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《Chronos手表》精华文章——陀飞轮:飞行式好还是非飞行式好?

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发表于 2008-5-9 11:37:00 | 显示全部楼层 |阅读模式


应总版要求,特发此文。

文章选自《Chronos手表》2008-2p128-133

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陀飞轮:飞行式好还是非飞行式好?

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这一争论首先是美学问题:陀飞轮笼型装置上方是否要用一个显眼的夹板桥固定在表盘上,还是通过飞行构造让观察者看到转动笼架一切?

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文:Gisbert L. Brunner

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1801年,Abraham Louis Breguet发明了陀飞轮并获得专利,它是钟表追求运行极致精密的重大进步。对于绝大部分时间垂直放置的怀表而言,当摆轮和螺旋游丝的重心没有位于摆轮轴中心位置时,地球引力对其运行值造成了显著的影响。因为在这种情况下摆轮环上总有一个位置,始终受地心引力的影响。钟表技师试图通过积极调节摆轮和螺旋游丝的配合来解决这个问题,但是即使竭尽全力,费尽力气的完美平衡只能保持有限的时间。无论何时只要出现重心偏差,摆轮的旋转就会过快或者过慢,结果出现明显的运行值偏差。

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飞行陀飞轮在结构上,没有中心轴承夹板桥阻挡视线,可以观察整个笼架的转动

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Wilhelm Rieber根据古老传统的方法,完全采用手工制造飞行陀飞轮,完成一个机芯需要半年时间

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硕大的陀飞轮夹板桥有多种构造方式,Girard-Perregaux在其著名的三金桥型陀飞轮中采用一贯的设计特色


  
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 楼主| 发表于 2008-5-9 11:43:00 | 显示全部楼层


0-4.jpg
陀飞轮的典型特色就是一个相对固定的齿轮(黄色,右下方),擒纵齿轮反向延伸的驱动齿轮和它啮合转动

Abraham Louis Breguet花费了好几年时间钻研重力影响的问题,在此期间他了解到,当时已知的方法无法持续解决由此造成的重心偏差问题,最终解决之道就是让重心偏差和地心引力之间的相互作用在动态中保持平衡。

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十八世纪末期,大约在1795年,他发现了一种巧妙的解决方法:他组装了一个转动和擒纵系统,即在一个转动支架内安装摆轮、摆轮游丝、锚形擒纵叉和擒纵轮,该支架每分钟绕轴自转一周。这样,位于垂直位置的怀表,其加速和减速力矩会相互抵消。这个追求零偏差的成功设计,被命名为陀飞轮(Tourbillon),1801年得到了专利保护。

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将这项创意通过钟表技术来实施只有依靠技术能力出众的手工技师才能实现。在发明人逝世后,只有顶级钟表技师才有能力制造这种天才的设计构造。其中包括Georges Favre-BulleSylvian JeanmairetUrban JrgensenVictor KullbergAlbert Pellaton-FavreJmes PellatonConstant Girard-PerregauxBreguet将摆轮安装在旋转支架的中心位置,他将轴颈轴承安装在笼架中心正上方和下方,此外旋转支架自己也需要一个轴承,它同样位于上方和下方,和摆轮轴呈一直线。擒纵轮或者摆轮驱动齿轮位于下方,从旋转支架上稍稍突出。大师们还将秒针驱动装置也固定在下方的中心位置,其秒针齿轮用螺丝牢牢固定在下部表坯上,这样底部小齿轮作为机芯齿轮的最后活动部件使秒钟驱动装置运动,同时也转动旋转支架。摆轮驱动齿轮的轮齿和固定的秒钟齿轮啮合,随着支架的旋转,摆轮驱动装置开始持续恒定转动,这样擒纵轮也开始转动,摆轮采用通常的方式在擒纵装置上方摆动。整个擒纵装置以这种顺序和摆轮一起持续360度转动。无论摆轮位于陀飞轮笼型装置的中央还是偏中心位置,通常情况下没有区别。摆轮位于中心位置时要求擒纵装置和齿轮叉位于侧面,与之相反,偏中心摆轮则要求采用经典传统锚形擒纵装置和背部齿轮叉。后者构造并不如同某些错误理解,没有采用Karussell(旋转木马装置),在Karussell中并不是秒钟齿轮,而是底部小齿轮接触推动旋转支架。换而言之:有关陀飞轮还是Karussell的问题,并不是由摆轮位置决定,而是涉及到其驱动装置造型。在陀飞轮中,笼型装置旋转对于摆轮摆动和擒纵运转都必不可少,笼型装置停止运转,整个手表机芯也停止运行了。与之相反,在Karussel中,其构造决定,即使旋转支架停止运转,钟表机芯还是能够继续运行。

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 楼主| 发表于 2008-5-9 11:43:00 | 显示全部楼层


