| 開(kāi)發(fā)一臺(tái)簡(jiǎn)單而可靠的航海天文鐘是兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)同鄉(xiāng)的共同目標(biāo)，這種航海天文鐘的制造成本要能使其成為遠(yuǎn)洋船只都能負(fù)擔(dān)得起的必要設(shè)備。 
約翰 · 阿諾德于1736年出生于康沃爾郡的博德明（Bodmin, Cornwall）。作為當(dāng)?shù)乇斫车膬鹤?，他很自然地成為了他父親的學(xué)徒；然而，看來(lái)鄉(xiāng)下的生活并不適合約翰，他違反了契約，逃到荷蘭，在那里找到了一份鐘表行業(yè)的工作。20歲時(shí)，他來(lái)到倫敦，在那里過(guò)著朝不保夕的生活，直到他遇到了一位麥奎爾先生（Mr McGuire），麥圭爾先生資助他，讓他成為一名表匠。阿諾德證明了自己是一名優(yōu)秀的商人，也是一名優(yōu)秀的工匠，他的生意蒸蒸日上。他在荷蘭學(xué)到的德語(yǔ)知識(shí)，在他覲見(jiàn)喬治三世時(shí)派上了用場(chǎng)。1764年，他因向國(guó)王展示一塊非凡的表，從而聲名鵲起。它裝在一個(gè)指環(huán)上，直徑大約12毫米，它不僅能保持準(zhǔn)確的時(shí)間，還是一個(gè)“兩問(wèn)”表（quarter repeater），小巧的音簧可以報(bào)時(shí)報(bào)刻。這是一個(gè)不可思議的成就，在當(dāng)時(shí)引起了轟動(dòng)。阿諾德得到了500基尼（英國(guó)舊時(shí)金幣或貨幣單位）作為獎(jiǎng)勵(lì)，并拒絕了俄羅斯凱瑟琳大帝（Catherine the Great of Russia）提供的制造類(lèi)似表的雙倍報(bào)酬，理由是他希望喬治國(guó)王的表是獨(dú)一無(wú)二的。他事業(yè)上的成功使他有更大的自由度去嘗試，很快他就看中了航海計(jì)時(shí)器。1770年，他向經(jīng)度委員會(huì)提交了一臺(tái)機(jī)器，正如5月26日的會(huì)議記錄顯示：阿諾德先生，波爾邁爾（Pall Mall）的一名表匠，他帶著一個(gè)新制造的計(jì)時(shí)器出席了會(huì)議，向委員會(huì)展示，并強(qiáng)烈推薦。他被告知，如果他再制造這樣一臺(tái)計(jì)時(shí)器，便可以進(jìn)行海試。阿諾德按時(shí)制造了第二臺(tái)計(jì)時(shí)器，并在第二年提交給了委員會(huì)，報(bào)告稱(chēng)其成本只有大約60基尼，僅為哈里森、肯德?tīng)柡婉R奇之前計(jì)時(shí)器成本的一小部分。委員會(huì)向他預(yù)付了300英鎊，條件是這筆款項(xiàng)應(yīng)從他向委員會(huì)提供的任何計(jì)時(shí)器的成本中扣除。阿諾德早期計(jì)時(shí)器的擺輪布置和溫度補(bǔ)償與哈里森相同；然而，他使用了一種樞軸式棘爪擒縱機(jī)構(gòu)，理論上，這是在哈里森和馬奇設(shè)計(jì)上的一個(gè)重大改進(jìn)。這個(gè)擒縱機(jī)構(gòu)似乎與勒·羅伊（Le Roy）和貝爾索德（Bertoud）的擒縱機(jī)構(gòu)沒(méi)有什么關(guān)系，雖然缺乏法國(guó)設(shè)計(jì)的優(yōu)雅簡(jiǎn)潔，但它確實(shí)表明阿諾德也是沿著同樣的路線(xiàn)獨(dú)立前進(jìn)。此時(shí)，海軍部正在為庫(kù)克第二次南大洋航行裝備兩艘船只——“決心號(hào)”（Resolution）和“冒險(xiǎn)號(hào)”（Adventure）。肯德?tīng)柕腒1已經(jīng)注定要陪同探險(xiǎn)隊(duì)，阿諾德渴望能在這次航行中測(cè)試他的計(jì)時(shí)器。