Час балансування - ми кидаємо очі на балансирне колесо

У нашому оповіданні останній випуск весни на балансі - буквально б'ється серце механічного годинника - може здатися, що цей компонент робить все важке підняття, наскільки йдеться про бек-офісний бізнес з хронометражу. Як і будь-який годинник, скаже вам, але - і чимало керівників брендів годинників теж - мало сенсу говорити про нову пружину балансу, якщо не звертатись також до балансирного колеса, і справді важеля, який імпульсує систему. У цій історії ми розглянемо здебільшого саме колесо балансу, з декількома пробіжками в історію та вироблення вершин, детентів та швейцарських важелів. Що стосується важеля або піддона-піддона, то доведеться почекати іншого випуску.

Ми розпочинаємо цю історію там, де закінчився останній - із зауваження, що балансувальні колеса та пружини волосся повинні працювати разом. Найкращий спосіб зрозуміти це - подумати про зв’язок між механічним наручним годинником та маятниковим годинником. Так само, як маятник є регулюючим органом годинника, пружина балансу і рівноваги виконує ту саму функцію, що і в наручних годинниках. Це означає, що пружина балансу і балансу повинна наближати наслідки сили тяжіння. Нашим головним героєм цього вступу є не хто інший, як голландський фізик Крістіан Гюйгенс. Ви згадаєте, що Гюйгенс був першоджерелом пружини рівноваги (удосконаливши її в 1675 р.) Та маятника (згаданих годинників).

Patek Philippe калібру 240 Q SI

Patek Philippe Advanced Research Ref. 5550 розміщує калібр 240 Q SI

Цікаво, що балансирне колесо існувало ще до часу Гюйгенса - Сам Гюйгенс сконструював свій балансир і пружинні системи в стилі межі виходу. Дійсно, Гюйгенс та інші піонери шукали правильний компонент, щоб створити гармонічні коливання, і ця відсутність була пружиною балансу. Тож решта втечі від краю - швейцарська важільна система з'явиться лише пізніше - існувала до 1675 року.

Гармонічні коливання як фізичну властивість були спочатку досліджені Галілео Галілеєм, коли він досліджував функцію маятника в самій ранній частині 17 століття. Саме Галілей виявив ізохронізм як щось невід'ємне для коливання маятників. В основному період розгойдування будь-якого даного маятника є відносно послідовним, незалежно від розміру гойдалки. З цим можна було отримати стабільний хронометр, оскільки поки маятник продовжує розгойдуватися, годинник продовжує тикати з однаковою швидкістю. Очевидно, що годинник, який галочував різними темпами залежно від маятника маятника, був би менш корисним.

Галілей Галілей

Маятник отримує це ізохронне властивість від сили тяжіння, а це означає, що годинники, оснащені маятниками, повинні були бути максимально стійкими; рух порушує розгойдування маятника, вносячи небажану варіацію. Гюйгенс завершив проект маятникового годинника, який спочатку привів в рух Галілей. До появи маятникових годинників механічні годинники використовували інший компонент для імітації ізохронізму: фоліо. Спираючись на інерційні сили, це була горизонтальна смуга (з гирями на будь-якому кінці), поворотна рівно посередині. Отриманий рух похитування, керований кінетичною енергією пружини, що розмотується, забезпечував швидкість утримання часу.

Підрізаючи безпосередньо до сучасних механізмів механічного балансу, балансирне колесо обертається приблизно в півтора рази в одну сторону, що становить один розмах. Це приблизно 270 ° в кожну сторону від центрального положення рівноваги колеса балансира. Повний цикл - це два цих гойдалки, що означає два удари. Жорсткість пружини рівноваги та момент інерції колеса є ключовими елементами рівняння, що визначає, скільки секунд потрібно для завершення одного циклу.

Повертаючись до теми балансового колеса та фоліо, незрозуміло, коли балансирне колесо цілком замінило фоліо. Безперечно, що введення маятника та пружини рівноваги поставили недоліки втечі краю до суворого рельєфу. За його заміну змагалися багато різних евакуацій, в тому числі затримки та утеплення циліндра. Зрештою, і втеча якоря, і втеча важеля остаточно запечатали долю колись домінуючого втечі від межі.

