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2017-10-22  
 

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[腕表之家 钟表技术]很久没有在这个专栏发表技术文章了,最近利用一些业余时间把2017年各品牌推出的陀飞轮腕表都复习了一遍,发现陀飞轮技术的发展实在是很快。尤其是出自独立制表品牌的陀飞轮非常有创新性,激发了我撰写文章的欲望。由于2017年新款陀飞轮比较多,所以我将这篇文章分为两次发表,本次是上篇。为了适合初学者,我在文章开始先将下陀飞轮的基本概念和结构类型。然后,为大家介绍四款品牌陀飞轮的外观和机芯设计特征。

盘点2017年发布的那些不常见的陀飞轮腕表

在以怀表为常用计时工具的十九世纪,由于长时间被竖向放置,其内部的计时核心——调速机构会受到地球引力的影响,产生位置误差,直接影响怀表的走时精度。法国制表大师阿伯拉罕• 路易• 宝玑打破了传统的计时原则,创造出了旋转擒纵调速机构-陀飞轮(Tourbillon),其设计思路是将原先固定不动的调速机构放置于可以旋转的框架内,这样不同方位的位置误差自相抵消,使得带有陀飞轮装置的怀表走得更精准。

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“Tourbillon”这个词汇有“漩涡”之意,源自法国数学家笛卡儿用来形容行星绕太阳公转的名词,而知名哲学家、百科全书编纂者达朗贝尔(d'Alembert)则更进一步把它解释为重物围着单一轴心运转之意,故译文“陀飞轮”是音译与意译相结合的产物。

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根据陀飞轮结构的不同,将其划分为六大类:经典陀飞轮、飞行陀飞轮、卡罗素、行星陀飞轮、双陀飞轮和多轴陀飞轮。

1.经典陀飞轮的技术特征—带有陀飞轮上支撑支架,形成了上下支撑的结构控制方式,属于最常规的陀飞轮构造;

2.飞行陀飞轮的技术特征—取消了陀飞轮上支撑支架,使得陀飞轮可以完全显露出来,更好地欣赏旋转之美。下支撑一般会采用滚珠轴承控制方式;

3.卡罗素的技术特征—属于陀飞轮的特殊表现形式,设计的思路与陀飞轮是相通的,将调速系统设置于可以旋转的支架上,目的是尽可能减小由于重力造成的位置误差。

4.行星陀飞轮的技术特征—陀飞轮整体框架被放置于可以旋转的转盘上,通过齿轮轮系的配比,由陀飞轮控制转盘以每1小时或者每12小时旋转一周的速度转动,相当于分轮或者时轮。

5.双陀飞轮的技术特征—两个陀飞轮通过差动轮系连接在一起,原动系将能量由差动轮系平均分配给两个陀飞轮,同时两个陀飞轮的转动速度由差动轮系平均后控制时间显示系统。

6.多轴陀飞轮的技术特征—陀飞轮被立体化设计,目前具备了双轴或者三轴的结构方式,其目的是将调速系统的运动轨迹变得更复杂,已达到更有效果的抵消重力的影响。

万国推出的达文西陀飞轮腕表除了包含有飞行陀飞轮,同时配以计时功能以及逆跳日期,此款陀飞轮腕表搭载了全新的89900型自制机芯。

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1.达文西陀飞轮逆跳计时腕表采用红金表壳与金色按钮,可移动式表耳搭载了18K红金折叠式表扣,深棕色鳄鱼皮表带能够贴服于手腕。

2.此款腕表的直径为44 毫米, 厚度17 毫米,在镀银表盘上12点位为计时功能,6点位为飞行陀飞轮,9点位为逆跳日历功能。

1.机芯型号89900,振频为每小时28800次,42颗宝石轴承,68小时动力储备,具备自动上链功能。采用了设置四个可调节螺钉的无卡度摆轮游丝系统。

2.框架设计属于此款陀飞轮的亮点—传统的同轴陀飞轮(陀飞轮框架的旋转轴心与摆轮的回转的轴心重合)都会采用三点支撑方式,使用螺钉固定,此款陀飞轮的最上层夹板则是采用了亮点固定的一体式结构,原先的框架支撑柱被取消了,上下两层夹板直接对话,通过螺钉固定。这样的设计思应该是目前很流行的一体化设计理念。

