Механические часы с изохронным и нечувствительным к положению поворотным резонатором

1. Резонаторный механизм (100) для часового механизма, содержащий входной подвижный элемент (1), установленный с возможностью поворота относительно оси (D) поворота и подверженный действию приводного крутящего момента, и центральный подвижный элемент (30), соединенный с указанным входным подвижным элементом (1) с возможностью поворота относительно указанной оси (D) поворота и выполненный с возможностью непрерывно поворачиваться, причем указанный резонаторный механизм (100) содержит множество инерционных элементов (2), состоящее из N инерционных элементов (2), каждый из которых выполнен с возможностью перемещения относительно указанного центрального подвижного элемента (30) и возврата к указанной оси (D) поворота упругими возвратными средствами (4), входящими в состав указанного резонаторного механизма (100) и выполненными с возможностью оказывать возвращающее усилие на центр масс указанного инерционного элемента (2), при этом указанный резонаторный механизм (100) обладает вращательной симметрией порядка N, отличающийся тем, что указанный резонаторный механизм (100) содержит средства кинематической связи между всеми указанными инерционными элементами (2), которые выполнены с возможностью удержания в любой момент времени центров масс указанных инерционных элементов (2) на одном и том же расстоянии от указанной оси (D) поворота, причем указанные упругие возвратные средства (4), являющиеся поворотными и установленными на указанном резонаторном механизме (100), выполнены с возможностью создания упругого потенциала, определяемого следующим уравнением:
,
где
V - упругий потенциал;
j
∑ - сумма по j величины в скобках;
0
(dα/dt) - требуемая скорость вращения;
j
R - расстояние от оси поворота до центра масс G указанного инерционного элемента (2);
j
M - масса указанного инерционного элемента.
2. Резонаторный механизм (100) по п. 1, отличающийся тем, что указанный резонаторный механизм (100) имеет пантографическую структуру, шарнирно установленную вокруг указанной оси (D) поворота, в которой по меньшей мере все указанные инерционные элементы (2) шарнирно установлены прямо или косвенно с помощью рычагов (31; 32; 131; 132; 121; 122; 123; 124) вокруг указанного центрального подвижного элемента (30) и дополнительного центрального подвижного элемента (130), который выполнен с возможностью поворота относительно указанной оси (D) поворота и который совместно с центральным подвижным элементом (30) образует крестообразную структуру.
3. Резонаторный механизм (100) по п. 2, отличающийся тем, что центр масс указанной крестообразной структуры, образованной указанным центральным подвижным элементом (30) и указанным дополнительным центральным подвижным элементом (130), расположен на указанной оси (D) поворота.
1
4. Резонаторный механизм (100) по п. 2, отличающийся тем, что каждый элемент указанного пантографа содержит четыре сегмента (71, 72, 73, 74), шарнирно соединенных друг с другом и шарнирно установленных относительно шарнирной оси, образованной главным шарниром (70) или указанной осью (D) поворота, причем указанный центральный подвижный элемент (30) образован двумя первыми сегментами (71), являющимися продолжением друг друга относительно указанного главного шарнира (70), а указанный дополнительный центральный подвижный элемент (130) образован двумя вторыми сегментами (72), являющимися продолжением друг друга относительно указанного главного шарнира (70), при этом указанные упругие возвратные средства (4) выполнены с возможностью генерирования потенциальной энергии V, величина которой зависит от угла β деформации указанного пантографического элемента в соответствии с уравнением:
,
где
1
1
V(β) - потенциал в зависимости от угла β;
1
β - угол раскрытия пантографа, который является углом между, с одной стороны, прямой, соединяющей точку пантографа, расположенную напротив шарнирной оси, с шарнирной осью, и, с другой стороны, данным сегментом;
0
dα/dt - скорость вращения указанного поворотного резонаторного механизма (100);
j
∑ - сумма по j величины в скобках;
j
M - масса инерционного элемента (2) с номером j;
j
1
j
R(β) - расстояние от оси поворота до центра масс G инерционного элемента (2);
j
1
1
R'(β) - производная по β от расстояния от шарнирной оси до центра масс инерционного элемента (2).
5. Резонаторный механизм (100) по п. 2, отличающийся тем, что указанная шарнирная структура образует пантограф, симметричный относительно указанной оси (D) поворота или обладающий симметрией вращения порядка 2 относительно указанной оси (D) поворота.
6. Резонаторный механизм (100) по п. 2, отличающийся тем, что все указанные инерционные элементы (2) шарнирно соединены непосредственно с указанным центральным подвижным элементом (30) и указанным дополнительным центральным подвижным элементом (130).
7. Резонаторный механизм (100) по п. 2, отличающийся тем, что центр масс каждого из указанных рычагов (31; 32; 131; 132; 121; 122; 123; 124), заключенного между двумя шарнирами, расположен на прямой, соединяющей эти два шарнира с обеих сторон указанного данного рычага.
