Jedyny taki zegar na świecie. Zegar gabinetowy Karola Romana

Polski mistrz zegarmistrzostwa i inżynier mechaniki precyzyjnej – Karol Roman, zaprojektował i własnoręcznie wykonał niezwykły zegar gabinetowy.

Ponadto zegar ten jego twórca przeznaczył na cele charytatywne – na licytację z której dochód zostanie przeznaczony na Wielką Orkiestrę Świątecznej Pomocy.

Licytację przeprowadzi Klub Miłośników Zegarów i Zegarków, którego Karol jest aktywnym członkiem.



Wprawdzie przed rozpoczęciem fabrycznej, masowej produkcji zegarów przed okresem rewolucji przemysłowej, także w Polsce budowano ciekawe zegary, a nawet dzisiaj można u nas znaleźć wykonawców zegarów specjalnych, takich jak regulatory astronomiczne, czy zegary wieżowe.

Jednak z całą stanowczością można potwierdzić, że zegar Karola Romana jest unikatowy, wyjątkowy i nie ma takiego drugiego na świecie!



Karol Roman jest wyedukowanym zegarmistrzem, który w trakcie praktyki zawodowej kontynuował swoją ogólną i techniczną edukację, a po uzyskaniu dyplomu na Wydziale Mechaniki Precyzyjnej (dziś Mechatroniki) Politechniki Warszawskiej rozpoczął pracę na stanowisku konstruktora w Zakładzie Doświadczalnym Aparatury Unikalnej IBJ w Świerku. Ta twórcza praca w dziedzinie techniki wymagała od niego opanowania bardzo szerokiej wiedzy teoretycznej i praktycznej. Naukowej i technicznej. To w efekcie pozwoliło mu na opanowane do perfekcji umiejętności inżyniera.

Zaangażowanie w działanie Klubu Miłośników Zegarów i Zegarków wyzwoliło w nim potrzebę zbudowania zegara.

Pierwszym z nich była zegar typu Atmos – nakręcający się samoczynnie dzięki nieznacznym, pokojowym wahaniom temperatury. Pomysł budowy takiego zegara pojawił się u niego jako odzew na zachwyt klubowiczów wyrażony przy prezentacji zegara Atmos produkcji szwajcarskiej firmy Jaeger-LeCoultre.

Wiadomo, że rynek zegarowy jest zdominowany przez zegarki naręczne, ale aktualne tendencje są wspólne tak dla dużych zegarów, jak i zegarków.

Przed współczesnymi zegarkami mechanicznymi nie stawia się wymogu najwyższej dokładności działania, bo zdecydowanie dokładniejsze są zegarki elektroniczne. Zegarki mechaniczne przy najwyższej precyzji wykonania i unikatowych rozwiązaniach, są wyrobami znajdującymi się na pograniczu tradycyjnie pojmowanej sztuki i sztuki mikromechaniki. W zegarkowym świecie niezwykłym prestiżem cieszą się zegarki o specjalnej konstrukcji, czy też te posiadające dodatkowe wskazania.

W gronie zegarkowych producentów potwierdzeniem najwyższego prestiżu każdego z producentów jest samodzielne wykonanie przez markę zegarka z wiecznym kalendarzem, tourbillonem, czy repetycją.   

Nie tylko w naszych polskich warunkach, ale niezależnie od lokalizacji, bez specjalistycznego parku maszynowego jakikolwiek indywidualny zegarkowy twórca nawet nie może myśleć o samodzielnym wykonaniu zegarka. Z tego powodu mając swoje własne przemyślenia co do konstrukcji unikatowego mechanizmu zegarowego, Karol Roman musiał skierować swoje zdolności na wykonanie stosunkowo dużego zegara – zegara gabinetowego.

Tak też właśnie zrobił, a efekt jego pracy możemy już naocznie podziwiać.

Co takiego niezwykłego w swojej konstrukcji ma ten unikatowy zegar?

Napęd, elementy przekładni chodu, wychwyt i balans

Dla projektowanego zegara, przy zamyśle zainstalowania gyrotourbilonu, własnego rozwiązania wskazania rezerwy chodu, wiecznego kalendarza i wskazań fazy Księżyca, dla zespołu napędu i pierwszych kół przekładni chodu konstruktor skorzystał z gotowych, w niektórych przypadkach także zmodyfikowanych elementów.

