Epizod 5. Napęd - sprężyna w bębnie

Epizod 5. Napęd - sprężyna w bębnie

Moduł napędu jest silnikiem o ograniczonym zasobie energii. Jego zadaniem jest, zgromadzenie zapasu energii potencjalnej, która uzyskiwana jest poprzez napięcie sprężyny napędowej. Energia jest potrzebna dla prawidłowego działania zegara w ciągu całego założonego czasu pracy, aż do kolejnego nakręcenia. Jest ona zgromadzona w module napędu i udostępniana na wejściu przekładni chodu.


Napęd zegarka - sprężyna w bębnie

Bilans energetyczny dla modułu napędu.
Mechanizm zegarka jest urządzeniem konstrukcyjnie dość skomplikowanym, pod kątem zapotrzebowania energetycznego, a do tego, jest doskonałym „rozpraszaczem energii”. Cała zgromadzona w module napędu i udostępniona na wejściu przekładni chodu energia, jest rozpraszana przez zegarek, w ciągu założonego na etapie projektowania konstrukcji mechanizmu, okresu czasu pracy przy jednokrotnym nakręceniu. Zegarek jako całość, nie wykonuje żadnej czynności, w języku potocznym nazywanej pracą. Nie powoduje przemieszczenia, obrotu, transformacji, czy przeniesienia energii do innego urządzenia. Sukcesywnie emitowana z modułu napędu energia musi zapewnić pokonanie oporów ruchu, w każdym elemencie mechanizmu, gdzie choćby w przypadku rozbudowanego układu wskazań, moduł ten potrzebuje jej znacząco dużo. Dodatkowo, sama konstrukcja przekładni chodu i urządzenia wskazującego, powoduje powstawanie znacznych różnic w chwilowych oporach ruchu. Spowodowane tym znaczące wahania momentu chwilowego, na wejściu modułu wychwytu, tak przy zbyt dużym, jak i przy zbyt małym jego poziomie, mają decydujący wpływa na dokładność działania zegarka. Sam oscylator zegarka, musi rozproszyć tę pozostałą część energii, która jest mu przekazana przez moduł wychwytu.

Sprężyna plaska spiralna

Sprężyna jako elementu napędu.
Cała energia zegarka jest zmagazynowana poprzez naprężenie sprężyny napędowej. Pierwsze zastosowanie sprężyny płaskiej do napędu zegara jest datowane na XV wiek. Wiadomo, że sprężyny płaskie spiralne były używane w zamkach drzwiowych już od początku tegoż wieku, a zegarmistrzowskie i ślusarskie zajęcia były wykonywane przez te same osoby. Najstarszym istniejącym przykładem zastosowania sprężyny do napędu zegara jest Zegar Burgundzki pochodzący z 1430-go roku (wykonany w Padwie dla Filipa Dobrego1), znajdujący się w muzeum w Norymberdze2. Spiralnie ułożonej sprężyny płaskiej użył na pewno Peter Henlein w pierwszym zegarze noszonym - w roku 1510.
Zgodnie z tą samą informacją, ruchomy bęben wewnątrz którego zamknięto pracującą sprężynę napędową, po raz pierwszy zastosował Jean-Antoine Lépine w roku 1760. Było to o tyle istotne, że zastosowanie bębna zmieniło zachowanie się mechanizmu w trakcie nakręcania (nie zanika moment napędowy), a sam bęben ogranicza przestrzeń zajmowaną przez rozwiniętą (lub pękniętą) sprężynę napędową. Nieruchomy bęben chroniący mechanizm przez zgubnymi skutkami pęknięcia sprężyny, na pewno był protoplastą dla dzisiaj stosowanych bębnów sprężynowych. Pękanie sprężyny napędowej było bardzo częstym uszkodzeniem zegarów i zegarków. Ocenia się, że do lat sześćdziesiątych poprzedniego wieku, pęknięcie sprężyny z powodu zmęczenia materiału, było najczęstszym powodem zepsucia się mechanizmu. Do pęknięcia sprężyny dochodziło zwykle w końcowym momencie procesu nakręcania zegarka. Dopiero specjalny sposób walcowania taśmy stalowej, w trakcie procesu produkcji sprężyny, powodujący powstanie układu warstwowego w strukturze wewnętrznej stali (sprężyna warstwowa), zminimalizował częstotliwość występowania tego uszkodzenia. Po wyjęciu, lub przed włożeniem do bębna, sprężyna napędowa naszego zegarka bazowego, w wyniku specjalnego ukształtowania ostatniego jej zwoju, ma kształt litery „S” (sprężyna „S-ka”).

