Магнитная буря
Четыре века застоя, когда производители часов предлагали лишь незначительные усовершенствования одной и той же конструкции механизма, закончились. Последнее десятилетие мы наблюдаем настолько мощный фонтан новых идей и решений, что хочется выкинуть все старые книги об устройстве и работе часов и написать новую.
Четыре века застоя, когда производители часов предлагали лишь незначительные усовершенствования одной и той же конструкции механизма, закончились. Последнее десятилетие мы наблюдаем настолько мощный фонтан новых идей и решений, что хочется выкинуть все старые книги об устройстве и работе часов и написать новую. И если кто-то действительно возьмется это сделать, отдельную главу ему придется посвятить извечному врагу балансовых часов — магниту.
ЗЛЕЙШИЙ ДРУГ
Механические часы не дружат с магнитами с момента своего появления. К слову, часы — не исключение: магнит является злейшим врагом очень многих точных измерительных приборов. История пятнадцатилетнего капитана, приведшего свой корабль вместо Америки в Африку из-за того, что доброжелатель подложил под компас топор, известна каждому школьнику. Как и в других произведениях Жюля Верна, эта история имеет отнюдь не фантастическое основание. Магнетизм и намагничивание действительно являются серьезной проблемой для флота. Появившиеся в начале ХХ века магнитные противокорабельные мины существенно повлияли на ход Первой мировой войны и вызвали потребность в разработке устройств для размагничивания корпусов кораблей, а по заказу Академии наук СССР когда-то была построена даже «антимагнитная» шхуна «Заря», не имевшая в своем составе ни одного железного элемента. С компасом все понятно: его стрелка реагирует на магнитное поле, и вполне логично, что любое изменение этого поля вызывает ошибку в показаниях прибора. Но как магнит влияет на часы?
Ключевым элементом балансовых часов является так называемый волосок, или спираль — очень тонкая пружина, которая после отклонения баланса призвана возвращать его в исходное положение. С 1675 года, когда гюйгенс изобрел балансовые часы, наиболее подходящими для нее материалами считались различные виды стали, которые обладали необходимой упругостью.
Часы Михаила Бронникова из березы и слоновои? кости, изготовлены в Вятке ок. 1865 г.
Беда в том, что сталь относится к категории магнитотвердых материалов — т.е. материалов, способных намагничиваться и долго сохранять это состояние. Если намагнитить спираль, то к силе упругости, определяющей ее поведение при сжатии-растяжении по задумке конструкторов, добавляется сила взаимодействия магнитных полей между ее витками. Витки начнут отталкиваться друг от друга, и в итоге спираль станет «жестче», что приведет к ускорению хода часов. Насколько сильным будет это ускорение, зависит от степени намагниченности: ошибка может составлять от 30 секунд до многих минут в сутки.
Другие элементы механизма также испытывают на себе воздействие магнитного поля, хотя и в меньшей степени. Традиционно изготавливаемые из стали заводная пружина, оси колесной передачи способны намагничиваться и, превратившись в находящийся внутри механизма постоянный магнит, вносить погрешность в колебания волоска. При намагничивании заводной пружины меняется трение между ее витками, что в некоторой степени сказывается на моменте, передаваемом на баланс. Хоть и слабо, но подвержены воздействию магнитного поля многие металлы: никель, кобальт, марганец, платина, золото, серебро, алюминий, входящие в состав ряда сплавов.
Первые наручные антимагнитные часы в 1929 году выпустила Tissot
РУССКИЙ БАМБУК
Четыреста лет назад, когда были изобретены балансовые часы, проблема воздействия на них магнитного поля была в числе последних, беспокоивших часовщиков — в то время еще не придумали не только магнитики на холодильниках, но даже и сами холодильники. Но с развитием техники и появлением первых электрических устройств важность темы стала возрастать. Официально считается, что первые осознанные эксперименты по созданию часов, не подверженных влиянию магнитного поля, были начаты в 1846 году компанией Vacheron Constantin. В 1862-м компания даже стала членом Ассоциации исследований антимагнитных материалов.