陀飞轮设计构造中一项精美,但是显而易见的与众不同之处要归功于Alfred Helwig:旋转支架的“飞旋”轴承。1922年这一构造在一款编号3022的怀表中首次亮相,没有轴承夹板桥型装置阻挡视线,使旋转支架的转动运行一览无余。当然这位来自Glashtte的大师和当地钟表技师学校的老师没有采用第二轴承,而是将它隐藏在旋转支架底部下面。飞行陀飞轮中同样采用齿轮装置驱动,但是该装置位于旋转支架最长的后轴上。飞行陀飞轮中可取下的轴承架由于延伸得很长,钟表技师喜欢将其称为“宝塔”,用螺丝将它和表底坯架连接在一起。安装技巧在于,钟表技师先取下后方的轴承板,就可以拉出并取下固定的秒钟驱动装置。

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尽管陀飞轮一开始是为怀表而发明的,但腕表同样也可采用这项技术。一开始,陀飞轮怀表仅仅制造极少量产品,堪称孤品,只是为了能在钟表技术竞争中获得胜利。1945Andr Bornand为一款直径30毫米的圆形怀表机芯配备了一个陀飞轮擒纵装置,Patek Philippe委托他制造这一机芯,1949年、1951年和1953年这款机芯参加了精密计时天文台竞赛。1950Andr ZibachEric Jaccard推出了桶型34机芯,面积702 mm2,参加D类别比赛,其旋转支架同样由Andr Bornand制造并安装。1958年至1966年期间,珍贵的34 T机芯参加了日内瓦天文台的计时器比赛。1962年这两款机芯分别夺得前两位名次。

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Marcel VuilleumierLe Sentier钟表技术学校校长,从1948年开始和Wirbelwind一起制造腕表。他认为:腕表使用的陀飞轮和怀表相比,其要求标准要高得多,因此他采用71/2分钟作为旋转周期。来自EvilardJean-Pierre Matthey-Claudet采用这个理论基础,为Omega制造了十块试验型陀飞轮腕表。位于法国Besanon地区的制造商Lip紧随其后开始试验,其独一无二的产品采用自己的73/4 X 11令造型机芯,其特色在于:采用锚形擒纵装置的1分钟陀飞轮,旋转支架的直径足足达到11.5毫米,在表盘的开口中旋转。

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Audemars Piguet1986年推出了第一款陀飞轮腕表,其造型机芯不仅尺寸最小,厚度最薄,而且是一款自动上链的陀飞轮。那是1970年代末期的典型设计,采用了当时由多家制造商共同推出的超薄纪录的手表Delirium一样的概念将表壳底面作为机芯夹板坯。微小的旋转支架采用钛制造,Audemars Piguet的这款腕表掀起了一场风暴,史无前例的陀飞轮蓬勃发展持续至今。最现代的工艺技术,例如计算机控制铣切或者电火花腐蚀技术,更开创了无限可能,使陀飞轮的生产商遍及世界各地。陀飞轮的多样性没有任何限制,从经典的夹板桥构造到旋转支架直至飞行式构造。

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由于上文说明的原因,无论采用何种旋转构造,对腕表的运行精确性都不会带来极大的影响。毫无疑问,它们可以做到符合官方天文台认证标准,陀飞轮腕表当然属于运行特别精密的机械手表的杰出代表。即使不是这样,这款微型旋转机械令人迷醉的运转方式给人们带来视觉的愉悦,让许多热爱钟表的人们对其迷恋不已。

  
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1.观点:

赞成飞行陀飞轮

PIERRE-MICHEL GOLAY

FRANCK MULLER WATCHLAND的研发主管:

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Golay的精品机芯:超级复杂的Aeternitas,拥有超过1,400个部件

“采用飞行构造对我而言是一个美学问题。陀飞轮本来就是一款微小的杰作;基于这个原因,应该要求能够观察这个部件,如有可能当然要从表盘一侧直接观察。我们的笼型装置均由艺术家手工加工,特别是其上方的特殊造型支架,让其成为视觉的盛宴。很少有人知道,由于结构上的原因,我们的复杂功能造成机芯厚度的增加,使得陀飞轮的位置较深。就此而言,这款飞行陀飞轮没有先天优势,但是我们将它稍稍提升,使其上面部件和表盘的高度一致,这样它就位于显露的位置,而且没有夹板桥阻拦。这项构造难度要高得多,但是这样的努力物有所值,因为是美观和技术的双赢。这是顶级售价等级的机芯,其每次组装就如同制造一项艺术精品。”

2.观点:

反对飞行陀飞轮

KARL-FRIEDRICH SCHEUFELE,

CHOPARD的联合总裁:

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陀飞轮夹板桥如同展翅的小鸟:Chopard L.U.C. Tourbillon

根据我们遵循的哲学,所有L.U.C.机芯均获得精密计时天文台认证,我们在设计陀飞轮时也以此为目标,所以我们决定采用传统的构造方式,因为其稳定性是精密运行的最佳前提条件,此外只有少数陀飞轮拥有精密计时天文台证书!非飞行陀飞轮的优点在于,在旋转支架两边均有固定轴。如上文已经说明,这样的构造运行更加稳定,而且防震性能更佳,这样摆轮运行更加精密,有利于获得优良的运行值。陀飞轮夹板桥的造型也十分有趣,极具个性:例如在我们L.U.C.陀飞轮Steel Wings带有引人注目的钢制翅膀。