Do konstrukcji wybrane zostały części najpopularniejszego w Polsce mechanizmu, z produkowanego do niedawna w Toruniu w firmie Metron tak zwanego „zegara kominkowego”. Koło pośrednie i sekundowe przekładni chodu oraz ich zębniki zostały już wykonane przez konstruktora samodzielnie i stanowią one elementy klatki gyrotourbillonu. Z wyrobów fabrycznych użyte zostały, także zmodyfikowane: koło wychwytowe, kotwica i balans.

Jak się okazało, wspomniany balans został użyty z przystawki radzieckiej, bo jak stwierdził Karol "wkrętowy" balans prezentuje się atrakcyjniej!

Gyrotourbillon

W tourbillonie klatka z zespołem balansu, kotwicą i kołem wychwytowym obiega dookoła koła sekundowego.

W gyrotourbillonie, tourbilllon wraz z kołem sekundowym, zamknięte w dodatkowej klatce obiegają dookoła następnego koła i… w kolejnej klatce wokół koła minutowego. Dzięki takiemu rozwiązaniu poza zmianą położenia balansu w klatce tourbillona, zmienia się także położenie osi balansu w stosunku do płaszczyzny mechanizmu.

Obserwując tego rodzaju mechanizm można powiedzieć, że gyrotourbilon jest spotęgowaniem stopnia komplikacji w stosunku do komplikacji konstrukcji tourbillonu.

Jako że ruch kół przekładni chodu jest skokowy – zaczyna się po zwolnieniu przez paletę kotwicy zęba koła wychwytowego i kończy się w chwili, gdy inny ząb koła wychwytowego oprze się na drugiej palecie kotwicy, to przy obecności dodatkowych ruchomych elementów (klatek) straty energii na ruszenie ze spoczynku i zatrzymanie elementów ruchomych są bardzo duże.

Jak działa Gyrotourbillon w opisywanym zegarze można zobaczyć na poniższym filmie:
 

To nie przypadek, że konstruktorzy zegarków z tourbillonem wysoką jakość swojej konstrukcji podkreślają przez niską wagą elementów klatki. To oczywiste, bo im mniejsza jest ich waga, tym mniejsze są straty energii przy pracy zegarka, a to pozwala na zastosowanie słabszej (mniejszej) sprężyny i uzyskanie wyższej dokładności działania.

Dla gyrotourbillonu ten wpływ jest jeszcze większy.



To właśnie ze względu na zapotrzebowanie energetyczne, dla stworzenia pierwszego polskiego tourbillonu (na bazie mechanizmu zegara kominkowego z przystawką balansową produkowanego przez zakłady Metron w Toruniu), jego twórca – Adam Mroziuk musiał jako napęd dla przekładni chodu sprząc ze sobą dwa bębny napędowe.

Przy zupełnie standardowych elementach zespołu napędu, użytych z zegarów produkcji krajowej - Metron w Toruniu, w konstrukcji Karola Romana znalazł się gyrotourbillon, a mimo wszystko zegar…  chodzi. Do tego jest bardzo dokładny i działa bezawaryjnie. Co zaskakujące, jego rezerwa chodu jest nie mniejsza niż dla tradycyjnych tego rodzaju zegarów „metronowskich”.

Wskazanie rezerwy chodu

W dużych zegarach wskazanie rezerwy chodu jest rzadko spotykanym elementem. Wynika to prawdopodobnie ze spuścizny historycznej, gdyż dla zegarów obciążnikowych naturalnym wskazaniem rezerwy chodu było położenie obciążnika.

Przy zastąpieniu obciążnika sprężyną na aplikację wskazania rezerwy chodu nie zwracali uwagi konstruktorzy zegarów (wyjątek stanowiły chronometry okrętowe). W zegarkach noszonych wskazanie takie pojawiło się stosunkowo późno, bo dopiero w połowie XX wieku

Zespół wskazania rezerwy chodu w zegarkach, w standardowych rozwiązaniach składa się zwykle z kilkunastu elementów i zajmuje znaczącą część przestrzeni mechanizmu.

W mechanizmie Karola Romana zespół wskazania rezerwy chodu jest indywidualną konstrukcją jego wykonawcy.