если же говорить про менее разрекламированную историю, то еще в 1837 году, за девять лет до того, как проблемой озаботились швейцарцы, на выставке в Вятке были показаны полностью изготовленные из дерева часы диаметром 3 см, сделанные Семеном Ивановичем Бронниковым. По свидетельствам современников, металлических элементов в них не было вообще, и даже волосок был сделан из бамбука.
В 1934 году Mido представила водонепроницаемую противоударную и антимагнитную модель Multifort
Разумеется, Семен Иванович создавал свое творение просто как занимательную игрушку и вряд ли думал об ее антимагнитных свойствах. К сожалению, те, первые часы Бронниковых до наших дней не дожили, а все сохранившиеся модели династии вятских мастеров имеют традиционный, металлический волосок. Поэтому достоверно подтвердить факт первенства сложно. Косвенным признанием заслуг Бронниковых можно считать то, что презентацию своих «самых антимагнитных на свете» Seamaster образца 2013 года компания Omega начала с изображения знаменитых вятских деревянных часов.
История — дело темное, и кто именно первым целенаправленно создал антимагнитные часы, разобраться непросто. Исследования Vacheron Constantin длились почти 40 лет, и первые часы на основе материалов, способных противостоять магнитным полям, компания предъявила только в 1885 году. Вместе с тем, некоторые источники указывают, что еще в 1877 году неокисляющуюся и антимагнитную спираль создал живший в швейцарском Ле-Локле Шарль Огюст Пиллар, который в 1888-м переехал в Женеву и основал там там специализированную компанию Anti Magnetic Watch Co SA.
Первые часы в ферромагнитном футляре Rolex Milgauss Ref.6451 появились в 1956 году
В ПОЛЕ «ТИТАНИКА»
Создавая рекламу антимагнитных часов, производители явно срисовали сценарий у страховых компаний: сперва до смерти испугать, затем пообещать защиту. Все они начинают рассказ с перечисления огромного количества магнитных полей, окружающих человека. Интересно посмотреть, как этот рассказ меняется со временем.
Первые антимагнитные часы были ориентированы на людей, по роду деятельности имеющих дело с сильными электромагнитными полями. Так, Rolex позиционировал созданный в 1956-м Milgauss как модель для специалистов, работающих в области ядерной энергетики или имеющих дело с электронным медицинским оборудованием. С точки зрения маркетинга ход был беспроигрышный: интерес к научно-техническому прогрессу в то время был колоссален, и даже люди, далекие от создания первых реакторов, стремились если не быть, то казаться.
Поскольку ниша «работников атомной сферы» оказалась занята, конкурентам пришлось искать другие ходы. Omega в 1957-м придумала название Railmaster, означавшее, что часы способны работать даже рядом с мощными электродвигателями локомотивов. А IWC назвала появившуюся в 1955 году антимагнитную модель Ingenieur и украсила ее хорошо всем знакомым по трансформаторным будкам знаком «молнии».
В 1994 году IWC дополнила Ingenieur моделью с защитои? до 500 000 А/м
За прошедшие затем полвека технический прогресс существенно переработал сценарий «антимагнитного триллера». Сейчас нет необходимости предлагать владельцу часов постоять рядом с локомотивом или ядерным реактором: создавать поле с напряжением выше 100 гауссов могут повседневные приборы, такие как мобильный телефон, системы доступа Ski-pass, магнитные игрушки, популярные магнитные застежки, используемые на сумках. Да-да: магнитная клипса на чехле вашего iPad с легкостью способна остановить ход секундной стрелки приложенных к ней механических часов и намагнитить их компоненты!
