120 000 полуколебаний в час: часы XXI века

Поэтому-то первые наручные часы значительно уступали карманным в точности: суточная погрешность хода ±10 минут считалась вполне приемлемой. Теоретики того времени нашли выход из положения. Они укоротили балансовую спираль и повысили частоту полуколебаний до 21 600 пк/ч. Чем выше частота полуколебаний балансового колеса, тем стабильнее работает узел «баланс-спираль», тем меньше он реагирует на удары, тряску, температурные перепады и изменения положения руки. Для сплавов, из которых изготавливали в ту пору балансовые спирали и заводные пружины, эта частота была оптимальной. Впрочем, она до сих пор устраивает столь уважаемых производителей, как Jaeger-LeCoultre, Vacheron Constantin и Audemars Piguet.

Но настоящим прорывом стали механизмы с частотой 28 800 пк/ч, которые появились в 1950-х. Недаром они и стали самыми популярными под названиями Rolex 3135, ЕТА2824−2, ETA 2892-А2 и ETA/Valjoux 7750. Именно благодаря этим механизмам появилось выражение «работает как швейцарские часы» — высшая похвала точности и надежности.

Дальнейшее повышение частоты сдерживала сила трения. Еще сам Аврам-Луи Бреге говорил в начале XIX века: «Дайте мне идеальное масло, и я создам идеальные часы». До сих пор ждет. Однако в 1966-м рискнули-таки выпустить высокочастотный механизм японцы. Из сплавов с низким коэффициентом трения они создали особо точные детали, смазали их сверхчистым, суперстойким и ужасно дорогим маслом и презентовали часы Grand Seiko Hi-beat 36 000 с частотой баланса 5 Гц. Кстати, в этом году японцы представили ремейк этой модели.

Швейцарцы повторили успех Seiko только в 1969-м, когда компания Zenith представила свой знаменитый хронограф El Primero с частотой 36 000 пк/ч. Эта частота оптимальна для хронографов, ведь с ней шаг секундной стрелки составляет ровно 0,1 с. Единственным относительным недостатком El Primero была и остается необходимость ежегодно носить часы в сервис для смазки. Стоит смазке загустеть, как кончики осей высокоскоростного балансового колеса тут же рассверлят опорные рубиновые камни. Поэтому компания Rolex, которая вплоть до 2001 года приобретала El Primero и устанавливала его в своих хронографах Daytona, заменяла спираль, чтобы понизить частоту до 28 800 пк/ч.

Что же позволило современным часовщикам резко повысить скорость до 6 и 10 Гц? Нет, идеального масла они так и не дождались. Технологи изобрели материал со столь низким коэффициентом трения, что отпала необходимость в самой смазке. Появились фотомануфактурные реакторы, в которых детали не вытачиваются из металлических болванок, а формируются с помощью ионного травления по заданным объемным световым изображениям. Точность получаемых таким способом деталей потрясает: допусков не существует вообще, даже в одну сотую микрона.

Швейцарцы создают в фотомануфактурных реакторах детали часовых спусков из атомов кремния. По мнению японцев, которых не устраивает хрупкость кремния, лучше использовать атомы никеля (правда, коэффициент трения никеля выше, чем у кремния). Так или иначе, спуски с анкером, спиралью и спусковым колесом из материала на основе кремния имеют все высокочастотные швейцарские премьеры этого года.

Это Chopard L.U.C 8HF в 42-миллиметровом титановом корпусе с частотой баланса 8 Гц, то есть 57 600 пк/ч. Компания Breguet представила модель Classique Chronometrie 7727 с еще большей частотой — 10 Гц (72 000 пк/ч). Правда, потомки Бреге пока не спешат запускать в массовое производство свой сверхскоростной хронометр: нужно еще решить проблему с регулируемым осциллятором, чтобы тот выдавал 10-герцовую частоту постоянно, не реагируя на внешние помехи.

Но отдельного рассказа заслуживают инженеры компании TAG Heuer, которые вот уже семь лет экспериментируют со сверхчастотными балансами. В 2005 году они представили концепт TAG Heuer Calibre 360 — первый механический наручный хронограф, способный измерять промежутки времени с точностью до 0,01 с. Механизм Calibre 360 состоял из двух независимых частей — часовой и хронографической. Часовая часть имела обычный баланс с частотой 28 800 пк/ч, а вторая половинка, отвечающая за работу модуля хронографа, оснащалась собственным заводным барабаном, отдельной колесной передачей и персональным узлом «баланс-спираль» со скоростью 360 000 пк/ч. Помню, когда я нажал на стартовую кнопку хронографа, часы превратились в шипящую вибрирующую бомбочку, которая вот-вот взорвется в руках. Столь высока была скорость колеса и столь бешено стучали палеты анкера. Тем не менее спустя всего два года TAG Heuer запустила часы с этим механизмом в серию. А в прошлом году представила уже второй, значительно усовершенствованный механизм аналогичной конструкции, работающий с той же частотой.

