Групповой баланс
Групповой баланс Двойные турбийоны от Breguet и Rudis Sylva, тройной от Антуана Прециузо, квадрупл-турбийон от Робера Грюбеля и Стивена Форси, сдвоенные спирали от Audemars Piguet, F.P. Journe Invenit et Fecit и H. Moser & Cie – что это, актуальный тренд?
Групповой баланс Двойные турбийоны от Breguet и Rudis Sylva, тройной от Антуана Прециузо, квадрупл-турбийон от Робера Грюбеля и Стивена Форси, сдвоенные спирали от Audemars Piguet, F.P. Journe Invenit et Fecit и H. Moser & Cie – что это, актуальный тренд?
Зачем нужны дублирующиеся детали – для красоты, форса, выкачки денег из клиентов? Или же, по аналогии с поговоркой про два ума, несколько баланс- спиралей в часах действительно лучше одного? Тогда как они работают? В общем, появление на часовом рынке оригинальных часов, в которых используются двухчастотные балансовые системы, требует серьезного рассмотрения.
Более трех сотен лет человечество использует часы Галилея-Гюйгенса, построенные на принципе колебательной хронометрии. Если очень кратко, его суть заключается в том, что вместо линейки с сантиметровыми делениями за эталон измерений берется какое-то колебательное явление, повторяющееся, в определенном приближении, с неизменной частотой.
В привычных нам часах аналогом мельчайшей раз- метки линейки служат колебания маятника или пары баланс- спираль. И всем был бы хорош этот принцип, если бы не одно «но»: в отличие от линейки, где мы можем нанести деления строго одинакового размера, отмеряемые маятником или балансом промежутки времени никогда не будут строго идентичными.
У нас нет возможности «приложить» друг к другу колебания, совершенные в разные моменты времени, чтобы сравнить их между собой, к тому же мы не можем изолировать колебательную систему от внешних воздействий. Наши часы начинают отставать или спешить под воздействием изменений температуры, давления, магнитных и гравитационных полей, и даже под влиянием другой колебательной системы.
Как это часто бывает в науке, взаимное воздействие друг на друга двух колебательных систем было обнаружено совершенно случайно. Однажды великий ученый эпохи Возрождения Роберт Гук положил свои идущие карманные часы на груз торсионного маятника (рис.1).
О том, зачем он это сделал, никаких сведений история не сохранила, да это и не важно. Важно, что Гук обратил внимание на то, что под действием колебаний баланса-«фолио» маятник стал раскачиваться, и в 1678 году описал это явление в своем труде «О восстановительной способности» (De Potentia Restiutiva). Гук был занят исследованием зависимости деформации упругого тела от величины вызвавшей ее силы и дальнейшие эксперименты с маятником и часами прекратил.
А жаль – иначе бы он наверняка обнаружил еще много интересного. Нечаянный эксперимент Гука является проявлением частного случая кинетической отдачи. Так же, как вылетающая из ствола пуля толкает назад ружье, вращающийся баланс старается повернуть в обратную сторону платину часов.
Пока часы лежат на столе и сила трения корпуса часов о стол велика, такое воздействие визуально незаметно. Но оно есть, и когда часы оказались подвешенными на нити, балансу удалось стронуть с места корпус вместе с маятником.
Более того, существует и обратное воздействие, которое для работы часов куда более критично: колеблющийся корпус заставляет вращаться баланс. А если тот уже совершает колебания в паре со спиралью, то движения корпуса внесут погрешность в эти колебания.
Получается следующая картина: колебания баланса вызывают микроскопические вращательные движения корпуса часов, а те, в свою очередь, приводят к изменениям параметров колебания баланса.
Такие возмущения называют паразитными колебаниями. Часовщики заинтересовались связанными колебаниями только спустя полстолетия после Гука. В начале XVIII века парижский мастер Иоганн Баптист Дютерер сконструировал часы с двумя маятниками и одним спуском (рис. 2).
До нас дошел его «Трактат о хронометрии», где была описана конструкция спуска, и два экземпляра копий этих часов, выполненных в 1780 году придворным часовщиком короля Франции Антидом Жанвье.
