[腕表之家 钟表技术] 在今年日内瓦“钟表与奇迹”高级钟表展上,沛纳海发布了Luminor庐米诺系列31日动储腕表。这款腕表装配四个发条盒,可以存储36天的能量。那么问题来了,剩下的4天去哪儿了?

事实上,沛纳海特意“切除”发条盒的头段和尾段,只为确保机芯在31天运行周期内始终保持稳定。连续运行31天后,即使动力储存尚未用尽,机芯也会自动掣停,这就引出了“等时性”(Isochronism)的概念,即腕表保持走时稳定的能力,以及发条能量对这种稳定性的影响。
想象一下您正在跑马拉松。一开始,您会加速启动,跑得比平时更快。比赛的大部分时间里,您都能保持节奏。但随着体力的消耗,速度会急剧下降。最终成绩是完赛时间,但实际过程却充满了起伏。
现在,把腕表主发条中存储的能量想象成跑步者肌肉中存储的能量。原理完全相同。当主发条上满弦时,它会想要输出更多的能量,此时主发条与机芯其他部分之间的扭矩过大。当存储即将耗尽时,扭矩过小,不足以输出能量。这两种情况都会对走时精度产生负面影响,导致机芯走时过快或过慢。

这正是沛纳海Luminor庐米诺系列31日动储腕表“掐头去尾”,只取黄金动储段的原因。即便如此,这也只是权宜之计,仍然存在细微的波动。一些制表品牌精益求精,提出了恒定动力(Constant Force)的概念。
简而言之,恒定动力即是主发条始终稳定而均衡地输出能量。无论动力充沛还是能量耗尽,都能确保腕表精准走时。这意味着要平衡主发条与机芯其他部分之间的扭矩,而实现这一目标主要有三种方法。
第一种方法类似于沛纳海的日内瓦止动装置(Geneva Stopwork),既能防止主发条过度上弦,又能在能量过低时掣停机芯。换言之,只有在扭矩处于理想范围内时,机芯才能正常运作。它在现代腕表中并不常见,但一些古董表款,如积家Futurematic腕表就采用这种装置。它并不能真正解决问题,但确实可以缓解问题。这时,均衡上弦装置(remontoir d’égalité)就派上了用场。

均衡上弦装置是在主发条和摆轮之间,尽可能靠近摆轮的位置附加一个螺旋状“小发条”。主发条输出能量,经均衡上弦装置调节,传递给摆轮。“小发条”的动力存储实际上只有一秒甚至更短,因此能为调速机构提供更稳定的能量脉冲。普遍认为,均衡上弦装置复位频率越高,传递的动力就越稳定,腕表的等时性也就越好。
均衡上弦装置并非一项新发明。约翰·哈里森(John Harrison)在他著名的H4航海天文钟中就使用了这种装置,该装置与其他创新一起,帮助解决了经度问题。事实上,在航海天文钟中,均衡上弦装置的出现频率甚至高于陀飞轮。但在现代制表业中,将这种装置发扬光大的,主要是F.P. Journe。
F.P. Journe Tourbillon Souverain腕表是首款配备均衡上弦装置的量产腕表,不过该腕表采用的是片状“小发条”,而非螺旋状“小发条”。均衡上弦装置与陀飞轮的结合并非偶然,框架的额外重量会放大扭矩不均的问题,因此F.P. Journe选择均衡上弦装置作为解决方法。

从那以后,Andreas Strehler、Greubel Forsey、Arnold & Son、Grönefeld,甚至IWC万国表都在自家恒定动力陀飞轮腕表中应用了均衡上弦装置。如您所见,这些品牌都是精英中的精英,恰恰印证了均衡上弦装置在恒定动力腕表乃至高级制表领域的重要地位。
当然,均衡上弦装置不是唯一的解决方法。另一种早在15世纪就已出现:芝麻链传动装置(Fusée and Chain,也被称为均力圆锥轮)。这种装置能更直接地平衡机芯运转时的动力,本质上类似变速齿轮箱。
均力圆锥轮,顾名思义,形似圆锥,顶部尖细,底部宽阔。侧面刻有螺旋形凹槽,凹槽上盘绕链条,与发条盒相连。遵循杠杆原理,当主发条满弦时,链条位于均力圆锥轮最窄处,杠杆较短,效率较低。当主发条能量即将耗尽时,链条位于均力圆锥轮最宽处,杠杆更长,效率也更高。

最终结果是能量传输曲线趋于平缓。与均衡上弦装置极其短促的脉冲式运作不同,芝麻链传动装置的运作平稳连贯,更直观,更容易理解。不过,芝麻链传动装置也无法完美处理主发条完全上弦和能量即将耗尽时突然产生的扭力波动问题。
1994年,朗格率先将芝麻链传动装置引入理查朗格陀飞轮“荣誉勋章”腕表。其他品牌纷纷跟进,包括宝玑Tradition 7047腕表、Romain Gauthier Logical One腕表,以及Ferdinand Berthoud的多款腕表。值得一提的是,Zenith真力时也生产过两款配备芝麻链传动装置的腕表,分别是Academy Georges Favre-Jacot腕表和巅峰系列芝麻链陀飞轮腕表。

然而,还有另一种更罕见的解决方法。均衡上弦装置也好,芝麻链传动装置也罢,它们的共同之处在于,负责管理主发条和擒纵机构之间的能量。但是,如果重新构思擒纵机构本身呢?
这可不是件容易的事。擒纵机构是腕表的心脏,重新构思它的运作方式就必须回归制表的基本原理。但GP芝柏表做到了,该品牌于2013年发布了新恒定动力擒纵腕表。这款腕表利用厚仅14微米的硅质折叶形游丝反复来回的挫曲现象,为调速机构提供稳定的能量。它的原理与F.P. Journe Tourbillon Souverain腕表的均衡上弦装置类似,但集成到了调速机构内部。

GP芝柏表并未唯一一家勇于创新,并取得突破的制表商。去年末,宝玑发布了Expérimentale 1腕表,展现了品牌在研发方面的雄心壮志。该腕表采用最前沿的设计理念,配备磁力擒纵机构,将摆轮与齿轮系完全分离。这从根本上解决了扭矩不均的问题,因为根本没有扭矩。Expérimentale 1腕表还有很多其他优点,例如能够实现无摩擦的10赫兹振频,24小时内的误差范围仅为+/- 1秒。

在制表领域,恒定动力一直是至关重要的概念,尽管它本身没那么容易理解。相较之下,陀飞轮的概念似乎更为具体,就是抵消重力影响。然而,从第一座航海天文钟,到现代独立制表杰作,制表师们不断探索更具创意的解决方法,力求在机芯中实现真正的恒定动力。我们大多数人甚至从未思考过此类问题,而这正是高级制表的魅力所在。(图/文 腕表之家 许朝阳编译)
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