Il DIRITTO DI CONTARE della cronometria

Uno dei film più famosi e d’ispirazione del 2016 è stato Il diritto di contare; il film narra la storia delle donne nere che, all’inizio degli anni ‘60, lavoravano alla NASA e non avevano nessun tipo di visibilità. Gli astronauti erano costantemente sotto i riflettori ma i calcoli manuali che resero possibili i loro primi voli nello spazio furono effettuati, dietro le quinte, proprio da queste donne. Basti ricordare che, anche dopo l’introduzione dei computer IBM per il calcolo delle traiettorie, John Glenn rifiutò di salire a bordo del suo razzo finché queste donne non avessero controllato manualmente i calcoli. Il reale diritto di contare di queste figure.

È possibile creare un’analogia con gli elementi inseriti da Blancpain nei suoi movimenti per migliorare le prestazioni, la robustezza e la longevità. Mentre nuovi modelli e complicazioni salgono alla ribalta, queste caratteristiche continuano a fornire valore, con grande discrezione, ai loro proprietari. Il diritto di contare. In questo numero, mettiamo in evidenza tre esempi: bilancieri a spirale libera con regolazione inerziale variabile, spirali in silicio e bariletti a molla multipli.

BILANCIERE A SPIRALE LIBERA E REGOLAZIONE INERZIALE

Probabilmente, è legittimo affermare che il cuore del cronometraggio di un orologio è rappresentato dal bilanciere e dalla sua spirale. Infatti, per la determinazione della velocità, entrano in gioco le proprietà di entrambi. Quindi, è naturale che i sistemi utilizzati per regolare la velocità si concentrino su di essi. Attualmente, esistono due metodi principali per ottenere regolazioni di precisione del funzionamento degli orologi. Il metodo più diffuso utilizza la cosiddetta «racchetta». Questo sistema è incentrato sulla spirale. La racchetta è un piccolo braccio che ruota intorno all’asse centrale del bilanciere. La posizione del braccio accorcia o allunga la lunghezza effettiva della spirale, regolando in tal modo la velocità. Per regolare l’orologio, l’orologiaio spinge il piccolo braccio della racchetta, ruotandone la posizione ed effettuando così una regolazione di precisione della velocità di marcia1. L’altro metodo principale, focalizzato sul bilanciere, è detto «regolazione inerziale». Con il sistema a regolazione inerziale, la lunghezza della spirale, saldamente collegata alle due estremità, è fissa (gli orologiai usano il termine «bilanciere a spirale libera»). Per rendere possibili regolazioni minime della velocità, il bilanciere è dotato di solide viti (solitamente quattro), avvitabili sia verso l’interno sia verso l’esterno.

1 Solitamente, gli orologi si regolano in cinque posizioni: una orizzontale e quattro verticali. I proprietari degli orologi spesso pensano alle variazioni di secondi su base giornaliera, poiché l’orologio viene indossato durante il giorno e la sua posizione cambia costantemente in base ai movimenti del braccio del proprietario (l’ideale è +/- 0 al giorno); in realtà, le regolazioni della velocità esaminano le variazioni in ogni posizione, la media di tutte le posizioni e la deviazione massima fra le posizioni.

L’effetto sulla velocità è compara- bile a quello di un pattinatore su ghiaccio che ruota su sé stesso. Muovendo le viti verso l’esterno, l’inerzia del bilanciere aumenta, rallentando la rotazione. Si provi ora a immaginare un pattinatore con le braccia aperte. Muovendo le viti verso l’interno, l’inerzia diminuisce, aumentando così la velocità di rotazione, un po’ come quando un pattinatore su ghiaccio tiene le braccia lungo il corpo per ruotare più velocemente.