В середине XVIII века к идее использовать связные колебания пришел великий английский мастер Джон Гаррисон. Почти как Гук, он случайно подвесил свои знаменитые морские часы «отдыхать» на гвоздик в стене и обнаружил, что они стали раскачиваться под действием колебаний своего баланса.
Разобравшись с механизмом этого явления, Гаррисон вскоре использовал его в конструкции первого морского хронометра. Сегодня паразитные колебания обязательно учитываются инженерами при конструировании часов и других приборов.
А специальный прибор амплискрипт, основанный на точной регистрации воздействия баланса на корпус часов, помогает определить недостатки колесной системы часов и распознать дефект в работе каждой отдельной колесной пары.
Амортизатор и противофаза
Поскольку мы имеем дело с кинетической отдачей (говоря языком физики – с законом сохранения момента инерции), то нарушения хода, вносимые в работу часов паразитными колебаниями, зависят от величины присоединенных масс, т.е. от массы баланса и массы часов со всем, что к ним «пристегнуто» (ремешок, стол или хозяин).
А эти величины в течение времени меняются. Для наручных часов ситуация усугубляется тем, что при обычной носке движения руки представляют собой угловые колебания в плоскости баланса часов.
Возникающий при этом паразитный вращающий момент на его оси вызывает существенные возмущения автоколебаний в часах. Даже в камертонных часах повышенной точности Bulova Accutron разница суточного хода достигала 25–30 процентов в зависимости от того, лежали эти часы весь день на столе или их носили на руке.
Стандартный метод снижения помех за счет увеличения момента инерции баланса в данном случае оказывается бесполезным, так как больший момент инерции приводит к увеличению возмущающего момента, ибо его величина во время колебаний руки прямо пропорциональна моменту инерции баланса часов.
Обычно для защиты часов от вредного воздействия изменения присоединенных масс и других механических воздействий (вибрации, удары и т.п.) используются специальные амортизаторы, на которых подвешивается механизм или колебательная система часов.
Именно по этому пути пошли компании TAG Heuer, Wyler и B.R.M, которые разными способами защищают механизмы своих моделей от ударных воздействий и изменений присоединенных масс. Richard Mille и B.R.M «подвешивают» узел баланса.
А TAG Heuer в этом году встроил между корпусом часов и механизмом амортизаторы из особого материала, который эффективно гасит вибрацию. Но еще большие возможности часовщикам дают многобалансовые системы.
Использование не одной колебательной системы баланс-спираль, а двух, совершающих противофазные колебания (когда один баланс двигается по часовой стрелке, а второй – против), позволяет значительно повысить точность часов.
В этом случае кинетические реакции механизма часов и вызываемые взмахами руки паразитные моменты на оси баланса взаимно компенсируются, так как они оказывают на балансы разнонаправленное воздействие.
Именно противофазные колебания двух балансов использовал в своих часах Гаррисон, чтобы снизить воздействие морской качки. 2 + 2 = 5 Когда лет пять назад на рынке один за другим стали появляться часы с несколькими балансами, большая часть публики, разбираясь с предназначением очевидно непростой конструкции, вполне удовлетворилась словами о том, что «два баланса точнее одного».
Вроде все правильно: уже само по себе среднеарифметическое суточного хода двух часов будет лучше, чем характеристики худших часов из такой пары. А если мы имеем два баланса, колеблющихся в противофазе (когда один баланс двигается по часовой стрелке, а второй – против), то будет достигнут еще больший эффект, так как благодаря одновременным и разнонаправленным движениям будут нивелированы почти все внешние воздействия.
В этом случае кинетические реакции механизма часов и вызываемые взмахами руки паразитные моменты на оси балансов взаимно компенсируются, так как они оказывают на балансы разнонаправленное воздействие.
Собственно, примерно на этом и остановились часовщики в публичных описаниях своих конструкций. «Два баланса», «резонанс» «противофазные колебания» – чаще всего именно эти слова мы можем прочитать в прессрелизах.
Однако этими плюсами преимущества двухбалансовых часов не ограничиваются. Но чтобы разобраться в них, нужно дать небольшие теоретические пояснения. Ведь сложная конструкция – это не просто набор каких-то компонентов, а система, в которой благодаря комбинации компонентов появляются какие-то новые свойства и возможности.
