты құрайтын қателік). Екеуі де электромеханикалық сағаттар: олар уақытты өлшеу үшін маятникті пайдаланады, бірақ маятникке қуат беру үшін механикалық тісті дөңгелектер емес, электр қуаты қолданылады.
Механикалық шығындар
1658 жылдан бері маятник пен серіппелі теңгерімнің енгізілуі дәл уақытты көрсететін сағаттар жасауға мүмкіндік берді. Осы уақытқа дейін үш жүзден астам түрлі механикалық тетік ойлап табылғаны болжамдалады, бірақ олардың шамалы ғана – онға жуығы кеңінен қолданылды. Олар төменде сипатталған. 20-шы ғасырда электрлік уақытты өлшеу әдістері механикалық сағаттар мен сағаттарды ығыстырып, тетіктерді жасау өте сирек кездесетін құпияға айналды.
Ерекшелік
1275 жылға таман жасалған ең алғашқы механикалық эскапель – шеттік эскапель, сондай-ақ тәж дөңгелек эскапель деп те аталады. Ол алғашқы механикалық сағаттарда қолданылған және бастапқыда екі жағынан салмақтары бар көлденең таяқшамен басқарылған. Эскапельдің құрамында, шамамен тәж сияқты пішінделген, тік тістері көлденең бағытта сыртқа қарай шығып тұратын құтылу дөңгелегі бар. Тәж дөңгелегінің алдында, жоғарғы жағынан фолиотқа бекітілген тік білік орналасқан, ол екі металл пластинаны (паллеттерді) алып жүреді, олар флагштоктан шығып тұрған тулар сияқты көлденеңге шамамен 90 градус бұрышпен орналасқан, сондықтан бір уақытта тек біреуі ғана тәж дөңгелегінің тістерімен байланысады. Дөңгелек айналғанда, бір тіс жоғарғы паллетті итеріп, білікті және оған бекітілген фолиотты айналдырады. Тіс жоғарғы паллеттен өтіп кеткенде, төменгі паллет дөңгелектің екінші жағындағы тістердің жолына ауысады. Бір тіс төменгі паллетке ілігіп, білікті кері бұрады, және цикл қайталанады. Эскапельдің бір кемшілігі – тіс паллетке тиген сайын, фолиоттың инерциясы дөңгелектің күшін кері бағытқа бұрмалау алдында, оның тәжін сәл кері итеріп жібереді. Бұл «қайта соққы» деп аталады және тозу мен қателіктердің себебі болды. Бұл эскапель 350 жыл бойы сағаттар мен сағаттарда қолданылған жалғыз механизм болды. Серіппелі сағаттарда, негізгі серіппенің күшін теңеу үшін фузе керек болды. Ол маятникті сағаттың 1656 жылы ойлап табылғанынан кейін шамамен 50 жыл бойы қолданылды. Маятникті сағатта тәж дөңгелегі мен білік көлденең бағытта орналастырылды, ал маятник білікке ілінді. Дегенмен, шеттік эскапель – ең дәл емес эскапельдердің бірі, және 1650 жылдары маятник енгізілгеннен кейін, шеттік эскапель басқа эскапельдермен ауыстырыла бастады, және тек 1800 жылдардың соңында толыққандай қолданудан шығарылды. Осы кезде, жұқа сағаттарға деген сұраныс құтылу дөңгелегін өте кішкентай етуді талап етті, бұл тозудың әсерін күшейтті, және осы кезеңдегі сағатты бүгін іске қоссаңыз, ол өте жылдам жүріп, күніне көптеген сағатты қабылдауы мүмкін.
