[腕表知識(shí)] 今天給大家分享恒定動(dòng)力是什么,為什么如此重要?
[ 鐘技術(shù)] 如何使保持均勻的能量流動(dòng)?存在多種解決方案,但有些比其他的效果更好。
Georges Favre-Jacot腕表的芝麻鏈機(jī)制
恒定動(dòng)力機(jī)制解析
當(dāng)生活連貫順暢時(shí),一切都會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)得更好。如果生活中的事物保持穩(wěn)定,那么就能輕松完成日?;顒?dòng),相反倉(cāng)促而飄忽的變化則會(huì)產(chǎn)生干擾?!跋袢鹗客蟊硪粯舆\(yùn)轉(zhuǎn)”是一種常見(jiàn)的說(shuō)法,作為腕表愛(ài)好者,您一定很清楚這句話(huà)的蘊(yùn)意。就像生活一樣,在事物保持不變的情況下,也即在流向擺輪的能量保持穩(wěn)定時(shí),運(yùn)行更輕松、更精準(zhǔn)。
假設(shè)從發(fā)條經(jīng)擒縱到擺輪(通過(guò)齒輪系傳動(dòng))的能量流動(dòng)均勻且一致,則腕表將更加精準(zhǔn)可靠,反之動(dòng)力的變化會(huì)導(dǎo)致擺輪以不同的速率振動(dòng)。那么,是什么阻礙了動(dòng)力恒定呢?又如何確保動(dòng)力保持恒定?答案就是恒定動(dòng)力機(jī)制。
什么是恒定動(dòng)力機(jī)制?這種機(jī)制如何運(yùn)作,如今又有哪些品牌在使用?
Richard Pour le Merite腕表
恒動(dòng)的探求
滿(mǎn)弦時(shí),發(fā)條緊緊地纏繞在中心軸上,此時(shí)力量最大;隨著發(fā)條的釋放,力量逐漸變小。這種現(xiàn)象稱(chēng)為胡克定律——“固體材料受力之后,材料中的應(yīng)力與應(yīng)變之間成線(xiàn)性關(guān)系”,也即力與發(fā)條的伸展成比例。
16至17世紀(jì)的懷表以螺旋碳鋼發(fā)條為主要?jiǎng)恿?lái)源,并裝配一種初級(jí)形式的擒縱機(jī)構(gòu),即機(jī)軸擒縱機(jī)構(gòu)(Verge Escapement)。機(jī)軸擒縱機(jī)構(gòu)深受發(fā)條傳動(dòng)的影響,因?yàn)檫@是一種非自由式擒縱機(jī)構(gòu),擒縱輪、擒縱叉和擺輪始終保持運(yùn)動(dòng)上的聯(lián)系,擺輪無(wú)法自由擺動(dòng),對(duì)精準(zhǔn)性產(chǎn)生不利影響。同時(shí),機(jī)軸擒縱機(jī)構(gòu)還是一種后退式擒縱機(jī)構(gòu),叉瓦的運(yùn)作會(huì)導(dǎo)致齒輪系后退一個(gè)位置,這也影響了精度。
早期工字輪擒縱機(jī)構(gòu),傳動(dòng)鏈一覽無(wú)余
18世紀(jì)引入的工字輪擒縱機(jī)構(gòu)(Cylinder Escapement),其運(yùn)作中齒輪系不會(huì)被迫后退,精度的變化小于機(jī)軸擒縱機(jī)構(gòu) 手表,現(xiàn)如今已經(jīng)成為許多人喜愛(ài)的計(jì)時(shí)工具,手表的功能已經(jīng)不局限于普通的計(jì)時(shí)功能了?,F(xiàn)如今,很多人佩戴腕表,是為了給自己的身上增添一點(diǎn)裝飾,就如同佩戴戒指手鐲一樣,佩戴腕表也是很好的裝飾。另一方面,佩戴一塊名牌腕表,不僅象征著地位和身份,也象征著財(cái)富和權(quán)力,所以人們都喜歡給自己選擇不同的腕表品牌,來(lái)彰顯自己的實(shí)力和地位。