La regolazione inerziale si rivela migliore da vari punti di vista rispetto al sistema basato sulla racchetta e per questo motivo viene utilizzata per tutti i movimenti di Blancpain. Il primo vantaggio è il grado di precisione della regolazione. I bilancieri di Blancpain sono dotati di quattro viti di regolazione in oro. Gli orologiai sanno con precisione in che modo le regolazioni di precisione effettuate su queste viti agiscono sulla velocità; ad esempio, sanno che un quarto di giro equivarrà a una modifica di «x» secondi al giorno. Con il sistema basato sulla racchetta, invece, le regolazioni della velocità hanno un fattore di imprevedibilità. L’orologiaio che spinge leggermente il braccio della racchetta per modificarne la posizione non potrà avere la certezza del suo effetto sulla velocità finché non l’avrà testata. Il secondo vantaggio riguarda la robustezza, la stabilità e la resistenza agli urti. La struttura standard di un braccio della racchetta si inserisce nella parte inferiore con due minuscoli perni disposti lungo la spirale che li attraversa. La regolazione di precisione può essere influenzata dagli urti in vari modi. Ad esempio, può causare un impercettibile movimento del braccio, modificando così la velocità. Inoltre, poiché la spirale passa fra i due perni ma non è fissata saldamente a questi ultimi, può muoversi verso l’alto e verso il basso nello spazio fra i perni, causando piccole variazioni della velocità. Con il sistema di regolazione inerziale non si verifica nessuno di questi effetti. Analizziamo le differenze nel modo in cui è sviluppato un sistema di regolazione inerziale e la struttura dei suoi elementi. La posizione delle viti di regolazione rimane praticamente immutata, anche se esposta a urti, diversamente da quanto accade con il braccio girevole della racchetta. Inoltre, le estremità della spirale sono fissate saldamente, invece di avere l’estremità esterna che passa fra due perni e che di conseguenza è soggetta a movimento nello spazio.

SPIRALI IN SILICIO

Per molti anni, le spirali degli orologi svizzeri sono state realizzate con una speciale lega metallica come il Nivarox. Le sue proprietà hanno rappresentato un notevole progresso rispetto ai materiali usati in precedenza, per cui questa lega si è diffusa ampiamente in buona parte del settore. Il silicio, utilizzato da Blancpain nei suoi movimenti, è nettamente migliore rispetto ai materiali utilizzati in precedenza per la spirale. Ricorrere al silicio presenta numerosi vantaggi.

In primo luogo la forma ideale. Le spirali metalliche sono fabbricate con un processo che permette di ottenere un filo metallico dal diametro molto sottile e lo avvolge formando una spirale. Nel corso degli anni, il metodo di fabbricazione è nettamente migliorato, permettendo di ottenere maggiore uniformità del profilo e della forma della spirale. Tuttavia, è impossibile ottenere la perfezione assoluta. Il silicio invece, in quanto materiale high-tech, si può utilizzare per ottenere forme praticamente perfette. Invece di modellare il metallo in modo meccanico, creando una forma sempre più sottile e avvolgendola, le spirali in silicio utilizzano un processo di formazione avanzato, basato sull’incisione profonda dei wafer di silicio, che produce una forma realmente perfetta e che rimarrà stabile e invariata per tutto il suo ciclo di vita. Inoltre, questo processo permette di inserire variazioni del profilo nella forma finale. Ciò consente ai progettisti del movimento (detti constructeur) di definire sezioni della spirale più rigide o più elastiche rispetto ad altre, per ottimizzare le prestazioni in base alle specificità della progettazione del movimento. Questo speciale livello di adattamento alle caratteristiche del movimento non è possibile con le classiche spirali metalliche.

Il secondo vantaggio è rappresentato dalle prestazioni dell’isocronismo. Il termine isocronismo appartiene all’orologeria e si riferisce all’effetto del movimento sulla marcia nel momento in cui la molla motrice si svolge. Quali sono gli effetti sulla marcia quando la molla si avvolge o si svolge completamente? Generalmente, quando l’orologio è completamente carico, la forza erogata al bilanciere/alla spirale/allo scappamento è maggiore rispetto a quando è quasi scarico. Ciò tende a influire sull’ampiezza. La maggior parte dei proprietari di orologi tende a valutare le prestazioni dei propri segnatempo in base al numero di secondi guadagnati o persi ogni giorno. In realtà, gli orologiai e i progettisti del movimento si concentrano in primo luogo su quella che viene definita «ampiezza». L’ampiezza è la misurazione del numero di gradi di rotazione del bilanciere (spesso definita «oscillazione» del bilanciere) ad ogni impulso fornito dallo scappamento.

Idealmente, l’ampiezza è compresa in un intervallo di rotazione di 290 gradi. Quando la molla è completamente avvolta, l’ampiezza tende ad essere maggiore rispetto a quando si svolge quasi completamente2.

Una caratteristica del silicio che riduce la quantità di errori di isocronismo è la sua risposta alle variazioni nella forza dell’impulso mentre il bariletto si svolge. Rispetto alle spirali metalliche, l’effetto delle variazioni nella forza è notevolmente minore con una spirale in silicio. Per il proprietario dell’orologio, ciò si traduce in una marcia più uniforme dell’orologio nei vari stati di avvolgimento.