Қиысқы соққыдан құтылу
1584 жылы Жост Бюрги екі жапырақты, қарама-қарсы бағытта айналатын екі тетікпен жабдықталған эскапменттің түрін ойлап тапты. Заманауи деректерге сәйкес, оның сағаттары күніне бір минутқа дейін таңғаларлық дәлдікке жеткен: (а) эскапмент доңғалағы (б) паллеттер (с) маятник мойынтұғыры. Грэхам немесе инерциялық эскапмент – бұл 1675 жылы Ричард Таунлидің жобасы бойынша Томас Томпсон жасаған анкерлік эскапменттің жетілдірілген нұсқасы, бірақ көбінесе Томпсонның ізбасары Джордж Грэхам оны 1715 жылы танымал еткені үшін оған жатқызылады. Анкерлік эскапментте маятник тербелісі циклдің бір бөлігінде эскапмент доңғалағын кері итереді. Бұл «қайта соққы» маятник қозғалысын бұзады, дәлсіздікке әкеледі, сондай-ақ тісті дөңгелектердің бағытын өзгертеді, кері соққы тудырады және жүйеге үлкен жүктеме түсіреді, бұл үйкеліс пен тозуға себеп болады. Инерциялық эскапменттің басты артықшылығы – кері соққыны жою. 20 ғасырдың басына дейін ол тепе-теңдік дөңгелегінің эскапменттерінің ең дәл түрі саналды, содан кейін бәсекелестікте рычагты эскапмент хронометрлері олардан озып кетті. Алғашқы нұсқасын 1748 жылы Пьер Ле Рой ойлап тапты, ол теориялық тұрғыдан кемшіліктері болған айналмалы тұтқалы эскапмент жасады. Тұтқалы эскапменттің алғашқы тиімді дизайнын Джон Арнольд 1775 жыл шамасында ойлап тапты, бірақ тұтқасы айналмалы болды. Бұл эскапментті 1780 жылы Томас Эрншоу өзгертті және 1783 жылы Райт (ол үшін жұмыс істеді) патенттеді; алайда, патентте көрсетілгендей, ол жұмыс істемейтін еді. Арнольд сондай-ақ серіппелі тұтқалы эскапментті жобалады, бірақ жетілдірілген нұсқасы Эрншоудің нұсқасы басым болды, өйткені негізгі идея 18 ғасырдың соңында бірнеше ұсақ өзгерістерге ұшырады. Соңғы нұсқасы 1800 жыл шамасында пайда болды және бұл дизайн механикалық хронометрлер 1970 жылдары қолданудан шыққанша қолданылды. Тұтқалы эскапмент – бұл ажыратылған эскапмент; ол тепе-теңдік дөңгелегінің циклдің көп бөлігінде кедергісіз тербелуіне мүмкіндік береді, тек қысқа импульстік кезеңнен басқа (әр екінші тербелісте бір рет беріледі). Джон Арнольд тұтқалы эскапментті алғаш рет оверкоил серіппесімен (1782 жылы патенттелген) қолданды, және осы жетістігінің арқасында оның сағаттары күніне 1 немесе 2 секундқа дейін дәл уақытты сақтайтын, шын мәнінде дәл қалталық хронометрлер болды. Бұл сағаттар 1783 жылдан бастап шығарылды. Алайда, эскапменттің сағаттарда қолдануын шектеген кемшіліктері болды: ол нәзік болды және білікті техникалық қызмет көрсетуді қажет етті; ол өздігінен іске қосылмайтын, сондықтан сағатты пайдалану кезінде тепе-теңдік дөңгелегі тоқтаса, ол қайта іске қосылмайтын; және оны көптеп өндіру қиын болды. Сондықтан, өздігінен іске қосылатын рычагты эскапмент сағаттарда басым болды.
Леггердің шығып кетуі
1750 жылы Томас Мадж ойлап тапқан рычагты тепе-теңдемелі механизм 19-шы ғасырдан бері көптеген сағаттарда қолданылып келеді. Оның артықшылықтары: 1) ол "ажыратылған" тепе-теңдемелі механизм; цилиндрлік немесе дуплексті тепе-теңдемелі механизмдерден айырмашылығы, тепе-теңдемелі дөңгелек рычагпен тек қысқа импульс кезеңінде ғана жанасады, ол орталық позициясынан өтетін сәтте, ал циклдің қалған бөлігін еркін қозғалып, дәлдікті арттырады, және 2) ол өзін-өзі іске қосатын тепе-теңдемелі механизм, сондықтан сағатты сілкіп, тепе-теңдемелі дөңгелегі тоқтаса, ол автоматты түрде қайта іске қосылады. Алғашқы түрі – тісті рычагты тепе-теңдемелі механизм, онда рычаг пен тепе-теңдемелі дөңгелек әрқашан рычагтағы тісті тізбек арқылы байланыста болды. Кейіннен, тісті тізбектен бір тіс қалдырылса жеткілікті екені анықталды, осылайша ажыратылған рычагты тепе-теңдемелі механизм пайда болды. Британдық сағатшылар ағылшын ажыратылған рычагын қолданды, онда рычаг тепе-теңдемелі дөңгелекке тік бұрышпен орналасқан. Кейін швейцарлық және американдық өндірушілер сызықты рычагты қолданды, онда рычаг тепе-теңдемелі дөңгелек пен шығу дөңгелегінің арасында тікелей орналасқан; осы форма қазіргі сағаттарда қолданылады. 1798 жылы Луи Перрон арзан, дәлдігі төмен форманы ойлап тапты, ол "иіншелі палетті" тепе-теңдемелі механизм деп аталды, ол 20-шы ғасырдың басында арзан "долларлық сағаттарда" қолданылды және әлі күнге дейін арзан дабыл сағаттары мен ас үй таймерлерінде қолданылуда.