另一方面,不同的手表風(fēng)格造型,傳遞的是不同的價(jià)值觀和不同的世界觀,所以腕表自身有自己的個(gè)性和靈魂,我們自己與腕表有相同的個(gè)性和靈魂,才是最適合我們的腕表,我們?cè)谶x擇腕表的時(shí)候,需要進(jìn)行認(rèn)真選擇和比對(duì)。。當(dāng)然,工字輪擒縱機(jī)構(gòu)還是會(huì)受到發(fā)條傳動(dòng)的影響,因?yàn)檫@也是一種非自由式擒縱機(jī)構(gòu)。1754年發(fā)明的杠桿式擒縱機(jī)構(gòu)(Lever Escapement)是一種自由式擒縱機(jī)構(gòu),擺輪可以自由擺動(dòng),無(wú)需始終與擒縱輪和擒縱叉保持運(yùn)動(dòng)上的聯(lián)系,因?yàn)檫M(jìn)一步降低了不均勻力的影響。
最常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)恒定動(dòng)力的方法是芝麻鏈和日內(nèi)瓦截停裝置。
芝麻鏈(均力圓錐滑輪鏈)
配備芝麻鏈機(jī)制的腕表發(fā)條盒外壁上設(shè)有切口,通過(guò)鏈條與均力圓錐輪(驅(qū)動(dòng)齒輪系的錐形輪,其直徑由底部向頂部逐漸收窄)相連。當(dāng)腕表耗盡動(dòng)力時(shí),鏈條會(huì)纏繞在發(fā)條盒上。轉(zhuǎn)動(dòng)柄軸,為盒內(nèi)發(fā)條上弦;隨著發(fā)條繞緊中心軸,鏈條也會(huì)由下向上纏繞在均力圓錐輪上。
Romain Gauthier Logical One腕表,從表盤(pán)側(cè)即可清晰觀賞芝麻鏈機(jī)制
滿(mǎn)弦后,發(fā)條的動(dòng)力達(dá)到頂峰,此時(shí)均力圓錐輪上的鏈節(jié)也纏繞至頂層。當(dāng)發(fā)條滿(mǎn)弦運(yùn)作時(shí),均力圓錐輪會(huì)在直徑較小的頂部拉動(dòng),平緩動(dòng)力輸出;當(dāng)發(fā)條動(dòng)力衰減時(shí),均力圓錐輪會(huì)在直徑較大的底部拉動(dòng),補(bǔ)償動(dòng)力損失。隨著發(fā)條動(dòng)力的變化,傳動(dòng)裝置也不斷調(diào)整。用一句話(huà)來(lái)說(shuō),芝麻鏈就是使發(fā)條動(dòng)力輸出更平穩(wěn)的裝置。
Gronefeld 1941 Remontoire腕表
日內(nèi)瓦截停裝置
另一種幫助平穩(wěn)能量流動(dòng)的方法是日內(nèi)瓦截停裝置,也稱(chēng)為截停裝置。從某種意義上來(lái)說(shuō),它與芝麻鏈類(lèi)似,都可以調(diào)節(jié)向擺輪傳輸?shù)膭?dòng)力。日內(nèi)瓦截停裝置由一個(gè)固定到發(fā)條盒軸上的棘爪和一個(gè)形狀為馬耳他十字的小輪組成,整個(gè)裝置安裝在發(fā)條盒蓋上。當(dāng)發(fā)條上弦或動(dòng)力釋放達(dá)到極限時(shí),棘爪會(huì)與馬耳他十字小輪聯(lián)動(dòng),截停發(fā)條盒軸。這樣做的目的,是為了避免在極端情況下使用發(fā)條,從而使能量流動(dòng)更加一致。
當(dāng)然,盡管這些技術(shù)確實(shí)有助于控制能量流動(dòng),但它們并不能確保動(dòng)力完全恒定。
Francois Paul-Journe Chronometre Optimum腕表
Remontoir