Кстати, в этом году часовой дом Montblanc представил свою версию сверхбыстрого хронографа Time-WriterII Chronographe Bi-Frequence 1,000. Конструкция механизма очень похожа — есть часовая часть, есть независимая хронографическая часть. Главный традиционный механизм Minerva ничуть не изменился со времен господства карманных часов. Он даже работает с прежней характерной частотой 18 000 пк/ч. Зато баланс модуля хронографа имеет частоту 360 000 пк/ч. «Хорошо смазанный, он звучит как швейная машинка "Зингер"", — утверждает конструктор этих часов Бартомеу Гомила. Я, к сожалению, уже не помню, как звучит "Зингер", но вибрирует Montblanc TimeWriterII Chronographe Bi-Frequence 1,000 меньше, чем TAG Heuer Calibre 360.

Как же он измеряет промежутки времени с точностью 0,001 с? Секрет в том, что 50-герцовый импульс подается на промежуточное «тысячное колесо», которое в десять раз убыстряет шаг и вращение секундного колеса и стрелки хронографа. А механизм сцепления хронографа — колонное колесо — имеет два уровня. Один уровень традиционно отвечает за функции «старт», «стоп» и «обнуление», а второй контролирует работу «тысячного колеса». Очень элегантное и технологичное решение позволило увеличить запас хода модуля хронографа аж до 45 минут.

Однако мировой рекорд балансовой скорости побила нынешней весной все же TAG Heuer. Если прошлогодний концепт Mikrotimer Flying 1000 Concept Chronograph измерял промежутки времени с точностью до 0,001 с, а его баланс работал со скоростью 3 600 000 пк/ч, то нынешняя модель TAG Heuer Microgirder имеет регулятор с частотой 10 000 Гц (7 200 000 пк/ч). Таким образом, точность этого механического хронографа составляет 0,0005 с. Спуск этих часов уже не имеет никакого балансового колеса и спирали. Вместо них применяется стержневой осциллятор, который связывает с механизмом два промежуточных стержня.

Дело в том, что в процессе разработки этих часов конструкторы TAG Heuer пришли к выводу, что частота 3 600 000 пк/ч — это тот максимум, на котором могут некоторое (очень недолгое) время работать традиционные часы на швейцарском анкерном спуске. Ведь он состоит из трех блоков: колесной передачи, которая передает спусковому колесу энергию заводного барабана; спуска, передающего энергию регулятору; контроллера, задающего частоту полуколебаний.

Так вот, чем выше частота, тем выше нагрузка на спусковое колесо, и ему все сложнее выдерживать задаваемый темп. А ведь спусковое колесо в свою очередь должно задавать темп вращению всей колесной передачи, которая обладает собственной и весьма большой инерцией. В определенный момент наступает так называемая энергетическая асфиксия, в результате чего спусковое колесо и вся колесная передача во главе с заводным барабаном полностью сбиваются с такта и заданной скорости.

Пришлось конструкторам TAG Heuer изобретать вместо традиционного швейцарского анкерного спуска нетрадиционный регулятор. Они задумались, а что еще, кроме балансового колеса, может стать источником колебаний? На одном из совещаний кто-то из инженеров просто взял стальную линейку, положил ее на край стола и ударил по выступающему кончику — известная школьная забава. Линейка затрещала, дико вибрируя. «А что? — радостно изумились коллеги. — Это идея! И получить частоту выше рекордных прошлогодних 500 Гц можно, и отрегулировать ее за счет длины просто!».

Так был выбран тип регулятора. Вот только вместо линейки разработчики остановились на тонком стержне. Форма и длина стержня были рассчитаны с помощью уравнения Д’Аламбера. Потенциально только такой стержень мог обеспечить четкую фиксацию показаний хронографа при частоте 1000 Гц. Защищенный десятью патентами стержневой осциллятор состоит их трех связанных между собой стержней: вибрирующего стержня, с цепного стержня и осциллятора.

Конечно же, до запуска концепта в производство еще очень далеко. Да, TAG Heuer славится тем, что через некоторое время непременно предоставляет возможность приобрести серийный экземпляр своих концептов, но нужны ли вообще механические часы с такой частотой? Позапрошлогодний суперхронограф Mikrograph с частотой баланса 360 000 пк/ч был запущен в серию, но в количестве 150экземпляров, исключительно для коллекционеров. Часто пользоваться модулем хронографа не рекомендуется, смазывать его надо раз в полгода. Производство TAG Heuer Mikrotimer, чей баланс оснащен не традиционным колесом, а втулкой и работает с частотой 500 Гц (3 600 000 пк/ч), еще не началось.

Впрочем, благодаря конструированию своих концептов компания TAG Heuer внесла огромный вклад в развитие теории часового дела и микромеханики. Например, опытным путем было выяснено, что законы Галилея и Гюйгенса работают лишь до скорости 550 Гц, а максимальный разумный порог частоты для механических часов составляет 3000 Гц. Апробировано множество перспективных сплавов и материалов. В общем, верной дорогой идут ученые TAG Heuer.