Для начала напомним читателям про ту знаменитую роту солдат, что разрушила мост из школьного учебника физики. Точнее – про явление резонанса. Его суть примерно в следующем: каждое упругое тело имеет собственную частоту колебаний, и если частота воздействия внешней силы становится равной этой собственной частоте, то амплитуда колебаний резко возрастает.
Размеренный марш солдат и стал такой внешней силой, раскачавшей мост. История техники знает немало примеров,когда из-за неучета резонанса разрушались огромные станки и турбины.
А при грамотном расчете явление резонанса активно используется в самых разных технических системах.
А теперь представим, что вместо неподвижного тела мы взяли некую систему, совершающую автономные колебания (например, маятник или баланс-спираль), а внешнее воздействие на нее также оказывает не просто какая- то сила, а другая колебательная система (назовем ее эталонной), более мощная, или, как говорят часовщики, более добротная (под понятием «добротность» понимают отношение энергии, запасенной в колебательной системе, к энергии, теряемой ей за один период колебания.
Эта характеристика отражает способность системы противостоять внешним воздействиям). Например, мы каким-то образом свяжем между собой две пары баланс-спираль.
Так вот, в связке из двух колебательных систем наблюдается явление, называемое затягиванием частоты. Если мы будем менять частоту колебаний более «слабой» (менее добротной) системы, то при ее приближении на определенную величину к частоте колебания более добротной (эталонной) системы, частота колебаний автоматически установится равной этой частоте, и при этом значительно вырастет амплитуда колебаний.
Другими словами, более добротная колебательная система как бы затягивает на свою частоту менее добротную систему, «подравнивает» ее под себя. Полоса частот вблизи частоты колебания эталонной системы, внутри которой происходит затягивание, называется полосой затягивания.
Очень важно, что небольшие отклонения нестабильной системы, находящиеся внутри полосы затягивания, никак не влияют на частоту эталонной системы. Принцип затягивания частоты хорошо известен всем, кто связан с радиотехникой.
Он используется в генераторах частоты, например во всех мобильных телефонах. Зачем такие сложности, спросите вы? Дело в том, что в часах колебательная система связана со спуском.
С одной стороны, без него нельзя: именно он передает необходимую энергию и «отсчитывает» колебания, вместе с колесной передачей преобразуя их в дальнейшее вращение стрелок.
Однако при этом спуск неизбежно вносит искажения в работуколебательной системы, понижая ее добротность и тем самым ухудшая точность часов. Свою лепту вносит и постоянно меняющийся момент, передаваемый колесной системой от пружины. Используя явление затягивания частоты, мы можем сконструировать часы, в которых будет две колебательные системы. Одна, как обычно, будет связана со спуском и примет на себя все передаваемые им возмущения.
А вторую мы можем освободить от этой «нагрузки», оставив свободной. Ее добротность будет выше, колебания более стабильны, и она «подравняет» под себя систему, связанную со спуском.
Подобные конструкции получили название двухчастотных колебательных систем. Маятник Гука с лежащими на нем часами – это частный случай двухчастотной пассивной колебательной системы.
Двухчастотной потому, что баланс-спираль и подвешенный на нити маятник с часами имеют разные собственные частоты колебаний. А пассивной потому, что маятник не имеет собственного спускового регулятора и его колебания поддерживаются энергией, «отсасываемой» от колебательной системы баланс-спираль.
Соответственно, если и вторая колебательная система будет иметь собственный спуск и способность поддерживать автоколебания, то получим активную двухчастотную колебательную систему.
Помимо двухчастотных существуют и колебательные системы, состоящие из большего числа компонент, соответственно с большим числом собственных частот колебаний. Такие системы называют многочастотными.
Но сколько бы ни было частот, все системы основаны на принципе затягивания. Возникающие в часах с многочастотными системами новые физические явления открывают новые возможности для повышения точности и помехоустойчивости.
При этом компонентами для создания сложных конструкций могут являться знакомые и отработанные в производстве одночастотные колебательные системы, например баланс- спираль. Разумеется, помимо плюсов двухчастотные колебательные системы имеют и минусы.