Wieczny kalendarz

Tak jak wspomniano powyżej, wieczny kalendarz, podobnie jak tourbillon zalicza się do tak zwanych wielkich komplikacji zegarmistrzowskich. Taka kwalifikacja wynika z trudności wykonania mechanizmu, który wskazując dane kalendarzowe, przez sto lat rozpoznaje długość miesięcy w każdym kolejnym roku, nie myląc ich nawet dla występujących w cyklu czteroletnim lat przestępnych.

Na bazie własnych przemyśleń, ale z doświadczeniem zegarmistrzowskim swoje indywidualne rozwiązanie mechanizmu wiecznego kalendarza skonstruował i zastosował w swoim zegarze Karol Roman.

Wskazanie fazy Księżyca

Cyklicznie zmienny obraz największego satelity Ziemi – Księżyca od zawsze pozwalał na rejestrację upływu czasu. Z tego powodu wskazanie fazy Księżyca obecne było już w pierwszych znanych zegarach. Dzisiaj, raczej ze względu na dekoracyjny charakter wskazanie fazy Księżyca także znajdziemy w wielu zegarkach.

Zwykle są to konstrukcje płaskie - z użyciem imitujących Księżyc tarcz, ale dla zegarów, czy też większych zegarków, sporadycznie mogą być to  także konstrukcje przestrzenne.    

W zegarze Karola Romana naszego ziemskiego satelitę imituje obracająca się kula.

Bicie godzin i półgodzin

Dźwiękowa sygnalizacja upływu czasu jest bardzo często spotykana w zegarach. Jako że do stworzenia swojego zegara Karol Roman użył elementów zegara produkcji firmy Metron z Torunia, który posiada bicie godzin i półgodzin, to niejako naturalną stała się aplikacja tego dodatkowego wyposażenia w przez niego projektowanym zegarze.

Zastosowanie mechanizmów bijących w tradycyjnych rozwiązaniach wprowadza zakłócenia działania mechanizmu chodu. Z dużymi stratami energii w tej części mamy zwykle do czynienia przy wyzwalaniu mechanizmu bicia. Wydaje się, że ten aspekt działania zegarów nie wywołuje większego zainteresowania konstruktorów zegarów, na co nie chcąc zmniejszać rezerwy chodu zegara nie mógł sobie pozwolić Karol Roman.

Dlaczego zegar ten jest unikatowy na skalę światową?

Gyrotourbillon

Tak jak wskazano powyżej, przy opisie działania tourbillonu (także gyrotourbillonu) największe straty energii związane z jego obecnością są spowodowane skokową pracą klatki. Konstruktorzy mechanizmów zegarowych od zawsze próbują ograniczać te straty energii poprzez minimalizację wagi klatki tourbillonu i znajdujących się w niej elementów.

Każdy z miłośników zegarków ma w pamięci opisy tego rodzaju zegarków wskazujące jak miniaturowe i jak lekkie są te poruszające się skokowo elementy zegarka.

Karol Roman nie był w stanie w warunkach warsztatowych zbudować ultra lekkiej klatki gyrotourbillonu. Jednak pewnie nie tylko z tego powodu zwrócił uwagę na możliwość zmiany sposobu poruszania się klatki na bardziej płynną.



Udało się to poprzez połączenie koła wychwytowego i zębnika koła wychwytowego poprzez element podatny – w swoim kształcie podobny do sprężyny włosowej.

W ten sposób wprowadził do mechanizmu tourbillona swego rodzaju akumulatror energii.

Dzięki naprężeniu elementu podatnego, po zwolnieniu zęba koła wychwytowego, a przed ruszeniem klatki może nastąpić przemieszczanie się zębnika koła wychwytowego. Tak samo po zatrzymaniu się koła wychwytowego na drugiej palecie kotwicy następuje dalsze przemieszczanie się klatki. Na koniec tego cyklu klatka powoli zwalnia swą prędkość obrotową, a zatrzymanie następuje w chwili, gdy naprężenie elementu podatnego wstrzyma ruch klatki.

To rozwiązanie jest przełomowe, bo ekstremalnie minimalizuje straty energii, a równocześnie jest ono możliwe do zastosowania w konstrukcji zegarków z tourbillonem.