Шарап құйылған жер
1722 жылы Джон Харрисон ойлап тапқан сиыршақ сырғанағы – сирек кездесетін, бірақ қызықты механикалық сырғанақ. Бұл сырғанақта маятник екі бунақты қолмен (паллеттермен) қозғалады. Маятник тербелгенде, бір қолдың ұшы құтылу доңғалағына ілігіп, оны сәл кері итеріп жібереді; бұл құтылу доңғалағының өтуіне мүмкіндік беру үшін екінші қолды босатады. Маятник кері тербелгенде, екінші қол доңғалақты ұстап, кері итеріп, бірінші қолды босатады, және осылай жалғасады. Сиыршақ сырғанағы Гаррисонның заманынан бері өте аз сағаттарда қолданылған. 18 ғасырда Гаррисон жасаған сиыршақ сырғанақтары әлі де жұмыс істеп тұр. Көптеген сырғанақтар тез тозып, көп энергияны ысыраптайды. Дегенмен, басқа ерте сырғанақтар сияқты, сиыршақ сырғанағы да маятникке цикл бойында импульс береді; оған ешқашан еркін тербелуге рұқсат етілмейді, бұл қозғалыс күшінің өзгеруіне байланысты қателіктерге әкеледі, ал 19 ғасырдың сағат жасаушылары оның өлі шапшаң сияқты толық оқшауланған сырғанақтармен бәсекелесе алмайтынын анықтады. Екі жыл жұмыс істегеннен кейін, барометриялық түзетуден кейін қателігі тек ±0,5 секундты құрады.
Сезімталдық шығымы
Гравитациялық қашу маятникке тікелей импульс беру үшін кішкентай салмақ немесе әлсіз серіппе пайдаланады. Ең алғашқы нұсқасы екі қолдан тұрды, олар маятниктің аспалы нүктесіне өте жақын орналасқан және маятниктің әр жағында бір-бір қолдан болды. Әр қолға кішкентай тоқтау тіреуіш орнатылған, ал оған бұрыс жазықтықтағы бетке әкелінетін жол салынған. Маятник бір қолды жеткілікті биіктікке көтергенде, оның тоқтау тіреуіші құтылу дөңгелегін босатады. Дер кезінде, құтылу дөңгелегінің келесі тісі екінші қолдың бұрыс бетімен жоғары қарай сырғанап, қолды көтереді. Ол тоқтау тіреуішіне жетеді және тоқтап қалады. Ал екінші қол маятникпен байланыста болып, бастапқы нүктесінен төмен түседі. Осы қолдың төмен түсуі маятникке импульс береді. Бұл конструкция 18 ғасырдың ортасынан 19 ғасырдың ортасына дейін қадамдық түрде жетілдірілді. Соңында, ол мұнаралық сағаттар үшін басты таңдауға айналды, себебі олардың дөңгелек тізбегі үлкен сыртқы көрсеткіштерден туындаған қозғалыс күшінің үлкен өзгерістеріне ұшырайды, олардың әртүрлі жел, қар және мұз жүктемелері болады. Гравитациялық қашуда дөңгелек тізбегінен келетін қозғалыс күші маятникке тікелей әсер етпейді, тек импульсті қамтамасыз ететін салмақты қайта орналастырады, сондықтан қашу қозғалыс күшінің өзгеруіне сезімтал емес. Мұнда көрсетілген «Қос үш аяқты гравитациялық қашу» – Bloxam атты заңгердің алғаш рет ойлап тапқан, кейіннен Лорд Гримторп жетілдірген қашу түрі. Бұл барлық дәл «Мұнаралық» сағаттар үшін стандарт болып табылады. Суретте көрсетілген анимацияда екі «гравитациялық қол» көк және қызыл түспен боялған. Екі үш аяқты құтылу дөңгелегі де көк және қызыл түспен боялған. Олар екі параллель жазықтықта жұмыс істейді, сондықтан көк дөңгелек тек көк қолдың тоқтау тіреуіш блогына, ал қызыл дөңгелек тек қызыл қолға әсер етеді. Нақты қашу кезінде бұл соққылар қатты естілетін «тікіреңке» дыбысын тудырады, және олар тоқтау тіреуіш блогының жанында * белгісімен көрсетілген. Үш қара көтергіш тірек қашудың жұмыс істеуі үшін маңызды. Олар салмақты гравитациялық қолдарды шығыңқының әр жағындағы параллель сызықтар жұбымен көрсетілген мөлшерде көтереді. Потенциалдық энергияның артуы – бұл әрбір циклде маятникке берілген энергия. Тринити колледжінің Кембридж сағаты үшін шамамен 50 грамм салмақ әр 1,5 секунд сайын 3 мм көтеріледі, бұл 1 мВт қуатқа тең. Төмен түсетін салмақтан келетін қозғалтқыш қуаты шамамен 12 мВт, сондықтан қашуды қозғау үшін қолданылатын қуаттың айтарлықтай артығы бар. Бұл энергияның көп бөлігі құтылу дөңгелектеріне бекітілген фрикциялық «ұшқыш» жылдамдануы мен тежелуі кезінде таралады. Вестминстердегі Элизабет мұнарасындағы үлкен сағат, Лондонның Биг Бенін шақыру үшін қос үш аяқты гравитациялық қашуды пайдаланады.