Чуть в стороне от всей рекламной шумихи вокруг антимагнитных часов стоят дайверские модели, где эти требования деиствительно важны. Дело в том, что магнитное поле Земли постепенно намагничивает любой стальной предмет, причем сила получившегося магнита тем выше, чем больше размеры предмета и чем дольше он находится в неподвижном относительно полюсов Земли положении. Первым это заметил Майкл Фарадей, исследовавший шток флюгера Оксфордского собора: за триста лет стальной стержень превратился в магнит. Впрочем, к работам английского ученого мы еще вернемся.
Постройка корабля занимает длительное время, и уже к моменту спуска на воду его корпус превращается в очень сильный магнит, способный воздействовать на часы. В ходе эксплуатации современные суда регулярно подвергаются размагничиванию.
А вот те корабли, что десятками и сотнями лет покоятся на морском дне, этого удовольствия лишены. Поэтому антимагнитность зафиксирована как обязательное требование к профессиональным водолазным часам в соответствующем международном стандарте ISO 6425. Другое дело, что для того чтобы соответствовать стандарту, антимагнитные часы должны спокойно переносить магнитное поле напряженностью всего 4800 А/м, что относительно немного.
В 2010 году Jaeger-LeCoultre представила модель Master Compressor Extreme LAB 2, в которои? предполагалось использование двух калибров — автоматическии? хронограф 780, и 781, устои?чивыи? к магнитным полям до 240 гауссов
ВРЕМЯ В КЛЕТКЕ
Существует два основных способа создать часы, не боящиеся магнитного поля. Первый заключается в создании специальной оболочки, защищающей обычный механизм от нежелательного воздействия, второй — в замещении материалов и узлов, чувствительных к магнетизму.
Использовать заземленную клетку из проводящего материала для защиты приборов от воздействия электромагнитного поля предложил Фарадей, за что подобные экраны получили название «клетки Фарадея». От переменных полей хорошо защищает решетчатая клетка из железа, а для защиты от постоянного магнитного поля используются замкнутые короба из материалов с высокой магнитной проницаемостью: пермаллой (36–85% никеля, остальное железо и легирующие добавки), мю-металл (72–76% никеля, 5% меди, 2% хрома, 1% марганец, остальное железо) и ферромагнитные метаглассы. Помимо свойств материала, степень защиты зависит от размера «клетки» и толщины стенок.
В 2010 году Jaeger-LeCoultre представила модель Master Compressor Extreme LAB 2, в которои? предполагалось использование двух калибров — автоматическии? хронограф 780, и 781, устои?чивыи? к магнитным полям до 240 гауссов
На практике магнитный экран в часах состоит из выполненного из ферромагнитного материала дополнительного диска, расположенного под задней крышкой, аналогичного диска между механизмом и циферблатом и кольца вокруг механизма. Именно по такой технологии сделаны практически все дайверские часы, как зарубежные, так и советская «Амфибия».
Наряду с очевидной простотой данный способ имеет и свои недостатки. Первый — возрастают габариты часов, поскольку требуется место для размещения элементов «футляра». Второй недостаток — неполная защита. Дело в том, что ферромагнитный футляр, во-первых, способен лишь ослабить магнитное поле, но не ликвидировать его полностью. Во-вторых, он в любом случае оказывается «дырявым», поскольку неизбежно имеет отверстия для вала заводной головки, стрелок, кнопок хронографа. Считается, что способные переносить магнитное поле до 1000 гауссов Rolex Milgauss является пределом возможной защиты по данному принципу.
Ну а почитатели механики справедливо критикуют такие часы за невозможность полюбоваться механизмом: ферромагнитный футляр делает бессмысленным использование прозрачной задней крышки.
Калибр Omega 8508, установленныи? в Seamaster Anti-Magnetic, способен противостоять напряжению поля в 1,5 тесла
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СОЛДАТ
Часы Бронникова, спираль шарля-Огюста Пиллара и антимагнитные Vacheron Constantin относятся ко второму варианту защиты. Как уже говорилось, у вятского мастера вместо стальной пружины стоял волосок из бамбуковой щепки. Пиллар в качестве материала для спирали предложил сплав палладия. Тот же палладий стал основой для изготовления спирали баланса, самого баланса и оси анкерной вилки в модели Vacheron Constantin. Даже неспециалист понимает, что часы с такими материалами изначально были скорее экзотикой, чем ориентированным на рынок серийным продуктом.