那么,如何才能確保傳遞給擺輪的能量均勻且一致呢?唯一正確的方法是提供恒定動(dòng)力,當(dāng)今最常見(jiàn)的范例就是Remontoir。Remontoir是英國(guó)傳奇制表師約翰·哈里森的創(chuàng)意結(jié)晶,實(shí)質(zhì)是一小段螺旋游絲,在擒縱機(jī)構(gòu)和齒輪系之間扮演“中間人”的角色。Remontoir通過(guò)齒輪系接收發(fā)條盒的動(dòng)力,將其釋放給擒縱輪,然后再接收發(fā)條盒的動(dòng)力重新繃緊,周而復(fù)始,確保能量的流動(dòng)平穩(wěn)而均勻。向擒縱機(jī)構(gòu)傳遞的動(dòng)力恒定,也就意味著恒定的擺輪振幅和走時(shí)精度。
Remontoir的制造成本極其昂貴,只有為數(shù)不多的制表商愿意嘗試進(jìn)行實(shí)踐。這其中最著名的當(dāng)屬Francois Paul-Journe,Chronometre Optimum腕表和Tourbillon Souverain腕表都是利用恒定動(dòng)力機(jī)制的典范佳作。是該領(lǐng)域的最新參與者,其代表作為大型飛行員恒定動(dòng)力陀飛輪腕表“小王子”特別版,朗格(A Lange & S?hne)Richard Lange萬(wàn)年歷腕表是另一個(gè)至今仍在生產(chǎn)的范例。
朗格L0721,右上角可見(jiàn)芝麻鏈機(jī)制
結(jié)論
既然提供給擺輪的能量需要保持恒定,那為什么沒(méi)有更多的制表商將這種類(lèi)型的機(jī)制投入生產(chǎn)呢?首先,Remontoir的制造成本高昂,通常只見(jiàn)于具有多種復(fù)雜功能的高級(jí)腕表,例如上文列舉的那些表款。
然后,這也與當(dāng)今腕表使用現(xiàn)代合金發(fā)條有關(guān)。螺旋碳鋼發(fā)條、機(jī)軸擒縱機(jī)構(gòu)和工字輪擒縱機(jī)構(gòu)的時(shí)代早就一去不復(fù)返了,以鋼合金制成的新型發(fā)條(比碳鋼發(fā)條具有更好的彈性)通過(guò)巧妙設(shè)計(jì),使動(dòng)力輸出更加一致。動(dòng)力耗盡時(shí),發(fā)條看起來(lái)就像是反轉(zhuǎn)的“S”形。這樣在上弦時(shí),發(fā)條的外半部分比內(nèi)半部分角度更大,整體彈性變形圈數(shù)更多,從而幫助平衡動(dòng)力輸出。除此之外,瑞士杠桿式擒縱本身受不均勻力的影響也要小得多。
假設(shè)有一枚采用現(xiàn)代合金游絲和瑞士杠桿式擒縱機(jī)構(gòu)的腕表,先在滿(mǎn)弦狀態(tài)下測(cè)試精度,接著24小時(shí)后再次測(cè)試精度,兩相比較很可能會(huì)出現(xiàn)走時(shí)誤差。但由于擺輪是等時(shí)的,而誤差很小,所以這對(duì)腕表整體精度的影響并不明顯。理論上,恒定動(dòng)力機(jī)制確實(shí)可以消除誤差,并在任何階段(滿(mǎn)弦、半弦、耗盡)都保持一致。
這是否意味著當(dāng)今制表行業(yè)不再需要恒定動(dòng)力機(jī)制呢?當(dāng)然不是。與其討論需不需要,倒不如說(shuō)正因如此恒定動(dòng)力機(jī)制反而愈發(fā)引人入勝。這種機(jī)制就如同蛋糕上的櫻桃,值得為后代鐘表愛(ài)好者延續(xù)留存。(圖/文 腕表知識(shí) 許朝陽(yáng)編譯)
1927年,勞力士尋找到了一個(gè)絕好的防水防塵之道-------- 旋入式表把。憑借著該款表,勞力士從此坐上了“世界第一名表的寶座”(Rolex oyster)英格索爾 米老鼠表(Ingersoll Mickey)1933年,芝加哥世界博覽會(huì)上,幾乎有百萬(wàn)人佩戴著這款表,在經(jīng)濟(jì)大蕭條的年代里,它是無(wú)數(shù)孩子夢(mèng)寐以求的珍品。