РАБОТА В ПОДПОЛЬЕ? ТАК БЫЛО КОГДА-ТО. В СОВРЕМЕННЫХ ЧАСОВЫХ МЕХАНИЗМАХ РАБОТАЮЩИЕ РОТОРЫ ХОРОШО ВИДНЫ СКВОЗЬ ПРОЗРАЧНУЮ ЗАДНЮЮ КРЫШКУ КОРПУСА. ВАЖНЕЙШАЯ ГЛАВА В ИСТОРИИ ЧАСОВОГО ДЕЛА, ПОСВЯЩЕННАЯ ЭТОЙ ДЕТАЛИ, ТЕМ ВРЕМЕНЕМ ПРОДОЛЖАЕТ ПОПОЛНЯТЬСЯ.
В 1770 году Аврааму-Луи Перреле из города Ле-Локль пришла в голову идея затянуть заводную пружину с помощью вращающейся маховой массы. Свое устройство он назвал «Perpetual».
очитатели наручной механики ценят автоматические часы за удобство: лишь только стоит надеть их на руку, как энергия для работы механизма как будто вырабатывается сама по себе. Никакого обременительного завода или регулировки даты – такой тип устройств, пребывая в динамике, так сказать, находится на полном «самообеспечении»: почти что легендарный вечный двигатель! Характеристика, которую высоко ценят часовщики и эксперты: благодаря непрерывной подаче энергии заводная пружина имеет постоянное остаточное напряжение. Это гарантирует неизменный крутящий момент в силовом потоке и обеспечивает стабильный ход.
С физической точки зрения автоматический подзавод объясняется земным притяжением. Инерционная масса движется вниз под действием силы тяжести и приводит в движение установленный на механизме маховик – в современных вариантах, как правило, это ротор. Другие схемы автоматических механизмов, над которыми кропотливо трудились поколения часовщиков и конструкторов, работают по схожему принципу.
«Карманный ротор»
История автоматического часового подзавода восходит к далекому прошлому – к эпохе «карманников», еще заводившихся ключом. Этот способ имел два основных недостатка: во-первых, ключ было легко потерять, во-вторых, отверстие для завода вело непосредственно внутрь корпуса, в который, таким образом, могли проникнуть пыль и влага.
В поисках бесключевой системы подзавода преуспел часовщик Авраам-Луи Перреле из городка Ле-Локль, сконструировавший и изготовивший в 1770 году «часы с вибрацией». Их механизм был оснащен подвижно установленным грузом, который при активности носящего двигался вверх-вниз и таким образом производил энергию. В следующей модификации Перреле вместо «качелей» использовал вращающийся груз, который крутился и посредством зубчатой передачи поставлял энергию на заводной барабан – и даже в обоих направлениях вращения. Перреле назвал систему «perpetual» и усовершенствовал ее с помощью стопора, который останавливал ротор при полном заводе и, следовательно, препятствовал чрезмерному натяжению и разрыву заводной пружины – детали, которые сегодня можно снова найти в современных наручных часах.
Многие часовщики подхватили тему. К соответствующим карманным часам, которые дошли до нас из XVIII века, приложили руку различные легендарные личности, в том числе, к примеру, Жаке Дро, Йонас Перре-Жаннере, Шарль Удэн и даже сам великий мастер Авраам-Луи Бреге. В свои каноничные карманные часы «Marie-Antoinette», которые были завершены в 1827 году, он встроил автоматический подзавод с помощью пружинного маятника.
Несмотря на различные конструкции и разработки, успех автоматических моделей в эпоху карманных часов так и не наступил. Причина заключалась, прежде всего, в недостаточном снабжении энергией: пока такие инструменты уютно почивали в карманах брюк или жилета, они действительно получали слишком мало движения. В ином случае непрерывный завод оставлял после себя отчетливые признаки износа.
В конце концов, на первый план вышло другое изобретение, которое воспрепятствовало раннему успеху автоматического подзавода: внедрение заводной головки часов, которая сделала возможным подзавод заводной пружины и установку стрелок без ненужного теперь заводного ключа.
