Как положение часов влияет на точность хода

Признак первый

Это должны быть часы Defy Lab с калибром ZO 342. На данный момент это главная разработка швейцарской мануфактуры, расположенной в Ле-Локле. Zenith — бренд со 152-летней историей, за это время было создано 40 мануфактурных механизмов (поверьте, это немало). До 2017 года самым громким изобретением Zenith оставался механизм El Primero с частотой работы 36 000 полуколебаний в час или 5 Гц. В 1969 году этот автоматический хронограф наделал много шума: до сих пор средняя частота работы механических часов не превышает 21 600 полуколебаний (а то и 18 000).

Признак седьмой

Тройная сертификация. Включая клеймо качества со змеиной головой Безансонской обсерватории от имени Международного бюро мер и весов. В отношении термических характеристик диапазон стандарта ISO-3159 был расширен: гарантированное отклонение хода составляет приблизительно 0,3 секунды в день на каждый градус по Цельсию, что в два раза меньше рекомендованных лимитов (от -0,6 до +0,6 секунд в сутки). Наконец, часы соответствуют нормам стандарта ISO-764 на сопротивление магнитным полям, превосходя их в 18 раз (для часов в собранном виде). Это означает, что они выдерживают магнитное поле напряженностью 88 000 а/м или с индукцией 1100 гаусс.

Волосковая пружина

Извечный спутник колеса баланса — волосковая пружина, позволяющая контролировать колебания, которые и определяют точность хода часов. Она должна распускаться и сжиматься концентрически равномерно, таким образом поддерживая в процессе движения одинаковое пространство между завитками.

Пружины баланса обычно бывают двух видов: плоские и с загнутым концом (изгибом). Последние представлены в множествах форм, самой известной из которых стала «Breguet overcoil» (кривая/спираль Бреге). Она была изобретена в 1795 году французским часовщиком Абрахамом-Луи Бреге (1747-1823 гг.), в честь которого и была названа.

Спираль с изгибом в часах Charles Frodsham Double

Спираль с изгибом в часах Charles Frodsham Double Impulse Chronometer

Плоская пружина идеально плоская в профиль, а ее внешний кончик неподвижен и крепится к молотку баланса. Внутренний край пружины прикреплен к подвижному колесу баланса. Однако с геометрической точки зрения такая пружина не «дышит» идеально концентрически. Колебания заставляют вращаться внутренний конец пружины, эксцентрично ее искажая. В результате центр тяжести пружины смещается, а восстанавливающая сила (упругость) пружины на колесе баланса меняется.

Эти процессы весьма нежелательны и приводят к тому, что сила пружины становится нестабильной и варьируется в зависимости от амплитуды колебаний. Что, в свою очередь, ухудшает изохронность пружины — свойство, позволяющее сохранять время колебания вне зависимости от амплитуды.

Нестабильная амплитуда влияет на точность хода, поскольку ходовая пружина раскручивается медленно, постепенно снижая количество энергии, передаваемое на колеблющееся колесо баланса. Со временем это приводит к снижению амплитуды.

Для того чтобы как-то компенсировать этот эффект, на некоторых пружинах делают изогнутый кончик. Другими словами, внешний конец волосковой пружины специально изгибается под определенным углом непосредственно над витком. Это обеспечивает максимально концентрическое «дыхание» пружины и улучшает изохронность.

Такие пружины более дорогостоящие и трудоемкие в изготовлении, поскольку необходимый изгиб делается исключительно вручную. Кроме того, они требуют больше пространства (высоты), что утолщает механизм. Для тонких автоматических калибров, где каждый миллиметр на счету, этот момент критичный. Именно по этой причине плоские пружины столь широко используются в массовом производстве часов, а спиралью с изгибом оснащают преимущественно дорогие модели премиального сегмента.

Такие пружины делают в основном из металлических сплавов, поскольку кремний недостаточно податлив и не позволяет сделать необходимый изгиб. Тем не менее, несколько специалистов исхитрились сделать спираль Бреге на пружине из кремния. Известны два способа: объединение двух отдельных частей пружины из кремния (как сделала марка Breguet) и особая обработка, позволяющая изогнуть кремний в необходимую форму (метод разработала компания Master Dynamic из Гонконга).