因此，阿諾德的三個(gè)計(jì)時(shí)器都進(jìn)行了測(cè)試；但結(jié)果并不如阿諾德所希望的那樣：所有三臺(tái)計(jì)時(shí)器的表現(xiàn)都非常糟糕，在計(jì)時(shí)方面表現(xiàn)出了巨大的誤差。問(wèn)題似乎出在他的溫度補(bǔ)償上，它似乎已經(jīng)停止工作了；這可以解釋在不同溫度下的巨大誤差?？梢岳斫獾?，委員會(huì)拒絕向阿諾德支付任何進(jìn)一步的款項(xiàng)，“直到他們有更好的證據(jù)能證明他們手中的表的優(yōu)點(diǎn)，或者滿(mǎn)意阿諾德已經(jīng)取得了相當(dāng)大的改進(jìn)”。阿諾德沒(méi)有因?yàn)檫@次挫折而沮喪，繼續(xù)努力改進(jìn)他的航海天文鐘。他在1776年取得了幾個(gè)重要的進(jìn)展。他采用了柱狀游絲（the helical form of balance spring）和一種將雙金屬條內(nèi)置在擺輪中的新型溫度補(bǔ)償裝置。他還開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)化的、大大改進(jìn)了的樞軸式棘爪擒縱機(jī)構(gòu)，此時(shí)，阿諾德決定用專(zhuān)利保護(hù)他的改進(jìn)發(fā)明；雖然這些早期的專(zhuān)利是如此含糊不清，以至于它們對(duì)阿諾德幾乎沒(méi)有什么保護(hù)，這些專(zhuān)利倒過(guò)來(lái)還會(huì)阻礙他從經(jīng)度委員會(huì)那里得到任何進(jìn)一步的支持，因?yàn)楂@得支持的條件之一就是所有發(fā)明不應(yīng)該申請(qǐng)專(zhuān)利。
約瑟夫·班克斯（Joseph Banks）向阿諾德支付100英鎊用于購(gòu)買(mǎi)一枚便攜式航海天文鐘的收據(jù)很快，這些改進(jìn)取得了巨大成功，阿諾德開(kāi)始生產(chǎn)不少便攜式航海天文鐘，毫無(wú)疑問(wèn)，他看到了自己的計(jì)時(shí)器開(kāi)辟新市場(chǎng)的機(jī)會(huì)。與懸掛在萬(wàn)向支架上使其始終保持水平位置的航海天文鐘不同，便攜式表必須經(jīng)過(guò)在不同的位置調(diào)校才能準(zhǔn)確計(jì)時(shí)。盡管有這一嚴(yán)重的缺點(diǎn)，阿諾德的便攜式航海天文鐘的性能還是非常好。一枚在正常使用情況下的便攜式航海天文鐘，經(jīng)過(guò)了一年多的正式測(cè)試，每天的誤差從未超過(guò)三秒。不清楚阿諾德到底是什么時(shí)候設(shè)計(jì)出鎖簧式棘爪擒縱機(jī)構(gòu)；后來(lái)成為了與托馬斯·恩肖的激烈爭(zhēng)論，他聲稱(chēng)自己對(duì)這一重要發(fā)展成果擁有優(yōu)先權(quán)。早期的樞軸和游絲被淘汰，減少了摩擦以及給棘爪樞軸加油的必要，使整個(gè)裝置布局更加堅(jiān)固可靠。
在阿諾德推出他的鎖簧式棘爪擒縱機(jī)構(gòu)的同時(shí)，他還開(kāi)發(fā)出最終形式的補(bǔ)償擺輪，并于1782年獲得專(zhuān)利。這種形式的擺輪使用雙金屬補(bǔ)償帶作為擺輪的輪緣，并帶有可移動(dòng)的砝碼，用于調(diào)整溫度補(bǔ)償量。這種溫度補(bǔ)償擺輪的設(shè)計(jì)，后來(lái)經(jīng)過(guò)恩肖的改進(jìn)，成為下一個(gè)半個(gè)世紀(jì)航海天文鐘和高檔表中所有平衡擺輪的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。與經(jīng)度委員會(huì)的爭(zhēng)論仍在繼續(xù)，他對(duì)獎(jiǎng)金的申請(qǐng)沒(méi)有任何進(jìn)展。與此同時(shí)，阿諾德正忙于建立一家航海天文鐘的工廠，并于1785年將工廠遷至埃塞克斯的奇維爾（Chigwell in Essex）。這是一個(gè)非常重要的發(fā)展，因?yàn)樗K于能夠以相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)制造出可靠的航海天文鐘，而成本只是以前儀器的一小部分。1790年，他讓他的兒子約翰·羅杰·阿諾德（John Roger Arnold）成為了這個(gè)蓬勃發(fā)展行業(yè)的合伙人，約翰·羅杰曾在巴黎接受寶璣（Breguet）先生的培訓(xùn)。