Ротор как элемент дизайна: марка Glashütte Original украшает его скелетонированным логотипом и декоративной шлифовкой.
Rolex вчера и сегодня:
1. Современный автоматический модуль текущего Калибра Rolex с самозаводящимся механизмом.
2. Исторический Калибр NA 620 «Perpetual» 1931 года выпуска, который заводился с помощью ротора на оборотной стороне.
Эксперименты на запястье
Эра «наручной микромеханики» пришлась на век двадцатый. Теперь-то хронометры занимали место, где их положение в пространстве регулярно и активно менялось, что и придавало автоподзаводу новые импульсы.
В 1922 году парижский часовщик Леон Леруа закончил работу над первой в мире автоматической наручной моделью. В ней маятниковый маховик в форме заостренного овала перемещался поверх круглого механизма. Собачка храпового механизма передавала кинетическую энергию дальше на заводной барабан. Правда, качающееся тело подзавода постоянно ударялось в своих конечных точках, в результате чего получало повреждения и снижало надежность.
Еще одну важную веху в истории автоматических часов установил Джон Харвуд. Его цель состояла в том, чтобы изготовить водонепроницаемый корпус, избавившись от отверстия в корпусе, ведущего к механизму. Для избавления от ручного завода часов он сконструировал подзавод с привлечением качающегося маховика, который был расположен центрально и раскачивался между двумя конечными пунктами туда-сюда; торможение груза происходило посредством двух пружин. А для того чтобы при полном заводе предотвратить дальнейшее воздействие на заводную пружину, Харвуд разработал муфту скольжения, которая приостанавливала силовой поток между маховиком и храповиком подзавода.
Стрелки устанавливались с помощью рифленого прозрачного поворотного кольца, расположенного вокруг корпуса. В 1924 году Харвуд получил патент на свои часы. Вместе с Сезаром Шильдом, руководителем крупной фабрики по производству механизмов ASSA в Гренхене, и инвесторами Харвуд основал часовую компанию Harwood Selfwinding Watch Co. и выпустил в 1928 году первый серийный механизм, Калибр 648.
Но и он обладал слабым местом: постоянные удары амортизационных пружин в маховую массу составляли проблему. Помимо этого, механизм вышел на рынок в насколько возможно неподходящий момент. Из-за мирового экономического кризиса производство механизмов в ASSA снизилось почти на три четверти уже вскоре после основания компании Harwood. Хотя изготовление Калибра 648 было прекращено в 1931 году, Харвуд спроектировал совместно с ASSA автоматический механизм с подзаводом для механизмов прямоугольной формы: в 1931 году были представлены Калибр 796 для мужских часов и Калибр 802 для дамских часов «Autorist», название которых образовано из слов «Automatic» и «Wrist», обозначающих «автоматический» и «запястье» соответственно.
Только ротор непоколебимый
В том же году основатель Rolex Ганс Вильсдорф и инженер Эмиль Борер представили в Бьенне часы, продолжавшие изобретение Перреле: Калибр NA 620, или «Perpetual», имел маховик полукруглой формы, установленный вокруг центральной оси механизма и вращавшийся поверх него. Ротор Перреле вновь появился на сцене. Он заводил механизм в одном направлении вращения, в другом же работал на холостом ходу. Этот механизм подзавода легко было можно разобрать на отдельные модули, так как его сборка осуществлялась на особого вида каркасе, который также поддерживал части устройства подзавода. Таким образом, был создан автоматический модуль оригинальной конструкции. Принцип с центрально установленным ротором одержал победу, эта модификация была защищена патентом. Но сперва были опробованы многие другие концепции: часовщики даже использовали вес часового механизма, который был подвижно подвешен в корпусе (как запатентованная в 1931 году компанией La Champagne SA Louis Müller & Cie. Модель «Wig-Wag-Automatik») или скользил туда-сюда на роликах («Rolls» от Blancpain).
1. «Сигнальный» цвет: с 2002 года бренд Oris символично использует красный ротор в качестве своеобразного товарного знака.