Вопрос антимагнитности оказался отчасти снят с повестки дня в 1896 году, когда швейцарец шарль-Эдуард гийом открыл сплав инвар, состоящий из 64% железа и 36% никеля. Вообще-то гийом искал материал, обеспечивающий минимальный коэффициент температурного расширения, что обеспечило бы сохранение часами точности вне зависимости от температуры. Коэффициент температурного расширения инвара примерно в 10 раз ниже, а в особо чистых образцах — в 20 раз ниже, чем у стали. А очень высокая коррозионная стойкость нового сплава и — что важно в рамках сегодняшнего рассказа — его нечувствительность к магнитным полям стали приятными «побочными эффектами» открытия.
Калибр Omega 8508, установленныи? в Seamaster Anti-Magnetic, способен противостоять напряжению поля в 1,5 тесла
Помимо часового дела, инвар нашел применение во многих точных приборах: геодезических, сейсмических, а позже и в телевизорах. О значении данного изобретения говорит тот факт, что за него в 1920-м гийом был удостоен Нобелевской премии. Продолжая исследования, в том же 1920 году неугомонный швейцарец открыл еще один материал, который надолго стал главным для изготовления спиралей баланса, — элинвар. В базовой версии он состоит из 59% железа, 36% никеля и 5% хрома. Его чувствительность к температуре, коррозии и магнитным полям оказалась еще ниже, чем у инвара. Позже появились другие варианты сплавов, включающих, помимо никеля, бериллий, хром, титан, марганец, кремний, кобальт.
Часы со спиралью из этих сплавов могли противостоять, по крайней мере, слабым и средним магнитным полям. Вопрос защиты от сильных полей по-прежнему оставался актуальным. Именно поэтому часовщики продолжали поиск новых материалов, а для достижения максимальных результатов комбинировали два подхода: использование антимагнитных материалов и защитного футляра вокруг механизма.
Так, IWC в модели Ingenieur 1994 года использовала спираль из созданного совместно с институтом штрумана ниобий-циркониевого сплава. Это позволило инженерам IWC считать своего «инженера» самым антимагнитным в мире: в пресс-релизе заявлялось, что часы прошли испытание в магниторезонансном томографе при 3,7 миллиона А/м. Правда, в название модели попала существенно меньшая цифра — «всего» 500 000 А/м. Однако новинка оказалась капризной. За скупыми словами пресс-релиза «сплав, трудно поддающийся обработке» стояли грустные цифры: работоспособными оказывалось менее 3% выпущенных волосков. А поскольку определить пригодность спирали можно было только после динамического теста, подобный процент отсева делал производство чрезвычайно затратным. В перевыпущенной в 2007-м версии Milgauss Rolex использовала оба способа обеспечения устойчивости к магнитным полям. Прежде всего традиционный ниварокс в волоске был заменен на анонсированный Rolex в 2003 году материал Parachrome-Blu, представляющий собой сплав 85% ниобия и 15% циркония. По заявлениям компании, такая спираль отличается низким коэффициентом температурного расширения, антимагнитностью и устойчивостью к ударам. Анкерное колесо вместо стали изготовлено из фосфорноникелевого сплава с помощью технологии ультрафиолетовой литографии и гальванопластики, разработанной на предприятиях Rolex. Ну и для верности механизм помещен в антимагнитный футляр.
А вот Omega в показанной этой зимой модели Seamaster Anti-Magnetic сумела не просто обойтись без дополнительного футляра, но и снабдить свои антимагнитные часы прозрачной задней крышкой. Вместо экранирования компания решила отказаться от материалов, содержащих железо, заменив их современными аналогами.