3.此款陀飞轮搭载了停摆机构,拉出表冠时两个控制杆如同夹钳一样咬合摆轮外缘,摆轮受到阻力后停止转动。调校好时间以后,推回表冠,摆轮被释放,机芯正常运转。

4.由MEMS加工技术制作的硅材料造型奇特的擒纵机构—擒纵轮与擒纵叉,此技术的最主要优势之一是可以不受加工限制,制作出任意形状的零件,并且硅质擒纵叉和擒纵轮都经过了金刚石涂层硅的处理。这样可以让它们获得坚硬的表面,具有良好的滑动性能,可以降低了摩擦与阻力,提升了动力的使用效率。

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MB&F仿生“水母”设计推出的陀飞轮腕表,搭载HM7 Aquapod机芯—中置飞行陀飞轮被设置在同心圆垂直机芯结构的顶端,而时间的显示从中心轮系传递出去,其具备了“水母”几个典型的仿生特征:

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1.此款腕表单向旋转陶瓷表圈,此表圈没有固定在表盘上,而是像漂浮的救生圈一样固定在腕表的外缘。此表圈的制作流程--首先,使用激光在陶瓷表面蚀刻出时标及刻度;然后,在蚀刻完成的部分填入硬化钛金;最后,抛光整个表圈,直到它焕发出明亮光彩。

2.跟水母一样,HM7能在暗处发光。除了常夜光小时及分钟刻度之外,机芯内部四周也同样能焕发光芒,在夜里照亮飞行陀飞轮。此外,触手造型的上链摆陀四周也会发光,让人能在黑暗中欣赏它的运转姿态。

3.采用铝合金与钛合金制作的球形圆盘显示小时与分钟,而控制它们的是大尺寸陶瓷滚珠轴承。小时与分钟的时标及刻度通过手工涂上S u p e r -LumiNova夜光涂料,即使在夜里也可以清晰可辨。

4.HM7的表壳造型近似于一个立体的三明治,在金属表壳圆形的外缘,由两个凸起的半球体蓝宝石水晶构成。

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2.从设计角度来说这款机芯的整体布局近似塔状,也就是说从机芯上平面开始,陀飞轮被置顶,相应的动力传输轮系一层层的叠加到顶端。此外,机芯的设计目的仍然是为了显示时间,那么时间显示轮系也需要通过严格的传动比计算,直到时分显示部分。而陀飞轮的旋转速度是每分钟转动一周,这是时间显示的控制源头。

3.此款中置飞行陀飞轮为同轴结构形式,最上层的夹板被制作成弧面,目的是为了配合球形表蒙。弧形的夹板也体现了立体感,对于这个品牌来说已经有了很多实例。

4.机芯背面的上链摆陀是由一整块实心钛金切削而成,水母触角样的三维立体造型对于设计和制作来说都是很有难度的。钛金的下方固定了一枚铂金配重,这样做是为了可以提升自动锤的转动惯量,让自动陀的上弦可以更具有效率。

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独立制表师David Candaux推出了采用全新的设计理念研发的1740倾斜飞行陀飞轮腕表。此款腕表融入了非对称美学理念,无论外观还是机芯,所有的不对称组合最终达成一种平衡。这种设计理念应该是从未见到过的,可以说是前无古人,当然我认为也是依托了现代的数控加工技术的高精度。腕表的字盘从12点位向6点位倾斜,这样设计可以让戴表者读取时间的时候,被给予更开阔的视野。

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1.在表盘3点位设置了时间显示盘,指针是被手工烤蓝的倒置针筒形状。小字盘采用18K白金,传统大明火手工上白釉制成。字母,刻度和数字则是采用黑色彩釉移印。

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2.为了不破坏整表设计的平衡,在腕表的6点位设置了隐藏式表冠,由31个零件组成,可伸缩式构造。它具备三个操作模式,分别是初始位置,调校时间,上弦。