2. Автоматический Калибр 2120 марки Audemars Piguet с двусторонним ротором в экстра-плоском исполнении – всего лишь 2,45 миллиметров толщиной.
Только две марки смогли обойти патентную защиту Rolex для подзавода ротора: производитель механизмов Felsa с представленной в 1942 году моделью «Bidynator» с двусторонним заводом ротора и Eterna в 1948 году с ротором, установленным на шарикоподшипниках и максимально эффективным храповиком.
Разработанный Felsa реверсор трансформировал двунаправленное вращение ротора в одну сторону: небольшой балансир при изменении направления вращения ротора подсоединял следующее зубчатое колесо, посредством которого обратный курс преобразовывался в ориентированное туда же направление подзавода для натяжения заводной пружины.
Директор по развитию Eterna Генрих Штамм в Калибре «Eterna-Matic» реализовал проект ротора, смонтированного на шариковых опорах, с целью минимизации потерь энергии. Пять стальных шариков диаметром всего лишь 0,65 миллиметра вследствие малых потерь на трение увеличили коэффициент полезного действия автоматики без существенного износа. Также Штамм привнес в конструкцию запатентованной передачи с переменными скоростями беспружинную собачку храповика, чтобы использовать энергию ротора в обоих направлениях. Его преобразователь направления вращения состоял из двух расположенных на одной оси друг над другом шестеренок, силовые потоки которых были замкнуты двумя подвижными собачками. При этом одна из них в зависимости от чередования направления вращения передавала энергию ротора на заводную пружину, в то время как другая ходила свободно.
Сконструированная Штаммом комбинация из смонтированного на шариковых опорах ротора и храпового колеса перешла по наследству к «преемникам» – Калибрам ETA 2824 и 2892 и стала сегодня «золотым стандартом».
Несмотря на это признание автоматические наручные часы изначально не добились успеха – возможно, вследствие высокой цены по сравнению с привычными моделями с ручным подзаводом. В конце 1960-х автоматические часы занимали только 20 процентов рынка. Но благодаря дальнейшим исследованиям и кропотливой работе автоматические механизмы стали более плоскими, более надежными и менее дорогими. С 1968 по 1977 год швейцарские производители экспортировали более 90 миллионов самозаводящихся механизмов с анкерным спуском; только в 1973 году экспорт насчитывал более 10,9 миллионов, в 1974 году – примерно 11,6 миллионов.
Компания Zürcher Frères из Ле-Буа изготавливает маховые массы – взгляните на продукцию предприятия.
1. Ротор механизмов Дома Girard-Perregaux вращается благодаря подшипникам с керамическими шариками совершенно без смазки, что позволяет повысить производительность и увеличить интервал между техническими обслуживаниями.
2. Наиболее широко распространенный автоматический калибр современности: это ЕТА 2892-А2 с ротором на шарикоподшипниках.
Полный импульса привод
Все эти механизмы имеют одну общую черту: маховик или ротор. В его конструкции одна деталь имеет важное значение: по возможности максимально далеко проходящий момент инерции для оптимальной эффективности завода. Он не должен быть слишком большим, так как иначе механизм подзавода будет работать чересчур быстро, излишне нагружая заводную пружину с зубчатыми колесами.
Тем не менее, энергию обеспечивает не только ротор: маховик вращается с валом, на оси или в шарикоподшипнике. Кинематическая цепь, которая перенаправляет энергию на заводную пружину, перемещается по зубчатому ободу, который находится в опорной точке подшипника или на внешнем крае инерционной массы. Автоматические наручные часы с обоюдно работающим подзаводом располагают сменной зубчатой передачей для поляризации перемещения ротора, базирующейся на эксцентриках, шестеренках или храповиках. Благодаря последним передаточный механизм преобразует быстрое вращение ротора в более медленный поступательный ход с более высоким крутящим моментом. Другим важным компонентом является скользящая пружина в заводном барабане, которая защищает систему от перезавода или даже поломки тем, что проскальзывает при полном заводе вдоль по стенке заводного барабана.