阿諾德的“Z型”擺輪，帶有雙金屬帶和金制螺旋型游絲
老阿諾德于1799年去世，享年63歲。泰晤士報(bào)（Times）刊登了訃聞：上周日早上，約翰·阿諾德先生去世，他住在肯特郡埃爾瑟姆附近的威爾霍爾（Well Hall near Eltham in Kent）。作為一名機(jī)械師，他的能力和勤奮將被他的國(guó)家銘記。他是現(xiàn)在的自由式擒縱機(jī)構(gòu)的發(fā)明者，也是第一位將金制螺旋型游絲應(yīng)用于計(jì)時(shí)器擺輪上的藝術(shù)家。大約三年前，他從商界退休，但是他那活躍的頭腦仍在努力完成他最熱愛(ài)的研究，他稱(chēng)之為計(jì)時(shí)器制造的終極之作，制造出一臺(tái)航海天文鐘，與目前公開(kāi)的任何計(jì)時(shí)器都大不相同，并且更加優(yōu)越。他的兒子繼承了他的事業(yè)，我們知道，他掌握著他父親所有的繪圖和模型，如今，我們希望從他那里完成這一宏偉目標(biāo)——通過(guò)計(jì)時(shí)器發(fā)現(xiàn)經(jīng)度。不用說(shuō)，這些夸張的說(shuō)法引起了激烈的爭(zhēng)論，尤其是對(duì)恩肖，我們應(yīng)該看到，他在航海天文鐘設(shè)計(jì)中的許多重要發(fā)展方面，同樣占有一席之地。遺憾的是，約翰·羅杰·阿諾德（John Roger Arnold）不是像他父親那樣的出色鐘匠或商人，他的母親似乎在這家企業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位。盡管委員會(huì)在1806年為表彰他父親的成就而給予了遲來(lái)的1678英鎊的獎(jiǎng)金，但這家企業(yè)還是萎靡不振。1830年，他與才華橫溢的丹特（E.T. Dent）合伙，使公司重現(xiàn)昔日光芒。約翰·羅杰逝世于1843年，公司由查爾斯·弗羅德沙姆（Charles Frodsham）接管。
恩肖于1749年出生于阿什頓（Ashton），也許在倫敦成為了一名表匠學(xué)徒。他很快以一流的工匠而聞名，并為包括約翰·布羅克班克（John Brockbank）和托馬斯·賴(lài)特（Thomas Wright）在內(nèi)的幾位著名制表師完成表的最終組裝。后來(lái)他開(kāi)始專(zhuān)攻表中寶石，制造紅寶石軸承和擒縱機(jī)構(gòu)零件。
在他1806年出版的《經(jīng)度——公眾呼吁》（Longitude - an Appeal to the Public）一書(shū)中，他聲稱(chēng)，在1780年為布羅克班克工作時(shí)，正如貝爾索德和阿諾德所開(kāi)發(fā)的那樣，以同樣的方式制造樞軸式棘爪擒縱機(jī)構(gòu)。有一天，他突然想到他可以改進(jìn)設(shè)計(jì)，他意識(shí)到，棘爪的軸榫和復(fù)位游絲可以通過(guò)在游絲上安裝完整的棘爪來(lái)替換：擁有彈性的棘爪可以朝側(cè)移動(dòng)，并在產(chǎn)生脈沖后恢復(fù)到原始位置。這種裝置避免了給棘爪軸榫上油的需要，使擒縱機(jī)構(gòu)更簡(jiǎn)單、更可靠、更堅(jiān)固。恩肖聲稱(chēng)，1782年，他在保密承諾的情況下向布羅克班克展示了他新的擒縱機(jī)構(gòu)。不幸的是，恩肖有一個(gè)大家庭要供養(yǎng)，他負(fù)擔(dān)不起申請(qǐng)專(zhuān)利所需的100基尼。1783年，他與托馬斯·賴(lài)特達(dá)成協(xié)議，由托馬斯·賴(lài)特將獲得這項(xiàng)專(zhuān)利，并允許恩肖生產(chǎn)帶有新擒縱機(jī)構(gòu)的表，前提是向賴(lài)特支付每只手表一基尼的版稅。與此同時(shí)，恩肖聲稱(chēng)布羅克班克違背了他的保密承諾，將這項(xiàng)發(fā)明透露給了阿諾德，幾天之內(nèi)，阿諾德就獲得了一項(xiàng)非常類(lèi)似的擒縱機(jī)構(gòu)專(zhuān)利，比萊特的專(zhuān)利早了一年。