Кремниевая пружина с изгибом, созданная компанией

Кремниевая пружина с изгибом, созданная компанией Master Dynamic

Концентричности пружины с изгибом может соответствовать только двойная пружина, которую применяют только в нишевых премиальных часах. Она состоит из двух волосков, уложенных друг на друга в противоположных направлениях, за счет чего «дыхание» пружин компенсирует друг друга. Наиболее известный пример использования двойной пружины — турбийоны H. Moser & Cie и Laurent Ferrier. Изготовлением пружин занимались в Precision Engineering (дочерняя компания Moser).

Крупным планом: H. Moser & Cie Endeavour Tourb

Крупным планом: H. Moser & Cie Endeavour Tourbillon Concept, оснащенный двумя пружинами, помещенными в клетку турбийона

Уравновешенность баланса

Еще один фактор, влияющий на величину позиционной ошибки, – это уравновешенность баланса. Под уравновешенностью подразумевается процесс равномерного распределения веса по ободу колеса баланса.

На ободе неуравновешенного колеса баланса появятся тяжелые участки, на которые будет влиять сила гравитации – особенно в вертикальном положении. Представьте, что вы едете на велосипеде, а к одному из его колес прикреплен тяжелый груз. Из-за смещения веса при повороте колеса вы будете чувствовать, что педали стало крутить тяжелее.

Именно поэтому автомобильные шины также требуют балансировки, которая подразумевает добавление крошечных грузиков к ободу колеса. По этому же принципу работает и колесо баланса в часах за тем лишь исключением, что оно колеблется вперед-назад, а не вращается в одном направлении. Поэтому амплитуда колебаний особенно важна для неуравновешенного баланса в вертикальном положении.

Это связано с тем, что разная амплитуда заставляет тяжелые участки колеса баланса перемещаться на различные расстояния вдоль дуги колебаний. В зависимости от положения механизма сила гравитации будет тянуть тяжелые участки вниз, против или по направлению к колебаниям. Следовательно, ход часов будет либо ускоряться, либо замедляться.

Таким образом, при регулировке часов с помощью неуравновешенного колеса баланса даже при условии отменной балансировки механизма и правильной амплитуды в пределах 270°-310° точность хода будет смещаться. Причиной погрешности станет падение амплитуды, которое неизбежно происходит по мере разжатия ходовой пружины. Более того, не стоит забывать о хаотичном влиянии силы гравитации, интенсивность которой зависит от положения механизма.

Поэтому для минимизации позиционной ошибки необходимо либо идеально уравновесить колесо баланса, либо равномерно его утяжелить по всей длине обода. Сделать это можно двумя способами: удалить материал с более тяжелого участка обода, просверлив в нем крошечные отверстия или изменив вес винтов на балансе, обычно используемом в традиционных часах.

Проверка пружины баланса на эксцентричность центра

Проверка пружины баланса на эксцентричность центра тяжести после уравновешивания

При сборке механизма на заводе новые колеса баланса автоматически уравновешивают с помощью современных машин с автоматическим управлением. Лишний материал удаляется лазерами, которые проделывают крошечные отверстия или бороздки в нижней части колеса баланса.

Однако, когда часы сдаются в ремонт, и необходимо разобрать колесо баланса, уравновешивание будет выполняться часовым мастером вручную. И это весьма сложная операция – повторная сборка узла спуска нивелирует предыдущее уравновешивание, поскольку невозможно дважды одинаково сбалансированно собрать все компоненты вместе.

Точность кварцевых часов

Для кварцевых моделей выделим следующий список факторов, влияющих на точность хода:

 Частота генератора. Стандартно устанавливается ге
  • Частота генератора. Стандартно устанавливается генератор (кварцевый резонатор) с частотой 32 кГц. Также бывают высокоточные часы с частотой 1 МГц. При максимальном отклонении не более пяти секунд в год, они имеют существенный недостаток: батарею придётся менять каждый год, так как генератор с такой частотой потребляет больше энергии. Стандартные модели служат с одной батареей 2-4 года. Третий вариант – это часы с частотой 144 кГц, работают они без замены батареи до десяти лет, ежегодная погрешность составляет около двадцати секунд;
  • Температура не имеет такого сильного влияния на кварцевые механизмы, как на механические, тем не менее, может создать небольшое отклонение;
  • «Старый» кристалл может оказывать небольшое, но не существенное влияние.

