Маховик, вместе со спиралью, является основным регулирующим органом часов, т.к. этот комплект позволяет постоянное деление времени на равные отрезки. Более того, это одна из самых легко узнаваемых частей механических часов, которая легко идентифицируется как постоянно вращающееся колесо.
Тем не менее, этот комплект не начал использоваться до того момента, когда Christian Hugyens придумал рессорную спираль в 1674 году. До этого времени использовались две различные основы: элемент “foliot” и колесный маховик. Оба элемента удерживали энергию выхлопа благодаря инерции от собственной массы; модифицируя эту массу, можно было удобно регулировать ход часов, чтобы достичь какой-то регулярности. Эти первые регуляторы были, тем не менее, очень чувствительными к влияниям извне, требовали постоянного сложного содержания и были не совсем точными.
Для эволюции механических часов важнейшим событием стало рождение маятника, созданного Christian Huygens и Robert Hooke в конце XVII века, а также открытие феномена изохронизма Galileo Galilei. Открытие было важным моментом для настенных часов или для часов больших размеров, однако не подходило для потребностей маленьких карманных или переносных часов. В 1675 году Huygens решил установить плоскую спираль на маховике, чтобы облегчить регулирование маленьких часов. Так родился комплект маховик-спираль.
ВОПРОС КОМПЕНСАЦИИ
Спираль, несмотря на то, что придавала стабильность, также создавала новую проблему: Она реагировала на перепады температуры. Металлы расширялись от тепла и уменьшались от холода, а в ту эпоху было трудно найти металлы, инертные к изменениям температуры.
Первым нашел интересное решение этой проблемы John Harrison в своих известнейших морских хронографах. Harrison решил действовать по длине спирали. Система состояла в том, чтобы установить одну биметаллическую пластину, жестяную и стальную, сплавив их. Один конец пластины устанавливался в начале спирали, а второй – в ее конце. Пластина закруглялась согласно изменениям температуры, в результате чего спираль увеличивалась или уменьшалась в длине. Основная сложность этой системы заключалась в том, что она требовала постоянной сложной настройки и контроля.
ОСНОВНАЯ ДЕТАЛЬ-МАХОВИК
В середине XVIII века француз Pierre Le Roy сконцентрировал свои усилия на маховике, а не на спирали, а точнее стал воздействовать на радиус оборота этого элемента. Примерно в 1766 году, Le Roy предложил биметаллический маховик, который не имел успеха, потому что соединение металлов было сделано с заклепками.
Впоследствии английские мастера возобновили использование этих знаний и создание объединение металлов путем сплава. Две биметаллические пластины, в форме полукруга, были установлены на одном конце с пересекающей полосой. Когда изменения температуры влияли на каждую из пластин, они сближались вовнутрь с теплом, и отдалялись от оси маховика с холодом. Внутренняя пластина и пересекающая полоса были из стали, а наружный корпус пластины – из жести. Англичанин John Arnold, в свою очередь, разработал маховик в форме буквы “S”, являющийся ничем иным, как биметаллическим маховиком, чьи крылья располагались в форме буквы “S”.
ПРЕДЛОЖЕНИЕ GUILLAUME
В 1897 году, Charles Edouard Guillaume (Нобелевская премия по Физике в 1920 году) предложил лучшее решение проблемы перепадов температуры. Чтобы выровнять температурные изменения, Guillaume изучил характеристики сплава никеля и стали. Из этого родился материал, чей коэффициент роста был практически нулевым; этот сплав металла и никеля был назван Инвар – Invar (неизменный). Этот маховик, из-за своей высокой стоимости, был зарезервирован только для эксклюзивных моделей или часов, которые принимали участие в конкурсах точности. Много лет спустя, этот сплав стал использоваться для изготовления спиралей, получив при этом название Элинвар – Elinvar (неизменная эластичность – elasticidad invariable).
