打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
如何提高走时精度?怀表时代的大师们是这么做的

温馨提示

积分答题在文末,请勿错过哦~


如果要提高计时的精准度,首先需要一枚足够优秀的基础机芯。对内,通过添加润滑油与增加宝石轴承数量,极大地减少机芯内部摩擦;于外,温度与磁场成为了影响走时的两大外界因素(怀表的使用环境使其不必过分考虑防震与防水的问题)。



1

温度




1753年,John Harrison设计了温差补偿格栅,应用在H4与H5级航海天文钟上。但因结构复杂,并未最终量产。


John Harrison及H4机芯一瞥


1765年,法国钟表师Pierre Le Roy发明了温差补偿摆轮,后经John Arnold与Thomas Earnshaw改良,达到最终的形态。


Pierre Le Roy发明了温差补偿摆轮,下文提及的天文台擒纵也是他发明的


摆轮外圈分为两层,内层钢制,外层黄铜。因黄铜的受热膨胀系数大于不锈钢,因此在升温时摆轮臂会向内弯曲以减小旋转的惯性,弥补游丝弹性的损失,反之亦然。


摆轮臂与外圈上拧有螺丝,材质选用化学性质稳定的合金,如铜合金或K金。摆轮臂两端的两颗螺丝负责摆动的频率,其余成对的对向螺丝则是负责温度补偿(越近开口处补偿效果越大)。


1870年前后,怀表普遍开始采用双金属温差补偿摆轮。


1896年,随着合金技术的发展,Charles Edouard Guillaume凭借独特的镍钢材质Invar摆轮与elinvar(恒定弹性)游丝斩获诺贝尔奖。


Charles Edouard Guillaume和他发明的Invar摆轮


这种特殊合金的摆轮拥有极低的膨胀系数,而elinvar游丝的弹性可在较大的温度范围内几乎保持不变(一般怀表的所处温度在4°至40°,天文台竞赛的温度范围是4°至36°)。



2

磁场


怀表的钢游丝极易受磁场影响。虽然Guillaume游丝具有出色的防磁特性,但温差补偿才是其最大的优势。游丝的形状在上磁后极易相互粘连,进而改变实际的工作长度。如果摆轮上磁,因内桩与外桩的限制,游丝与摆轮仍有足够的距离。


Charles Auguste Paillard


正在这时,一个名叫Charles Auguste Paillard的人在1877年,首次试制成功了抗氧化防磁游丝,对防磁领域有突出贡献。这种游丝基于钯合金制作,根据其特性也属于elinvar合金的一种,有良好的抗温差性能。由于不用担心氧化,所以无需烧蓝。这就是为何在一些19或20世纪的怀表中,有些游丝是金属银色(Guillaume所制作的elinvar游丝仍然含有59%的铁元素,因此必须烧蓝防止氧化)。



采用Paillard专利的摆轮游丝制作的古董怀表机芯(照片来自网络)


1887年,Paillard加入了著名的日内瓦钟表品牌Non-Magnetic Watch CO SA.(防磁钟表公司)。

 

那么,提高计时准确性的内部因素又有哪些呢?


1、擒纵结构

擒纵的优化也可提高走时准确性,进而提高计时准确度。虽说传统的瑞士杠杆擒纵可以调校到相当精准,可对精度要求极高的天文钟/表仍依赖特殊擒纵结构,Detent escapement(天文台擒纵)。


Pierre Le Roy发明的天文台擒纵


它的擒纵轮与摆轮每个周期仅需要接触一次,显著减弱了因传递能量对摆轮运行的影响。擒纵轮齿与摆轮轴下端的接触宝石几乎为水平接触,因此无需润滑油。


从1748年Pierre Le Roy发明,至1775年John Arnold对其第一次优化,再到Thomas Earnshaw的第二次改进,直至1800年前后才达到最终形态。运行结构上的日趋完善依然无法弥补高企的成本,脆弱的抗震,以及无法自启动的先天问题,所以最终并没有在怀表上大面积使用,而带有计时功能的天文台擒纵怀表更是凤毛麟角。

 

作为抵消地心引力的最有效手段,陀飞轮从诞生之日起便运用于怀表之中。陀飞轮的运行速度越慢越好,一般为一分钟,如果还能搭配天文台擒纵,可谓如虎添翼。历史上只有固定的几家工坊提供半成品机芯。由于多为参赛之用,多数并无附加功能。因此,陀飞轮怀表加装计时是极为罕见的(对机芯加装其他功能在怀表年代是花费是巨大的)。

 

2、自身结构

除了基础机芯的优化外,计时的准确性同样依赖对自身结构的改良。高级计时怀表在同轴秒轮一侧带有微调机构,允许装配的过程中调节与计时过轮之间的轮齿咬合度,以确保秒轮可以顺畅的带动计时轮系。


现代计时表中仅有百达翡丽与朗格等极少数顶级品牌保留了该设计。


怀表的计时结构采用水平离合。开启时,计时中心秒轮与过轮经外力耦合在一起。为了防止齿轮咬合的过于紧密,一些怀表的中心秒轮也会加装轮间距微调。此外,中心秒轮往往采用细密的轮齿,以减少两轮齿尖相互撞击或打滑的几率。另外,计时结构的核心组件导柱轮的轮柱数目一般为5到8个,理论上数量越多计时结构的灵敏度则越高。

 

写在最后

虽然,怀表中还有一些独特的类计时功能,如1/4秒或独立跳秒,可结构上它们不仅不具备启动-停止-归零的功能,它们也不与计时系统相连,而多数作为单独功能存在。


编辑:迟忘时

本文选自《时间艺术》2017年9月刊,原文标题《怀表时代如何提高计时精度》,内容略作改动。


问题


下列哪个因素不对计时精度有影响?(10分)


A 温度

B 磁场

C 发条长度

D 游丝

E 摆轮


※回答正确的表亲,将会获得10积分哦~


【表叔王寂】微信号

您可能错过的精彩文章
直接点击跳转


4137万人民币!ONLY WATCH慈善拍卖百达翡丽5208刷新纪录
2017慈善拍卖总成交价7200万!F.P. Journe排名第二
十二生肖与钟表



通过以上平台可欣赏“表叔王寂”的精彩文章

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
陀飞轮机芯革命史
手表走时不准了怎么办?|手表|摆轮|精准
一枚来自300年前的英国古董芝麻链怀表赏鉴
陀飞轮手表为什么这么贵?陀飞轮的原理是什么?
腕表 | 陀飞轮&摆轮不能说的秘密
时间的准确——手表的定义!!!
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服