Например, если частота нашей «слабой» колебательной системы по каким-то причинам выйдет из полосы затягивания, то произойдет очень резкий скачок ее амплитуды.
Настолько резкий, что это может привести к останову часов или явлениям, называемым пристуком и галопированием баланса. Такой скачок амплитуды называют гистерезисом. Но хватит умничать, давайте посмотрим, как эти эффекты используют в часах.
Революция или возрождение?
Пресс-релизы и журнальные статьи, рассказывающие про современные наручные часы с двух– и более балансовыми системами пестрят словами «революционный», «новаторский» и т.п.
Но в данном случае куда более уместно употребить термин не «революция», а «возрождение», ибо внимательное обращение к многовековой истории часового дела наглядно демонстрирует нам справедливость общеизвестного высказывания, что «все новое – это хорошо забытое старое».
Действительно, большинство новейших моделей с многобалансовыми колебательными системами – двух– или даже трехбалансовыми – работают по принципу часов, которые были созданы и описаны несколько сотен лет назад и достаточно прочно забыты.
Тогда же, почти 300 лет тому назад, были придуманы и созданы прототипы всех современных часов с многочастотными балансовыми системами: неполными с двумя спиралями и одним балансом, полными с двумя одинаковыми системами баланс-спираль и ряд их различных модификаций.
Известный историк часов и часового дела Давид С.Ландес в предисловии к своей книге Revolution in Time справедливо указывает: «После часов Бреге все только копировали его модели или его концепции».
Первыми часами с двумя парами баланс-спираль стал навигационный хронометр, созданный в 1735 году Джоном Гаррисоном и вошедший в историю под названием «Морские часы Гаррисона No1».
Устройство этих часов известно достаточно хорошо. Есть и многочисленные описания, и сами часы, сработанные руками Гаррисона, а в последние годы сразу несколько компаний, в том числе английская Comitti of London, выпустили реплики, повторяющие модель Гаррисона (см. стр. 80).
Два баланса выполнены в виде тяжелых шаров, закрепленных на концах свободно вращающихся на осях перекладин. Обе перекладины балансов часов Гаррисона связаны между собой упругой S-образной пружиной, концы которой закреплены в рольках, напрессованных на оси балансов (как на рис. 3б).
Такая форма завивки обеспечивает требуемые противофазные колебания балансов. Пружинный двигатель этих часов был снабжен улиткой с целью стабилизации величины импульсов,ведь эта величина падает по мере раскручивания главной пружины.
Таким образом, уже в первом морском хронометре была использована эффективная двухчастотная колебательная система. Сдвоенные спирали встречной завивки уменьшали неизохронную погрешность, а «спарка» двух балансов при их противофазном движении позволяла взаимно компенсировать паразитные воздействия на них морской качки.
В результате морской хронометр Гаррисона имел очень приличную по тем временам погрешность – порядка 50 секунд в сутки. Аналогичный морской хронометр, выполненный сегодня из современных материалов, дает результаты +/– 2–4 секунды в сутки при 8-суточном запасе хода.
Один на двоих
Гаррисон показал возможность создания часов, пригодных для определения долготы во время длительных морских путешествий, и заложил основные принципы создания морских хронометров. После него работы по созданию новых, более простых, совершенных и точных конструкций начались с утроенной силой.
Одним из тех, кто внес значительный вклад в развитие часового дела, стал англичанин Томас Мюдж (1715 – 1794). В частности, ему принадлежит первая успешная попытка создания часов с одним балансом, но двумя спиралями.
Такая схема является наиболее экономным вариантом решения задачи снижения внешних воздействий на сердце часов – пару баланс-спираль. Колебательная система в часах Мюджа (рис. 4а) состояла из монометаллического баланса (1) и двух плоских спиральных пружин (2 и 3), установленных на оси баланса в верхней ее части.
Ось баланса (4) имеет С-образный изгиб, который освобождает место для размещения используемого шпиндельного спуска особой конструкции с коронным колесом (7).
Эту конструкцию Мюдж создал, чтобы стабилизировать величины импульсов привода при изменениях момента пружинного двигателя часов.
