Izochronizm. Impulsy napędowe

POWRÓT 21.11.2014 Zegarkowy świat
Izochronizm. Impulsy napędowe

Nie tak dawno temu, publikując na naszym portalu materiał na temat izochronizmu układów drgających, co w przypadku mechanicznych zegarów i zegarków dotyczy wahadła i balansu, sprowokowaliśmy dość gorącą wymianę zdań na forum dyskusyjnym Klubu Miłośników Zegarów i Zegarków. Pewnie ze względu na występujące w opracowaniu wzory określające okres układów drgających, których podanie było niezbędne dla omówienia izochronizmu jako ich własności (niezależność okresu od amplitudy układu drgającego), niewiele osób dyskutowało o treści wywodu merytorycznie. Biorąc pod uwagę obydwa powyższe spostrzeżenia, na pewno warto do tematu wrócić i spróbować pokazać go, na przykładach znanych nam z codziennego użytkowania naszych czasomierzy.


Izochronizm Impulsy napędowe

Abstrahując już w dalszej części tego tekstu od samej istoty izochronizmu, czyli braku wpływu wielkości amplitudy drgań, na okres drgań regulatora, warto zastanowić się, w jaki sposób niespełnianie warunku izochronizmu wpływa na nasze zegarki. Niespełnianie  – bo jak wiemy, nie ma układów drgających idealnych - izochronicznych. Z tego powodu możemy obserwować przykładowo wpływ zmian wielkości impulsów napędowych na dokładność działania urządzeń zegarowych ze względu na wahania amplitudy rezonatora.
Mając tę zależność na uwadze, poniżej przeanalizujemy różne możliwości uzyskania w miarę stałego impulsu napędowego. Wskażemy także przykładowe, specjalne konstrukcje zmniejszające niedokładność zegarów, czy zegarków w zależności od stabilności tych impulsów.


Napęd realizowany za pomocą sprężyny, a amplituda rezonatora

W przypadku napędu czasomierza realizowanego za pomocą sprężyny, musimy sobie zdawać sprawę, z dużej różnicy wartości momentu napędowego przy w pełni nakręconej sprężynie, oraz pod koniec możliwości jej pracy. Wiadomo, że przy większym momencie napędowym, większe są impulsy przekazywane na rezonator i powodują one większą amplitudę jego drgań. Praktyczną obserwację tej zależności można przeprowadzić choćby posługując się nowoczesną sprawdzarką zegarmistrzowską.

Izochronizm Impulsy napędowe

Izochronizm Impulsy napędowe

Jak widać na przedstawionych powyżej wskazaniach przyrządu, przeprowadzonych dla różnego stopnia naprężenia sprężyny (nieznacznie i prawie w pełni napięta), występują różne amplitudy drgań rezonatora (obrót koła balansowego o 259⁰ i 342⁰) i odpowiednio różne przyrosty dobowe chwilowe odchyłki wskazań (5 s/dobę i 9 s/dobę) - którą to wielkość wskazuje urządzenie pomiarowe. Badania przeprowadzone zostały dla nowego, nieużywanego jeszcze zegarka (znanej z solidności wykonywanych czasomierz marki GLYCINE). Tak samo przeprowadzone doświadczenie dla zegarka w którym stan substancji smarującej jest zupełnie inny, da wyniki zdecydowanie bardziej różniące się, dla różnego stopnia nakręcenia sprężyny.
To właśnie ze względu na zmiany momentu napędowego mechanizmów sprężynowych, w zegarach precyzyjnych stosuje się tylko napęd obciążnikowy.

Izochronizm. Oris Calibre 110

Zegarki z dużą rezerwą chodu

Powyżej wskazana zależność bywa wyjątkowo dokuczliwa dla „sprężynowych długodystansowców” – czasomierzy z napędem sprężynowym o wielodniowej rezerwie chodu, w  tym w szczególności dla zegarków. To właśnie dla tego typu urządzeń, konstruktorzy muszą zwracać szczególną uwagę na zmianę amplitudy czasomierza wynikającą z wielkości impulsów napędowych, a co za tym idzie różnice dokładności działania zegarków. Znanymi z przeszłości i tylko wskazanymi w niniejszym opracowaniu sposobami na ograniczenie zmiany momentu napędowego są: wprowadzenie bębna wyrównawczego, oraz ograniczenie zakresu pracy sprężyny poprzez tak zwany „krzyż maltański”. Stosowanie bębna wyrównawczego było niezbędne w pierwszych zegarkach noszonych z wychwytem łopatkowym (szpindlowym).

Zegar Chronos-Art

Izochronizm Bęben wyrownawczy w zegarze Chronos-Art

Bęben wyrównawczy stosuje także dziś, w zegarach gabinetowych firma ChronosArt.


Zazębienie zegarowe
Moment napędowy a przekładnia chodu

Każda przekładnia zębata, niezależnie od geometrii kół, powoduje chwilowe wahania momentu na kole napędzanym w każdej parze współpracujących ze sobą kół. W kilkustopniowej przekładni chodu, zmiany te się kumulują. To właśnie dla minimalizacji wahań momentu przy stosowaniu przekładni zębatej, w zegarmistrzostwie stosuje się tak zwane zazębienie zegarowe. Jednak nawet ono tylko zmniejsza, w stosunku do innego rodzaju zazębień, a nie likwiduje różnic momentu napędowego, a co za tym idzie różnych wielkości impulsów napędowych przekazywanych do rezonatora. W zależności od ułożenia zazębień, wahania wielkości momentu napędowego mogą być znaczące.
Rozwiązaniami eliminującymi zarówno wpływ wahań momentu napędowego, jak i zmian wynikających z przekładni chodu, na wielkość impulsów przekazywanych do rezonatora, są konstrukcje zapewniające impulsy napędowe o stałej energii.

