Механизмы

Сердцем любых наручных часов является его механизм. В современной часовой индустрии существует несколько видов этого главного элемента, а именно:

• механический (используется простой способ ручного завода);
• механический с автоподзаводом (другое название – автоматик или автоматический механизм);
• кварцевый (он же электромеханический, основное отличие в элементе питания – батарейка). Важно отметить, что к кварцевым часам также относятся системы питания «Кинетик» (Seiko), «Автокварц» (швейцарские часы), «Эко-драйв» (Citizen), механизмы с питанием от солнечной батареи;
• термочасы, механизм которых использует в качестве источника энергии разницу температур (от 1 С). Ниже рассмотрим основные особенности механического и кварцевого механизмов, как основополагающих.

Механический механизм

Основной принцип работы данного типа механизма заключается в том, что в качестве двигателя здесь выступает заводная пружина, которая посредством анкерного механизма передаёт энергию вращения на шестереночный механизм. А стрелки в итоге отображают нам скорость вращения последнего. Таким образом, правильно рассчитав все параметры, мы получаем отображение времени в механических часах.

 

Конструкция механизма

Если рассмотреть работу «механики» подробней, то стоит акцентировать внимание не её конструкции. Все элементы размещаются на так называемой платине (она изготавливается в основном из никеля, из-за долговечности и прочности данного сплава). Платина представляет из себя особое «поле» с креплениями и специальными проточками, впадинами и выступами, которые призваны максимально эффективно разместить все детали механизма на таком маленьком пространстве. Важную структурную роль играют и мосты (они также зафиксированы винтами на платине) и к ним крепятся противоположные концы шестеренок. Наверное, вы часто встречаете такое понятие как «калибр механизма» (Caliber) – он обозначает форму, размер механизма и платины. Швейцарские мастера обозначают калибр линиями (Lignes), каждая из которых соответствует 2,255 мм.

 

На что влияет количество камней и зачем они нужны?

Вы часто, наверное, видели надписи на циферблатах о присутствии такого-то количества камней в механизме. Интуитивно, понимали, чем больше камней, тем лучше механизм, но зачем они нужны? Ответ прост – важной составляющей точности механизма является снижение трения. И синтетические рубиновые камни (в виде плоских маленьких цилиндров), на которые опираются оси шестеренок, баланса, вилки, удерживают специальное масло, которое снижает силу трения. Почему рубин? потому что в паре со сталью у него минимальный коэффициент трения. Обычно в наручных часах применяется 7, 15, 17, 21 или 25 камней.

В отдельных эксклюзивных экземплярах, где применяется более сложная кинематическая схема, может быть и 68, и даже 125 камней, как например, в Calibre 89 Patek Philippe.

 

Принцип работы источника энергии в механических часах

Теперь перейдем к источнику энергии. В механических моделях им является спиральная пружина, которая расположена в барабане с зубчатым краем. При раскручивании этой пружины идет передача крутящего момента барабана, который приводит в действие работу всего механизма.

Собственно основная погрешность в точности хода механических часов заключается в том, что крутящий момент передается неравномерно – наибольший – когда пружина закручена (то есть часы только что завели), наименьший – когда она раскручена. Из-за этого возникает погрешность в частоте колебаний баланса (например отклонение на 10 колебаний приводит к погрешности времени на 2 сек).

 

Что такое хронометр?

Существуют особо точные швейцарские механические часы – морские хронометры (Marine Chronometer), которые также называют просто хронометрами. Чтобы иметь возможность носить такое звание данные часы проходят обязательную сертификацию в COSC (официальный швейцарский институт хронометрии).

Хронометры обладают специальным устройством для компенсации разницы крутящего момента, так называемой улиткой. Это конус, основание которого является главной шестеренкой, на который спирально накручена цепь. Эта цепь с одной стороны цепляется за основание корпуса, со второй – за барабан на который намотана заводная пружина. При полностью заведенной пружине, данная цепь максимально сдерживает её разматывание, но по мере раскручивания сопротивление уменьшается, таким образом и происходит регулировка крутящего момента. При правильных параметрах этих деталей, возможно добиться очень высокой точности часов с механическим механизмом.