Szwajcarscy i inni najlepsi na świecie współcześni zegarmistrze wykonujący zegarki z tourbillonem nie wpadli na ten genialny pomysł. Pomysł, który przenosi konstrukcję tourbillonu na zupełnie inny poziom!

Tym wynalazkiem Karol Roman zdecydowanie wybija się na najlepszego konstruktora zegarków w świecie!

Wskazanie rezerwy chodu

Opis niezwykłego rozwiązanie wskazania rezerwy chodu wynalezionego przez Karola Romana można znaleźć już w materiałach o zegarkach, jak choćby w drukowanym magazynie Zegarki i Pasja (nr 9, kwiecień – czerwiec 2019).


Mechanizm ten składa się z dwóch współosiowo umieszczonych tarcz 1 i 2, na których czołowych powierzchniach wykonano rowek w kształcie spirali Archimedesa o profilu pozwalającym na współprace z kołem zębatym 3 umocowanym obrotowo w jarzmie 4.

Jarzmo to ma możliwość ruchu wzdłuż promienia tarcz z zachowaniem położenia osi koła 3 w płaszczyźnie równoległej do powierzchni tarcz 1 i 2. Skok spirali Archimedesa jest równy podziałce uzębienia koła 3. Jeśli np. obrót nr 1 powoduje przesuwanie jarzma np. w lewo, to obracając tarczą nr 2 w tym samym kierunku spowodujemy ruch jarzma w prawo, czyli powrót jarzma do poprzedniego położenia. Gdy jedną z tarcz zwiążemy z osia bębna, obracaną przy nakręcaniu a drugą z bębnem ze sprężyną uzyskamy mechanizm, który ruchem jarzma 4 z kołem 3 będzie pokazywał stan rezerwy chodu zamontowanym wskaźnikiem przesuwającym się liniowo.

Trzeba zaznaczyć, że te dwie wskazane i opisane powyżej tarcze istnieją w zegarku. Są nimi:  koło płaskie zespołu naciągu i czoło bębna sprężyny w zespole napędu. Wystarczy tylko naciąć na ich powierzchniach spirale Archimedesa. Dzięki takiemu rozwiązaniu liczba dodatkowych elementów konieczna dla uzyskania wskazania rezerwy chodu jest minimalna!



Taka jest idea rozwiązania zastosowanego przez Karola Romana w jego zegarze, choć oczywiście spirale Archmedesa musiał on wyznaczyć na dodatkowych elementach.

W każdym razie, a jak wspomniano powyżej, zespół wskazania rezerwy chodu jest miniaturowy.

Wieczny kalendarz

Wydaje się, że konstrukcja wiecznego kalendarz zawsze opiera się na zastosowaniu swego rodzaju programatora określającego długość miesięcy w kolejno następujących po sobie cyklach czteroletnich. Tak. To prawda, trzeba tylko jeszcze sprawić, by mechanizm ten działał niezawodnie, a warto by składał się z małej liczby elementów.

W rozwiązaniu Karola zastosowane zostało koło zaprogramowane na jeden rok, ale w tym rozwiązaniu luty ma swój swego rodzaju „upgrade” i zmienia swoje zachowanie w cyklu czteroletnim.

Wyzwaniem dla takiej konstrukcji jest też synchronizacja działania wszystkich dźwigni, których pracę bardzo trudno byłoby przedstawić na rysunkach.

W każdym razie mechanizm ten w zegarze Karola Romana działa niezawodnie!

Wskazanie fazy Księżyca

Z pozoru najważniejszymi zadaniami stającymi przed konstruktorem zespołu zegara odpowiedzialnego za wskazania fazy Księżyca prostota konstrukcji i dobry efekt wizualny.

Jednak największym wyzwaniem jest uzyskanie małego błędu powstającego pomiędzy wskazaniem zegara a rzeczywistą, aktualną fazą Księżyca.



Miesiąc synodyczny (pełen cykl Księżyca) trwa około 29,531 średniej doby słonecznej, a dla omawianego zegara, jak wynika z przełożenia kół zębatych pełen obrót wskazania kulki odwzorowującej Księżyc trwa 29,53125 doby.

Taki wynik jest fantastyczny w porównaniu do innych zegarowych i zegarkowych rozwiązań.