Точность хода кварцевых часов отрегулировать нельзя, в основном это обусловлено отсутствием такой необходимости. В случае больших отклонений просто заменяется резонатор. Если модель недорогая, то, возможно, будет выгодней вместо замены резонатора купить новые кварцевые часы.

Факторы, влияющие на точность механических часов

Прежде всего, это базовые основы физики – закон силы тяжести. При повседневном ношении положение часов на руке постоянно меняется, что влияет на степень воздействия силы тяжести на колесо баланса. Таким образом, точность хода в разных положениях может различаться, вследствие чего возникает погрешность, которая называется позиционной ошибкой.

С целью минимизации позиционной ошибки швейцарские часы регулируются в нескольких положениях (от двух до шести в зависимости от класса механизма): 1– циферблатом вверх; 2 – циферблатом вниз; 3 – заводной головкой вверх; 4 – заводной головкой вправо; 5 – заводной головкой влево; 6 – заводной головкой вниз. Количество измеряемых положений зависит от качества механизма и желаемой степени точности. Отклонение хода между любыми двумя положениями не должно превышать 20 секунд в сутки.

Колебания температуры являются еще одним негативным фактором. При повышении или понижении температуры стальные детали механизма соответственно расширяются и сжимаются, причем с разной скоростью, что неизменно сказывается на точности.

Магнитные поля также влияют на точность. Это особенно заметно, когда под действием намагниченности слипаются витки спирали баланса, и часы внезапно ускоряют ход на 30 и более секунд в час. В таких ситуациях потребуется специальное размагничивающее устройство, которое желательно иметь каждому любителю механики.

Что влияет наточность часов?

Она определяется множеством различных факторов в&n

Она определяется множеством различных факторов в зависимости от типа механизма.

Механические часы

Классическая механика с погрешностью +40/-20 секунд в сутки уступает электронным и кварцевым вариантам с погрешностью менее 10 секунд в сутки. При этом чем меньше размер модели (например, в женских), тем ниже точность, так как приходится использовать пружину и баланс меньшего размера (-60/+85 секунд в сутки).

Точность механических часов определяет узел баланс-спираль в наручных моделях, либо маятник — в настенных и напольных, выполняющий роль регулятора, а также проведенная регулировка при сборке. Элемент может иметь разные размер, вес и частоту колебаний. Чем выше этот показатель, тем точнее ход. На точность механических часов влияют:

  • температурные колебания — при нагревании металл деталей, в частности баланса, расширяется;
  • расположение часового корпуса в пространстве — за счет влияния силы земного притяжения, действующего на баланс;
  • качество и состояние механизма — чем чище обработка деталей, тем меньше потерь энергии при трении;
  • уровень износа деталей и уход за механизмом — изделие нужно регулярно смазывать;
  • состояние заводной пружины — нужно проверять у мастера, слишком расслабленная или слишком напряженная пружина будет выдавать погрешность;
  • намагничивание — металлические детали часового механизма могут намагничиваться даже под слабым магнитным воздействием.

Кварцевые часы

Кварцевые модели на порядок точнее механических. В кварцевых часах в качестве регулятора выступает кристалл кварца, пульсирующий под воздействием тока. Шаговый электродвигатель перемещает стрелки. Точность кварцевых часов зависит от:

  • частоты кварцевого резонатора — чем выше частота, тем точнее ход и тем чаще придется менять батарею;
  • температурных колебаний — могут создать отклонение точности хода;
  • старения кварцевого кристалла — со временем резонансная частота незначительно снижается.

Погрешность доступных вариантов эконом-класса — ±20 секунд в месяц, у ведущих производителей — до ±5 секунд в год.

а замерить точность механических часов

  1. Можно сверить показания механических и электронных часов, например, на компьютере или смартфоне, и выявить отклонение за сутки. Конечно, произвести точные замеры данным способом будет проблематично.

  2. Можно воспользоваться электронным секундомером или скачать специальное приложение на телефон. Поставьте таймер на 10 минут и сверьте показания времени с ходом на механических часах. Результат, умноженный на шесть, покажет расхождение за час. В данном случае точность измерений будет низкой.

  3. Проверить точность хода механических часов можно специальным прибором — таймграфером. Он покажет, насколько точно работает часовой механизм. Принцип действия устройства основан на анализе вибраций и построении по ним линий из точек.

точность хода механических часов