Является ли двусторонний подзавод на самом деле более эффективным, чем односторонний, между прочим, до сих пор не ясно. Обе системы имеют свои преимущества и недостатки. Это верно также по отношению к форме и размеру ротора. В их изготовлении компетентны, например, такие крупные поставщики этой детали, как существующая с 1948 года компания Zürcher Frères с резиденцией в Ле-Буа. Поскольку роторам требуется высокий удельный вес, Zürcher Frères изготавливает их чаще всего из вольфрамового сплава. Вольфрам – блестящий белый тяжелый металл, в виде порошка имеет матово-серый цвет. Его удельный вес при 19,3 граммах на кубический сантиметр находится на том же высоком уровне, что у золота или других редких металлов. Действительно, вольфрам по своим характеристикам и цене лучше всего годится для серийно выпускаемых роторов. Драгоценные металлы типа платины и золота используются люксовыми брендами, в то время как в бюджетных часовых механизмах чаще всего встречаются роторы из медных сплавов.
Ротор Porsche Design отсылает зрителя к миру высоких скоростей: форма его боковой стенки напоминает обода колеса спортивного автомобиля.
Утопленный в механизм микроротор мануфактурного Калибра Chopard 1.96 позволяет сделать конструкцию механизма максимально плоской. Для увеличения веса он изготавливается из золота высшей пробы.
Heavy metal
С начала 1950-х вольфрам используется очень активно благодаря тому, что именно в те годы была разработана технология его спекания в специальных вакуумных печах. Едва ли возможно изготовить из вольфрама профиль или стержень или же обработать материал одной только штамповкой и обточкой. Во время высокотемпературной обработки порошкообразное или мелкозернистое сырье сжимается под давлением так, что поверхности отдельных гранул соединяются.
Металлический порошок помещают в пресс-форму и придавливают под воздействием экстремального давления. Это сопровождается термической обработкой образца при температуре до 1600 градусов в вакуумной печи, в которую подается инертный газ. После спекания заготовки калибруются, обрабатываются и отделываются с применением различных техник: например, используется механическая обработка на токарном станке с ЧПУ. Затем деталь подвергается термической обработке, чтобы убрать внутренние напряжения, придать стойкость против коррозии и антимагнитные свойства. И, в завершение, деталь украшается – например, посредством погружения в гальванический раствор.
Несмотря на то, что производство роторов давно продумано до мелочей, сложно не поддаться тщеславию и не внести улучшения и в так, казалось бы, идеально выстроенную схему. Компания MPS Watch из Бьенна, например, разработала в 2004 году часовой подшипник с 0,3-миллиметровыми керамическими шариками, которые абсолютно не нуждаются в смазке и используются в том числе в мануфактурных механизмах Girard-Perregaux. Потому среди наиболее важных преимуществ эта марка называет удлиненный срок службы и упрощенное техническое обслуживание. Кроме того, за счет уменьшения трения достигается более высокая скорость подзавода и тем самым повышенная производительность. В 2014 году фирма MPS Watch даже представила первый шарикоподшипник, целиком изготовленный из керамики.
Другой вариант – это микророторы, разработанные и запатентованные в 1954 и 1955 годах компаниями Büren и Universal. Сегодня такие мануфактуры, как, например, Chopard, Parmigiani, Panerai и Patek Philippe предлагают механизмы, оснащенные микророторами. Небольшие маховики имеют недостаток, заключающийся в более низкой эффективности, поскольку обладают меньшим вращающим моментом. Чтобы уравнять их шансы со стандартными, производители обычно изготовляют их из драгоценных металлов – золота или платины.
Иная разновидность подзавода представляет собой безосный кольцевой ротор, который как большой сепаратор шарикоподшипника размещен вокруг механизма и передает свои колебания посредством внутреннего зацепления на зубчатую передачу. Длинная история автоматических часов ясно говорит лишь об одном: не видать нам конца и края корректировкам и усовершенствованиям – тема автоматики всегда актуальна и представляет интерес