Стабилизация обеспечивается тем, что импульсы привода передаются балансу не непосредственно, а с помощью входящих в конструкцию этого спуска двух небольших спиральных пружинок, которые накапливают стабильные порции энергии раздельно для импульсов, подталкивающих баланс дважды за период колебаний в прямом и обратном направлении его колебаний.
Две колебательные системы образованы в данном случае балансом в паре с каждой из спиралей. Собственные частоты этих систем делаются одинаковыми путем установки одинаковых спиралей, в силу чего условия затягивания частоты выполняются автоматически.
Цель установки двух спиралей состоит в том, что при их встречной намотке компенсируются моменты реакции в заделке концов спиралей и таким образом устраняются вносимые ими неизохронные погрешности колебаний баланса (при однонаправленной намотке спиралей неизохронная погрешность сохраняется и удваивается).
Конструкции, в которых один баланс связан с двумя спиралями, являются наиболее простыми и эффективными среди многочастотных колебательных систем. Вместе с тем они позволяют существенно снизить влияние на колебательную систему внешних факторов.
После Мюджа над дальнейшем совершенствованием морских часов работали лучшие часовщики того времени – Ирншоу, Арнольд, Берту, Леруа и другие.
Больше всех преуспел гениальный французский ученый и часовщик Пьер Леруа (1717 – 1785 гг.) – сын легендарного основателя французской школы часового дела. Совместно со своим учителем Анри Сюли он создалсвои морские часы.
Леруа провел большую научную работу по устранению почти всех основных недостатков известных ему хронометров.
Свои часы он снабдил эффективной системой термокомпенсации, первой в мире конструкцией свободного хода с передачей одного импульса за период колебания баланса и, самое главное, использовал открытый им способ изо- хронизации системы баланс-спираль путем выбора оптимальной величины угла между точками крепления внутреннего и внешнего концов спирали.
При испытании в суровых морских условиях часы Леруа показали выдающийся для того времени результат – суточный ход не более +/– 32 секунды. Ободренный таким успехом и осознавая значение этих часов для Франции, в 1766 году Леруа лично преподнес их королю Людовику V.
Известный английский историк часового дела и хронометрии Д.Гоулд писал: «Это изделие увековечило имя Пьера Леруа на все времена как одного из величайших часовщиков, когда-либо живших на свете».
Схема этих часов, позаимствованная из его рукописи, приведена на рис. 4б. Их баланс (1), сидящий на оси (4), сопряжен с двумя встречно навитыми одинаковыми плоскими спиралями.
Углы между точками крепления этих спиралей в колодках на оси баланса и на платине часов (6), определены экспериментально таким образом, что остаточная неизохронная погрешность использованной пары спиралей встречной намотки была практически сведена к нулю.
Система термокомпенсации состоит из двух стеклянных трубок (5) с шарами наверху, заполненными спиртом, в то время как их нижняя горизонтальная часть заполнена ртутью. При перепадах температуры объем спирта изменяется, вызывая перемещение ртути относительно оси баланса, изменяя таким образом момент его инерции.
И наконец, свободный ход этих часов содержал почти все преимущества современных хронометровых ходов и, по сути дела, был их прямым предшественником. В последние годы часы с двумя спиралями выпустили несколько известных часовых компаний.
В частности, Audemars Piguet показала модель с собственным спуском Millenary Deadbeat Seconds в золотом корпусе и ценой более 6 миллионов рублей. В механизме этих часов АР2905 с семидневным запасом хода установлен баланс с двумя спиралями частотой 21 600 пк/ч.
Особо следует отметить компанию H.Mozer, организовавшую производство сдвоенных (парных) спиралей для своих часов Moser Perpetual 1. После пятилетней исследовательской работы фирмы Precision Engineering AG и ее руководителя доктора Штраумана, создавшего прославленный сплав для спиралей Nivarox, этими спиралями комплектуются все часы H.Moser.
Хронометр в резонансе
Первым из современных мастеров двухбалансовые часы представил любимец всех теоретиков и практиков часового дела, женевский мастер Франсуа-Поль Журн.
Своим идейным вдохновителем Журн считает придворного механика- часовщика Антида Жанвье (Antide Janvier), который в 1780 году изготовил два образца реально действующих маятниковых часов на основе связки из двух маятников, колеблющихся противофазно на единой резонансной частоте.