恩肖的第二個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)新是改進(jìn)了制造補(bǔ)償擺輪的方法。阿諾德制造雙金屬帶的方法是把黃銅和鋼帶焊接在一起，將它們彎曲成形，然后用螺絲固定在擺輪上。恩肖發(fā)明了一種將黃銅和鋼帶熔合在一起的方法，使得雙金屬帶更加穩(wěn)固。這些發(fā)明的優(yōu)先權(quán)一直存在激烈的爭(zhēng)議，且從未得到解決；然而，事實(shí)證明，恩肖的模式更為成功。與阿諾德的設(shè)計(jì)不同，他的設(shè)計(jì)不需要在擒縱輪齒上潤(rùn)滑油，這是一個(gè)相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)；恩肖的設(shè)計(jì)也更容易，因此生產(chǎn)成本更低。過(guò)了好幾年，他才自己創(chuàng)業(yè)。由于缺乏阿諾德和其他倫敦頂尖制造商的人脈和商業(yè)頭腦，恩肖被迫以制造航海天文鐘的機(jī)芯為生，讓其他制造商以他們的品牌銷(xiāo)售——這些機(jī)芯通常都印有“賴(lài)特專(zhuān)利”（Wright's Patent）的印記。當(dāng)時(shí)的制表業(yè)已是一個(gè)高度組織化的行業(yè)，工匠們專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)許多零部件中的每一個(gè)，這些零部件被“制造者”購(gòu)買(mǎi)并進(jìn)行最后處理和組裝。和后來(lái)的幾個(gè)世紀(jì)一樣，零售商購(gòu)買(mǎi)完整的手表，并以自己的品牌銷(xiāo)售，這是普遍的做法。恩肖一直在尋找改善其財(cái)務(wù)狀況的方法，他把注意力轉(zhuǎn)向了經(jīng)度獎(jiǎng)的10,000英鎊，只要符合嚴(yán)格的測(cè)試規(guī)則，任何制造者都可以得到這個(gè)獎(jiǎng)。內(nèi)維爾·馬斯基林（Neville Maskelyne）被說(shuō)服對(duì)恩肖的一個(gè)便攜式航海天文鐘進(jìn)行私下試驗(yàn)；毫無(wú)疑問(wèn)，儀器上制造商的名字“威廉·休斯”（Wm Hughes）讓他大吃一驚。恩肖解釋說(shuō)，他“不得不為其他有客戶(hù)需求的表匠制作這些計(jì)時(shí)器......盡管這些表匠與這些計(jì)時(shí)器的制造沒(méi)有任何關(guān)系，如同那些購(gòu)買(mǎi)者一般?！逼獗┰甑鸟R斯基林似乎對(duì)恩肖留下了很好的印象，并特意在委員會(huì)面前稱(chēng)贊他；他對(duì)這臺(tái)航海天文鐘的性能印象深刻，據(jù)說(shuō)如果另外兩臺(tái)儀器能夠生產(chǎn)出來(lái)，便會(huì)安排正式海試，但結(jié)果什么也沒(méi)有。最終，恩肖得以擺脫對(duì)其他制造者的依賴(lài)，自己正式創(chuàng)業(yè)。到了1791年，他的生意已經(jīng)做得不錯(cuò)，可以雇用幾個(gè)工人來(lái)幫助他生產(chǎn)便攜式和大一些的盒式航海天文鐘。那一年，威廉·布萊船長(zhǎng)被派往南大洋進(jìn)行第二次遠(yuǎn)征，以完成采集面包果樹(shù)的任務(wù)，這是他在命運(yùn)多舛的邦蒂號(hào)（HMS Bounty）上已經(jīng)首次嘗試過(guò)的。