Файл: Строение объекта дизайна «наручные часы». Типы механизмов.pdf

Актуальность данной темы тесно связана с нынешним образом жизни людей, сейчас всё основывается на времени. Нам необходимо следить за ним с самого раннего возраста, когда мы только начинаем осваиваться в обществе.

Объектом исследования являются детские наручные часы. Предметом исследования выступают эргономические, функциональные, а также визуальные составляющие проекта.

Зачастую, в школе детей не учат понимать время на циферблате часов и из-за этого в будущем, у них могут возникать проблемы. Пунктуальность - одна из них. Также, многие учителя и родители запрещают брать и использовать телефоны в школах, из-за чего ребёнок не всегда может узнать время. В этом случае, самым лучшим решением проблемы будут наручные часы.

Наручные часы могут помочь развить у ребёнка самостоятельность, помочь изучить циферблат и не путаться во времени. Однако, они являются не только прибором для определения времени, часы также могут служить для ребёнка оригинальным аксессуаром, отражающим его внутренний мир и предпочтения. Современные детские наручные часы должны быть практичными и эстетически привлекательными, что поможет развить у ребёнка чувство стиля и правильное зрительное восприятие.

ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Исторические сведения, этапы становления объекта «наручные часы»

История часов заходит далеко в древность, приблизительно 2000 лет до нашей эры в Шумере люди впервые начали использовать шестидесятеричную систему слежения за временем (рис.1.1). Невозможно точно сказать, как именно она возникла. По одной из гипотез, эта система тесно связана с счётом на пальцах [1].

Рис. 1.1. Шестидесятеричная система счисления

Затем, в Древнем Египте используя высокие обелиски, которые и стали прототипом солнечных часов, день начали делить на два двенадцатичасовых периода. Солнечные часы (рис.1.2) отображали время с помощью гномона - вертикального предмета, например, обелиска или колонны, позволяющего по его тени определить угловую высоту солнца. Главным минусом этих часов было то, что ими возможно было пользоваться только в солнечные, безоблачные дни. В наши дни они почти не используются и выступают в качестве декоративных скульптур в парках и садах [2].

Рис. 1.2. Солнечные часы

На смену солнечным часам пришли огненные (рис.1.3). Их принцип заключался в том, что время измерялось либо по количеству сгоревшего масла в лампе, либо по количеству воска в свече. Обычно, использовали свечи с нанесёнными на них отметками, что было очень удобно. Свеча делилась на равные доли, одна метка соответствовала одному временному отрезку. В Китае, вместо свечи использовались благовонные палочки. Большим минусом этих часов была их неточность из-за различной скорости выгорания масла и воска в лампах и свечах [3].

Рис. 1.3. Огненные часы

Позже, появились водяные часы (рис.1.4). Они использовались народами Египта, Китая и Древней Греции. У египтян и греков время измерялось количеством капель, вытекавших из небольшого отверстия на дне сосуда, а у китайцев сосуд забрасывался в бассейн с водой и медленно наполнялся через такое же небольшое отверстие.

Рис. 1.4. Водяные часы «Клепсидра»

После водяных часов, люди создали песочные (рис.1.5). Их принцип очень похож на водяные часы. Песочные часы состоят из двух стеклянных сосудов, соединённых узкой горловиной. Один из сосудов наполовину заполнен откалиброванным песком. Чтобы они пришли в действие, необходимо всего лишь их перевернуть. Эти часы используются для измерения небольших промежутков времени, примерно от пятнадцати минут до нескольких часов. К сожалению, эти часы сложно назвать точными, поскольку со временем, зёрна песка рассыпаются на более мелкие, а также, потому, что внутренняя поверхность колбы портится от постоянного трения с песком [3].

Рис. 1.5. Песочные часы

Первое упоминание механических часов относится к 725 году нашей эры. В Китае были созданы первые механические часы с жидкостным спусковым механизмом. Эти часы имели своеобразное спусковое устройство, которое задерживало вращение водяного колеса до тех пор, пока каждый его ковш не наполнится в свою очередь доверху, а затем допускало его поворот на определенный угол [4].

В Европу механические часы попали намного позже, и только в XIII веке получили распространение. Их использовали в башнях, в действие такие часы приводила гиря, подвешенная на канате к ведущему валу механизма (рис.1.6). Ход этих часов регулировался шпинделем, который представлял собой коромысло с тяжелыми грузами. Точность механических часов была низка, а суточная погрешность превышала шестьдесят минут. Часы с маятником появились в 1658 году, благодаря Христиану Гюйгенсу, который основывался на законах колебания маятника, открытых Галилеем [4].

Рис. 1.6. Башенные часы

После башенных часов, появились карманные (рис.1.7). С момента их появления, они стали настоящим предметом роскоши. Мастера подходили к оформлению карманных часов с особой тщательностью. Корпуса изготавливали в виде животных и различных геометрических фигур, а для украшения циферблата стали применять эмаль. Именно в то время циферблат карманных часов был впервые накрыт стеклом [4].

Рис. 1.7. Карманные часы

Развитие электроники и радиотехники поспособствовало появлению кварцевых часов (рис.1.8), так, в Первые в мире настольные кварцевые часы были построены в 1927 году, однако первые наручные часы были представлены лишь в 1969 году. Несмотря на то, что первую модель выпустила американская компания, в наше время, лидирующую позицию по производству занимает Швейцария. Принцип работы кварцевых часов заключается на колебаниях кристалла кварца, откуда и возникло их название [3].

