features



Юрта и уравнение

English 中文
Февраль 2012


Часовой мастер Дени Флажоле, вместе с Дэвидом Занеттой основавший марку De Bethune, предпочитает уединение. Для своих ателье и мануфактуры он выбрал тихое место в Юрских горах неподалеку от Сент-Круа на высоком плато с изредка встречающимися деревушками. Но даже такое уединенное место кажется ему недостаточно спокойным. Поэтому он периодически скрывается в еще более отдаленном месте — в монгольской юрте, которую он ставит на лесной опушке каждую зиму. Здесь нет ни электричества, ни отопления. Зайдя в юрту, Флажоле первым делом отключает свой мобильный и лишь потом начинает разводить костер, чтобы натопить немного воды из снега. Время он определяет по звездам и по траектории движения луны.

Вероятно, именно добровольное изгнание помогает Флажоле в его “возвращении к истокам” и безмятежных размышлениях о новых направлениях развития древнего искусства создания механических часов. Для этого ему приходится возвращаться в далекое прошлое, ведь нематериальные принципы механического часового искусства были заложены еще Галилео Галилеем, открывшим законы колебания маятника.

С тех пор маятниковая пружина вместе с изобретенным Гюйгенсом маятником неизменно определяют пути развития механического часового искусства. За более чем трехсотлетнюю историю этот спусковой механизм пытаются усовершенствовать, уменьшить в размерах, защитить от отрицательного воздействия температурных перепадов и силы тяжести и, наконец, увеличить скорость его колебаний. И все же основной принцип его работы остается неизменным. Маятниковая пружина, приводимая в действие палетами, является основополагающим элементом конструкции механических часов.

Укрывшись в своей юрте, Дени Флажоле однажды задумался о том, как можно оптимизировать маятниковую пружину — сделать ее меньше, легче, быстрее, точнее… В 2006 году на BaselWorld он представил экспериментальную самокомпенсирующуюся маятниковую пружину из кремния с кремниевым спуском, совершающим 72 000 пк/ч (10 Гц). По его глубокому убеждению, частота колебаний классического спуска не может превысить уровня 10 Гц, в основном по причинам надежности и неизбежного износа системы (хотя с тех пор Zenith успела представить калибр с частотой колебаний 50 Гц, а TAG Heuer зашла еще дальше и создала 500-герцовый калибр, благодаря которому стала возможной механическая индикация 1/1000 секунды при запасе хода в 90 минут).

В конечном итоге Флажоле решил пойти другим путем и исследовать возможности другой системы — магнитного спуска.

Юрта и уравнение

Рождение “Résonique”

В постоянных разъездах между юртой, мануфактурой, ателье и приютившейся возле них небольшой лабораторией и родилась “новая область классического механического часового искусства”. Флажоле даже придумал для нее название — Résonique, сокращенное от “резонанс”, “резонансная частота” и “механическая энергия”. Ключевым принципом новой области часового искусства является синхронизация движущейся зубчатой передачи и вибрирующего механического осциллятора. В теории принцип кажется простым и понятным, указывая на саму суть Résonique: с двигателя, например, барабана, энергия передается на понижающую зубчатую передачу. В конце передачи находится намагниченный ротор, передающий энергию на осциллятор с прикрепленными к нему магнитами. Благодаря резонансу происходит синхронизация скорости магнитного ротора с частотой осциллятора. Его движение, зафиксированное на требуемой частоте, поддерживается за счет вращения магнитных лопастей.

Система состоит из ротора, осциллятора и магнитов, вместе действующих как спуск, при этом вибрация поддерживается механической энергией. Поскольку ротор движется постоянно, передача энергии осуществляется синусоидально, а не короткими импульсами, что положительно сказывается на эффективности работы механизма.

Математическое моделирование

На начальных стадиях исследования Флажоле привлек молодого физика Сиддхарту Бернса, которому удалось выразить принцип работы Résonique в виде дифференциальных уравнений. Эти уравнения позволили им провести целую серию симуляций, показавших, что синхронизация различных элементов этой новой формы магнитного спуска проходит несколько различных этапов, при этом скорость ротора и амплитуда осциллятора стабилизируются.

Благодаря моделированию удалось выделить отдельные этапы “при помощи реализуемых с физической точки зрения параметров”, в том числе случайных возмущений, позволивших наблюдать за постоянством синхронизации. Результатом начального этапа исследований стали создание первых рабочих прототипов, изготовленных в лаборатории De Bethune.

Юрта и уравнение

До 10 кГц…

Принцип действия Résonique открывает новые направления в исследованиях, которые вполне могут привести к созданию механического эквивалента кварцевого механизма, ни в чем не уступающего последнему по своей точности и миниатюрности. Дени Флажоле вместе с Бернсом и своей маленькой командой единомышленников уже проделал значительную часть пути в этом направлении.

Созданный ими осциллятор, также как и спуск, представляет собой цельный блок. Вся система, помимо абсолютно бесшумной работы, обладает отменными ударостойкими качествами. При этом спуск не требует смазки. Таким образом, существенно снижается износ механизма, а в теории полностью устраняется, благодаря чему увеличивается срок службы часов.

Результаты предыдущих исследований команды De Bethune, работавшей с “классическими” 10-герцовыми спусками, весьма пригодились для определения “коэффициента качества”. С помощью этого коэффициента определяется, сколько энергии должно поступить на осциллятор для поддержания постоянной амплитуды его колебаний. Точность частоты колебаний осциллятора, таким образом, пропорциональна коэффициенту качества. Отсюда следует, что при низкой амплитуде коэффициент качества значительно возрастает, в десятки раз превышая установленную для маятниковых пружин норму.

Чем больше мощность колебательной системы, тем больше регулирующая сила резонатора и тем ниже его чувствительность к ударам. Поэтому выбор пал на высокочастотный осциллятор с малой амплитудой колебаний. Повышение скорости и уровня точности отнюдь не приводит к росту потребления механической энергии по сравнению с традиционной системой спуска, а значит, сохраняется значительный запас хода при весьма широком частотном диапазоне — от 10 Гц до 10 кГц. Один из прототипов уже сейчас работает при частоте в 1000 Гц, т. е. 2/1000 секунды, с тем чтобы в течение нескольких часов достичь частоты в 1/10 000 секунды.

Открытый источник

Это революционное изобретение открывает множество возможностей для исследований, превосходящих имеющиеся в распоряжении De Bethune ресурсы. Вопреки установившимся в часовой отрасли скрытным, завистническим отношениям, Флажоле решил поделиться результатами своих открытий с профессиональной общественностью. Он предоставил новую механическую систему Résonique, “обеспечивающую безупречную точность благодаря применению естественных вибраций”, в распоряжение ученых, инженеров и часовщиков, желающих продолжать ее изучение.

Источник: журнал Europa Star февраль-март 2012