3. 观点:

赞成飞行陀飞轮

MATTHIAS ELBE

GLASHUTTE ORIGINAL生产总监:

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向飞行陀飞轮的发明者致敬:Alfred Helwig Tourbillon 2

就一款手表的运行性能而言,实际上陀飞轮并不重要,但是高级制造商会继续制造这类手表,用它们来显示能力同时向古老的钟表艺术致敬,我们的产品就是在向飞行陀飞轮的发明人致敬。正是传统钟表爱好者无法忘记陀飞轮,而采用今天的技术能将其进一步发扬光大。作为精密微型技术的顶尖体现,这项复杂功能在钟表专家的心中一直拥有崇高的位置,这也就解释了,几乎所有带有陀飞轮的产品都能一如既往带来大量利益。作为高级钟表艺术代表的杰出机芯,一款带有陀飞轮功能的手表满足了客户的意愿,让其拥有十分特别的产品。



  
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4. 观点:

反对飞行陀飞轮

MICHEL PARMIGIANI

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限量出品25块:Kalpa XL 30秒钟陀飞轮,采用铂金表壳、双发条盒和七天动力储备

问题在于我们的尺寸很小,而且我们陀飞轮笼型装置采用的原料和设计已没有回旋的余地,无法再减轻其重量或者缩减其尺寸。由于轴颈很细小,决定了在我们的设计构造中必须采用传统的陀飞轮夹板桥。一个出色的飞行陀飞轮要求灵活的大笼型装置,这样才能补偿钻石轴承侧面偏向的压力造成的影响。

5. 观点:

赞成飞行陀飞轮

WILHELM RIEBER

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5.jpg

早在1984年,Wilhelm Rieber就开始参照Alfred Helwig的作品,制造了第一块飞行陀飞轮表。这位Maybach陀飞轮表(右上图)之父采用了巨大的飞行旋转支架,边缘甚至高出表盘

陀飞轮和普通的手表相比在性能上并无优势,然而直到今天,飞行陀飞轮以其复杂的技术和工艺让人们心醉神迷,因此在偏中心位置的陀飞轮中,我采用最大的旋转支架(直径14.8 mm)。飞行旋转支架和非飞行旋转支架相比,前者更加精巧,重量更轻,因为后者上方的夹板桥型支架仅仅固定摆轮上轴承和带有调节器指针的螺旋游丝外框。飞行旋转支架的厚度大大降低,因为其上方不再安装轴承夹板桥。我的设计允许在陀飞轮外部完整安装一个旋转支架,擒纵装置更接近中心位置,上部桥型支架安装在摆轮对面,达成完美平衡。通过微小的黄金螺丝让旋转支架保持平衡,这样的擒纵构造方式,让擒纵叉、擒纵齿轮和摆轮分别独立安装在独立的轴上,可以各自单独检测,便于控制校正,可以将摆轮运行调节到极为精确的程度。因为飞行陀飞轮中没有附加夹板桥作为旋转支架的对立轴承,可以更清楚地观察陀飞轮的细节,同时并不妨碍旋转支架的运转。我觉得这是最重要的特点,因为陀飞轮就是要让人们细细观察。

6. 观点:

飞行和非飞行均可

WILLY SCHWEIZER

GIRARD PERREGAUX博物馆馆长:

6.jpg

6.jpg

三金桥型非飞行陀飞轮(下图)和Sea Hawk Pro飞行陀飞轮,两者均来自Girard-Perregaux

我们两种构造均采用,可以在我们著名的三金桥型陀飞轮中发现传统构造,而Sea Hawk Pro则采用飞行构造。飞行构造更加精美,因为没有异物阻挡观察陀飞轮的视线。毫无疑问,传统构造运行更加值得信赖:无论在防震性还是精确性均更出色。飞行构造在一个滚珠轴承上旋转,采用加厚的轴来防止震动,因为支架仅仅位于下方位置,由于陀飞轮整体很厚,这就导致杠杆臂很大,由此产生的摩擦力和传统陀飞轮相比要大得多。在各个垂直位置测量观察运行值偏差,飞行构造的差值较大;传统构造的差值更加符合标准。然而传统构造没有飞行构造精美,这的确是一个同样值得考虑的问题。


  
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发表于 2008-5-9 13:46:00 | 显示全部楼层

精彩,感谢CHRONOS手表杂志对名表论坛的支持!
  
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非常精彩的文章 !

本人微不足道 不过也热爱钟表 本人喜欢非飞行式的 感觉性能更好一点 至于美观仁者见仁了

  
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发表于 2008-5-18 23:23:00 | 显示全部楼层

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发表于 2015-1-7 14:28:00 | 显示全部楼层

好文章!涨姿势!
  
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发表于 2015-8-1 21:10:00 | 显示全部楼层

精彩的文章,学习了。
  
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发表于 2017-1-9 16:29:58 | 显示全部楼层

精彩的文章,涨知识了,谢谢楼主
  
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