Коаксиалдық шығыс
1974 жыл шамасында ойлап табылған және 1980 жылы британ сағатшысы Джордж Дэниелс патент алған коаксиалды эскапмент – қазіргі заманда коммерциялық түрде қолданылатын санаулы жаңа сағат эскапменттерінің бірі. Оның тамыры Роберт Робиннің шамамен 1792 жылы ойлап тапқан эскапментінен бастау алады, ол бір бағытта бір импульс береді. Пассивті рычаг паллеттерімен бұғаттау жүзеге асырылатын коаксиалды эскапменттің дизайны 1859 жылы америкалық Чарльз Фазольдт ойлап тапқан және патент алған Фазольдт эскапментіне көбірек ұқсайды. Робин мен Фазольдт эскапменттері де тек бір бағытта импульс береді. Фазольдт эскапментінің рычагы тең емес құлауларға ие, ол диаметрі әртүрлі екі қашқыл дөңгелектерімен байланысады. Кіші импульстік дөңгелек рычагтың соңындағы бір паллетке әсер етеді, ал тік рычаг паллеттері үлкен дөңгелекке бұғаттайды. Тепе-теңдік иінті және иінті бұрандасы арқылы рычагпен байланысады және қозғалады. "Ілгекті" паллет үлкен дөңгелекті бұғаттайды, ал бұғаттама ашылғанда, рычагтың ұшындағы паллет кіші дөңгелектен арқанша арқылы импульс алады. Қайтару соққысы "өлген", "ілгекті" паллеттері тек бұғаттау және ашу үшін қызмет етеді, импульс бір рычаг паллетінен бір бағытта беріледі. Дюплекс эскапментіндегідей, қысымды және, демек, сүрілуді азайту үшін бұғаттау дөңгелегі үлкен болады. Дэниелс эскапменті, алайда, екі импульсты қамтамасыз етеді, мұнда пассивті рычаг паллеттері тек үлкен дөңгелекті бұғаттау және ашу үшін қолданылады. Бір жағынан, импульс кіші дөңгелектің рычаг паллетіне ролик және импульстік шына арқылы әсер етеді. Қайта оралғанда, рычаг үлкен дөңгелекті қайта ашып, тепе-теңдік осіне тікелей импульстік роликке импульс береді. Басты артықшылығы – екі импульстың да орта сызықта немесе оның айналасында болуы, екі бағыттағы сүрілуді азайту. Бұл импульс теориясы бойынша кіру паллетінде сүрілу пайда болатын рычаг эскапментінен артық. Бұл ұзақ уақыт бойы тепе-теңдіктің изохронизміне бұзылатын фактор ретінде танылды. Механикалық сағаттарды сатып алушылар негізінен олардың дәлдігі үшін емес, басқа себептермен сатып алады, сондықтан өндірушілер қажетті құралдарға инвестиция салуға құлшыныс танытпады. Алайда, Омега компаниясы оны 1990 жылы қабылдады. Тұрақты эскапмент 2008 жылы Жирар-Перрего компаниясымен жұмыс прототипі ретінде әзірленді (Николас Дехон сол кезде Жирар-Перрегоның ҒЗБ бөлімінің басшысы болды) және 2013 жылы сағаттарда қолданысқа енгізілді. Бұл эскапменттің негізгі бөлігі – серіппелі энергияны сақтайтын кремнийден жасалған иілгіш жапырақша. Бұл жапырақша тұрақсыз күйіне жақын нүктеге иіліп, тепе-теңдік дөңгелегінің әрбір қозғалысында дөңгелекке импульс беру үшін серпіліспен босатылады, содан кейін дөңгелек пойызы оны қайтадан иіледі. Артықшылығы – жапырақша әр босатылған сайын дөңгелекке бірдей энергия береді, сондықтан тепе-теңдік дөңгелегі дөңгелек пойызы мен серіппеден туындайтын импульстік күштердің өзгеруінен оқшауланады, бұл дәстүрлі эскапменттерде қателіктерге әкеледі. Parmigiani Fleurier өзінің Genequand эскапментімен және Ulysse Nardin өзінің Ulysse Anchor эскапментімен кремнийлі жазық серіппелердің қасиеттерін пайдаланды. De Bethune тәуелсіз сағатшысы магниттің көмегімен резонаторды жоғары жиілікте тербететін, дәстүрлі тепе-теңдік серіппесін алмастыратын концепцияны әзірледі.
