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
Zenith Defy LAB. Czy to przełom w mechanicznym zegarmistrzostwie?
Premierę zegarka marki Zenith – model Defy LAB, dział promocji marki Zenith nazwał rewolucją w zegarmistrzostwie, równocześnie obwieszczając kres dominacji wychwytu szwaj ...
Sylwetki wielkich zegarmistrzów: Brat Bernard Maria Stanisław Bartnik (1918 - 2002)
Postać Brata Bernarda, bo tak najczęściej nazywali go przyjaciele i zegarmistrzowie, jest na pewno niesłusznie, choć to także na skutek jego własnych działań i aprobaty d ...
Magazyn Europa Star prezentuje… „Powtórka z historii zegarków”. Lata 80.
Druga połowa lat siedemdziesiątych „uśmierciła” mechaniczne zegarki i doprowadziła do wielkiego przetasowania własnościowego w gronie właścicielskim branży. Rewolucja kwa ...
Montjuic - we are racing. Zegarki sportowe rodem z Hiszpanii!
Uwielbiamy takie zegarkowe debiuty, kiedy to rodzi się materiał na ciekawy, oryginalny brand zegarkowy, z własnym DNA i z unikalnym pomysłem. Jeśli wszystko zgadza się ró ...
Victorinox Journey 1884. Nowa kolekcja, nowy etap rozwoju zegarków Victorinox
Nowa kolekcja zegarków Journey 1884, w założeniach producenta, ma być swego rodzaju nowym otwarciem w zakresie oferty szwajcarskiej marki Victorinox. Już przy pierwszym s ...
Roamer Rockshell Mark III Scuba. Nowy diver - niebagatelny rozmiar i dobre parametry
Roamer Rockshell Mark III to sportowy zegarek o sporym potencjale. Tak pisałem jakiś czas temu w artykule prezentującym nowe wersje tego wizualnie bardzo udanego modelu. ...
Oris ProPilot Altimeter. Nowa odsłona zegarka mechanicznego z wysokościomierzem mechanicznym!
Szwajcarska marka Oris szczyci się produkcją zegarków wyłącznie mechanicznych. Równocześnie dąży do niekonwencjonalnych propozycji w zakresie dodatkowych funkcji oferowan ...
Oris ProPilot X Calibre 400 Laser. Tarcza zegarka jak żadna inna!
Można napisać, że od momentu wprowadzenia kolekcji Propilot X, czyli całkiem niedawno, bo od 2022 roku, Oris traktuje tę linię zegarków jako doskonały obiekt do… zabawy. ...
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 ...
Zieleń nadal modna. Nowa Doxa SUB 200T Sea Emerald Green
Słońce, plaża, drinki z palemką i woda. W ten sposób duża część ludzi wyobraża sobie wakacje. Bez względu na to, czy mowa o rodzimej linii brzegowej, czy egzotycznych kie ...
Video recenzja: Epos Originale Limited Edition for Poland (4. edycja)
Zapraszamy do obejrzenia video recenzji zegarka Originale Limited Edition for Poland marki Epos. Nasz redakcyjny kolega Adrian prezentował ten model niedawno w formie kla ...
Certina, padel i zegarkowe nowości 2024. Relacja z eventu Certina Club w Polsce
Zacznę nieco wzniośle. Żyjemy w czasach, w których coraz mocniej odczuwamy skutki gwałtownego rozwoju przemysłu. Przemysł ciężki, przetwórczy, energetyka, transport to ga ...