К данной модели компания шла давно. Первым шагом стала спираль баланса из кремния Si14, которая была представлена в 2008 году и сегодня используется практически во всех механических часах марки. На следующем этапе стальные оси колес и анкерной вилки были заменены на детали из специально разработанного специалистами Asulab и Nivarox немагнитного материала, называемого Nivagauss. Немагнитные материалы были использованы также при изготовлении коаксиального колеса и анкерной вилки. И даже пружина амортизаторов в коаксиальном механизме калибра 8508 выполнена из аморфного металла. Железо осталось только в одной детали механизма — заводной пружине. Но, по уверениям разработчиков, ее влиянием можно пренебречь.
Все это позволило обеспечить часам устойчивость к магнитным полям напряженностью до 1,5 тесла. На сегодняшний день это рекордный показатель среди наручных часов. И тем более замечательный, что владелец часов может видеть механизм сквозь прозрачную заднюю крышку.
Grand Seiko с защитои? до 80 000 А/м благодаря двум пластинам сверху и снизу калибра 9S65, 2012 г.
ОБРАТИТЬ НА ПОЛЬЗУ
Если часы Omega успешно противостоят магнитному полю в полтора тесла, то Breguet Classique Chronometrie 7727 сами имеют в своем механизме сверхмощные миниатюрные магниты, создающие поле в 1,3 тесла. Патент на «магнитную ось» от 7 ноября 2010 года установил еще одну веху в истории часового искусства, поставив магнетизм на службу точности и надежности, и стал одним из более 100 патентов, полученных компанией Breguet за последние 10 лет.
Столь мощные магниты понадобились Breguet для решения сразу трех задач: минимизации потерь на трение, позиционной ошибки и защиты оси баланса от ударов. Опоры оси баланса традиционно являются одним из наиболее чувствительных элементов часов. Баланс — наиболее высокоскоростная часть механизма, к тому же находящаяся на самом дальнем от заводной пружины конце колесной передачи. Соответственно, он получает лишь малую толику энергии, при этом любое воздействие на него и потери энергии в его опорах оказываются наиболее критичными для хода часов.
При горизонтальном положении часов ось баланса традиционных часов опирается практически на одну точку — на торец одной из цапф. Соответственно, потери энергии на трение возникают только в точке контакта с поверхностью накладного камня и очень малы. При этом точка контакта расположена практически на оси, благодаря чему рычаг, с которым сила трения воздействует на баланс, также ничтожно мал.
Breguet Classique Chronome?trie 7727: патент на «магнитную ось» от 7 ноября 2010 года
Однако ситуация меняется при любом из вертикальных положений часов, когда ось «ложится» на сквозные камни. Соответственно, с камнями контактируют уже две цапфы оси, и сила трения действует не по оси вращения, как в горизонтальном варианте, а на расстоянии от нее, равном радиусу цапфы. Из-за возникающего плеча рычага потери на трение в этом случае существенно возрастают, что приводит к падению амплитуды баланса, ускорению его колебаний и хода часов.
Для уменьшения потерь производители стремятся сделать цапфы возможно малого диаметра, с той же целью отверстия в сквозных камнях баланса в механизмах высокого класса изготавливают с оливообразными закруглениями кромок (т.н. оливаж). Однако до конца избавиться от проблем все равно не удается: ось должна быть достаточно толстой, чтобы выдерживать нагрузку при ударах. Специалисты Breguet модифицировали традиционную систему, сделав накладные камни очень тонкими и поместив позади них мощные микромагниты, которые обеспечивают центральное положение и саморегулировку оси баланса. Поле, создаваемое магнитами, воздействует на ось баланса с силой, превосходящей силу тяжести. Благодаря тому, что один магнит мощнее другого, верхний конец оси находится в постоянном соприкосновении с накладным камнем, причем сила этого соприкосновения практически постоянна.