Sprężyna zegarkowa


Taki sposób wykonania sprężyny powoduje, że przy jej rozwijaniu się w bębnie, zewnętrzne zwoje układają się jako pierwsze na ściance bębna. Zapewnia to minimalizację niebezpieczeństwa zakleszczenia się zwojów sprężyny w trakcie rozwijania. Tak, jak w przypadku większości wynalazków, także takie ukształtowanie spirali, było odpowiedzią na pojawiający się często błąd zakleszczania się sprężyny. Prawdopodobieństwo jego wystąpienia było potęgowane przy długich sprężynach, stosowanych dla uzyskania większej rezerwy chodu mechanizmu.

Moduł zapadki

Zapadka.
W tym miejscu należy wrócić do konstrukcji, opisanego w poprzedniej części tego opracowania, modułu zapadki. Musi być on tak wykonany, by sprężyna napędowa lekko cofała się po jej maksymalnym naciągnięciu. Tak zwolniona z maksymalnego napięcia  sprężyna, pewniej rozpoczyna swoją pracę i dłużej utrzymuje swoją sprężystość.
Oddzielnymi tematami są ograniczenie zakresu pracy sprężyny, przez zastosowanie tak zwanego krzyża maltańskiego, czy stosowanie bębna wyrównującego moment napędowy, niezbędne dla mechanizmów z wychwytem szpindlowym. Obydwa te rozwiązania, choć są znane od dawna, nie występują w naszym zegarku bazowym i będą omówione w dalszej części opracowania, jako stosowane dziś komplikacje konstrukcji mechanizmu.




Kilka słów dla podsumowania.
Ze względu na przewidziany zakres niniejszego opracowania, opisując napęd i sposób wykonania sprężyny, nie wspomniałem więcej o zmianach w rodzaju i własnościach materiałów, obróbce cieplnej, czy modyfikacjom zaczepu sprężyny, które to zmiany, były także znaczącymi krokami, na zegarmistrzowskiej drodze rozwoju tego modułu mechanizmu zegarka.
Podsumowując opis modułu napędu, w zegarku bazowym mamy do czynienia ze sprężyną płaską, spiralną, warstwową, ukształtowaną jako „S-ka”, o długości zapewniającej prawidłowe działanie mechanizmu przez czas krótszy niż 50 godzin, zamkniętą w bębnie napędowym.

Władysław Meller


[1] Zajdler. Dzieje zegara

[2] Wikipedia - http://en.wikipedia.org/wiki/Mainspring

Rozwinięcie tego tematu, znajduje się w kolejnych publikacjach.

Komplikacje konstrukcji mechanizmu zegarka.
- początek spisu treści dla przygotowywanego opracowania

1 Wstęp - jest już tutaj
2 Systematyka komplikacji konstrukcji - jest już tutaj
3 Mechanizm bazowy - jest już tutaj
3.1 Naciąg - jest już tutaj
3.2 Napęd - jest już tutaj
3.3 Przekładnia chodu - jest już tutaj
3.4 Wychwyt
3.5 Oscylator
3.6 Moduł regulacji
3.7 Przekładnia wskazań
3.8 Urządzenie wskazujące
4 Zmiany konstrukcyjne w stosunku do mechanizmu bazowego - komplikacje konstrukcji mechanizmu.
4.1 Naciąg
4.1.1 Element manipulacyjny
4.1.2 Automatyczny naciąg zegarka
4.2 Napęd
4.2.1 Wydłużona sprężyna
4.2.2 Zwielokrotnienie ilości bębnów
4.2.2.1 Szeregowe ułożenie bębnów
4.2.2.2 Równoległe ułożenie bębnów
4.....


