Bicie godzin i półgodzin

W zegarze Karola Romana napęd i koła przekładni bicia zostały w większości zaadoptowane z rozwiązania zegara toruńskiego, ale ze względu na chęć pokazania mechanizmu chodu dźwignie bicia zostały zupełnie przerobione i są mocowane w innych niż w wyrobie fabrycznym miejscach. Takie rozwiązanie dla odmiany wymusiło zastosowanie sprężyn napinających, bo w tym, swoim rozwiązaniu konstruktor nie mógł liczyć na pomoc siły grawitacji.

Konstrukcja mechanizmu bicia jest na tyle udoskonalona, że hamulec aerodynamiczny dla zwiększenia oporu ruchu (wiatraczek) musiał zostać zmieniony na trzyskrzydłowy, który jest bardziej wydajny w stosunku standardowego dwuskrzydłowego.

Co ważne, na końcu dźwigni zwalniającej, współpracującej z krzywką ćwiertnika i na końcu dźwigni wybierającej grzebienia umieszczone zostały ruchome (ze sprężynką zwrotną) palce. Pozwalają one na awaryjne przesuwanie wskazówek do tyłu.

W swoim zegarze Karol Roman zwrócił szczególną uwagę na sposób wyzwalania mechanizmu bicia, skutecznie minimalizując zapotrzebowanie energetyczne konieczne dla tego elementu.

Efektownie wykonane elementy konstrukcyjne zegara i wyszukane elementy dekoracyjne

Wprawdzie dekoracyjne wykonanie zegara nie było podstawowym zajęciem konstruktora zegara, to jednak przy tak unikatowej maszynie, także obudowa musi choć trochę „dotrzymać kroku” technice.

Z drugiej strony rodzaj projektowanej obudowy musiał umożliwić obserwację szczegółów unikatowego zegara.



Z tego ostatniego powodu Karol Roman przy wykonaniu podstawy zegara z mahoniu zdecydował się na przeszkloną obudowę z mosiężnymi słupkami. By konieczna zegarowa tarcza z podziałką nie przesłaniała zegara, znalazła się ona w formie laserowego graweru na szybie drzwiczek.

Do wykonania elementów zegara jego konstruktor użył mosiądzów, brązów, tytanu i stali. Wybrane elementy mosiężne są złocone, mosiężne i z brązu pasywowane, a niektóre stalowe i wykonane z tytanu barwione na kolor niebieski.

Dla uatrakcyjnienia wizualnego Karol Roman użył także kamieni szlachetnych. Na zwieńczeniu osi minutowej znalazł się opal, nad osią balansu rubin, rubiny są także elementami dekoracyjnymi wskazówek, dźwignia wskazania rezerwy chodu zwieńczona została zielonkawą cyrkonią.

Efekt wizualny jest na pewno wyśmienity, a co najważniejsze możliwe jest wygodne oglądanie zegara w trakcie jego pracy.

Dlaczego możemy szczycić się konstrukcją tego zegara i dokonaniami jego konstruktorem?

Wyjątkowość rozwiązań zastosowanych w zegarze autorstwa Karola Romana została opisana powyżej. To co jest nawet ważniejsze niż unikatowość rozwiązania, to także pewność, że konstrukcje Karola Romana mogą być swego rodzaju drogowskazem dla wszystkich współczesnych konstruktorów mechanizmów zegarowych, w tym także zegarków. Dotyczy to w szczególności konstrukcji tourbillonu (gyrotourbillonu), a także rewolucyjnego wskazania rezerwy chodu. Nie można pominąć też własnych rozwiązań dla wyzwań jakimi są: wieczny kalendarz, wskazanie faz Księżyca i dźwiękowa sygnalizacja czasu.

Nie patentując tych rozwiązań, Karol Roman oddaje je do dyspozycji całej zegarkowej branży, a ich wykorzystywanie w najnowszych mechanizmach przyczyni się na pewno do lepszego działania zegarków. Nie bez znaczenia jest być także potencjalna możliwość zmniejszenia ich gabarytów.

Zegar zostanie wystawiony na licytację, a cały dochód ze sprzedaży zostanie przeznaczony na wsparcie Wielkiej Orkiestry Świątecznej Pomocy.

Licytację przeprowadzi Klub Miłośników Zegarów i Zegarków.

Władysław Meller