Калибр 574DR от Breguet с микромагнитами, помещенными в основание камнеи? оси баланса, создающими поле в 1,3 тесла
В результате ось баланса как бы парит в воздухе, и в любом положении часов — горизонтальном или вертикальном — положение оси и сила трения остаются неизменными. Более того: при смещении оси баланса в результате удара магнитный подвес действует как амортизирующее устройство и возвращает ось в исходное положение. Поэтому здесь нет ни традиционных сквозных камней, служащих причиной повышенного трения при вертикальном положении механизма, ни пружин системы Incablock.
Разумеется, наличие мощных магнитов потребовало избавиться от железных деталей в составе механизма. Калибр 574DR оснащен двойной пружиной баланса, анкерной вилкой и спусковым колесом из кремния. Снижение трения в опорах баланса позволило обеспечить запас хода в 60 часов при частоте баланса 10 гц — хотя высокоскоростной баланс традиционно требует больше энергии и сокращает срок автономности часов.
Благодаря новым разработкам средняя точность хода модели с артикулом 7727 достигает отклонения в —1/+3 секунды в сутки, что существенно превосходит стандарты COSC. Кроме того, позиционная ошибка (разница в точности хода между 6 положениями) была сокращена до —2/+4 секунд в сутки.
В 2013 году TAG Heuer предмтавила хронограф Carrera MikroPendulumS, выполненныи? с применением сразу двух магнитных колебательных систем, одна из которых интегрирована в турбии?он
НА МАГНИТНОМ ХОДУ
2010 год вообще стал годом смены полярности в отношении часовщиков к магнитному полю. Одновременно с Breguet публика увидела концепт TAG Heuer Pendulum, в котором магниты впервые в истории часового дела заменили спираль.идея кажется простой и ожидаемой: задача спирали — возвращать баланс в исходную точку, и почему бы не попробовать заменить столь тонкую деталь, как волосок, на что-то другое? Способность магнитов отталкиваться пришлась весьма кстати: инженеры под руководством ги Семона смонтировали на мосту своеобразный статор, состоящих из двух дугообразных магнитов, а ось баланса превратили в ротор, разместив на ней миниатюрные магниты. На выставке в Базеле публика изумленно рассматривала первые в мире полностью механические наручные часы, не имевшие спирали.
Однако тут же послышался рой голосов скептиков, сомневавшихся в том, что данное решение когда-либо будет использовано в серийных моделях. Да и сами представители компании неустанно подчеркивали, что это всего лишь концепт, призванный расширить представление о возможностях часового дела. Причина скепсиса состояла в том, что поле постоянного магнита очень резко слабеет с ростом температуры — это влияние гораздо сильнее, чем на упругость спирали. Более того, каждый магнитный материал имеет так называемую «точку Кюри», после нагревания до которой он полностью и навсегда теряет магнитные свойства. Например, большинство магнитов, использовавшихся еще 40—50 лет назад, боялись нагрева даже до 80о — сауна или долгое лежание на жарком солнце были для них смертельными. TAG Heuer Pendulum работал на распространенном сегодня самарийкобальтовом магните, чья точка Кюри находится около 400о и уже при привычном для человека диапазоне температур этот материал достаточно сильно меняет свои магнитные свойства.
Вторая сложность заключалась в том, что напряженность магнитного поля убывает примерно пропорционально квадрату расстояния. Применительно к TAG Heuer Pendulum это означает, что статор может оказывать сильное воздействие на ротор только на очень коротком участке дуги, что накладывало серьезные ограничения на амплитуду баланса. В отличие от спирали, сила упругости которой при сжатии меняется линейно, воздействие статора на ротор происходит по намного более сложному закону, что затрудняло расчет и регулировку конструкции.
Из-за отсутствия спирали из двух возможностей настройки периода колебаний регулятора в магнитных часах остался только один: изменение момента инерции баланса.
