陀飞轮腕表基本概念及结构类型

2018-01-02    来源:曹维峰     编辑:chensq    阅读:7305次

很荣幸在“中国钟表网”设立陀飞轮专栏可以与大家交流陀飞轮技术,以及跟钟表相关的技术。最近利用一些业余时间把2017年各品牌推出的陀飞轮腕表都复习了一遍,发现陀飞轮技术的发展实在是很快。尤其是出自独立制表品牌的陀飞轮非常有创新性,激发了我撰写文章的欲望。为了适合初学者,我在文章开始先将下陀飞轮的基本概念和结构类型。然后,为大家介绍四款品牌陀飞轮的外观和机芯设计特征。

基本概念

在以怀表为常用计时工具的十九世纪,由于长时间被竖向放置,其内部的计时核心——调速机构会受到地球引力的影响,产生位置误差,直接影响怀表的走时精度。法国制表大师阿伯拉罕·路易·宝玑打破了传统的计时原则,创造出了旋转擒纵调速机构-陀飞轮(Tourbillon),其设计思路是将原先固定不动的调速机构放置于可以旋转的框架内,这样不同方位的位置误差自相抵消,使得带有陀飞轮装置的怀表走得更精准。

“Tourbillon”这个词汇有“漩涡”之意,源自法国数学家笛卡儿用来形容行星绕太阳公转的名词,而知名哲学家、百科全书编纂者达朗贝尔(d'Alembert)则更进一步把它解释为重物围着单一轴心运转之意,故译文“陀飞轮”是音译与意译相结合的产物。

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附图-法国制表大师阿伯拉罕· 路易· 宝玑肖像

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附图- 1801年申请专利时在申请书里所附的陀飞轮装置图

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附图-现代宝玑式陀飞轮剖视图

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附图-现代宝玑式陀飞轮正视图

结构类型

根据陀飞轮结构的不同,将其划分为六大类:经典陀飞轮、飞行陀飞轮、卡罗素、行星陀飞轮、双陀飞轮和多轴陀飞轮。

1.经典陀飞轮的技术特征—带有陀飞轮上支撑支架,形成了上下支撑的结构控制方式,属于最常规的陀飞轮构造;

2.飞行陀飞轮的技术特征—取消了陀飞轮上支撑支架,使得陀飞轮可以完全显露出来,更好地欣赏旋转之美。下支撑一般会采用滚珠轴承控制方式;

3.卡罗素的技术特征—属于陀飞轮的特殊表现形式,设计的思路与陀飞轮是相通的,将调速系统设置于可以旋转的支架上,目的是尽可能减小由于重力造成的位置误差。

4.行星陀飞轮的技术特征—陀飞轮整体框架被放置于可以旋转的转盘上,通过齿轮轮系的配比,由陀飞轮控制转盘以每1小时或者每12小时旋转一周的速度转动,相当于分轮或者时轮。

5.双陀飞轮的技术特征—两个陀飞轮通过差动轮系连接在一起,原动系将能量由差动轮系平均分配给两个陀飞轮,同时两个陀飞轮的转动速度由差动轮系平均后控制时间显示系统。

6.多轴陀飞轮的技术特征—陀飞轮被立体化设计,目前具备了双轴或者三轴的结构方式,其目的是将调速系统的运动轨迹变得更复杂,已达到更有效果的抵消重力的影响。

结语

作为一名腕表机芯的设计师,我非常钦佩宝玑制表大师,他为后人留下了很多宝贵的财富。这些财富有物质上的,比如陀飞轮,上绕游丝和宝玑指针。还有精神上的,那种对腕表技术无尽的追求和遐想,特别是对于腕表的爱是所有制表师必须拥有的。只有这样才有可能成为一名真正的制表大师。就陀飞轮而言,它的设计初衷就是为了让表走得更精准。这是每个制表师都追求的目标:虽然腕表受到固有自然规律的影响,不可能做到绝对的零误差,但是把影响计时精度的误差减少到最少是制表师必须要考虑的。

根据在天津海鸥表厂从事陀飞轮技术研发工作十年(2005年-2015年)所积累的知识,由我编著的以陀飞轮为主题的科普性读物--《陀飞轮揭秘:腕表上的华尔兹》于今年7月份正式上市。此书可供对腕表感兴趣的一般读者和从事腕表相关工作的人员学习参考,特别是喜欢陀飞轮技术的朋友们。

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附图-《陀飞轮揭秘:腕表上的华尔兹》

我在今年9月份注册了微信公众号-52Tourbillon,分享了一些钟表类技术文章,有兴趣的朋友可以关注,有什么问题可以多交流。

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附图-52Tourbillon微信公众号