Il silicio offre vantaggi anche a livello di precisione del cronometraggio poiché è più leggero rispetto alle spirali metalliche. Le forze gravitazionali che agiscono sul bilanciere e sulla sua spirale possono causare minimi errori di velocità a seconda della posizione dell’orologio. Questo fenomeno è dovuto a varie ragioni, come lo spostamento del centro di gravità della spirale dall’asse di rotazione, per cui la gravità aumenterà l’ampiezza o causerà l’effetto opposto, oppure le variazioni di frizione e lubrificazione che si verificano quando cambia la posizione dell’orologio. Poiché il silicio è un materiale più leggero, questi effetti risultano attenuati.

Un altro vantaggio è rappresentato dalla sua resistenza al magnetismo. Il silicio non è magnetico e di conseguenza non è influenzato dai campi magnetici. Se una spirale metallica formata da un materiale magnetico viene esposta a un campo magnetico sufficientemente forte, le sue parti più sottili possono magnetizzarsi. Di conseguenza, alcuni elementi vengono attratti da alcune parti della spirale, mentre altri vengono respinti. In entrambi i casi, questo magnetismo residuo modifica le caratteristiche della spirale e quindi la marcia dell’orologio. Il silicio non è soggetto a magnetizzazione e quindi permette di evitare questo problema.

Occorre anche considerare gli effetti del tempo sulle caratteristiche delle spirali. Con il passare degli anni, i materiali tradizionali usati per le spirali possono subire variazioni della rigidità, che possono influire negativamente sia sulla velocità di marcia che sull’isocronismo. Al contrario, il silicio rimane stabile e non è soggetto alla fatica del metallo con l’invecchiamento dell’orologio.

2 Paradossalmente, quando l’ampiezza è massima e l’avvolgimento completo, la velocità di marcia è minore rispetto a quando l’ampiezza è minore e l’avvolgimento minimo. In altre parole, la velocità dell’orologio tenderà ad aumentare quando il bariletto si svolge. Un modo per analizzare questo fenomeno è comprendere che il bilanciere impiega meno tempo a completare la propria rotazione quando il numero di gradi dell’oscillazione è minore rispetto a quando tale numero raggiunge il suo massimo.

BARILETTI A MOLLA MULTIPLI

Molti movimenti di Blancpain sono dotati di bariletti a molla multipli: una serie di movimenti con due bariletti, l’altra serie con tre. Chiaramente, usare due o tre bariletti per alimentare il movimento permette di ottenere lunghe riserve di carica, fino a otto giorni con tre bariletti. Tuttavia, la lunghezza della riserva di carica è solo una parte del tutto. Altrettanto decisivo è il modo in cui il movimento funzionerà nel lungo periodo. In altre parole, qual è la prestazione dell’isocronismo?

Nei movimenti con bariletto multiplo, Blancpain collega i bariletti in serie. Il bariletto «più esterno» è quello direttamente collegato ai componenti di carica, o tramite la corona o tramite il sistema di carica automatica. Il bariletto «più interno» è direttamente collegato al treno che assicura la marcia dell’orologio. Per uniformare l’erogazione della carica nei diversi stati di avvolgimento è necessaria una progettazione intelligente. L’idea alla base è fare in modo che il bariletto più esterno (o i bariletti se sono tre) ricarichino quello più interno mentre si svolge. In questo modo, il sistema di regolazione dell’orologio (bilanciere, spirale e scappamento) vede una coppia sostanzialmente costante mentre il bariletto si scarica, migliorando le prestazioni di isocronismo. Il principio generale è facile da spiegare ma, in realtà, la sua implementazione richiede un attento studio della progettazione. Il segreto risiede nel calcolo accurato, da parte degli ingegneri del movimento di Blancpain, delle caratteristiche delle molle del bariletto. Il bariletto più interno è progettato con una molla meno potente rispetto ai bariletti esterni. In questo modo, mentre si svolge, il bariletto o i bariletti più potenti ad esso collegati ne riavvolgeranno la molla.

Dallo studio di queste caratteristiche progettuali emerge un filo conduttore. Ognuna di esse lavora dietro le quinte e fuori dai riflettori, ma ognuna di esse permette di migliorare le prestazioni dei movimenti di Blancpain in modo decisivo.