Гре́йферный механи́зм, гре́йфер (от нем. greifen — хватать) — разновидность скачкового механизма в лентопротяжных механизмах киноаппаратуры, служащий для прерывистого перемещения киноплёнки на шаг кадра^[1]. По сравнению с другими типами скачковых механизмов (кулачковый, мальтийский, пальцевый) грейферный механизм обеспечивает наиболее высокую точность перемещения киноплёнки и получил наибольшее распространение в киносъёмочной аппаратуре.

Принцип действия грейфера

Грейферный механизм перемещает киноплёнку при помощи одного или нескольких зубьев, входящих в перфорацию. Принцип его работы основан на преобразовании вращательного движения вала привода в возвратно-поступательное движение зуба по сложной траектории, обеспечивающее четыре основных фазы цикла: вход зуба в перфорацию, перемещение киноплёнки на шаг кадра, выход зуба из перфорации и возврат в начало цикла. Работа грейфера синхронизируется с работой обтюратора таким образом, чтобы после открытии обтюратора киноплёнка оставалась неподвижной до его полного закрытия. Обычно оба механизма имеют общий привод.

Рабочий угол

Рабочим углом грейфера называется угол поворота ведущего вала механизма, за который происходит перемещение кинопленки на шаг кадра. Отношение рабочего угла к углу полного поворота ведущего вала грейфера (как правило, 360°) соответствует КПД грейфера. Чем меньше рабочий угол грейфера, тем дольше кинопленка остается неподвижной и тем дольше обтюратор может быть открыт. Для уменьшения рабочего угла в некоторых типах киноаппаратуры применяются грейферные механизмы с ускорителем, основанные на переменной угловой скорости ведущего вала, увеличиваемой кулисным механизмом во время рабочего хода. Однако, использование таких грейферов приводит к повышенным ускорениям и нагрузкам на перфорацию, приводящими к ее быстрому износу, поэтому ускорители применяются только в специальной аппаратуре, например для кинорегистрации видео. В некоторых типах кинопроекторов применение грейфера с ускорителем позволяет вообще отказаться^[2] от обтюратора, повысив световую эффективность.

Основные требования

• Грейферный механизм должен обеспечивать высокую точность перемещения киноплёнки. Неточность его работы в киносъёмочной, кинокопировальной и проекционной аппаратуре приводит к неустойчивости изображения на экране по вертикали. Это выглядит как качание изображения. Неточность перемещения не должна превышать^[3] для кинокамер 0,005—0,01 мм, для кинокопировальных аппаратов — 0,015 мм, для кинопроекторов — 0,03 мм, для телекинопроекторов — 0,02 мм. Кроме того, от грейферного механизма и конструкции фильмового канала, зависит устойчивость изображения по горизонтали.
• В современной киносъемочной аппаратуре, предназначенной для съемок звуковых фильмов, одно из важнейших требований к грейферу — малошумность, поскольку грейферный механизм является основным источником шума. Поэтому, в синхронной киносъёмочной аппаратуре используют малошумные грейферные механизмы. Шумность грейферного механизма, критичная для синхронных киносъемок, зависит от количества кинематических пар. Поскольку малошумные механизмы с малым количеством пар обеспечивают движение зуба грейфера по сложной кривой, такие грейферы, как правило, сочетаются со сложной криволинейной формой фильмового канала.
• Грейферный механизм должен иметь высокий коэффициент полезного действия — отношение времени покоя к периоду полного рабочего цикла механизма. Эта характеристика определяется рабочим углом грейфера. Увеличение времени покоя позволяет повысить коэффициент обтюрации, то есть увеличить угол раскрытия обтюратора, и время экспозиции (проекции), чтобы повысить светопропускание. Это особенно важно при кинопроекции, когда применяется холостая лопасть обтюратора. Однако, высокий КПД достижим только при значительном уменьшении времени перемещения кинопленки, что неизбежно связано с высокими ускорениями и повышенной нагрузкой на перфорацию. Поэтому при проектировании грейферных механизмов выбирается такой рабочий угол, при котором нагрузка на кинопленку не приводит к ее быстрому износу, а время неподвижного положения не меньше половины всего цикла. Большинство современных киносъемочных аппаратов обладает коэффициентом обтюрации примерно 0,5 , что соответствует половине полного цикла грейфера. В кинопроекционной аппаратуре в качестве скачкового механизма чаще всего применяется менее точный мальтийский, обладающий более высоким КПД, но создающий меньшую нагрузку на фильмокопию. В большинстве узкопленочных кинопроекторов применяется грейфер.
• Во время экспозиции или проекции (при открытом обтюраторе) кинопленка должна оставаться неподвижной, что требует ее очень быстрого торможения после перемещения. Для обеспечения минимальных усилий при транспортировке кинопленки и ее быстрой остановки, в некоторых конструкциях используется временный прижим кинопленки в фильмовом канале на период покоя. Однако, наиболее эффективным устройством для обеспечения неподвижности кинопленки при открытом обтюраторе, является контргрейфер.

