«СКРЫТЫЕ ФИГУРЫ» хронометрии

Одним из самых знаменитых и заставляющих задуматься фильмов 2016 года стала картина «Скрытые фигуры»(Hidden Figures) об американках африканского происхождения, которые в начале 1960-х работали в НАСА, но это скрывалось от широкой общественности. На вершине славы тогда были астронавты, однако именноэтиостававшиесявтени женщины вручную выполнили математические расчеты, сделавшие возможными первые полеты в космос. И даже когда для расчетов траекторий стали использовать компьютеры IBM, Джон Гленн отказывался занять свое место в ракете до тех пор, пока эти женщины не проверят их вручную. Поистине, «скрытые фигуры».

При упоминании этого фильма невольно напрашивается аналогия с решениями, которые компания Blancpain применяет в своих механизмах для повышения их эффективности, надежности и долговечности. В то время, когда все внимание уделяется новым моделям и сложным функциям, эти скрытые от глаз решения незаметноиэффективно«служат»владельцу часов. В этом выпуске речь пойдет о трех особенностях: баланс без градусника с изменяемой инерционной регулировкой, кремниевые пружины баланса и применение сразу нескольких заводных барабанов.

БАЛАНС БЕЗ ГРАДУСНИКА С ИНЕРЦИОННОЙ РЕГУЛИРОВКОЙ

Ничто так не влияет на точность хода часов, как колесо баланса и спираль. Именно их функциональные особенности определяют точность хода. Естественно, что все решения, призванные увеличить точность хода, связаны с этими двумя составляющими. Сегодня существует два основных способа для регулировки точности часов. Первый из них предполагает использование так называемого градусника («raquette»), который центрирован относительноспирали. Градусник представляет собой небольшой рычаг, вращающийся вокруг центральной оси колеса баланса. Изменение положения рычага увеличивает или уменьшает активную длину спирали, что влияет на точность хода. При регулировке часов мастер перемещает рычаг, прецизионно воздействуя тем самым на точность хода часов1. Другой метод, называемый инерционной регулировкой, заключается в воздействии непосредственно на колесо баланса.

1 Как правило, регулировка часов проверяется в пяти положениях: одном горизонтальном и четырех вертикальных. Хотя владельцы часов чаще всего мыслят категориями суточных расхождений в секундах, так как они носят свои часы весь день, причем их положение постоянно меняется из-за движений запястья (+/- 0 в день было бы идеалом), при регулировке точности хода учитываются вариации в каждом положении, усредненный показатель всех положений, а также самое большое отклонение между положениями.

В механизме с инерционной регулировкой длина спирали неизменна, так как оба конца спирали прочно закреплены. Настройка точности хода осуществляется здесь при помощи винтов на балансовом колесе (как правило, в количестве четырех), которые можно вращать вперед и назад. Их воздействие на точность хода легко понять через аналогию с фигуристом, кружащимся на льду вокруг своей оси. Когда винты вращают в направлении наружу, инерция баланса увеличивается, замедляя вращение – как в случае фигуриста с вытянутыми руками. Когда винты вращают в направлении вовнутрь, инерция уменьшается и скорость вращения увеличивается, как у фигуриста, который прижимает руки к телу, чтобы ускорить вращение.

Стоит назвать ряд причин, по которым инерционная регулировка более эффективна, чем с использованием градусника, – и именно поэтому Blancpain применяет ее во всех своих механизмах. Во-первых, это точность регулировки. Балансовые колеса Blancpain оснащены четырьмя золотыми регулировочными винтами. Часовщики имеют четкое представление о воздействии регулировки на точность хода – так, они знают, что поворот винта на четверть оборота приведет к изменению суточной точности хода на определенное количество секунд. В случае же с градусником предвидеть точный результат регулировки невозможно. Перемещая рычаг градусника, мастер не знает точно, как это скажется на ходе часов, пока не будут сделаны тестовые замеры. Вовторых, это вопрос прочности, надежности и устойчивости к сотрясениям. В стандартной конструкции градусника имеются два миниатюрных штифта снизу, между которыми протянута спираль. Удары и сотрясения могут привести к разным нарушениям регулировки. Например, рычаг может слегка сдвинуться, что скажется на точности хода. Кроме того, поскольку спираль протянута между двумя штифтами, но не закреплена прочно, она может смещаться вверхвниз в зазоре между штифтами, что также может привести к небольшим изменениям точности хода. В системе инерционной регулировки ничего такого не происходит. Также стоит принять во внимание особенности инерционной регулировочной системы в плане ее устройства и сборки элементов. Положение регулировочных винтов остается неизменным даже в случае удара, в отличие от подвижного рычага градусника. Притом концы спирали здесь твердо закреплены, в то время как в случае градусника внешний конец протянут через два штифта, что может привести к смещению спирали в зазоре между ними.

КРЕМНИЕВЫЕ СПИРАЛИ

На протяжении многих лет спирали швейцарских часов выпускались из особого металлического сплава Nivarox. По своим характеристикам он существенно превосходил ранее использовавшиеся материалы, поэтому ему отдавали предпочтение многие часовые производители. Кремний, который Blancpain использует в своих механизмах, опередил все предыдущие материалы, применяемые для изготовления спиралей. Кремниевые спирали обладают множеством преимуществ.

