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卫星运行式陀飞轮的工作原理

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2012-09-06  来源:谷网

 法国文学名著《小王子》,虽然是以文字书写,但在我心里总是有一种画面:小王子沿着自己的星球走动(虽然小到只有一朵放在玻璃瓶里的玫瑰且足够再放一张椅子),随着小王子流浪的脚步,星球与星球相遇,小王子也见到了不同星球的物种。虽然书中好像没提到小王子怎么在星球中移动的,但我对于这个星球在宇宙中自体转动漫游,在其它星球也在移动的状态下,不一定什么时间,不一定什么地点会相遇而感到着迷。

陀飞轮的转动是奥秘的,从古至今人们都深深为其着迷,框架内摆轮规律摆动,陀飞轮框架的圆周运动就像是芭蕾舞者定点旋转的迷眩,怎么人类就可以靠着一双手细腻地一一将纤细的零件打造出来,并且让它开始转动,藉由物理理论推敲出机芯精准度,这个机制带来了无限的乐趣与意义。

前面提到的在陀飞轮发展到超级陀飞轮的竞技场,陀飞轮从传统的单轴固定式演化成飞行陀飞轮无固定表桥的形式,接着多轴陀飞轮解决了方位上不能全面完美的相互补偿,因此将陀飞轮原地旋转的层次提高到三维的立体转动,虽然理论上都是为了针对方位校准而打造出来的机械结构变化式,可却达成了陀飞轮从机械美转为在视觉的艺术呈现,陀飞轮的美感因此从机械精准的思维转变为一个动态上打破想像力的机制。

从单轴到多轴的变化,人们似乎没有因此得到满足,卫星型转动的陀飞轮设计就成了另一个视觉艺术的挑战,无论怎么转、怎么动都仍需要更精密的机械轮系辅助,而转动出来的效果,却成了宇宙星系里星体运作般的奥秘,陀飞轮的发展到了卫星型转动模式,开拓出了另一番视觉成就。

  宝玑Ref.5347两个陀飞轮在自体转动的同时沿着面盘绕圈圈,更像是两个星体相互在星系里转动跟随,也构成了一幅迷人的微笑机械宇宙。

身为陀飞轮创始鼻祖的宝玑,创作陀飞轮的腕表作品始终受众人注目。宝玑陀飞轮以最传统的精致原创风格着名,而旗下Ref.5347双陀飞轮却是其中的异数之一。陀飞轮的原理我们在前面文章都可以清楚的了解到,而在所有陀飞轮的变化型式中,最重要的一个要点就是将擒纵与摆轮结构尽可能的在不同的方位都可以得到最大补偿效果,也就是让地心引力对其位移误差影响最低。所以多轴陀飞轮试图用立体的方法将擒纵与摆轮结构在各种角度转动,以期达到上述效果。

然而陀飞轮追求精准的同时,也形成了一种机械艺术的呈现,因此在陀飞轮的转动方式也出现了各种不同的型式,其中卫星一般的公转方式,就成了另一支陀飞轮公转方式的变化式。宝玑Ref.5347双陀飞轮正开拓了这样的未来,两个独立转动的陀飞轮装置,也就是各自将自体转动一周互不干扰,两个陀飞轮以差动轮系连接以平衡两边的走时(从面盘上看起来,陀飞轮最上方的中央轴有一个横轴将两者相互连接),相互补偿后达到最准确的走时效能。理论上,双陀飞轮律时结构是在其中一个陀飞轮走得较快时,以另一个陀飞轮的速率透过差动轮系去平衡两者之间的律时效果,透过轮系传递到时间指示,就可以达到最高准确的走时效能。

宝玑Ref.5347双陀飞轮腕表的其中一个陀飞轮与时针固定,其陀飞轮结构还是维持传统宝玑最经典的固定表桥式的样貌。这两个独立的陀飞轮也将沿着面盘圆周每12小时公转一圈,所以就像两个相互追逐的陀飞轮,在自体转动的同时沿着面盘绕圈圈,更像是两个星体在无垠浩瀚宇宙间相互在星系里转动跟随,仿佛微缩了宇宙星体的运行,构成了一幅迷人的微小机械宇宙。