ДРУГИЕ МАХОВИКИ
Вот некоторые маховики, разработанные часовой индустрией и большими часовыми мануфактурами.
– Монометаллические. Когда появилась термокомпенсирующая спираль Nivarox, в тридцатых годах прошлого века, биметаллические маховики почти перестали использоваться. Самыми популярными стали маховики типа монометалл, изготовленные в основном из жести, стали, золота, никеля или палладия, без насечек и в основном из двух, трех и, даже, до четырех радиусов. Этот тип маховика начал использоваться с начала XIX века и продолжает использоваться до наших дней.
– Маховик Glucydur: появился в середине прошлого века и, до сих пор, является одним из самых используемых. Изготавливается из сплава бронзы, стали, бериллия с характеристиками противомагнитности, нержавеющие, эластичные и противокоррозионные, с высокой прочностью и сопротивляемостью к переметам температуры. Первый изготовитель – “Les Fabriques de Balanciers Reunies, SA”. Настраивается на фабрике с помощью компьютеров и подвергается незначительным изменениям.
– Маховик Gyromax: этот маховик был разработан мануфактурой Patek Philippe в 1949 – 1952 годах, двумя патентами в 1953. Это монометаллический маховик с маленькими противовесами – маленькими массами в форме буквы “C”, исполняющими роль боковых шурупов. Эти маленькие массы могут регулироваться таким образом, что повышают или останавливают инерцию маховика.
– Маховик с Microstella: Rolex разработал свой собственный маховик. Это маховик из материала glucydur, с четырьмя лопастями и регуляторами в форме маленькой звезды. Эти микро звезды расположены в лопастях маховика, а не по периметру. Если они сдвигаются к центру маховика, то инерция увеличивается; если сдвигаются к наружной стороне – теряется скорость.
РЕГУЛИРОВАНИЕ СПИРАЛИ
Для улучшения изохронизма, спираль принимает различные формы. Модификация наружных изгибов позволяет схватки и расширения, влияющие по-разному на вышеуказанный изохронизм. Abraham-Louis Breguet уже разработал собственный дизайн спирали, характерный своими финальными изгибами, приподнятостью и направленностью к центру.
Для улучшения точности часов, спираль может настраиваться различными формами:
– Ракета: этот элемент обнимает последний виток спирали и движение ее же вызывает уменьшение или увеличение, варьируя ход маховика. Если спираль удлиняется, движение маховика уменьшается и замедляет ход; если укорачивается, то спираль становится твердой, увеличивая скорость маховика.
– Лебединая шея: эта система регулирования считается одной из самых элегантных. Действует на спираль, заставляя поворачивать шуруп, который укорачивает или удлиняет пробег спирали с высокой точностью.
– Triovis: регулятор Triovis, изготовленный фирмой Valdar, SA, гарантирует высокую степень точности. Контролирующий болтик с насечкой позволяет увеличить или уменьшить скорость движения спирали.
– Etachrom: эксклюзивная система изысканного регулирования от фирмы ETA, используется, среди прочего, в калибре Valjoux 7754.
– Spiromax: Patek Pilippe глубоко исследует силиций (кремний), с помощью своего подразделения “Nouvelle Technologie”, направленного на изучение новых материалов и на открытие технологических новинок. Среди выдающихся разработок находится спираль “Spiromax” от “Silinvar®”, материала, производного от кремния. Эта спираль не только улучшает изохронизм, но и позволяет лучше использовать энергию спирали и увеличить резерв хода.
– сферическая спираль: в своих часах “Master Grande Tradition Gyrotourbillon 3”, Jaeger-LeCoultre расположил орган-регулятор не в клетке, как это обычно делается в турбийонах, а в двух клетках, вращающихся в противоположных направлениях: одна из них оборачивается за одну минуту, а вторая – каждые 24 часа. Ключевым элементом в этой модели Gyrotourbillon является сферическая спираль с двойным финальным закруглением, очень точное решение для плоских спиралей.