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旋转吧,立体陀飞轮!

钟天阳
2015-03-22 17:03
来源:澎湃新闻
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为了消除地心引力对机芯走时的影响,陀飞轮华丽诞生;要万无一失地将所有腕表方位性误差相互补偿,唯一的方法就是将陀飞轮框架搭建成多轴运转、乃至球体形状,令其“立体”起来。自此,陀飞轮装置便进入了另一个研发的技术篇章——那就是立体陀飞轮。

        
        说到陀飞轮,便必须要提宝玑先生。1795年瑞士钟表大师路易·宝玑发明了一种钟表调速装置。法文Tourbillon,有“漩涡”之意,是指装有“旋转擒纵调速机构”的机械表,陀飞轮是音译与意译相结合。宝玑先生发明陀飞轮机构,正是为了校正地心引力对钟表机件造成的误差。

        一眼看去,陀飞轮就像一个精致的圆盘形笼子,不断旋转。普通的机械表,擒纵系统是固定的,因而当表搁置位置变化的时候,擒纵系统不变,系统中的游丝会受到松紧度、金属疲劳的影响,摆轮摆动的规律也会受到地心引力的影响,因而造成擒纵零件受力不同而产生了误差;当擒纵系统360度不停旋转起来的时候,会将零件的方位误差综合起来,互相抵消,从而最大程度地降低误差,甚至消灭误差。

        
        当年的怀表时代,因为怀表多数是垂直放置于口袋里,这种陀飞轮旋转擒纵系统对于钟表的走时精准性有很大的提升。如今的腕表则要面临更多的位置变化,陀飞轮调校精准性的能力有所减弱,不过,陀飞轮仍然作为顶级制表工艺,被大多数喜爱机械制表的表迷所追捧。

        要万无一失地将所有腕表方位性误差相互补偿,最好的方法就是顾及每一个方位受到的地心引力影响一致,就可以一一抵消补偿,而这唯一的方法就是令其“立体”起来——将陀飞轮框架搭建成多轴运转、乃至球体形状。自此,陀飞轮装置进入另一个研发的技术篇章。 

给陀飞轮添上另一双翅膀

        为了让陀飞轮尽可能多地适应腕表的佩戴方式,必须给陀飞轮增加额外的旋转维度。为了做到这一点,不少制表师开始尝试改变陀飞轮的旋转方式。

        独立制表品牌Greubel Forsey为此发明了倾斜30度的双体陀飞轮。2004年发表后,2010年的特别版本还获得了当年日内瓦钟表大赏的最高奖项“金指针奖”。此后,Greubel Forsey又陆续推出了搭载了两个倾斜30度陀飞轮的腕表,并称之为四体陀飞轮,已是登峰造极之作。这些发明的目标都是要改变陀飞轮的轴心角度,以求尽量降低摆轮在单一水平位置运转的可能,同时期望创造出更薄、更适合腕表的机械装置。

        
Panerai Radiomir系列两地时镂空腕表

        改变陀飞轮的运转方式并不是只有倾斜角度这一种。Panerai最为标志性的陀飞轮出现在一款黑色陶瓷的Radiomir系列两地时镂空腕表(PAM00348)上。这只表在网格状表盘的10点位置上特意为陀飞轮留出了一个通透的视窗,从此处可以清晰地欣赏到陀飞轮独特的运转姿态——陀飞轮与平衡摆轮的轴心呈垂直方向运动,且每分钟转动2周。这种陀飞轮被收藏家戏称为“烤鸡陀飞轮”:原本旋转的陀飞轮等于被串了起来,增加了旋转的维度。

        
Jaeger-LeCoultre超卓传统球形陀飞轮三号大师系列纪念腕表

        近年来钟表界对于陀飞轮的技术不断精进,让陀飞轮按照两条轴位旋转的机制也变得炉火纯青。2015年的日内瓦表展上,Jaeger-LeCoultre的双翼立体双轴陀飞轮月相腕表再推新版本,尤其抢眼。为了响应“向天文学致敬”的主题,Jaeger-LeCoultre采用了和地球旋转类似的双轴陀飞轮的机制。地球的自转轴是天文学爱好者最津津乐道的话题之一。每个星球均有其自转轴,而自转轴并非垂直于公转轨道平面,地球的自转轴与公转轨道平面有约23度的夹角。此倾斜角度使地球出现了四季更替,而你感受到的气候改变也由来于此。此款腕表的立体双轴陀飞轮增加了一条额外的转轴,从而能够进行立体的旋转运动。除围绕钛金框架轴旋转外,立体双轴陀飞轮同时以20度倾斜围绕第二个转轴旋转。这项匠心独具的设计源自地球的自转轴,该转轴指向北极星小熊座。制表师独具匠心地在陀飞轮左便的表壳侧边开了一扇蓝宝石水晶玻璃小窗,使得陀飞轮获得更明亮的视觉效果。此外,这款腕表拥有出类拔萃的日历显示复杂功能,并对月相显示全面升级,将理论误差出现时间延长至3887年。

        

