Zadania stawiane modułowi napędu, jego wczesne zmiany konstrukcyjne i przyjęte jako bazowe rozwiązanie, są opisane we wprowadzeniu do niniejszych rozważań – „Epizod 5 – Napęd. Sprężyna w bębnie”
Jak można zaobserwować, zmiany konstrukcyjne modułu napędu w stosunku do rozwiązania bazowego idą w dwóch różnych kierunkach. Pierwszym z nich jest zmniejszenie strat energii w tym elemencie i stabilizacja momentu napędowego zegarka, a drugim jest zmagazynowanie większej energii w module napędu. Co ciekawe, stabilizacja momentu napędowego zegarka stoi w pewnej opozycji do możliwości wykorzystania większej energii i z tego powodu w konkretnych rozwiązaniach konstruktorzy muszą optymalizować wpływ obydwu tych czynników.
Dzięki modyfikacjom modułu napędu można osiągnąć lepszą dokładność działania czasomierzy, oraz wydłużyć ich rezerwy chodu. Osiągnięcie tego ostatniego celu jest możliwe poprzez wskazane powyżej zmagazynowanie większej energii (napęd zegarka – sprężyna w bębnie jest silnikiem o ograniczonym, ale możliwym do zmiany zasobie energii), minimalizację strat energii w samym module napędu, jak i zmniejszenie zapotrzebowania energetycznego przez wykorzystujące ją kolejne zespoły funkcjonalne zegarka.
Oczywiście w konkretnych rozwiązaniach stosuje się, czasami równocześnie, tak stabilizację momentu napędowego, wydłużenie rezerwy chodu, jak i zmniejszenie zapotrzebowania energetycznego kolejnych bloków funkcjonalnych zegarka.
W zegarkowym rozwoju praktycznie nie ma zmian w przekładni napędowej, na którą w mechanizmie bazowym składa się wieniec zębaty bębna i zębnik koła minutowego (central wheel), ale też w tym elemencie trudno doszukiwać się dużych możliwości wprowadzenia korzystnych zmian.
Jako, że w niniejszych rozważaniach zajmujemy się tylko modyfikacjami modułu napędu zegarka, to niniejsze rozważania dotyczą tylko stabilizacji momentu napędowego i wydłużenia rezerwy chodu.
Ze względu na obszerność materiału został on podzielony na dwie części.
Stabilizacja momentu napędowego
Jednym z kierunków rozwoju mechanizmów zegarowych jest stabilizacja momentu napędowego na wyjściu modułu napędu – wejściu przekładni chodu. Do udoskonaleń wpływających na stałość napędu, tak historycznie znanych i czasami jeszcze stosowanych, oraz zupełnie nowych należą te wskazane poniżej:
1 Dźwignia wyrównawcza
Rozwiązanie to, polega na zwiększeniu momentu napędowego pod sam koniec zakresu pracy sprężyny napędowej i realizowane jest poprzez specjalną dźwignię napinaną w trakcie nakręcania zegarka, a rozpoczynającą swoją pracę dzięki mechanizmowi krzywkowemu. Przy naciągniętej sprężynie koniec dźwigni wyrównawczej obtacza się po części kołowej krzywki. Pod koniec zakresu roboczego sprężyny dźwignia wyrównawcza zaczyna obtaczać się po krzywce, a dzięki zmianie punktu przyłożenia siły powstaje moment siły zwiększający moment obrotowy wałka sprężyny.
To historyczne rozwiązanie praktycznie nie jest stosowane we współczesnych zegarkach.
Pokazywana często dla ilustracji tego rozwiązania stara grafika, w odróżnieniu od zdjęcia rzeczywistej konstrukcji nie wyjaśnia opisanego rozwiązania w poprawny sposób.
2 Krzyż maltański
Jako, że największe różnice chwilowego momentu napędowego w stosunku do średniego momentu w zakresie pracy sprężyny są na początku i na końcu jej zakresu roboczego, to dla stabilizacji momentu ogranicza się zakres pracy sprężyny – wybierając dla niego środkowy fragment charakterystyki pracy sprężyny. To bardzo stare rozwiązanie, stosowane z powodzeniem dla zwykłych sprężyn spiralnych, które od kształtu zastosowanej krzywki nazwane zostało krzyżem maltańskim, także i dziś, przy sprężynach o zdecydowanie lepszych charakterystykach (stabilniejsza wartość momentu napędowego) także znajdziemy w niektórych zegarkach.
Ilustracje pokazujące zastosowanie krzyża maltańskiego pochodzą ze strony www.musketeer.ch, co zostało na nich zaznaczone.
