То́чная меха́ника — научная и инженерная дисциплина, занимающаяся разработкой теории, проектированием, изготовлением и использованием особого класса механических приборов, отличающихся от прочих механизмов для совершения тем, что целью их применения является получение информации , а не силовое воздействие, приведение объекта в движение или изменение параметров движения.

Является разделом более общей дисциплины — механики .

Астрономические приборы

Ещё в III веке до н. э. александрийские астрономы использовали для определения координат небесных тел чисто механические устройства.

Впоследствии, в XV и XVI веках , в обиход вошли устройства типа армиллярной сферы , глобуса (земного и небесного), астролябии , диоптра и т. п.

В эпоху Возрождения высокого совершенства достигло искусство создания и применения весьма точных угломерных инструментов, точность производимых измерений на которых ограничивалась возможностями глаза наблюдателя. Таким образом с помощью точной механики решались те проблемы, в которых в дальнейшем проявила себя оптика . В дальнейшем Тихо де Браге довёл точность измерения координат небесных тел до такого совершенства, что Кеплер смог на основе его данных построить теорию движения планет.

Приборы и автоматы для контроля размеров

На принципе диоптра были основаны первые угломерные приборы, получившие в геодезической практике название теодолитов и нивелиров , а также углов в вертикальной плоскости.

Точные измерения и основы теории ошибок

Приборы времени

Развитие точной механики значительно продвинулось вперёд благодаря изобретению Христианом Гюйгенсом механических маятниковых часов, а также созданию навигационных приборов, секстантов и т. п., что дало толчок к интенсивному мореплаванию и началу эпохи великих географических открытий. Со временем стало модным заключать часовой механизм карманных часов в футляр сферической формы. После этого за такими часами, начало производству которых было положено в Нюрнберге, закрепилось название «Нюрнбергские яйца».

Развитию часового дела способствовала деятельность ремесленников Швейцарии и Германии , где особенно прославились мастера Нюрнберга и среди них изготовитель замков и часов Петер Хенляйн , считающийся создателем безмаятникового часового механизма . В этом же направлении шло создание часов с боем, а также различных механических музыкальных инструментов, в том числе и действующих по заданной программе . К их числу можно отнести , механическое пианино и уличную шарманку.

В настоящее время часовой механизм является стандартным компонентом профессионального телескопа, находящегося на земной поверхности, позволяющим компенсировать влияние вращения Земли.

Вычислительная техника

Древнейшим и наиболее примитивным прибором точной механики является абак , дошедший до настоящего времени в виде конторских счёт.

Наиболее древним вычислительным прибором, позволяющим моделировать движение небесных тел, был найденный на дне моря возле греческого острова Антикитера в 1901 году сложнейший механизм, образованный комбинацией шестерёнок. Прибор оказался на морском дне около 85 — 60 года до н. э.. Возможность создания такого механизма при существовавших до сего времени представлениях об уровне техники того времени кажется невероятным. Предположительно прибор использовался для установления даты начала Олимпийских игр . Существует мнение, что это не единственный прибор, являющийся, по существу, аналоговым компьютером . Во всяком случае в I веке до н. э. Цицерон описывал как своеобразный планетарий , воспроизводивший движение Солнца , Луны и пяти известных в то время планет.

В 1614 году Джон Непер ввёл в математику понятие логарифма , а в 1617 году изготовил первую логарифмическую линейку , которая позволила механизировать математические действия умножения и деления. Принято считать, что первый механический счётный прибор типа арифмометра был создан Лейбницем после знакомства с Гюйгенсом в 1683 году . Это позволило механизировать математические действия сложения и вычитания. Так была создана инструментальная база для проведения инженерных расчётов в точной механике и оптике, без принципиальных изменений обеспечивавшая массовые инженерные расчёты вплоть до широкого внедрения в практику во второй половине XX века электронной вычислительной техники.

Робототехника

Особым направлением точной механики было создание автоматов, в том числе имитирующих человека — .

Гироскопические приборы и устройства

Серьёзным достижением в точной механике стало изобретение Фуко в 1852 году гироскопа , давшего возможность перейти от использования магнитного компаса , к гирокомпасу , изобретенного в 1908 году Аншуц-Кемпфе .

Впервые гироскоп нашёл своё применение в военном деле ( ), позволив существенно увеличить точность торпедного оружия . На этом же принципе основаны автопилот (идея и схема которого были предложены в 1898 году Циолковским ) и современные системы наведения управляемого оружия.

Точная механика в России

Искусные мастера в области точной механики работали и в России. К их числу относятся Нартов и Кулибин . В русской литературной классике собирательным образом специалиста в области создания точных механизмов является Левша Лескова . Значительный вклад в теорию точных измерений внесли Ломоносов , Менделеев и академик Купфер , представлявший в 1859 году Россию на съезде в Брадфорде .

Примечания