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擒纵系统是什么?为什么要彻底改造擒纵轮?

作者:万哥内容来源:网络时间:2015-07-10
[导读]钟表史上,人们花在擒纵系统上的精力比钟表的任何功能都要多。18世纪,当现在大多数系统都已经被发明时,擒纵系统不只是钟表的基础配置,更是声誉的象征。
目录
  • 1  擒纵系统是什么?
  • 2  擒纵系统对能量的无止境索取
  • 3  为什么要彻底改造擒纵轮?
  • 4  关于恒定动力擒纵系统

钟表史上,人们花在擒纵系统上的精力比钟表的任何功能都要多。18世纪,当现在大多数系统都已经被发明时,擒纵系统不只是钟表的基础配置,更是声誉的象征。Breguet,Graham和Leroy就是他们其中之一,都在不断研究,想找到解决稳定性和精确度问题的办法,那也是那个年代时计的最大困扰。就像在运行的列车与调节器之间的接口一样,擒纵系统就是动力与频率之间一个非常复杂的链接。提高它的效率对整个机制,动力储存,精确度,使用寿命和声誉都会有很大的影响。

擒纵系统是什么?

擒纵系统既是刹车又是油门。一方面,能量储存在主游丝发条盒内等待释放,但要控制好;另一方面,摆轮和游丝的组合需要由力量和频率都相当稳定的动力来驱动。擒纵系统通过摆轮的摆动产生一个稳定频率来释放能量从而很好地控制能量。摆轮频率的3,4或5赫兹正好代表着六分之一秒,八分之一秒或十分之一秒。而机心里的上游组件,齿轮组则将这些分数用秒,分,时甚至更长的时间区间表现出来。另外一种了解其工作原理的方法,就是把摆轮和游丝看成是电脑控制的固定频率打鸣时钟。这种等时性现象只可能在一些条件同时满足是才会发生,而这大多都与擒纵系统相关。它就像是半导体的两种状态,要么开,要么关,完全取决于擒纵轮工作与否。事实上,擒纵轮很多时候都是静止的。因此,一个运行的腕表机心花许多时间去阻止擒纵系统被锁住。这个钟表悖论可以用高速相机来分解进行欣赏。

擒纵系统对能量的无止境索取

擒纵系统消耗许多的能量,其机械效率很难超过50%,这就意味着擒纵系统就消耗掉发条盒一半的能量。能量的浪费主要在与擒纵系统运作相关的几个摩擦点。尽管有润滑,并且尽力减少摩擦源,但是擒纵爪宝石和擒纵轮齿间的摩擦仍然消耗很多能量。然而,关于擒纵系统的研究在19世纪50年代后近乎停滞。再者,在杠杆式擒纵系统被发明的250年后,它的瑞士版本达到最佳性能,也让更多围绕擒纵系统的研发都毫无意义。其组件实际上很容易制造,而且操作也简便:杠杆上的两颗擒纵爪宝石同时扮演着制动和推动摆轮的作用。但是瑞士杠杆擒纵系统的关键性作用更像是为了防震,而其缩小版则是腕表的理想配置。

为什么要彻底改造擒纵轮?

在20世纪70年代之前,瑞士的钟表业大量产出机械机心,也没有致力改造擒纵轮。这个情况,直到20世纪80年代,George Daniel的专利共轴擒纵系统的出现才得以改变,并在1999年被欧米茄采用。最近,它被大量广泛地应用。然而,它后面有三类可替代性的超复杂擒纵系统。第一次关于简化擒纵系统的尝试,是从18世纪60年代 Pierre Le Roy发明天文钟擒纵系统开始的,最近又被Urban Jürgensen再次引入,系统在暂停的单锁定位置只有一个擒纵爪宝石。它通过爬升来释放擒纵轮,直接推动摆轮通过,之后又落回并锁住擒纵轮。尽管这个原理很直接,但是应用到经常会晃动的腕表上却没那么简单。

分工

第一种方法是减少杠杆擒纵爪和擒纵轮齿间的接触。但是,这反而是通过增加擒纵爪和接触点的数量来实现的,因为锁紧和推动功能是分开的。这便是共轴擒纵系统和爱彼Audemars Piguet系统的工作原理。Paul Gerber朝着这个方向做了一些尝试性的努力。

第二种解决方案是基于Abraham-Louis Breguet的自然擒纵系统实验上的两个相连的擒纵轮。他们被交替锁住,在每次摆轮的摆动时,转化成能量和信息。动力直接来自摆轮,极大提高能量的效率。瑞士杠杆式擒纵系统

它实际上从20世纪20年代开始就成了机械腕表的标配。这都是因为它的实用性。一根带双爪的杠杆,轮流锁紧和释放擒纵轮。每半个振动周期摆轮都会得到动力。然而,动力并非直接动力,且机械效率低。尽管它的构造简单直接,杠杆爪会沿着擒纵轮齿滑动一定距离,产生许多摩擦。不管怎样,整个手表都习惯了。最佳的杠杆擒纵系统可以有300度的振幅和近乎完美的频率。

优点:简单,便宜,稳固,常见。

缺点:太普通,机械效率低。

关于恒定动力擒纵系统

唯有芝柏制造的擒纵系统在严格意义上来讲拥有恒定动力。它不管是样子还是运作方式看起来都是独一无二的。一片微弯薄片横穿一个大型的翼型框架,这实际上是硅制擒纵系统的夹板。摆轮摆动让薄片前后弯曲,一次释放擒纵轮的一个齿。当摆轮变换方向时,一切重新开始。要动力足够时,薄片才会弯曲,每次也会释放同等的能量,提供恒定动力。带两个动力轮的系统,拥有许多双轮擒纵系统的优点。

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