Электромеханикалық шығындар
19 ғасырдың соңында маятникті сағаттар үшін электромеханикалық механизмдер жасалды. Оларда кілттер немесе фотоэлементтер маятниктің қозғалысының қысқа бөлігінде электромагнитті қосатын. Кейбір сағаттарда маятникті итеру үшін қолданылған электр импульсі сонымен қатар поршенді жылжытып, тісті дөңгелектер механизмін қозғалтатын.
Хипп сағаты
1843 жылы Маттеус Хипп "палитралы қашу" деп аталатын ауыстырғышпен басқарылатын таза механикалық сағатты алғаш рет айтты. Осы қашудың әртүрлі нұсқасы 1860 жылдардан бастап электрмен жұмыс істейтін маятник сағаттарында қолданылды, оны "Хипптің ауыстырғышы" деп атады. 1870 жылдан бастап, жақсартылған нұсқасында маятник маятник таяқшасындағы тіреу арқылы ратчет дөңгелегін итеріп, ал ратчет дөңгелегі уақытты көрсету үшін сағаттың қалған бөлігін қозғалтты. Маятник әрбір қозғалысында немесе белгілі бір уақыт интервалында итерілмеді. Ол тек оның қозғалыс доғасы белгілі бір деңгейден төмен түскенде ғана итерілді. Тіреуден басқа, маятник жоғарғы жағында "Хипптің ауыстырғышы" деп аталатын кішкентай жапсарғыш болды, ол толығымен еркін қозғалды. Ол үшбұрышты жылтыратылған блок үстінен сүйреліп, оның жоғарғы жағында V-тәрізді ойық болды. Маятник қозғалыс доғасы жеткілікті үлкен болғанда, жапсарғыш ойықты кесіп өтіп, екінші жағына еркін қозғалды. Егер доға тым кішкентай болса, жапсарғыш ойықтың алыс жағын тастап кетпеді, ал маятник кері қозғалғанда, ол блокты күшті түрде төмен итерді. Блок маятникке қуат беруге арналған электромагнит тізбегін жабатын контактіні ұстады. Маятник тек қажет болған жағдайда ғана итерілді. Бұл сағаттың түрі ірі ғимараттарда көптеген бағынышты сағаттарды басқару үшін негізгі сағат ретінде кеңінен қолданылды. Көптеген телефон станциялары осындай сағатты телефон қоңырауларын орнату және зарядтауды басқару үшін, әр түрлі ұзақтықтағы импульстарды (мысалы, әр секунд сайын, алты секунд сайын және т.б.) шығару арқылы уақытты бақылау үшін пайдаланды.
Синхронды түрлендіргіш
1895 жылы Фрэнк Хоуп Джонс жасаған Синхрономдық қосқыш және гравитациялық қашу механизмі 20 ғасырда олардың көптеген сағаттарының негізі болды. Сондай-ақ, Short Synchronome бос маятник сағатындағы бағынышты маятниктің негізі де осы. Маятникке бекітілген жинақтаушы қол 15 тісті санау дөңгелегін бір позицияға жылжытады, ал кері бағытта қозғалуын алдын алатын тіреуіш бар. Дөңгелекке 30 секунд сайын бір рет гравитациялық қолды босататын жапсырма орнатылған. Гравитациялық қол құлағанда, ол маятникке тікелей бекітілген тақтаға итермелейді, осылайша оған күш түсіреді. Қол құлағаннан кейін, гравитациялық қолды қайта орналастыру үшін электромагнитті қосатын электрлік контакті жасайды және бағынышты сағаттар үшін жарты минуттық импульс ретінде жұмыс істейді.