Wydaje się, że na tej samej zasadzie choć bez charakterystycznej kształtem krzywki działa rozwiązanie wykorzystywane w mechanizmie oznaczonym jako kaliber 2910 firmy Audemars Piquet.
3 Bęben wyrównawczy
Jako, że moment napędowy sprężyny zmniejsza się wraz z jej rozwijaniem się, to w zegarkowych konstrukcjach pojawił się sposób na jego stabilizację uwzględniający tę ułomność charakterystyki sprężyny napędowej. Rozwiązanie takie było niezbędne w zegarkach z wychwytem szpindlowym, dla którego okres drgań balansu, a co za tym idzie dokładność chodu zegarków w bardzo dużym stopniu zależy od wielkości momentu napędowego.
Tak zwany bęben wyrównawczy jest dodatkowym elementem sprzężonym z bębnem za pomocą cięgna. Bęben wyrównawczy na który w trakcie nakręcania nawija się cięgno jest tak ukształtowany, że wraz z rozwijaniem się cięgna zwiększa się średnica promienia stożka z którego się ono rozwija. W ten sposób przy rozwijaniu się sprężyny dla większego momentu na bębnie napędowym mamy mniejszy promień rozwijania się cięgna, co w sumie daje zmniejszony - bardziej zbliżony do średniego moment na wejściu przekładni chodu. Dla najmniejszego momentu napędowego bębna, mamy większą średnicę z której rozwija się cięgno – co z kolei zapewnia bardziej zbliżony do średniego moment napędowy na wejściu przekładni chodu.
Należy pamiętać, że to rozwiązanie nie dostarcza dodatkowej energii, ale zmniejszając moment napędowy dla w pełni naciągniętej sprężyny wydłuża rezerwę chodu mechanizmu.
Zastosowanie bębna wyrównawczego niestety niesie ze sobą także negatywne skutki – w trakcie nakręcania zegarka następuje zanik momentu napędowego, co w konstrukcjach mechanizmów muszą uwzględnić ich projektanci. Dodatkowy element wprowadza też dodatkowe opory ruchu, a co za tym idzie stratę energii.
4. „Motor barrel” – amerykański system konstrukcji bębna napędowego
Na stabilność momentu napędowego bardzo duży wpływ mają opory ruchu samego bębna. Na osi bębna mamy do czynienia z największymi naciskami, co powoduje powstawanie największych oporów tarcia. W amerykańskich konstrukcjach zegarkowych wprowadzono rozwiązanie zwane „Motor barrel”, w którym zmniejszany jest wpływ tarcia, a dodatkowo można zastosować łożyskowanie na panewkach mineralnych – kamieniach. Minimalizacja siły tarcia podnosi wartość momentu napędowego i wpływa na jego stabilizację. Dzięki zwiększeniu chwilowego momentu napędowego dysponujemy oczywiście większą energią zmagazynowaną przez bęben.
Pierwotnym impulsem dla powstania takiej konstrukcji było zabezpieczenie mechanizmu zegarka przed uszkodzeniem w przypadku pęknięcia sprężyny napędowej. Dziś, ze względu na wyższą w stosunku do czasu wprowadzenia systemu „Motor barrel” jakość sprężyn (sprężyny warstwowe), ten aspekt nie jest już tak istotny, a rozwiązanie jest stosowane dla uzyskania wyższej wartości i lepszej stabilizacji momentu napędowego.
Więcej informacji na temat rozwiązania „Motor barrel” w naszym opracowaniu pod tytułem: „Napęd po amerykańsku. Sprężyna w bębnie”
5 „Spherodrive” – łożyskowanie bębna za pomocą łożysk kulkowych
Zastosowanie łożyskowania kulkowego do zamocowania i zmniejszenia strat na siły tarcia przy obrocie bębna napędowego w ostatnim czasie wprowadziła marka Eterna. Rozwiązanie to w swojej koncepcji zbliżone jest do konstrukcji amerykańskiej – „Motor barrel” i w jeszcze lepszym stopniu obniża tarcie powstające na osi bębna. Należy zwrócić uwagę, że dolne łożysko kulkowe jest zdublowane.
To w konsekwencji przyczynia się do stabilizacji momentu napędowego, oraz podobnie ja w „Motor barrel” zapewnia większą w stosunku do standardowej konstrukcji ilość zmagazynowanej energii.
Więcej informacji o konstrukcji Sherodrive w naszym opracowaniu: Fenomen systemu Spherodrive od Eterny
Rozwiązanie Spherodrive jest oczywiście zaznaczone jako rekord w naszym Kalendarium ewolucji mechanizmów.