Контргрейфер

Контргре́йфер — дополнительный механизм киноаппаратуры, представляющий собой один или несколько зубьев, входящих в перфорацию киноплёнки в момент вывода из перфорации зуба грейфера, и фиксирующий плёнку в неподвижном положении. При входе зуба грейфера в перфорацию для перемещения следующего кадра, контргрейфер выводится из кинопленки, освобождая ее в фильмовом канале. Наличие контргрейфера в несколько раз повышает устойчивость изображения на экране. Применяется в основном, в киносъемочной и кинокопировальной аппаратуре, особенно прецизионной и специальной. В киносъемочных аппаратах, предназначенных для комбинированных киносъемок, наличие контргрейфера обязательно. В наиболее совершенных аппаратах, контргрейфер имеет двухстороннюю конструкцию, и оснащен зубьями входящими в оба ряда перфорации. При этом, зубья с одной стороны заполняют перфорацию по высоте, обеспечивая вертикальную устойчивость, а с другой стороны заполненяют перфорацию по ширине, обеспечивая горизонтальную устойчивость изображения. Привод контргрейфера, как правило, осуществляется от ведущего элемента грейфера, делая контргрейфер частью грейферного механизма. В кинопроекторах контргрейфер применяется только в системе IMAX, из-за повышенных требований к устойчивости изображения на экране и использования транспортировки пленки при помощи механизма «бегущая петля». Такой контргрейфер представляет собой четыре неподвижных зуба, входящих в перфорации, расположенные близко к углам кадра.

Классификация

Большинство грейферных механизмов основано на принципе кривошипа. Различают кривошипно-кулисные, кривошипно-шатунные и рамочно-кулачковые грейферные механизмы. В простейших любительских киносъемочных аппаратах встречаются оригинальные упрощенные конструкции грейфера, аналогичные храповому механизму. Существуют однозубые и многозубые грейферы. От количества зубьев грейфера зависит нагрузка на перфорацию кинопленки, поэтому многозубые грейферы применяются, в основном, в кинопроекционной^[4] аппаратуре, которая должна обеспечивать низкий износ фильмокопий. В киносъемочной аппаратуре многозубые грейферы не получили широкого распространения вследствие технологической сложности изготовления многозубого грейфера с высокой точностью, необходимой для обеспечения устойчивости изображения. Также грейферы бывают односторонними и двухсторонними. Двухсторонние грейферы имеют зубья, входящие в оба ряда перфорации. Прецизионные грейферные механизмы обеспечивают наивысшую точность перемещения кинопленки и применяются в специальных киносъемочных аппаратах для комбинированных съемок, рассчитанных на многократные экспозиции. Некоторые из таких грейферов сконструированы по оригинальным схемам, в том числе с использованием пульсирующего фильмового канала.

Кинематические схемы

На рисунке справа представлено схематическое изображение одного из самых распространенных типов - кривошипно-кулисного грейфера. Ведущий вал А вращает маховик В механизма, к которому через шарнир присоединена грейферная рамка С. На противоположном конце рамки располагается зуб D, входящий в перфорацию кинопленки, движущейся в фильмовом канале Н мимо кадрового окна Е. В середине грейферной рамки укреплен палец F, скользящий по криволинейному пазу G кулисы. Вращение маховика и движение пальца заставляет противоположный конец рамки с зубом совершать возвратно-поступательное движение по D-образной траектории, входя в перфорацию в верхней части траектории, и выходя из нее в нижней части.

Рисунок слева изображает кинематическую схему малошумного кривошипно-кулисного грейферного механизма с контргрейфером, примененного в киносъемочном аппарате "Кинор-35С". Ведущий вал А имеет два кривошипа В и С. Кривошип В приводит в движение рычаг D грейфера, имеющий на противоположном конце зуб Е. Кривошип С, выполненный в виде эксцентрика, приводит в движение шатун F контргрейфера. Рычаг D средней частью скользит во втулке G, свободно качающейся на неподвижной оси, перпендикулярной плоскости рисунка. Шток Н с зубом J контргрейфера получает движение от шатуна F посредством пальца К, удерживаемого в рабочем положении относительно штока замком L, который может поворачиваться вокруг оси М. Шток контргрейфера перемещается возвратно-поступательно по стрелкам N в направляющих Р. Замок L служит для расцепления контргрейфера с механизмом и вывода зубьев контргрейфера во время зарядки кинопленки. Поворот замка по часовой стрелке освобождает палец К и позволяет зубьям контргрейфера выйти из фильмового канала. Зуб грейфера Е совершает сложное возвратно-поступательное движение по траектории, обозначенной на рисунке эллипсом, вследствие чего фильмовому каналу в районе грейферного механизма придана криволинейная форма.

См. также

Мальтийский механизм

Примечания

Литература

• Бараусова Н. С., Бондарчук В. М., Гинзбург Л. С. и др. Кинообрудование кино- и телестудий / Под общ. ред. С. М. Проворнова. — М.: Искусство, 1976. — 379 с. — 5800 экз.

• С. М. Проворнов Глава XIX. Механизмы прерывистого движения с ускорителями // Кинопроекционная техника. — М.,: «Искусство», 2004. — Т. 3. — С. 54—60. — 458 с.

Ссылки

• Грейферный механизм