Stałe impulsy napędowe w zegarach

Zegar gdański – Hevelius 2011, fot. Łukasz Unterschuetz/Trojmiasto.pl

Doskonałym przykładem zastosowania impulsu napędowego o stałej energii dla zegara wahadlowego, jest zegar gdański – Hevelius 2011, przedstawiany jako najdokładniejszy zegar mechaniczny na świecie. Poddając w wątpliwość określenie „mechaniczny” (bo gdyby nie przepływ prądu, to zegar nie mógłby działać), widzimy że impulsy napędowe wahadła realizowane są poprzez spadającą stalową kulkę, co zapewnia stałą ich wartość.
Więcej informacji na temat tegoż zegara można znaleźć na stronie: https://www.trojmiasto.pl/wiadomosci/Najdokladniejszy-mechaniczny-zegar-odmierza-czas-w-Gdansku-n49376.html#
 

Izochronizm. Moduł wychwytu stałosiłowego w zegarki Girard Perragaux

Wychwyt stałosiłowy w zegarkach

O ile osiągnięcie stałych impulsów napędowych w dużych zegarach jest możliwe do realizacji na co najmniej kilka różnych sposobów, a o jednym z nich wspomniałem powyżej, to dla zegarków ten problem przez wiele lat był nie do przebrnięcia. Dopiero wdrożenie technologii krzemowej pozwoliło na wykonanie zminiaturyzowanych elementów o odpowiednich parametrach konstrukcyjnych. Właśnie dzięki postępowi technologicznemu, nie tak dawno temu, świat zegarmistrzostwa zachwycił się, pokazanym we wstępie opracowania, zegarkiem marki Girard Perragaux wyposażonym w nowoczesny, unikatowy wychwyt stałosiłowy (constant escapement). Warto zauważyć, że wychwyt taki minimalizuje problemy dokładności chodu zegarka spowodowane istnieniem błędu izochronizmu, gdyż dzięki stałym impulsom napędowym zmniejszone są wahania wartości amplitudy balansu. Bez zrozumienia tej zależności, zachwyt nad tą unikatową konstrukcją jest zupełnie niezrozumiały, a osiągnięcie marki Girard Perregaux nie mogłoby być docenionym.


Podsumowując powyższe rozważania i by nie pozostawać tylko w sferze praktyki, możemy pokusić się o sformułowanie następujących wniosków:
Wielkość impulsu napędowego nie ma żadnego wpływu na błąd izochronizmu, natomiast różny poziom impulsów napędowych, ze względu na istnienie błędu izochronizmu, wpływa na dokładność działania urządzenia zegarowego.
 

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.....
 

Ten wątek należy do 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



Władysław Meller

Magazyn ZIP NR 7

MAGAZYN ZIP NR 7 - odbierz egzemplarz!

ZEGARKI I PASJA NA YOUTUBE

REKLAMA

ZNAJDŹ NAS NA FACEBOOKU

Doxa

REKLAMA

Kalendarium ewolucji mechanizmów

Kalendarium ewolucji mechanizmów

Partner Czasocholicy

PARTNER

Oris

REKLAMA

Aerowatch

REKLAMA

Junghans

REKLAMA

Glycine

REKLAMA

Seiko2

REKLAMA

Epos

REKLAMA

Instagram

Zegarki i pasja na Instagramie

Zmiana czasu na zimowy. 26 paździer...
Zmiana czasu na zimowy. 26 paździer...
23.10.2014
Izochronizm. Impulsy napędowe – uzu...
Izochronizm. Impulsy napędowe – uzu...
13.12.2014

Podstrony producentów

Zegarki Roamer
Zegarki marki Aerowatch
Zegarki marki Alpina
Zegarki marki Atlantic
Zegarki marki Audemars Piguet
Zegarki marki Aviator Swiss Made
Zegarki marki Bulova
Zegarki marki Carl F. Bucherer
Zegarki marki Certina
Zegarki marki Chopard
Zegarki marki Citizen
Zegarki marki Czapek Geneve
Zegarki marki Davosa
Zegarki marki Doxa
Zegarki marki Emile Chouriet
Zegarki marki Epos
Zegarki marki Eterna
Zegarki marki Frederique Constant
Zegarki marki Glycine
Zegarki marki Grand Seiko
Zegarki marki Junghans
Zegarki marki Longines
Zegarki marki Maurice Lacroix
Zegarki marki MeisterSinger
Zegarki marki Montblanc
Zegarki marki Omega
Zegarki marki Orient
Zegarki marki Oris
Zegarki marki Polpora
Zegarki marki Rado
Zegarki marki Schaumburg
Zegarki marki Seiko
Zegarki marki Steinhart
Zegarki marki Tag Hauer
Zegarki marki Tissot
Zegarki marki Ulysse Nardin
Zegarki marki Victorinox
Zegarki marki Vostok Europe
Zegarki marki Xicorr
Dołącz do naszego newslettera
i bądź zawsze na bieżąco