На что влияет количество камней в часовом механизме
Зачем в механических часах те самые камни
На циферблатах качественных механических часов указывается не только марка и модель, но и количество камней. Надписи типа «15 камней» на дедушкиной «Победе» в детстве всегда очень интриговали. Когда удавалось узнать, что речь идет о рубинах, наручные часы начинали казаться одной из самых ценных вещей в доме.
Содержание
Многие выросли и разобрались, для чего же на самом деле в часах эти камни. Если же вы так и не раскрыли для себя эту тайну, то наш материал поможет заполнить пробел.
Как работают механические часы
Если спросить специалиста о назначении камней в часах, то он ответит однозначно: они нужны для стабилизации трения и снижения износа контактирующих деталей механизма. Вот и все, просто и понятно. Если у вас, конечно, есть инженерное образование. Для остальных нужен перевод на более простой язык.
Для этого следует хотя бы в общих чертах разобраться с тем, как работает часовой механизм. Источником энергии для него является пружина, выполненная в виде плоской стальной ленты. При заводе часов она скручивается и накапливает энергию. Вторым концом пружинная лента прикреплена к стенке барабана, который вращается и передает накопленную энергию на шестеренки. Несколько этих шестерней (обычно три и более в зависимости от компоновки часов) образуют колесную систему. Она осуществляет передачу энергии.
Почему же шестеренки не тратят всю энергию сразу, а вращаются постепенно? Для контроля скорости вращения используется спусковой механизм. Именно он не дает шестерням раскручиваться быстрее необходимого. Спусковым механизмом управляет балансовый регулятор. Это своеобразный маятник, который работает независимо от положения часов в пространстве. У него есть спиральная пружина, которая заставляет колесо крутиться то в одну, то в другую сторону с постоянной частотой. Именно так отсчитываются секунды, которые затем превращаются в минуты и часы, отражаемые на циферблате.
Камень – это подшипник, но не только
В часовом механизме много вращающихся деталей, которые устанавливаются на осях. Основные оси испытывают значительное и постоянно действующее напряжение. С одной стороны давление оказывает заводная пружина, с другой – вращение ограничивается регулятором.
В любом механизме с вращающимися осями необходима минимизация их трения о неподвижную основу. Это нужно и для снижения износа, и для уменьшения расхода энергии. Обычно для этого используются подшипники, но в часах их заменяют те самые камни.
Опоры осей в часовых механизмах очень тонкие. В таких условиях камни нужны не только для снижения трения, но и для увеличения срока службы вращающихся деталей. Камни не подвержены коррозии и износу. Если они предварительно хорошо отшлифованы, то их поверхность на долгое время остается чистой и идеально ровной.
Камни помимо опор часового механизма используются и в других его местах. Например, именно стойкий к износу минерал закрепляется на маятнике, чтобы постоянно ударять по рожку анкерной вилки. Это так называемый импульсный камень.
Независимо от вида и места установки все камни в часовом механизме решают общую задачу – снижают скорость износа. При трении металла о металл он происходил бы значительно быстрее. Кроме того, камни удерживают специальную часовую смазку. Для этого при просверливании им придают особую форму.
О драгоценности и количестве камней
Тут вынуждены сразу же разочаровать – натуральные рубины и алмазы в современных часах встречаются редко. Их используют только люксовые производители в лимитированных сериях или моделях, выполняемых на заказ. В основной массе в механизмы вставляются синтетические рубины и сапфиры. Например, у Seiko в Японии есть дочерняя компания, занимающаяся исключительно изготовлением камней. Синтетические рубины ничем не хуже натуральных, а зачастую и лучше из-за отсутствия примесей и более равномерной структуры.
Количество камней – это еще один интересный и волнующий многих вопрос. Сколько их должно быть в хорошей модели? Достаточно ли 20 штук или часы с 40 камнями будут пропорционально их числу вдвое лучше?
Оценивать качество часов только по количеству камней неправильно. Если в механизме 17-25 камней, то этого вполне достаточно для изготовления из рубинов всех значимых подшипников. Больше 27 камней на обычные часы с тремя стрелками и автоподзаводом ставить уже некуда. Если производитель указывает 40 и более функциональных камней, то практически всегда речь идет о хронографе или еще более сложном механизме.
Некоторые фабрики намеренно завышают количество камней, зная, что этот показатель положительно воспринимается покупателем. В таких случаях дополнительные рубины ставятся в местах, где вполне можно обойтись и без них.