Кстати, интересно посмотреть, как справились с аналогичными проблемами специалисты Breguet. В калибре 574DR зазор между магнитом и осью определяется толщиной накладного камня и остается все время фиксированным. Соответственно, все время одинаковой остается и воздействие магнитов на ось. Поскольку магниты здесь используются только в качестве подвеса, к тому же расположены по обе стороны оси, изменение их поля при росте температуры происходит по приблизительно одинаковому закону, и положение оси в пространстве, а значит, сила трения, почти не меняется. Непосредственно в процессе регулировки частоты колебаний магниты не участвуют, а чувствительность кремниевой спирали к температуре очень мала. Таким образом, самое страшное, что может произойти с этими часами при росте температуры, — несколько снизятся противоударные свойства магнитного подвеса.
X-Treme-1 от Christophe Claret с магнитными указателями часов и минут была придумана часовщиками Фредериком Ришаром и Оливье Ранденом, а разработана совместно с Высшеи? инженернои? школои? кантона Во (HEIG-VD)
Три года потребовалось команде TAG Heuer на эксперименты и изучение новых сплавов, чтобы подобрать материал, минимально меняющий свои свойства с ростом температуры. Решение проблемы нашлось в виде добавки в традиционную пару самария и кобальта 48% гадолиния — также магнитного материала, но с необычайно низкой точкой Кюри всего 19о. Выяснилось, что сплав трех этих материалов при определенной пропорции дает стабильное магнитное поле в диапазоне температур от 20о до 60о. Вторую проблему — малую рабочую амплитуду баланса — в TAG Heuer превратили в преимущество. Во многих специальных приборах времени, призванных засекать короткие отрезки с особо высокой точностью, часовщики уже давно применяют высокоскоростные балансы с малой амплитудой. Именно этот подход использовала и сама TAG Heuer, конструируя свои знаменитые «микрографы», являющиеся на сегодняшний день абсолютными рекордсменами по точности засекаемых промежутков времени.
И вот на Базельской выставке этого года публике были представлены первые в мире серийные часы «на магнитном ходу» — TAG Heuer Carrera MikroPendulum. Длинное название полностью раскрывает особенности новинки: в корпус Carrera поместили хронограф, способный засекать сверхкороткие интервалы времени (Mikro), основанный на использовании магнитов (Pendulum).
Подобно другим разработками серии Mikro, в механизме новых часов функционируют две независимые колесные системы. Одна из них работает на индикацию текущего времени и представляет собой абсолютно традиционный механизм со спиралью и балансом с частотой 4 гц (28 800 пк/ч) и запасом хода 42 часа. Вторая колесная система с собственным барабаном предназначена для замера интервалов, и вот здесь-то кроется главная особенность модели: как и в концепте Pendulum, возвращающий момент балансу придает не упругость волоска, а магнитное поле. По сравнению с экспериментальной моделью, серийная конструкция приобрела множество отличий. Первое — это новый материал магнитов — самарий-кобальт-гадолиний. Второе — редуцированный баланс с частотой колебаний 50 гц (360 000 пк/ч). С точки зрения владельца, столь высокая частота позволяет хронографу засекать интервалы длиной всего 1/100 секунды. А с точки зрения конструкторов, использование такой скорости является вынужденной мерой, обусловленной малой амплитудой магнитного баланса. Отдельная заводная пружина обеспечивает хронограф энергией, достаточной для работы в течение 90 минут.
Серьезным вызовом для конструкторов TAG Heuer стала разработка магнитной системы. Как говорилось, напряженность магнитного поля очень сильно меняется с расстоянием, и работоспособность конструкции целиком зависит от верности математических выкладок. Магниты широко применяются в других отраслях — например, в космической технике, однако габариты применяемых там устройств и магнитов существенно больше, что упрощает проектирование. Часовщикам же пришлось первыми столкнуться с невидимыми полями, можно сказать, на микроуровне. По словам ги Семона, расчет геометрии только одного магнита для часов, работающих с частотой 50 гц, занимает три дня. Наградой для инженеров TAG Heuer стала точность хронометра на магнитном ходу, которая укладывается в 10 сек/сутки в привычном для человека диапазоне температур.