6 Użycie większej liczby bębnów napędowych
Użycie większej liczby bębnów napędowych, dzięki „nakładaniu” się charakterystyk każdej ze sprężyn minimalizuje wahania chwilowego momentu napędowego. Różne sposoby łączenia bębnów napędowych zaprezentowane są w drugiej części opracowania dotyczącej wydłużenia rezerwy chodu poprzez zmagazynowanie większej energii w module napędu.
Zmiany modułu napędu prowadzące do wydłużenia rezerwy chodu będą omówione w kolejnym odcinku tego cyklu.
Władysław Meller
P.S.
Mimo starań, autor nie może odważyć się stwierdzić, iż niniejszym opracowaniem wyczerpał powyższy temat. Każda dyskusja jest mile widziana, bo tylko w ten sposób można rozwinąć i ewentualnie uzupełnić temat.
Opis mechanizmu bazowego - tego dla którego zmiany są "dodatkowymi komplikacjami" znajduje się na podstronie "Komplikacje konstrukcji mechanizmów".
11:08 25.01.2017Komplikacje konstrukcji mechanizmów
Komplikacje konstrukcji modułu napędu zegarka – część 1
REKLAMA
Klinika czasu
„Tekst o zegarmistrzach powstał. Ma 122 strony i jest, jak sądzę "półproduktem", bo na razie nie jestem z niego zadowolona…” - tak pisze o swojej pracy pani Ola Domańska. ...
Historia marek zegarkowych: manufaktura Ulysse Nardin
Tytułem wstępu: na łamach portalu zegarkiipasja.pl regularnie prezentujemy autorskie publikacje przedstawiające historie powstania i rozwoju cenionych dzisiaj producentów ...
Technologie Eco-Drive i Radio Controlled marki Citizen – co oferują i jak działają?
Zapraszamy do podróży do Japonii, kraju Kwitnącej Wiśni, ojczyzny sushi, karate i gejsz. Zakątka na ziemi, gdzie przeciętna długość życia jest najwyższa na świecie, a kra ...
Zegarek na lato, w kolorze turkusowego morza. Norqain Wild One Skeleton 42mm Turquoise
Młoda, powstała w Alpach Szwajcarskich firma Norquain to niezależny producent zegarków idący własną drogą, pomijającą w wielu kwestiach utarte w branży standardy. Siedzib ...
Seiko Black Series Prospex. Zegarki widziane przez noktowizor
Seria Prospex to wielka część globalnego sukcesu marki Seiko. Charakterystyczne logo X na stałe wkroczyło do świadomości ludzi zainteresowanych zegarmistrzostwem. Zwłaszc ...
Premiera zegarka Vostok Europe „Tybur” 2023 - Polska edycja limitowana
- Walczyłeś kiedyś w klatce? - Nie. - No widzisz, a ja znam kogoś, kto walczył. [kurtyna] Klatka to określenie potoczne, ale fachowo miejsce w którym walczą zawodnicy UFC ...
Video recenzja: Alpina Alpiner Extreme Automatic 41 mm
Zapraszamy do obejrzenia video recenzji zegarka Alpiner Extreme Automatic 41 mm marki Alpina. Nasz redakcyjny kolega Adrian prezentował ten model niedawno w formie klasyc ...
Davosa Argonautic 39 Automatic. Mniejsza koperta to więcej możliwości!
Jazon – to młody chłopak, który wyruszył po złote runo, i to nie z własnej woli, ale z konieczności, po tym jak został ukryty przez rodziców w jaskini centaura Chejrona p ...
Seiko Astron GPS Solar Dual-Time Chronograph 5X83. Innowacje, precyzja i wyrazisty design
Astron to jedna z najwyżej pozycjonowanych serii marki Seiko. To zaawansowane technologicznie zegarki premium, które reprezentują bezkompromisowe podejście do innowacji, ...
Odświeżony Oris Aquis 2024. Czym różni się nowa wersja od poprzednich?
Zmiany to coś, co jest w zasadzie permanentne. Kiedyś, tak z 25 lat temu, od prezesa jednej z wielkich firm farmaceutycznych usłyszałem, że: „w naszej firmie stałe są jed ...
Odliczanie do Olimpiady rozpoczęte! Omega Speedmaster Chronoscope Paris 2024
W 1932 roku świat wyglądał zupełnie inaczej niż dziś, ale pomimo bardzo wielu zmian, część rzeczy pozostała taka sama. Jedną z nich jest partnerstwo Igrzysk Olimpijskich ...
Arnold & Son Longitude Titanium. Marynistyczny styl, choć nieco pod prąd
Jaki jest najsilniejszy trend zegarkowy ostatniego czasu? Niebieska bądź zielona tarcza? Reedycje? To wszystko są nośne tematy, ale prawdziwą popularność zbiera moda na s ...