8. Резонаторный механизм (100) по п. 2, отличающийся тем, что каждый элемент указанного пантографа содержит четыре сегмента равной длины, которые вместе образуют правильный ромб.
tot
9. Резонаторный механизм (100) по п. 7, отличающийся тем, что каждый элемент указанного пантографа содержит четыре сегмента равной длины, вместе образующие правильный ромб, при этом потенциальная энергия V указанных упругих возвратных средств (4) связана с углом их деформации следующим уравнением:
,
где
1
β - угол раскрытия пантографа, который является углом между прямой, соединяющей точку пантографа, расположенную напротив шарнирной оси, с шарнирной осью, с одной стороны, и данным сегментом, с другой стороны;
L - длина каждого сегмента между шарнирами;
3
M - масса третьего сегмента (73), образующего один из двух инерционных элементов напротив шарнирной оси, образованной главным шарниром (70) или указанной осью (D) поворота, и расположенного между первым боковым шарниром (A13) и апексным шарниром (A34), расположенным напротив осевого шарнира (A12), образующего главный шарнир (70);
4
M - масса четвертого сегмента (74), образующего другой из двух инерционных элементов напротив указанной шарнирной оси и расположенного между вторым боковым шарниром (A24) и апексным шарниром (A34);
3
3
R - расстояние от первого бокового шарнира (A13) до центра масс G указанного третьего сегмента (73);
4
4
R - расстояние от второго бокового шарнира (A24) до центра масс G указанного четвертого сегмента (74);
0
dα/dt - скорость вращения поворотного резонатора.
10. Резонаторный механизм (100) по п. 2, отличающийся тем, что каждый из указанного центрального подвижного элемента (30) и указанного дополнительного центрального подвижного элемента (130) соединен с указанным входным подвижным элементом (1) упругим соединением (80).
11. Резонаторный механизм (100) по п. 10, отличающийся тем, что указанное упругое соединение (80) представляет собой гибкое поворотное направляющее средство, содержащее две упругие пластинки.
12. Резонаторный механизм (100) по п. 2, отличающийся тем, что каждый указанный инерционный элемент (2) направляется прямо или косвенно рычагами или дополнительными шарнирными системами относительно общей структуры по меньшей мере одним направляющим средством, при этом один из направляющих элементов и по меньшей мере одно из указанных упругих возвратных средств (4) соединены друг с другом гибкими направляющими средствами.
13. Резонаторный механизм (100) по п. 12, отличающийся тем, что за исключением направляющих средств в месте расположения указанной оси (D) поворота, все направляющие во вращении средства и упругие возвратные средства (4), входящие в состав указанного резонаторного механизма (100), образованы гибкими направляющими средствами.
14. Резонаторный механизм (100) по п. 12, отличающийся тем, что по меньшей мере одно указанное гибкое направляющее средство содержит по меньшей мере две упругие пластинки, расположенные в плоскостях, которые совместно определяют виртуальную ось поворота гибкого поворотного направляющего средства.
15. Резонаторный механизм (100) по п. 2, отличающийся тем, что в указанной структуре пантографического типа по меньшей мере четыре из её шарниров образованы гибкими поворотными направляющими средствами, содержащими по меньшей мере две упругие пластинки, расположенные в плоскостях, которые совместно определяют виртуальную ось поворота гибкого поворотного направляющего средства.
16. Резонаторный механизм (100) по п. 14, отличающийся тем, что по меньшей мере одно указанное гибкое поворотное направляющее средство между двумя компонентами представляет собой направляющее средство с перекрещивающимися в проекции на плоскость пластинками, угол θ раскрытия которых в проекции на плоскость между осью C пересечения проекций указанных пластин на указанную плоскость и точками крепления пластинок на одном из компонентов составляет 40°±4°, и точка пересечения пластинок находится на части длины, составляющей 0,15±0,015 от длины.
17. Резонаторный механизм (100) по п. 12, отличающийся тем, что указанные гибкие направляющие средства выполнены из оксидированного кремния для компенсации термического влияния.
18. Резонаторный механизм (100) по п. 1, отличающийся тем, что указанные средства кинематической связи между всеми указанными инерционными элементами (2) содержат по меньшей мере одно промежуточное зубчатое колесо (60), установленное с возможностью свободного вращения концентрично указанной оси (D) поворота и непрерывно взаимодействующее с зубчатым сектором или рейкой (61, 62), принадлежащими каждому указанному инерционному элементу.
19. Резонаторный механизм (100) по п. 1, отличающийся тем, что указанные средства кинематической связи содержат радиальное линейное направляющее средство (90) с радиальным направляющим стержнем (91), скользящим в отверстиях (911, 912), выполненных в указанных инерционных элементах (2).
20. Резонаторный механизм (100) по п. 1, отличающийся тем, что весь указанный резонаторный механизм (100) выполнен в виде цельного элемента.
21. Резонаторный механизм (100) по п. 1, отличающийся тем, что указанный резонаторный механизм (100) содержит гибкие направляющие средства с перекрещивающимися на разных уровнях пластинками, а также содержит наложенные друг на друга и скрепленные вместе цельную верхнюю структуру (101), содержащую все верхние пластинки (103), и цельную нижнюю структуру (102), содержащую все нижние пластинки (104).
22. Резонаторный механизм (100) по п. 1, отличающийся тем, что частота вращения указанного поворотного резонаторного механизма (100) составляет более 20 Гц.
23. Часовой механизм (200), содержащий поворотный резонаторный механизм (100) по п. 1 и имеющий опорную платину для средств (210) накопления и хранения энергии или по меньшей мере одной пружины (211) для привода зубчатой передачи (220), служащей для привода входного подвижного элемента (1) указанного поворотного резонаторного механизма (100).
24. Часы (300), содержащие по меньшей мере один часовой механизм (200) по п. 23.