Однако не всегда большое количество камней – это обман. Отдельные уважаемые марки действительно разрабатывают сложные механизмы, в которых может быть и более 100 камней.
В такой ситуации при выборе часов по числу камней нужно разобраться, соответствует ли функционал механизма этому показателю.
Камни в наручных часах: разбираемся в устройстве механизма
Камни в наручных часах являются интересной частью механизма, назначение которой понятно далеко не всем. Кто-то считает, что речь идет об украшениях на корпусе, а другие полагают, что это не более чем маркетинговый прием, а сами по себе камни ни на что не влияют. Оба мнения не отражают действительности, хотя доля истины в них есть
Камни в часах – важный элемент хронометра, отвечающий за его точность и надежность. Действительно, иногда этот параметр может быть приукрашен, но в целом указание на количество камней в часах говорит об их качестве. В нашей статье мы подробно разберем роль этого элемента и расскажем о том, как не попасться на удочку маркетологов.
Задача камней в наручных часах
Если специалиста спросить, для чего нужны камни в наручных часах, то в ответ вы услышите: «Чтобы стабилизировать трение и снизить степень износа поверхностей механизмов, контактирующих друг с другом». В стандарте швейцарской организации Normes de l’industrie Horloge Suisse (NIHS 94-10), разработанном в 1965, камням определена именно такая функция. Что же это обозначает?
Если не очень углубляться в детали, то принцип работы часового механизма заключается в следующем: заводная пружина заставляет его вращаться, а регулятор баланс-спирали сдерживает скорость вращения. Это приводит к тому, что основные оси механизма находятся под постоянным давлением. Самая большая нагрузка приходится на опору баланса, так как эта ось не только удерживает сам баланс, но и осуществляет непрерывные возвратно-поступательные движения.
Контакт оси с платиной и мостами механизма обеспечивают цапфы, которые делаются максимально тонкими, чтобы снизить силу трения в осевых опорах и сократить расход энергии пружины. С целью стабилизации трения между платиной (статическим каркасом) и движущейся осью устанавливается подшипник – это обязательная деталь часового механизма.
В качестве подшипников для цапф осей, как правило, используются камни в наручных часах. Вообще-то, говорить, что камни нужны для снижения силы трения в опорах, не совсем правильно. По идее, коэффициенты трения пар закаленная сталь – рубин (или алмаз) и закаленная сталь – латунь практически одинаковы. Почему же в качестве подшипников используются драгоценные камни?
Дело в том, что диаметр цапф в механизмах наручных и карманных часов не превышает 100 микрон. Из школьного курса физики мы знаем: сила давления определяется площадью задействованных поверхностей. Следовательно, камни в наручных часах используются не только для снижения трения, но и для увеличения срока действия часовых опор. К тому же, камни не поддаются коррозии, а после отшлифовки они представляют собой безупречную поверхность.
Камни используются не только в опорах. Работа механизма невозможна без импульсного камня, а также они являются материалом для палет, которые крепятся к анкерной вилке. Более того, под давлением зубьев анкерного колеса и ударами о рожки анкерной вилки удержится только очень твердый минерал.
Материал и классификация камней в наручных часах
Современные часовщики отдают предпочтение искусственному рубину, мотивируя свой выбор тем, что этот камень очень твердый, хорошо поддается обработке и качественной полировке, у него достаточно высокая износостойкость. Кроме этого, у него достаточно высокий коэффициент смачиваемости, благодаря чему масло равномерно распределяется и удерживается на поверхности камней, способствуя увеличению срока работы всего механизма. Стоит обратить внимание и на тот факт, что, постоянно взаимодействуя с искусственным рубином, смазочный материал не окисляется и не меняет своих свойств.
Камни в наручных часах имеют разное назначение и выполняют определенные функции. В связи с этим они делятся на следующие виды: палеты, накладные, сквозные и импульсные.
Камень-палет представляет собой прямоугольную призму. Различают два вида палет: входа и выхода. Их назначение определяется по углу, который образовывается при соединении плоскостей импульса и основания (у палета выхода он острее).
Накладные камни обычно их используются как подпятники. Они имеют форму полусферы, что помогает минимизировать трение в опорах.
Сквозные камни могут иметь отверстия в форме цилиндра или сферы. Во всех камнях данного вида есть небольшие углубления, в которых удерживается масло для часового механизма. Камни с цилиндрическим отверстием выполняют функцию подшипника для цапфы триба и осей колесиков. Для цапф балансовых осей используются камни со сферическими отверстиями.