 

Принцип работы автоматического механизма

Механические часы с автоподзаводом очень популярная разновидность механики, особенно она подходит для людей с активным и насыщенным образом жизни, так как:

• не нужно переживать, что можно забыть завести часы;
• при активном движении механизм заводится сам.

Главный действующим элементом в таких часах является ротор, который оборачивается вокруг центральной оси. Также важной деталью является специальное реверсивное устройство, благодаря которому двустороннее вращение ротора преобразуется в односторонне вращение вала пружинного барабана. Выходит такая цепь взаимодействия – при активной носке часов вращается ротор, который передает энергию на вал заводной пружины, заводя её.

Стоит отметить, что здесь применяется специальный заводной барабан, который при достижении максимального закручивания пружины, позволяет ей проскальзывать, чтобы не было излишнего напряжения, которое приведет к поломке механизма.

 

Кварцевый механизм

В основе принципа работы кварцевого механизма заложено уникальное свойство кристалла кварца, который сжимается и разжимается под воздействием электрического тока, соответственно порождая колебания. Эти колебания (синусоидальный сигнал), при подборе соответствующего размера кристалла, происходят с частотой 32.768 МГц. Далее этот импульс делиться до частоты 1 Гц (1 колебание в секунду), усиливается и передается:

• в аналоговых часах на обмотку шагового механизма, который движет секундную стрелку;
• в электронных часах в процессор, который выдает соответствующие данные на ЖК дисплей.

Стоит отметить, что кристалл кварца очень стабилен, на его частоту колебаний не влияют внешние факторы (влажность, температура, напряжение питания) что позволяет надежно работать в различных условиях.

Основные преимущества кварцевых часов

Простой принцип работы и высокая надежность, привели к тому, что их точность работы в среднем составляет +/- 15 секунд в месяц, а некоторые специальные кварцевые хронометры достигают точности 0,3 секунды в месяц!!! Согласитесь, поразительный показатель.

Также благодаря неприхотливой конструкции кварцевого механизма, с его помощью можно экспериментировать с формами и размерами наручных часов, а также с их толщиной, особенно в тренде тонкие модели slim. В механике достичь таких результатов и технически трудно и дорого, а кварцевые модели при этом могут стоить относительно малые суммы.

 

Маленькое неудобство

Основным элементом питания в кварцевых часах является батарейка. И хотя она достаточно просто меняется (делать все-таки данную операцию стоит в сервис-центрах), но ограниченность её службы создает определенные неудобства, из-за чего мировые производители в поисках новых способов «подпитки» своих изделий. Перечислим наиболее прогрессивные:

• заряд генератора от механического маятника (принцип как в механических часах с автоподзаводом) и преобразование механической энергии в электрическую с помощью миниатюрного генератора. Такие разработки можно встретить в Seiko (часы серии Kinetic), Swatch Group (механизм ETA Autoquartz, используется в моделях Omega, Certina, Tissot и др.).
• питание от батареи, использующей солнечную энергию. Здесь лидеры Casio со своими спортивными и туристическими линейками и Citizen с коллекцией Eco-Drive.
• использование разности температур – реализовано фирмой Citizen в серии Eco-Drive Thermo, используя разность температур (достаточно разницы в 1 градус Цельсия).

 

Рассмотрим для примера механизмы Kinetic и Eco-Drive

В линейке Citizen Eco-Drive принцип работы достаточно простой: солнечная энергия через циферблат попадает на фотоэлементы, которые заряжают специальный аккумулятор.

В Seiko Kinetic аккумулятор заряжается от энергии, которую получили вследствие следующих процессов:

• вращение ротора при носке часов (как в механике с автоподзаводом) заряжает генератор;
• данный генератор преобразует ток генерации в ток зарядки и заряжает аккумулятор.

Данные технологии являются прогрессивными разработками, которые так любят японские производители и придают наручным часам звание продвинутого гаджета. Но есть два существенных недостатка:

• дороговизна конечной продукции;
• срок работы аккумулятор также ограничен, хотят в этом случае он измеряется десятилетиями.