Де врівноважене колесо вписується в цю історію? Що ж, повний опис міститься в розділі про втечі важеля (важелі), а також короткий tl; dr вище, але потрібен момент, щоб прочитати сегмент On the Verge, оскільки він встановлює етап. Здається, балансирне колесо є найкращою формою для роботи поруч із традиційною спіраллю або пружиною балансу.

У своєму нинішньому вигляді балансові колеса мають найрізноманітніші види, які можна розбити на дві основні форми: гладку та негладку. Так, негладкий не особливо красномовний, але якщо треба мати більш технічний звук, то він буде регульованим. Ми вирішили використовувати не гладкі, оскільки сюди входитимуть гвинтові балансові колеса, що не є особливо чарівним описом. Негладка версія балансирного колеса є традиційною, з крихітними гвинтами на ободі колеса. Це не слід плутати з Gyromax від Patek Philippe, Microstella від Rolex та безліччю варіантів Swatch Group (головним чином від Omega), які, начебто, включають гвинти на ободі або на внутрішній стороні обода.

Балансирне колесо Улісса Нардіна

В принципі, не гладкі системи використовують ваги для регулювання інерції балансового колеса - те, наскільки далеко кріпляться гвинти в рівновазі, це визначає у версіях гвинтового балансу. У традиційній системі баланс буде регулюватися вручну годинникарями в процесі, відомому як підведення балансу або збалансування балансу; для новіших конструкцій балансу різноманітності з регульованою масою вони є типовими для комп’ютера, коли спіралі були прикріплені.

Колесо гладкого балансу також готове на заводі, в цьому процесі також задіяні комп'ютери. Колесо з плавним балансом має вигляд сорту Glucydur (див. Розділ Glucydur), тоді як нові залишки можуть бути виготовлені з кремнію, з вагами в інших матеріалах. Приклади дико-винахідливих балансових коліс включають експерименти ДеБетюна, Улісса Нардіна та Патека Філіппа.

НА КРАЮ

Найважливіша технічна розробка годинникового та годинникового виготовлення, розвиток втечі по межі в 13 столітті дозволили виготовити цілі механічні годинники. Ось як Девід Глазго описав роботу втечі від меж у своїй книзі "Годинник і годинник" 1885 року (опис тут перефразовано та відредаговано, де це необхідно).

Годинник собору Солсбері демонструє, як виглядав перший годинник, з люб'язної Вікіпедії

Грядка втечі складається з колеса у формі корони, з виступаючими зубчастою формою зубів; її вісь орієнтована горизонтально. Вертикальний прут - грань, розташований перед коронним колесом, з двома металевими пластинами (піддонами), які затискають зуби на протилежних сторонах коронного колеса. Піддони орієнтовані під кутом між ними, так що зусилля зубчать лише один. Або кільце для балансування, або маятник встановлено в кінці стрижня.

Здається, балансирне колесо існувало ще до часу Гюйгенса - Сам Гюйгенс сконструював своє колесо балансування та пружину у стилі виходу на межі

Коли зубчасті колеса подають енергію розмотуваної пружини на коронне колесо, один із зубів коронного колеса натискає на піддон, обертаючи край в одну сторону. При цьому ця дія обертає другий піддон на шлях зубів на протилежній стороні колеса, поки зуб не проштовхнеться під перший піддон. Потім зуб на протилежному боці колеса контактує з другим піддоном, обертаючи край назад в інший бік, і цикл повторюється.

Отже, те, що почалося як нерегульоване обертання коронного колеса, перетворюється на коливання межі. Це приводить маятник або баланс / фоліо в рух. Кожне розгойдування рівноваги / фоліо або маятника дозволяє таким чином пройти один зуб рятувального колеса, тим самим зробивши рух годинникового механізму регулярним. Колісний поїзд годинника просувається на фіксовану кількість, рухаючи руки вперед постійною швидкістю.

Другий маятниковий годинник, побудований Крістіаном Гюйгенсом, люб’язно надано Вікіпедією

Коронкове колесо повинно мати непарну кількість зубців для функціонування втечі. З парним числом два протилежні зуби будуть одночасно контактувати з піддонами, заклинюючи втечу.