Импульсные камни в наручных часах имеют форму цилиндрического штифта и предназначены для взаимодействия баланса с анкерной вилкой.
Необходимое количество камней в наручных часах
В общих чертах ясно, что число часовых осей определяет необходимое количество камней. Например, если хронограф содержит вспомогательные циферблаты, на которых есть секундная стрелка, то желательно, чтобы цапфы этих осей были защищены камнями. Это же касается и оси репетира. Иногда можно увидеть маркировку, вызывающую недоумение: 50 камней, 83 камня или 100 камней. Невольно возникают вопросы: «как их там разместили?» или «зачем их столько напихали?»
В терминологии производителей часов есть понятие «декоративные камни». Их используют или для украшения механизма (если у часов прозрачная задняя крышка) или для маскировки дыры в плате. Однако по правилам мирового стандарта количество камней, указанных на маркировке, должно соответствовать числу, задействованному в работе механизма. Это относится к часам, выпущенным позднее 1965 года. Почему же встречаются подобные маркировки?
Все объясняется тем, что термин «функциональность» можно трактовать по-разному. Некоторые считают: если камни в наручных часах установлены для плавного хода календарного диска, то их нельзя считать функциональными. Даже не смотря на то, что они способствуют снижению трения. Для движения диска в простом механизме необходимо усилие 20-25 граммов/миллиметр. Благодаря камням это усилие может быть сокращено почти вдвое, а это снижает нагрузку на весь механизм. Неужели это нельзя отнести к функциональности, если говорить, например, об очень тонких часах или о механизмах, которые показывают не только время, но и фазы Луны или запас хода?
Не обходится здесь и без курьезных моментов. Например, на маркировке часов американской компании Waltham было указано 100 камней. 17 из них, как и положено, находились в самом механизме, а 83 украшали окружность ротора подзавода. Причем, по кругу было просверлено 84 дырочки, но, чтобы сохранить круглое число, одна из них осталась пустой. Конечно, благодаря такому обилию камней ротор двигался очень плавно, но подобного эффекта можно было добиться менее затратным способом.
Еще один вариант – отсутствие камней в наручных часах. Кварцевые механизмы прекрасно могут работать и без них, так как в этом случае нагрузка на колесную передачу поступает только в момент поворота шагового двигателя. Учитывая, что в осях почти нет напряжения, для снижения трения и предотвращения износа достаточно деталей с максимально легкими поверхностями. Именно этим объясняется тот факт, что в большинстве кварцевых часов используются пластиковые платы и колеса.
В случае трения друг о друга пластиковых механизмов или стали оси о пластик нагрузка минимальная. Таким образом, в кварцевых часах камни нужны только в опоре ротора шагового двигателя, так как только в этой оси происходит напряжение. Если вы видите на кварцевых часах маркировку «2 камня» и меньше, вплоть до нуля (No jewels) – это нормально. Камни в наручных часах – далеко не самое главное.
Часовые механизмы с наибольшим количеством камней
Рассмотрим механизмы в порядке увеличения количества камней. Самым скромным, пожалуй, является автоматический калибр Cal. 80110, содержащий 28 камней. Данная модель механизма, создана специалистами компании IWC для швейцарских наручных часов для мужчин IWC Ingenieur Automatic. В них нет ничего суперсложного: индикатор запаса хода и специальное отверстие (апертуру) в районе цифры «3», в котором показывается дата. Водонепроницаемость часов составляет 120 метров, а запас хода – 44 часа.
Следующие по «скромности» наручные часы с камнями – Jaeger-LeCoultre – Calibre 896 (32 камня). Производитель – знаменитая компания Jaeger-Le-Coultre (Швейцария). В механизм включено 242 элемента, частота его работы составляет 28 800 полуколебаний/час, а запаса хода хватает на 43 часа.
Сal. 1315 – еще один неповторимый автоматический механизм, состоящий из 222 элементов. Его устанавливают в Blancpain 500 Fathoms Diving Watch – наручные часы с запасом хода 120 часов, созданные швейцарскими мастерами специально для дайверов. В Сal. 1315 включено 35 камней, имеющих свою функциональную нагрузку. В данной модели от компании Blancpain есть 3 барабана и баланс Glucydur – это и является их отличительной чертой. Калибр 1315 необычайно сложен, поэтому для каждого из 35-ти рубинов определена своя серьезная задача.