海軍部命他購(gòu)買(mǎi)一個(gè)計(jì)時(shí)器，于是他請(qǐng)制造商將他們的航海天文鐘樣品送到格林威治進(jìn)行測(cè)試；恩肖帶著5枚便攜式航海天文鐘參加，阿諾德和布羅克班克帶著盒式航海天文鐘參加。布萊最終選擇了恩肖的其中一臺(tái)儀器，并頒發(fā)了以下證書(shū)：茲向英國(guó)皇家海軍的主要官員和專(zhuān)員證明，托馬斯·恩肖先生以四十基尼的價(jià)格將一枚編號(hào)1503帶有金屬殼的航海天文鐘交給了我。我進(jìn)一步證明，這只表曾在Flamsteed House（皇家天文臺(tái)）與其他價(jià)格高得多的表進(jìn)行比較，而它的誤差更小，基于此，我將其納入政府賬目。恩肖與經(jīng)度委員會(huì)的關(guān)系仍然很難說(shuō)得清楚；他抗辯說(shuō)，他們?yōu)榻?jīng)度獎(jiǎng)強(qiáng)加的條件使得成功幾乎變得不可能。到目前為止，他已經(jīng)取得了相當(dāng)大的成功，在經(jīng)過(guò)數(shù)年他認(rèn)為不公平的海試后，他放棄了獲獎(jiǎng)的希望，干脆向委員會(huì)申請(qǐng)他們認(rèn)為合適的任何獎(jiǎng)勵(lì)。盡管委員會(huì)承認(rèn)恩肖的儀器性能表現(xiàn)一直優(yōu)于其他制造商的，但他不得不回應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的指控，即他從阿諾德那里竊取了一些他的改進(jìn)發(fā)明。委員會(huì)對(duì)這些指控進(jìn)行了調(diào)查，由此產(chǎn)生的對(duì)其他行家的尖刻指責(zé)沒(méi)有給他們帶來(lái)任何好處，最終，除了會(huì)長(zhǎng)約瑟夫·班克斯（Joseph Banks）之外（他是阿諾德的贊助人），整個(gè)委員會(huì)都站在恩肖這邊。他們得出結(jié)論，所有的證據(jù)都傾向于恩肖這邊，盡管他不能證明自己的改進(jìn)發(fā)明有絕對(duì)的優(yōu)先權(quán)，但它們確實(shí)是原創(chuàng)的。
委員會(huì)最終決定給阿諾德和恩肖同等的3000英鎊的獎(jiǎng)金，以表彰他們的成就；雖然恩肖很不情愿地接受了這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，但他還是決定向國(guó)會(huì)請(qǐng)?jiān)?，要求得到他認(rèn)為應(yīng)得的公正。因此，這段令人遺憾的插曲持續(xù)爭(zhēng)吵了多年，兩派的支持者都沉迷于鋪張浪費(fèi)的出版物；恩肖本人也出版了一本300頁(yè)的書(shū)，以最無(wú)節(jié)制的措辭闡述自己的情況。負(fù)責(zé)審查各項(xiàng)主張的國(guó)會(huì)委員會(huì)得出結(jié)論認(rèn)為，無(wú)法根據(jù)現(xiàn)有的證據(jù)來(lái)決定各項(xiàng)發(fā)明的優(yōu)先權(quán)，并且他們沒(méi)有理由干涉經(jīng)度委員會(huì)的結(jié)論。盡管在這些糾紛中浪費(fèi)了大量的時(shí)間和精力，恩肖還是比任何其他早期的制造商做了更多的工作，使得英國(guó)航海天文鐘的制造擁有了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，事實(shí)證明，正是他的設(shè)計(jì)最為成功，并很快占據(jù)了行業(yè)的主導(dǎo)地位。1829年在他去世后，他的兒子接手了他的事業(yè)直到1850年。 |
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