Оба этих образца сохранились до наших дней: один хранится в знаменитом музее Patek Philippe, а второй – у самого Журна. Ради справедливости стоит указать, что часы Жанвье были декорированной копией модели, созданной за 40 лет до этого парижским мастером Иоганном Баптистом Дютерерром.
Свои наручные часы Журн назвал Chronometre a Resonance («Хронометр в резонансе»). В них установлены по сути два механизма с общим узлом ручного завода и упругой связкой балансов, обеспечивающей их колебания в резонансе в пределах полосы затягивания.
Такое построение реализует работу двух- балансовых часов с затягиванием по активной схеме. В силу такого построения часы обладают повышенными точностными показателями: максимальным суточным ходом от +2,324 сек/сутки до – 1,851 сек/сутки.
А сам Журн гарантирует максимальный суточный ход +/– 3,0 сек/сутки. Он утверждает, что это лучший результат, достигнутый сегодня в механических наручных часах. Однако прелесть часов Журна состоит не в этом, а в том, что он сумел оригинально распорядиться особенностями модели.
В качестве дополнительной функции часов Журна было выбрано одновременное определение текущего времени двух различных часовых поясов, и вот в этом деле Chronometre a Resonance и проявляют свое особое свойство: погрешность рассогласования показаний времени в двух поясах вообще отсутствует в силу затягивания частот колебаний обоих балансов.
Часы автоматически выравнивают ход обоих механизмов, даже если по каким-то причинам рассогласование составит до +/– 5 сек/сутки по суточному ходу.
Воплощение Бреге
Одна из самых примечательных моделей Breguet – Classique Grande Complication 5347 Twin Rotating Tourbillons. Эти часы в превосходном платиновом корпусе – гимн самому красивому и престижному усложнению часового искусства – турбийону, который изобрел Авраам-Луи Бреге.
Суть этих потрясающих часов отражена в самом названии модели Twin Rotating Tourbillons: два турбийона, соединенных мостом и колесной передачей, расположены на вращающемся циферблате!
Как указано в патенте, конструкция использует принцип затягивания частоты, а передаточным звеном выступает сама платина механизма. Ко всему прочему два турбийона компенсируют позиционную погрешность хода обоих узлов баланс-спираль.
Ну, и наконец, вращающийся вокруг своей оси со скоростью 1 оборот за 12 часов циферблат тоже по сути выполняет роль турбийона! О возможности создания часов повышенной точности на основе двух взаимодействующих колебательных систем Авраам-Луи Бреге заявил еще в 1790 году, и в 1810-м в его мастерской были созданы два экземпляра карманных часов, имевших парные балансы.
А идею использовать взаимодействие двух турбийонов посредством дифференциальной передачи описал и запатентовал в 1930 году швейцарский мастер Вуиллемье.
Гармонический осциллятор
В этом году на выставке в Базеле совсем еще юная компания Rudis Sylva представила новейшие двухбалансовые часы Oscillateur Harmonieux («Гармонический осциллятор»).
В них применена двухбалансовая колебательная система из двух идентичных балансов с собственной частотой 3 Гц (21 600 пк/час), связанных друг с другом через зубчатую передачу, образованную сцепляющимися друг с другом ободами их балансов согласно рассмотренной выше схеме (рис. 3 в).
Поддержание автоколебаний осуществляется посредством свободного анкерного спуска, подпитывающего энергией один из балансов. Второй баланс совершает свободные колебания, и повышенная стабильность его колебаний определяет повышенную точность часов.
Модель имеет пружинный двигатель с ручным заводом, резерв хода до 60 часов. Само появление подобных часов в исполнении новой на рынке компании наглядно подтверждает, что работы в этом направлении ведутся все более интенсивно.
Однако два баланса – не предел того, что можно поместить в корпусе наручных часов. Несколько лет тому назад независимый мастер Антуан Прециузо запатентовал модель 3 Volution Tri-Tourbillon – наручные часы, построенные на связке из трех балансов обычного типа, настроенных в резонанс и работающих в режиме затягивания частоты.