Pojawiły się także opracowania z dziedziny teorii zegarmistrzostwa:
1. Wydłużona rezerwa chodu - jest już tutaj 
2. Warto wiedzieć. Izochronizm - jest już tutaj
3. warto wiedzieć. Izochronizm. Impulsy napędowe - jest już tutaj
4. Warto wiedzieć. Izochronizm. Impulsy napędowe - uzupełnienie - jest już tutaj

Polecamy także:

Tomasz Ciachorowski dołączył do grona sympatyków marki Aerowatch!
Tomasz Ciachorowski dołączył do grona sympatyków marki Aerowatch!
Aktor teatralny, filmowy i telewizyjny, nominowany do Telekamer 2011 i plebiscytu Viva! Najpiękniejsi 2010. Szerszej publiczności znany z ról w takich serialach, jak: „Misja Afganistan”, „Na dobre i na złe”, „Majka”, „Linia życia”, czy „M jak miłość” ...
Video recenzja: Maurice Lacroix Masterpiece Squelette
Video recenzja: Maurice Lacroix Masterpiece Squelette
Zapraszamy do obejrzenia video recenzji modelu Masterpiece Squelette szwajcarskiej manufaktury Maurice Lacroix. Nasz redakcyjny kolega Adrian prezentował ten model niedawno w formie klasycznej recenzji. Wówczas we wstępie napisał tak: …rzeczony czaso ...
Recenzja: Steinhart Marine Regulator White
Recenzja: Steinhart Marine Regulator White
Całkiem niedawno mieliśmy okazję testować zegarek marki Steinhart - model Marine Chronometer II. Piękny, klasyczny czasomierz z białą, czytelną tarczą. Zrobił na mnie dobre wrażenie - jednakże wiele osób jako zarzut stawia jego niebagatelne wymiary. ...
AUROCHRONOS - Międzynarodowy Festiwal Niezależnych Producentów Zegarków w Łodzi
AUROCHRONOS - Międzynarodowy Festiwal Niezależnych Producentów Zegarków w Łodzi
Rosnące zainteresowanie zegarkami oraz zegarmistrzostwem w Polsce powoduje, iż na przestrzeni zaledwie ostatnich 2 lat możemy zauważyć wzmożoną aktywność w zakresie różnych inicjatyw zegarkowych, zarówno online, jak i „w realu”. Rośnie grono miłośnik ...
Video recenzja: Chopard L.U.C 1937 Classic Automatic Chronometer
Video recenzja: Chopard L.U.C 1937 Classic Automatic Chronometer
Zapraszamy do obejrzenia video recenzji modelu L.U.C 1937 Classic Automatic Chronometer szwajcarskiej manufaktury Chopard. Nasz redakcyjny kolega Adrian prezentował ten model niedawno w formie klasycznej recenzji. Wówczas we wstępie napisał tak: Loui ...

Tagi:

REKLAMA

ZNAJDŹ NAS NA FACEBOOKU

REKLAMA

Aerowatch

PARTNER

Partner KMIZ

REKLAMA

Atlantic AtlanticAtlantic

REKLAMA

Glycine

REKLAMA

Balticus

Kalendarium ewolucji mechanizmów

Kalendarium ewolucji mechanizmów

REKLAMA

Doxa

REKLAMA

Junghans
Instagram

Zegarki i pasja na Instagramie

Podstrony producentów

Brand - Aerowatch
Brand - Alpina
Brand - Atlantic
Brand - Audemars Piguet
Brand - Aviator Swiss Made
Brand - Balticus
Brand - Bulova
Brand - Carl F. Bucherer
Brand - Certina
Brand - Chopard
Brand - Citizen
Brand - Czapek Geneve
Brand - Davosa
Brand - Doxa
Brand - Epos
Brand - Eterna
Brand - Glycine
Brand - Junghans
Brand - Longines
Brand - Maurice Lacroix
Brand - MeisterSinger
Brand - Movado
Brand - Omega
Brand - Orient
Brand - Oris
Brand - Polpora
Brand - Rado
Brand - Roamer
Brand - Schaumburg
Brand - Seiko
Brand - Steinhart
Brand - Tissot
Brand - Ulysse Nardin
Brand - Victorinox
Brand - Xicorr