Далее хотим обратить ваше внимание на уникальность OMEGA 8500 – коаксиальный калибр с автоматическим подзаводом, который в 2007 году разработали специалисты компании Omegа (Швейцария). Данный механизм создавался по оригинальному проекту, хотя современные производители часов, как правило, используют в своей работе готовые базы калибров, доводя их до совершенства.
В калибр 8500 встроено 39 камней, каждый из которых выполняет определенную функцию. Некоторые камни в наручных часах предназначены для уменьшения трения коаксиального спуска Hour Vision и для плавного хода двух барабанов, расположенных друг за другом, обеспечивая максимальную стабильность работы механизма. Запас хода механизма – 60 часов. В общем, из 39-ти камней нет ни одного «нефункционального» – это настоящий прорыв!
Cal. 3120 – калибр, разработанный швейцарской компанией Audemars Piguet. Данный механизм установлен в наручные часы Audemars Piguet Jules Audemars 3120 Classic. Запас хода механизма составляет 60 часов, а частота часовых полуколебаний – 21 600. В данной модели нет ничего лишнего: центральные стрелки (часовая, минутная и секундная) и апертура с датой (возле цифры «3»).
Ulysse Nardin – компания, завоевавшая мировую признательность благодаря своим достижениям в сфере разработки часовых механизмов. Специалистами компании разработан совершенно оригинальный механизм – автоматический Cal. 67, Patek Philippe Calibre 89, который благополучно работает в корпусе мужских наручных часов Ulysse Nardin Sonata. В нем задействовано 109 искусственных рубинов, причем все камни в наручных часах выполняют свою задачу, а не бездействуют, как в Waltham, содержащем 100 камней.
Ulysse Nardin Sonata – это поистине шедевр человеческого гения! У них очень разнообразный сложный функционал: будильник, индикатор запаса хода и система двойного времени, которая позволяет мгновенно перейти в новый часовой пояс. Частота работы калибра – 28 800 полуколебаний/час. Действительно, достойнейший образец часового мастерства.
Количество камней определяет ценность часового механизма, не так ли?
Испокон веков (ну, практически) часовые бренды очаровывали нас соблазнительным обаяниям драгоценных камней в механизмах.
И, однажды, история с упоминанием с камней в механизме стала чем-то большим, чем обычная реклама, внесенная в буклет о той или иной модели. Некоторые мануфактуры стали отмечать количество камней в механизма прямо на циферблате часов. Такие тщеславные ходы, к счастью, сейчас практически не наблюдаются.
Винтажные Jaeger “Panda dial 4 ATM”: гордо сообщают, что имеют 17 драгоценных камней в механизме
И в самом деле, кому какое дело, сколько камней в механизме?
Выслушав мнение многих часовщиков мы пришли к выводу, что неразбериха вокруг драгоценных камней в механизмах в последние десятилетия была горячо обсуждаемой темой. Люди даже пересказывают рассказы о том, как некоторые клиенты обвиняют часовых дел мастеров в краже камней из их часов!
Так какова же правда о камнях и почему они так важны?
Система антишок в в Калибре 3135 Rolex Parachrom: с рубином, конечно же
Поэтому устранение трения необходимо для обеспечения высокой производительности механизма. И это достигается путем установки в механизмы драгоценных камней, чтобы металл не терся об металл.
“Boule’ы”
Затем рубины должны быть измельчены, распилены и отполированы до желаемой формы, что требует много времени и труда, работа проводится с использованием инструментов с алмазным наконечником.
В то время, как натуральные рубины имеют несовершенства, называемые включениями и подлежащие обработки, выращенные в лаборатории камни практически не имеют включений и могут быть отполированы в соответствии с высочайшими стандартами.
Синтетические рубины в механизме Raúl Pagès Soberly Onyx
Драгоценные камни в современных часах
В настоящее время камни используются для контроля трения между главной платиной и мостами, однако такое решение появилось только в 1930-х годах.
До этого камни помещали в латунную оправу. Самым значительным недостатком метода были время и усилия, которые требовались для замены камней.
Современные часы используют камни в разных областях, включая колеса, компоненты автоматического подзавода, календарный механизм.
Большие колеса зубчатой передачи передают энергию от главной спирали к спусковому механизму. Для того, чтобы сделать этот процесс максимально эффективным и свободным от негативных воздействиях трения, драгоценные камни используются в качестве подшипников. Стальные или латунные подшипники вызывали бы чрезмерное трение, и, следовательно, забирали часть энергии от пружины.