Пружинный двигатель этих часов состоит из двух барабанов, последовательно соединенных в кинематической схеме часов. Основная колесная передача стрелочного механизма имеет стандартную структуру с часовым и минутным колесами.
Но от последнего имеется ответвление в виде колесной пары, приводящей во вращение центральный ролик, вращающий, в свою очередь все три турбийона с размещенными в них и настроенными в резонанс системами баланс-спираль.
Упругая связь балансов осуществляется за счет вибраций особо гибкой пластины. Вся колебательная система работает по принципу пассивной схемы с той разницей, что вместо одной свободной колебательной системы в данном случае используется связка из двух свободных колебательных систем, колебания которых поддерживаются за счет энергии спускового регулятора с рабочей колебательной системой и свободным анкерным ходом.
Завершая обзор многочастотных балансовых часов, самое время задуматься, зачем ведущие швейцарские часовые компании выделяют массу средств и усилий на развитие этого направления?
Почему производством столь сложных часов всерьез занялся даже гениальный организатор часового производства глава Swatch Group Николас Хайек-старший?
Назад в будущее?
История развивается по спирали, и сегодня мы частенько встречаем многие отброшенные когда-то технические решения. Так получилось и с многочастотными часами.
Последние 50 лет для механических часов смело можно назвать периодом застоя. При внешнем буйстве красок и разнообразии усложнений конструкции и характеристики их основных узлов за это время не претерпели серьезных изменений.
Подтверждением тому служат и практически не меняющиеся на протяжении многих лет требования к показателям точности часов и хронометров. Конечно, наивно ожидать от механики таких темпов развития, как от кварцевых – застой объясняется прежде всего тем, что обычные конструкции не в состоянии ничего противопоставить разнообразным внешним воздействиям.
И здесь настало время обратиться к истории. Создатели первых многочастотных часов не догадывались о большей части возможностей, которые открывают подобные конструкции.
Они создавали их для решения узких конкретных задач. Например, для компенсации влияния морской качки, как у Гаррисона, или компенсации неизохронной погрешности от паразитных моментов заделки концов спирали, как у Леруа.
Однако в процессе испытаний и доводки часов с многочастотными системами они неизбежно сталкивались с необъяснимыми на тот момент и совершенно неприемлемыми явлениями, как самопроизвольные резкие скачки амплитуды колебаний и даже останов часов.
Несмотря на более высокие характеристики, такие часы были непригодны для использования. Их и не стало – все морские хронометры после Гаррисона имели традиционную одночастотную колебательную систему.
Но идея не умерла. В 1921 году англичанин Шорт создал для Эдинбургской обсерватории астрономические часы с двумя взаимосвязанными маятниками, точность которых была столь высока, что вплоть до середины века такие модели использовались как эталон времени.
Часы Шорта работали в том числе во Всесоюзном НИИ метрологии в качестве головных часов Государственной системы единого времени СССР. Как это ни странно, кварцевые часы, почти вытеснившие сегодня механику, также являются по своей сути многочастотной системой.
Название «кварцевые» к ним прилепили производители и рекламщики, сделавшие таким образом акцент на материале колебательной системы, а не на типе конструкции, как это было в маятниковых или балансовых часах.
Кстати, название «кварцевые» гораздо больше подходит для появившихся в последние годы часов, все основные детали которых изготовлены из кремния (SiO2).
И вот мы видим, как история делает очередной виток. Возможно, мы сейчас стоим на пороге нового этапа в производстве традиционных механических часов, который связан с использованием многочастотных конструкций.
Те непреодолимые трудности, что заставили мастеров XVIII–XIX веков отказаться от своих идей, уже позади: современное развитие теории колебаний позволяет проектировать различные виды таких систем с гарантированной работоспособностью.
Благодаря своим особым свойствам двух– и трехбалансовые часы могут демонстрировать практически такие же показатели точности, как и кварцевые. При этом конструктивно они состоят из тех же деталей, что и обычная «механика»: те же балансы, спирали, детали спуска.
Это означает, что себестоимость их изготовления потенциально практически не будет отличаться от традиционных механизмов. Недорогие, механические, традиционные, сверхточные и при этом завораживающе красивые – может, такими и будут часы через 20 лет?
Опубликовано в журнале "Мои Часы" №4-2009