Одновременно с Carrera MikroPendulum мануфактура представила еще одну новинку — концептуальный хронограф Carrera MikroPendulumS, выполненный с применением сразу двух магнитных колебательных систем, одна из которых интегрирована в турбийон. Одна из них используется для индикации текущего времени, вторая — для замера интервалов. Частота работы базового механизма — 12 гц, хронографа — 50 гц. Хронографическое устройство часов с турбийоном функционирует на частоте 360 000 пкч и способно измерять промежутки с шагом в 1/100 секунды.
При этом каретка совершает 12 оборотов за минуту, что делает этот турбийон самым быстрым в мире.
TAG Heuer Carrera MikroPendulumS наглядно демонстрирует специфику магнитного регулятора. Для того чтобы часы обладали приемлемым запасом хода, потребовалось снизить частоту баланса основной системы до 12 гц. Это больше, чем у знаменитых зенитовских калибров, и для обычных пружинных часов почти автоматически означало бы высокую точность хода. Увы, для магнитного регулятора скорости оказалось недостаточно: суточная погрешность составляет целых 50 секунд.
ПРИТЯГАТЕЛЬНАЯ СИЛА
Тема магнетизма сегодня притягивает часовщиков как магнит. Кто-то хочет обезопасить часы от невидимых полей — президент Omega Стивен уркхарт обещал к 2017 году перевести все выпускаемые маркой часы на такой же уровень магнитной независимости, как новый Speedmaster. Другие стремятся использовать магнетизм для измерения времени. По мнению того же ги Семона, магнитный регулятор найдет применение прежде всего, в высокоточных приборах, замеряющих короткие интервалы. Математические расчеты показали, что возможно создать стабильную систему, работающую на частоте 500 гц, что недостижимо для обычной спирали. Важным плюсом новой конструкции является и ее технологичность. Рассчитать параметры нового регулятора действительно сложнее, чем в варианте баланс-спираль, и для производства магнита с заданными параметрами требуется очень сложное оборудование. Зато исчезают все неопределенности, связанные с составом сплава и обеспечением постоянных характеристик спирали, что делает производственный процесс более предсказуемым. «Спираль — это подгонка, регулировка, одним словом — шаманство, а магниты — это расчет и чистая физика», — говорит Семон.
Вместе с тем и он не ожидает, что магнитный регулятор заменит обычную спираль — слишком много еще неизученного в этой сфере. В этой ситуации одинаково естественным выглядят и интерес часовщиков к теме магнетизма, и использование его скорее в качестве декоративного фактора — как это было в новинке Christophe Claret 2012 года. В модели X-Treme-1 роль индикаторов часов и минут выполняют не стрелки, а две двигающиеся по сапфировым трубкам металлические сферы. Причем никакой видимой связи между сферами и механизмом нет: волшебством движения сфер управляют миниатюрные, но мощные магниты, скрытые в корпусе часов.
История науки дает немало примеров, когда возможности таятся в явлениях, которые еще недавно считались проблемами. Достаточно сказать, что замечательные свойства уже упомянутого сплава инвар основаны на явлении магнитострикции — свойстве некоторых материалов менять свои форму и размеры под воздействием магнитного поля. При изменении температуры расширение металла оказывается заблокированным происходящим одновременно изменением структуры магнитных полей, генерируемых атомами — примерно так описывают специалисты процесс нагревания инвара. Правда, вопрос о том, как именно происходит взаимодействие атомов в металлической решетке хитрого сплава, за 120 лет, прошедших с момента его открытия, так и не нашел окончательного решения. Что ж, это показывает, что магнит таит в себе еще немало непознанного — так что новые открытия и часовые премьеры не за горами.
Опубликовано в журнале "Мои Часы" №4-2013