把这种转动的形式称为“卫星型”运转陀飞轮,我认为更适切。主要是因为前文提到的众多的多轴陀飞轮最主要是将陀飞轮自转的框架架设出不同轴心的框架,让陀飞轮可以在同一个定点上,尽量转出不同方位的可能性。然而被我称为 “卫星型”运转的陀飞轮装置,是在陀飞轮可以原地自转的前提下,将这个框架沿着面盘圆周以某种设定的轨道进行公转,就像是地球围绕着太阳一般,就是陀飞轮在固定轴心下如地球自转的转动方式,绕着太阳并沿着轨道公转,这样的相互关系,就是我们探讨 “卫星型”运转的陀飞轮转动方式。

所以前述宝玑的双陀飞轮以及现在要说的积家高复杂功能的星象陀飞轮腕表,就是这样的道理。既然陀飞轮在轴心运转和公转变化的设计都是为了增加摆轮与擒纵结构在方位上能够更多元,进而增加相互补偿地心引力对其的影响,那么理论上多轴与球体的三维建构方式,多少都比公转自转搭配的形式可进行更多方位的相互补偿。但在许多传统的观念里,陀飞轮建构出三维的形式,更会面临稳定度的考量,于是将陀飞轮放在一个平面上与机芯的连结运转,相对减低机芯轮系运转的复杂度,动力传输问题也就不致过于曲折,稳定度也就可以相对提高,可为了增加方位上的补偿,卫星型运转避免了立体结构的可能困扰,也同时加高了方位变化的补偿。

积家这一只高复杂星象陀飞轮由60秒自转框架,加上一个沿着面盘圆周公转的外框架组成,最特别的是这个公转框架是以真太阳时(非日常钟表实用的平均太阳时)24小时完成一圈,而底部的蓝色星象盘则是按照北半球年度的季节月份的星象轨道转动,于是名符其实的蓝色小宇宙就真实的在手腕上转动。

Blu Majesty Tourbillon MT3三速陀飞轮腕表

时至今日,陀飞轮最有趣的地方在于许多制表品牌与独立制表师前仆后继的发掘创新的呈现方式,所以陀飞轮的样貌千百种让人目不暇给,其中由制表师Bernhard Lederer创立的独立制表品牌BLU就是最不能错过的一个。

以三个速度不同的陀飞轮框架,分别以三层建构在全透明的表壳里,最底层的框架以12小时沿着面盘圆周转一圈,并透过一个蓝钢小柱体指示小时,第二层框架则每小时沿着圆周转一圈,第三层也就是装载着擒纵结构的陀飞轮框架一分钟自转一圈。BLU的MT3陀飞轮设计其实就与其它的卫星型运转的陀飞轮一样,靠着陀飞轮装置框架的轴心顺连到机芯内的第四轮,只是在连接到第四轮的陀飞轮框架,因为把摆轮置放在框架的最上方并且安上了一个小时指针,半飞行陀飞轮的运行就有了一个不易察觉的妙趣。首先这个指针与陀飞轮第二层公转的方式相关,因为都是依照小时走时方式运走,但是指针本身必须正确指示小时,于是在时针连结至擒纵结构时,必须另设一个差动轮系,当动力传达至擒纵,经过摆轮的规律后,再传回至轮系指示时间,这差动轮系就得规范出60秒转一次的陀飞轮框架以及上头指针是依照每12小时转一圈两种方式。听起来复杂吗?的确是的,即使这一枚陀飞轮在外观上似乎没有特别不同。

但BLU的MT3陀飞轮腕表妙趣就在于,这个像是外星体架构的三速陀飞轮,将直径12.7毫米的摆轮架在陀飞轮框架之外,在振频2.5Hz的稍慢速度下,可以更仔细的观看陀飞轮在这犹如太空基地的独特三层框架结构,如果Bernhard Lederer不是外星人,怎么可以想出这样的方式运转陀飞轮?本文由谷网手表www.guuoo.com编辑整理-来源:新浪网)

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