TAG Heuer豪雅, 超越Huygens

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3月 2012

大刀阔斧的改革和前所未有的创新,在制表艺术的新地平线……走向未来有时需要经历一个进入过去的巨大飞跃。在这里,我们需要追溯到1747年,当时Alembert发表了Recherches sur les cordes vibrantes(关于振动弦的研究)。 豪雅研究与发展部的负责人Guy Semon也对这些早期理论进行了回顾。从历史来看,Alembert的方程是第一个阐述了单摆的波动数量在空间与时间方面关系的方称,完美地解释了“振动弦”。

这个多年以来未有实际应用的方程终于开始在民用建筑逐渐使用,成为“振动弦伸缩仪”发明的基础,用来测量高楼大厦、塔、水坝、核电厂由于约束变分造成混凝土的变形。这个公式也用来计算能影响桥梁 电缆,火车电线,甚至吉他的琴弦等的运动。

不过,还没有人曾想到将振动弦这个感念引进到饱受行业限制的制表业。直到Guy Semon,情况才发生改变。他欣然接受这个概念,不仅是由于他丰富的物理和数学知识,更重要的是在高频率的竞争中豪雅也发现自己突然面对500 Hz这个传统摆轮游丝(1675年由现代机械表鼻祖Christiaan Huygens发明和研制)那不可逾越的理论极限。

从1/100秒到1/2000秒

我们不在这里详述Heuer,以及后来豪雅漫长历史中追寻对微小时间段精确测量所走过的每一步。但是,简单地讲,这个故事从1916年能测量1/100秒的 Mikrograph 开始,到21世纪初在2005年诞生的第一款能测量和显示1/100秒,每小时振动36万次的豪雅Calibre 360。

然后,在2011年1月,Heuer Carrera Mikrograph集成计时码表面世。由于搭配一个每小时振动28800次的振荡器和另一个每小时振动360000次(50 Hz)的振荡器,它也能显示1/100秒。仅三个月后,在2011的Baselworld上,豪雅又以Mikrotimer Flying 1000再次让世人注目。这款表将频率乘以10, 达到500 Hz。换言之,每小时振动360万次的天文数字,可以计算和显示千分之一秒。

为了取得这一举世瞩目的成就,豪雅依旧采用双擒纵机构。这个品牌发明了第一个没有平衡摆的擒纵机构,因为在每小时振动360万次的频率,不仅秒针每秒转动十圈,而且“游丝必须绷紧(在这里只有四圈,承受的拉力是普通游丝的十倍),因此摆轮在回转时不用回到原位,” Guy Semon补充说。第一次背离了Huygens理论!

超越Huygens

频率达到500 Hz以上会怎样呢? Semon说:“Huygens发明的奇迹在于,游丝调节器可以承受230 Hz到320 Hz之间振动频率的微小变化。但是,在更高的频率范围内,情况就大不相同。擒纵叉会随著节奏变化。由于不能以恒定的速度转动,它们就不能满足调速器需要的节奏。因为系统已经达到极限,结果就是一个活力的动态摆轮。”

振动梁

在这里“游丝”或“振动梁”开始发挥作用。思维过程本著“完美振动梁”的理念开始,或者说是一个有无限灵活性和持久动力,有理想的弹性,并不受任何重力影响的波。这是一个等时的振动波。好了,理论到此为止。

不过,在实际应用中,首先需要能够获得Alembert方程描述的完美的波。大概地讲,这个原理看上去似乎足够简单:它将三个“振荡梁”结合起来。一个与擒纵叉结合的励磁振梁,组成振荡器的“梁”(很薄),连接附属机构的也可以称之为“振梁”。振荡器的精妙之处在于它与“完美波动”理论中描述的情景极其相似,用振动来诠释频率的含义。并且可以使用偏心轮调整震动幅度和频率,就像吉他调弦一样。这种新的调节器,这种非 Huygens型调节器是长条型,像绳子一样。但是,与每种经典机芯一样,机械动力是通过非恒定方式传递到擒纵的小齿轮。为了尽可能弥补这种不稳定能量传输方式带来的问题,擒纵机构的角度必须尽可能地小。因此擒纵轮的齿数是其它的两倍,40个,而不是 20个。因此,“休息”的传统功能用来限制速度,和防止运转失控。擒纵轮和擒纵叉接触点的几何形状也重新设计来弥补上述缺陷。

为了实现能量的惯性传输,设计出了一个“将连接擒纵与轮子的小齿轮脱钩的系统”,以游丝的形状在带有载荷的传动中使用,能在下降时储备势能,使“独力传动时擒纵轮的加速度达到最大”。励磁器首先将动能转化为势能,再用势能驱动耦合振梁进行振动。势能驱动会产生强大的动力,这么大的能量可以使“振荡梁”到达极限位置,极限位置产生的位移由振动模式决定, 从而获得我们需要的频率。

但是整个系统几乎没有惯性,产生的位移也很小(因为它振动速度很高,振幅很小),所以与其他类型的游丝和摆轮调节器相比,该系统消耗的能量很少。该系统的另一个优点是它的频率很高,所以动力储备时间很长。该系统功能强大,可以适应各种频率,但是低于50 Hz的频率却无法使用。尽管理论上这种新型调节器似乎完全适合短时间段,但对秒、分和小时的读取来讲就不那么方便了。

显示1/2000秒

配备有此种振荡器的豪雅 Mikrogirder概念表每小时振动频率为720万次(1000 Hz),可测量两千分之一秒(豪雅喜欢称它为万分之五秒 )。这种自动手表能显示2/1000秒,归功于擒纵系统、Huygens显示时间的常规方式以及非Huygens振荡器之间良好的匹配度。
如何读取这些时间呢?这些极短的时间(1/100, 1/1000, and 2/1000秒)通过一个圆形秒表(每秒转动20圈)显示在表盘中央。第二个刻度盘位于12点位置,并被分成三个部分,3点钟位置是第三个表盘,显示十分之一秒。这种划时代的手表有十项专利等待审批。未来将会说明振动梁能否取代其它系统,成为最先进精确精密计时的佼佼者。

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