Во-первых, идеальная форма. Так, металлические спирали получают путем вытягивания проволоки малого диаметра, которую потом закручивают в спираль. С течением времени процесс изготовления существенно совершенствовался и сегодня позволяет получить однородную по форме спираль равномерной толщины. Однако идеальное совершенство остается недостижимым. С другой стороны, из кремния, являющегося высокотехнологичным материалом, можно изготавливать безупречные формы. Вместо того, чтобы вытягивать металлическую проволоку с последующим ее утончением и приданием ей спиралеобразной формы, кремниевые спирали изготавливаются посредством авангардной технологии, предполагающей глубокую гравировку кремниевой пластины, что позволяет добиться идеальной формы, которая к тому же останется неизменной на протяжении всего срока эксплуатации спирали. Более того, данный процесс допускает привнесение изменений профиля в окончательную форму. Это дает конструкторам механизмов возможность сделать определенные части спирали более гибкими или, наоборот, более упругими для оптимизации их характеристик с учетом особенностей разрабатываемого механизма. Такая адаптация под особенности механизма совершенно невозможна применительно к металлическим спиралям.

Во-вторых, изохронность хода. Под изохронностью в часовом производстве понимают отсутствие изменения хода механизма по мере расходования энергии, заключенной в заводной пружине. Как работа механизма меняется в зависимости от того, каков запас хода у часов на данный момент – полный или почти исчерпанный?

В целом, когда часы полностью заведены, сила, действующая на регулятор хода (балансовое колесо/спираль/ спуск), выше, чем при практически израсходованном запасе хода. Как правило, это сказывается на амплитуде. Большинство клиентов оценивают эффективность своих часов по количеству секунд, на которые те спешат или отстают за сутки. Конструкторы же и часовые мастера в первую очередь ориентируются на такой показатель, как амплитуда. Амплитуда баланса (нередко называемая «амплитудой колебаний») измеряется в количестве градусов поворота колеса баланса при каждом энергетическом импульсе, выдаваемом спуском. В идеале амплитуда должна составлять около 290 градусов. Когда заводная пружина полностью взведена, амплитуда выше, чем когда пружина почти полностью раскручена.2

Одна из особенностей кремния заключается в том, что он снижает отклонения в изохронности, так как иначе реагирует на изменения силы импульса спуска по мере уменьшения запаса хода: они не так существенно сказываются на кремниевой спирали, как на металлической. Для владельца часов это выражается в большей равномерности хода часов при разных уровнях запаса хода.

Также кремниевые спирали способствуют более высокой точности хода благодаря меньшему по сравнению с металлическими спиралями весу. В зависимости от положения часов, гравитация, действующая на колесо баланса и его спираль, может вызывать небольшие погрешности точности хода. Это явление объясняется многими причинами. В частности, смещением центра тяжести спирали относительно оси вращения, в результате чего гравитация может увеличивать амплитуду баланса или, наоборот, уменьшать ее, равно как и разницей в трении и в действии смазки при изменении положения часов. Поскольку кремний более легкий материал, то все описанное выше относится к нему в меньшей мере.

Кремний обладает преимуществами и в плане магнетизма. Это антимагнитный материал, то есть он не восприимчив к магнитным полям. Если металлическая спираль, состоящая из магнитного материала, подвергается воздействию сильного магнитного поля, отдельные ее части могут намагнититься. В результате этого одни участки спирали будут притягиваться к другим, а другие, наоборот, отталкиваться. В обоих случаях остаточный магнетизм изменит характеристики спирали и, соответственно, точность хода часов. Поскольку кремний не подвержен намагничиванию, этой проблемы не существует.

Помимо всего прочего, не стоит недооценивать изменения, происходящие с характеристиками спирали с течением времени. Так, спирали из традиционных материалов могут становиться менее гибкими, что отрицательно сказывается на точности хода и изохронности. Кремний же остается стабилен и не подвержен такому явлению, как усталость металла, которая проявляется по мере старения часов.

2 Это кажется парадоксальным, однако при самой большой амплитуде и полном заводе часы идут чуть медленнее, чем ближе к окончанию завода, когда амплитуда уменьшается. Иначе говоря, часы идут быстрее по мере расхода запаса хода. Чтобы понять этот парадокс, достаточно принять во внимание тот факт, что балансовому колесу требуется меньше времени, чтобы выполнить полный оборот, когда величина поворота в градусах меньше максимальной.

НЕСКОЛЬКО ЗАВОДНЫХ БАРАБАНОВ

Во многих калибрах Blancpain установлено несколько заводных барабанов – два, а то и сразу три последовательно. Конечно, применение двух или трех заводных бара- банов обеспечивает механизму большой запас хода – до восьми дней в варианте с тремя барабанами. Однако величина запаса хода – это еще не все. Не менее важно, как механизм будет работать на протяжении этого продолжительного периода. Говоря другими словами, как это скажется на его изохронности?

В часах Blancpain заводные барабаны соединены последовательно. Самый «крайний» барабан напрямую сообщается с компонентами завода, будь то через заводную головку или систему автоматического подзавода. Самый «внутренний» барабан напрямую соединен с трансмиссией часов. Только хитроумная конструкция сможет обеспечить равномерную подачу энергии при разном количестве оставшегося запаса хода. Самое важное – сделать так, чтобы самый «крайний» барабан (или барабаны, если в механизме их три) передавал энергию на самый «внутренний» барабан по мере уменьшения в нем запаса хода. В этом случае расходующие запас энергии заводные барабаны сообщают регулятору хода часов (колесо баланса/спираль/спуск) одинаковый вращающий момент, повышая показатель изохронности. Общий принцип прост, однако для его материального воплощения нужны точные инженерные расчеты. Конструкторы механизмов Blancpain тщательно просчитывают характеристики пружин заводных барабанов. Внутренний заводной барабан оснащается менее мощной пружиной, чем внешние. Если его запас энергии истрачен, он получит энергию от более заряженного(ых) барабана(ов), с которым(и) он сопряжен.

Изучение всех этих особенностей конструкции наводит на главную мысль: все они скрыты от нашего внимания, однако существенно повышают функциональность механизмов Blancpain.