З появою маятника врізання якоря забезпечувало більш природну дію для годинників, і тому воно почало замінювати вирви на межі.

РІВЕНЬ

Розроблений Томасом Муджем, вивільнення важеля - це, буквально, втеча сучасного механічного годинника. Знову ми заборгували книгу Глазго за інформацію, а також годинникову школу TimeZone. Короткий опис того, як це все працює нижче, отримано з цих джерел (в основному з цих розділів Уолта Одеца).

У стандартному спаді важеля, який також відомий як швейцарський важільний механізм, колесо втечі та вилка піддона грають ключові ролі (каламбур не призначений). Евакуюче колесо спрямоване на колісний поїзд, подаючи імпульс до вилки піддона. Отримавши цей імпульс, вилка піддона подає її до валу балансирного колеса, таким чином повертаючи балансирне колесо. Пружина рівноваги повертає колесо врівноваження у його статичне центральне положення, посилаючи імпульс через вал до вилки піддону, який потім знову взаємодіє з колесом втечі.

Колесо для балансування та зачіска для волосся TAG Heuer Autavia Isograph

Вилка для піддонів і втеча калібру Patek Philippe 240 Q SI

Таким чином, нерегульована потужність від електричної пружини, таким чином, подається на балансир. Колесо балансу повертає регульовану потужність на колісний поїзд, який згодом просувається на фіксовану кількість, і переміщує руки на фіксовану кількість.

Кожному руху вперед-назад балансирне колесо від та назад до його центрального положення відповідає русі евакуаційного колеса одним зубом (званий ударом). Звичайний важіль важеля годинника б'є 18000 і більше ударів на годину, що іноді також називається вібрацією в годину. Кожен ритм дає імпульс колесо балансу, тому є два імпульси за цикл (такий же, як вирви на межі). Незважаючи на те, що він заблокований у спокої більшу частину часу, колесо втечі зазвичай обертається в середньому 10 об / хв або більше.

Походження звуку "тик-так" обумовлено цим механізмом евакуації. Коли колесо рівноваги хитається туди-сюди, лунає звук тикання.

ГЛУЦИДУРНІ ТА АЛЬТЕРНАТИВНІ МАТЕРІАЛИ

Незважаючи на те, що баланс глюцидуру, як виявляється, домінує, із його сплавом берилію, міді та заліза існують інші види балансувальних коліс. Скануючи каталоги аукціонів, найбільш типовою альтернативою є балансирне колесо із золото-мідного сплаву. Функціонально обидва типи балансу виконують один і той же трюк, але для розуміння того, що тут відбувається, потрібні деякі додаткові деталі.

Центральним питанням є зміна температури, оскільки властивості маси пружини балансу будуть змінюватися по мірі розширення або стискання.Очевидно, це вплине на швидкість затримки часу, оскільки вплине на коливання колеса балансу. Насправді, балансирне колесо також піддається тепловій зміні. І золотисто-мідні, і глюцидурські сплави мають відмінні коефіцієнти лінійного розширення між +14 і +17 x 10-6 / ° K, і тому ці матеріали продовжують знаходити прихильність у годинникових фірм. Однак нічого не є ідеальним, і коли ці сплави розширяться, втеча вже не буде однорідним.

Найновішою спробою вирішити цю проблему був осенітор Defy Osfylator, який також є найрадикальнішим нововведенням у спалах з часів Гюйгенса. Він фактично поєднує вилку піддона, колесо для балансування та зачіску для волосся в одну кремнієву структуру. Кремній неметалічний матеріал обробляється по-різному для обробки термічних змін, як правило, наприклад, з використанням оксиду кремнію. У випадку із цією системою Зеніт вона не така прямолінійна, як усі елементи втечі знаходяться в одній частині.

Ми будемо більш глибоко шукати цю систему, а також генератор Genequand (Parmigiani Fleurier), анкерний стрибок Ulysse Nardin і постійні втечі сили Джирарда-Перрегуакса в наших випусках у 2020 році.