无懈可击的球体旋转

        对于精益求精的制表师来说,赋予陀飞轮双轴的运转轨迹还不够抵消所有的地心引力,唯有三个方向上的旋转才可称得上是真正的三维。由此,又催生了球体陀飞轮的诞生。

        
Jaeger-LeCoultre球体陀飞轮一号

        要说起球体陀飞轮,又必须从Jaeger-LeCoultre说起。在2004年日内瓦表展上Jaeger-LeCoultre推出第一只球体陀飞轮一号,可谓技惊四座。这个球体陀飞轮由Jaeger-LeCoultre表师Eric Coudray创造:内外两个陀飞轮框架,一个外框架由左至右360度转动,装戴着擒纵结构的内框架则由上至下360度翻动,加上陀飞轮本身的旋转,构成了三维球体的概念。由于两个框架同时间进行立体转动,因此观者可全面性地观察到不同角度的陀飞轮风貌,就像是两个同时滚动的球中球,各个角度都可以相互补偿任何角度的地心引力位移误差影响。由于在多轴陀飞轮中,机芯需要为两个框架提供动力,因此制表师为了减轻框架重量,外圈框架采用航空铝合金,内框架则由铝合金和钛金属制成以求其轻而避免过多耗能。

        
Jaeger-LeCoultre于2008年推出球体陀飞轮二号 

      本来众人已经为球体陀飞轮一号感到惊叹,Jaeger-LeCoultre又再度于2008年推出全新Gyrotourbillon II球体陀飞轮二号,其陀飞轮内框架旋转速度提高至每18.75秒一圈,并在摆轮上采用了腕表领域少见的筒状游丝。筒状游丝过去多运用在对精准度极为要求的天文、航海座钟作品,一般认为其律时惯性远胜过扁平游丝。筒状游丝的运用也为球体二号提供了更稳定且等时的运行效率。如今第三代球体陀飞轮则使用了经过发蓝处理的球状游丝,更显独特的运转轨迹。

        
Zenith哥伦布时间等式腕表

        Zenith也在近年推出了球体形状的“重力控制装置”。尊贵系列哥伦布飓风大航海腕表的六点显著位置,装载了一个巨大的圆球体装置,行使着陀飞轮的供能:抵消地心引力。既然腕表的位置不断变化,单纯的陀飞轮无暇应付,那就制造一个装置,使得陀飞轮始终保持与地面相同的位置即可。

        基于此原则,Zenith设计了一个全新的革命性专利模块——重力控制系统,令调节装置和擒纵系统永远保持于水平位置以获得最佳性能。这一机制从16世纪问世的航海罗盘汲取灵感,借鉴其悬挂设计,无论船只如何颠簸,皆可保持水平位置。此招属于独辟蹊径,但的确技艺精湛,由此Zenith还获得2011年日内瓦钟表大赏复杂功能腕表类一等奖。 

 突破三维制约

        然而双轴并不是终点,三轴陀飞轮又将旋转维度推上了全新的高度,实现了四个不同维度的旋转——Franck Muller便是其中之一。在打造出震撼惊人的双轴Revolution 2陀飞轮腕表后,Franck Muller再向三轴陀飞轮挑战。

 
Revolution 3三轴陀飞轮
       Revolution 3三轴陀飞轮的灵感便取自万向节的结构,其陀飞轮框架功能如下:第一个每分钟自转一圈,轴心为摆轮中心;第二个上下或沿着垂直轴旋转,此酒桶形框架类似Revolution 2的第一个框架,并同样每8分钟自转一圈;第三个框架左右沿着水平轴旋转,而且每小时转一圈。Revolution 2双轴陀飞轮腕表则为8分钟框架及60秒框架配置逆跳指示。
        
Girard-Perregaux在2014年研发出三轴陀飞轮

       巧合的是,通过改善陀飞轮的构造,Girard-Perregaux在2014年研发出了一款带有调速机构、不同于以往单轴结构的三轴陀飞轮。不同支架的高速转速好似无尽的华尔兹一般不断旋转。内框架采用Girard-Perregaux传统的竖琴造型,每分钟旋转一次,与围绕第二轴心旋转、每30秒转动一次的第二框架适配得恰如其分。最后,两者又整合于两分钟旋转一圈的第三框架中——全部140个零件仅重1.24克。直径为13.78毫米、具有多维转轴结构的陀飞轮之上是突出于蓝宝石水晶表镜的拱形透镜,为陀飞轮提供了足够的旋转空间。透过表壳9时位置的视窗构造可射入更多可见光,佩戴者可从此处和表背处直观欣赏陀飞轮的机械结构。即将在巴塞尔推出的这款白金版三轴陀飞轮腕表的一大全新特征是表盘显示区域更加开阔,可更清晰呈现三轴陀飞轮结构之精巧特性,愈发彰显腕表的现代感。

        从单一维度的旋转到双轴乃至三轴,陀飞轮经历的变化出乎意料,又在情理之中。也许再增加三条、四条旋转框架也未必能让腕表的走时超越电子表,但每一次站在顶峰上的向上抓取,都是无比动人的突破。高级制表的价值便在于此。

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