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1.在表盘的9点位设置了倾斜式飞行陀飞轮,陀飞轮的框架采用钛合金制作,被安置在一个滚柱轴承上,并且与表壳成3度设置。陀飞轮内的摆轮游丝系统以30°倾斜设置。 这种倾斜陀飞轮与摆轮游丝系统的设计,从理论角度来说可以更加有效的抵消地心引力带来的影响,也就是位置误差。

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2.为了配合隐藏式表冠的设计,机芯的轮系和夹板布局都需要以3度向主夹板倾斜。每个夹板都呈3°倾斜于它的邻夹板,造成了一个不对称但叠加性的机芯平面。这种全新的设计方式,从机芯的外观方面考虑可以更多更好地显示了每个夹板组件的细节,扩大了各组件的光线反射效果。

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3.索里亚(SOLLIAT)纹路是DAVID CANDAUX改进的一种新型的精饰条纹,其特点是纹路比较宽,不容易加工,表现出来的效果是一条宽纹里看上去有三条细纹。

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海瑞温斯顿(Harry Winston)推出了史诗陀飞轮Histoire de Tourbillon 8号腕表。此款腕表配备了两个被倾斜设置的双轴陀飞轮,时间显示被分别以小时盘和分钟盘实现。

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2.表盘的纹理质感包括了喷砂处理、圆形波纹打磨及缎面饰面、彩漆部件、蜂巢图案,以及采用独特的雕刻技术制作的铭文。

3.此款腕表的设计理念是轴向对称,表盘的左侧设置了两个同样的双轴陀飞轮,而右侧设置了两个大小各异的锥体时分显示盘,6点位设置了凹槽滚筒形能量显示装置,以此作为整体的平衡感。

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1.此款腕表搭载了HW4503机芯,其中的双轴陀飞轮框架采用以重量轻,坚固耐用,且不受磁场影响,但加工难度极高的钛合金制作。由117个零件组成,重量是0.76克。每个陀飞轮的外框架都是围绕呈30度倾斜的轴线,每75秒钟旋转一圈。而陀飞轮的内部框架围绕自身轴心每45秒钟旋转一圈。调速系统的摆频是每小时21600次。

2.从设计角度来说,陀飞轮被倾斜设置好像已经成为了一种时尚,这种时尚的起源应该是GF。那么斜着身子转的陀飞轮是否真的会比正着身子转的陀飞轮更能够抵消地心引力呢?这个问题估计需要经过严格的实验来验证了。此外,双轴陀飞轮的内外轴旋转速度是60秒左右15秒,如此高速的设计对于机芯的动力消耗感觉也是挺大的。当然两个双轴陀飞轮应该需要一组差动轮系来连接,才能获得同等的动力,才能将速度源被平均化,再控制时间显示系统。

3.此款腕表搭载的HW4503机芯配备两个串联式叠加发条盒,其中一个配置了一般用于自动机芯的滑动发条。这样的设置目的很明确,那就是尽可能避免由于上弦过度导致的发条断裂。腕表的动力储备时可连续运行55小时。

结语:作为一名腕表机芯的设计师,我非常钦佩宝玑制表大师,他为后人留下了很多宝贵的财富。这些财富有物质上的,比如陀飞轮,上绕游丝和宝玑指针。还有精神上的,那种对腕表技术无尽的追求和遐想,特别是对于腕表的爱是所有制表师必须拥有的。只有这样才有可能成为一名真正的制表大师。就陀飞轮而言,它的设计初衷就是为了让表走得更精准。这是每个制表师都追求的目标:虽然腕表受到固有自然规律的影响,不可能做到绝对的零误差,但是把影响计时精度的误差减少到最少是制表师必须要考虑的。 根据在天津海鸥表厂从事陀飞轮技术研发工作十年(2005年-2015年)所积累的知识,由我编著的以陀飞轮为主题的科普性读物--《陀飞轮揭秘:腕表上的华尔兹》于今年7月份正式上市。此书可供对腕表感兴趣的一般读者和从事腕表相关工作的人员学习参考,特别是喜欢陀飞轮技术的朋友们。

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