Рис. 1.8. Кварцевые часы

Электронные часы (рис.1.9) появились в 1971 году. На них уже не было привычных всем стрелок, время отображалось с помощью LED светодиодов. Однако, из-за большой потребляемой мощности LED электронные часы не пользовались большой популярностью и на смену им пришли LCD часы на жидких кристаллах, которые обладали низким напряжением питания и малой потребляемой мощностью. Позже, были созданы марганцево-литиевые элементы питания, позволившие создать часы, срок работы которых составил не менее одного года, без замены элемента питания [5].

Рис. 1.9. Электронные часы

1.2 Строение объекта дизайна «наручные часы». Типы механизмов

В наши дни, в наручных часах используют три вида механизмов, которые отличаются по технологическому принципу работы – это механический, кварцевый и электронный. Также, механические часы можно поделить на подвиды с ручным или автоматическим подзаводом.

Механические наручные часы – одни из самых дорогих, поскольку все механизмы собираются мастерами вручную. В них используется гиревой и пружинный механизм, благодаря которому, вырабатывается энергия. Именно за счёт этой энергии часы и работают. В качестве колебательной системы используется либо маятниковый, либо балансовый регуляторы (рис.1.10). Большим минусом такого механизма является его неточность. Заводя часы, пружина внутри корпуса начинает закручиваться, зачастую, ход её раскручивания становится неравномерным, из-за чего и возникает неточность хода [6].

Рис. 1.10. Механизм механических часов

Принцип действия кварцевых часов отличается тем, что он работает от иного источника – батарейки, которая взаимодействует с электронным блоком, в основе которого находится кристалл кварца. Поступающие от электронного блока импульсы попадают на шаговый двигатель, который, в свою очередь поворачивает стрелки на циферблате часов (рис.1.11). Кварцевый механизм является более точным из-за того, что кристалл кварца обеспечивает высокую стабильность посылаемых электрических импульсов. Батарейки в таких часах может хватать на несколько лет, следовательно, их не приходится периодически заводить как механические без автоматического подзавода. Стоимость часов с кварцевым механизмом намного ниже, сбор, в основном, автоматический. Кварцевые часы менее прихотливы и лучше переносят механические повреждения, такие как удары и воздействие вибрации [7].

Рис. 1.11. Механизм кварцевых часов

Следующий тип часов – электронный. Они схожи с кварцевыми, элементом питания, то есть батарейкой с кристаллом кварца в основании. Из-за этого, точность у электронных часов почти не отличается от точности кварцевых. Вместо циферблата, у таких часов установлен дисплей, а также внутри самого механизма установлены различные микросхемы с микропроцессором, отвечающие за определение времени (рис.1.12). Генератор электронных колебаний отсчитывает прошедшее время и затем, переводит данные колебания в дискретные сигналы, которые передаются на дисплей часов [8].

Рис. 1.12. Механизм электронных часов

1.3 Анализ и составление карты материалов объекта дизайна

Самыми популярными материалами для изготовления корпуса наручных часов являются пластик, а также различные металлы, в том числе и драгоценные. Для детских часов используются только легкие недрагоценные металлы и несколько видов пластмасс. Причина этого – крайне активный образ жизни детей, из-за чего часы могут подвергаться частым механическим повреждениям.

Сталь – один из самых популярных металлов для изготовления корпуса (рис.1.13). Твёрдая и прочная, её сложно поцарапать или повредить, особенно в сравнении с другими металлами. Даже если на корпусе со временем появляются царапины, их легко можно скрыть, отполировав поверхность. Один из сортов стали – «316L» не вызывает аллергии и безопасен при частом контакте с кожей, что является большим плюсом при изготовлении детской продукции.

Рис. 1.13. Сталь

Латунь всё реже используется при изготовлении корпусов часов, и сейчас, встречается, в основном, лишь в дешёвых часах. Из преимуществ можно выделить её недорогую стоимость и простоту обработки. Однако, отрицательных качеств у этого материала гораздо больше. Латунь быстро окисляется при взаимодействии с воздухом, подвержена коррозии, из-за чего нуждается в декоративно-защитном покрытии. Многие виды таких покрытий способны вызвать аллергию и заболевания кожи.

Аллой, также, как и латунь, подходит для изготовления дешёвой продукции. Корпус из аллоя выполняется с помощью техники литья, что позволяет делать большое количество заготовок за небольшой период времени. Он лёгок и пластичен. Из-за его мягкости, часы легко изнашиваются и царапаются. К тому же, процесс литься ведёт к образованию мелких воздушных пузырей в корпусе из аллоя. Такие пузыри почти невозможно отполировать и скрыть. По этой причине, материал имеет слегка волнистую поверхность.

Пластмасса не рекомендована для изготовления детской продукции, поскольку, чаще всего она обладает неприятным запахом, легко повреждается, царапается и ломается даже при бережном обращении, а также может вызывать сильные аллергические реакции.

Пластик (рис.1.14) отлично подходит для создания корпусов часов, постоянно подверженным ударным нагрузкам и повреждениям. Он не требует больших затрат на обработку заготовки и даёт возможность создавать гладкие, обтекаемые корпуса, которые надёжно защищают содержимое. Пластик легко окрашивается и мало весит. Для полной защиты механизма, используются комбинированные пластиковые корпуса, внутри которых находится листовая сталь. Пластиковый корпус возможно использовать только с кварцевыми и электронными механизмами, поскольку внутренние конструкции механических часов слишком чувствительны к ударам и требуют усиленной защиты.

Рис. 1.14. Листовой пластик

Углепластик или карбон (рис.1.15), представляет из себя сплетение карбоновых нитей, объединённых эпоксидной смолой. Карбон имеет возможность принимать любую необходимую форму, хорошо амортизирует удары, прочен и лёгок. Имеет высокую стоимость, из-за чего, применяется для изготовления изделий премиум класса [9].

Рис. 1.15. Углепластик