Использование камней в комбинации с отполированной сталью резко сокращает трение, а следовательно и его негативные воздействия на работу механизма.
Треугольный якорь с прямоугольными рубинами в часах Romain Gauthier
Часы высочайшего качества (например, которые прошли сертификацию C.O.S.C.) разрабатываются в более высокой точностью. В частности речь идет о вале балансовой пружины.
Традиционно использовались бы латунные элементы, но часовые мануфактуры решили заменить их на камни.
Сборка рубиновой цепи постоянной силы для Gauthier Logical One
Рубины также используются в качестве камня на ролике баланса. Ролик расположен на нижней стороне балансира и имеет импульсный камень, который качается назад и вперед по дуге, обеспечивая высвобождение энергии. Камень для ролика сочетается с отполированной сталью и максимально устраняет трение, чтобы часы шли исправно.
Деталь механизма Vacheron Constantin Malte Squelette с автоматическим подзаводом, в котором использованы рубины
К сожалению, синтетические рубины не помогут проспонсировать кругосветное путешествие, но они уж точно играют жизненно важную роль в точности часов, делая их поистине ценными.
Что такое «камни» и для чего они нужны в часах?
Любой специалист на вопрос, зачем нужны в часах камни, не задумываясь ответит: “Для стабилизации трения и понижения степени износа контактирующих поверхностей механизма”. Именно так обозначена функция камней в стандарте NIHS 94-10, принятом в 1965 году швейцарской организацией NIHS (Normes de l’industrie Horloge Suisse). Попробуем разобраться, что это означает.
Цапфы, которыми оси контактируют с платиной и мостами механизма, делают как можно тоньше, чтобы уменьшить трение в опорах осей и расход энергии пружины на его преодоление. В любом механизме для стабилизации трения вращающейся осью и неподвижным каркасом (платиной) устанавливают подшипник.
Так вот, часовые камни обычно и используют как подшипники или подпятники для цапф осей. На самом деле, нельзя сказать, что камни применяются для уменьшения трения в опорах осей. И в принципе коэффициент трения в паре закаленная сталь – рубин (алмаз) примерно равен коэффициенту трения закаленной стали в паре с латунью. Зачем же тогда использовать драгоценности в роли подшипников?
Как уже было сказано выше, цапфы осей наручных и карманных часов имеют очень малый диаметр – 100 микрон. А известно, что сила давления прямо зависит от площади контактирующих поверхностей. Таким образом, часовые камни призваны не столько уменьшать трение, сколько увеличивать долговечность опор осей в часах. Кроме того, камни не коррозируют, а отшлифовав камень, можно получить совершенную и долговременную чистую поверхность.
Первые часы с драгоценными камнями в механизме были выпущены в 1704 году. Но идея использовать их в столь необычном качестве принадлежала великому английскому часовщику Джорджу Грэму (George Graham 1673-1751), прославившемуся изобретением в 1713 году механизма свободного анкерного спуска, который наиболее распространен и в наше время. За свою жизнь Грэм создал более 3000 карманных часов, и во всех из них, начиная с 1725 года оси, палеты и импульсный ролик сделаны из рубина.
Где служат камни
Раз уж мы разобрались, для чего именно нужны камни, давайте посмотрим, какую форму они должны иметь, виды камней и где именно в часах они несут свою службу.
Часовые камни могут быть следующих видов:
сквозные
накладные
палеты
импульсные
Накладные камни призваны уменьшать трение на торцевых поверхностях осей. Их устанавливают, как правило, на балансе и осях быстроходных колес. В кварцевых часах подпятники иногда вообще не ставятся.
Иногда производители, из конструкторских соображений, убирают часть камней: ставят камень только на нижнюю опору центрального колеса, а в верхнюю запрессовать подшипник из латуни, руководствуясь тем, что на нее приходится меньше давления. В таком случае на часах будет честно написано: 16 камней. Ну а если часы имеют центральная секундную стрелку, необходимость в секундной оси отпадает и количество камней сокращается до 15. Естественно, что различные дополнительные устройства и циферблаты – календарные, секундомерные, автоподзавод могут увеличивать число камней.
В последнее время современные механизмах используют 21 камень: две пары камней стоят еще и на концах осей анкерного и третьего колеса ставятся накладные камни.
Правда встречаются и достаточно курьезные примеры. Например, американская фирма Waltham выпустила часы на. 100 камнях. 17 камней в них находились на своих законных местах, а остальные 83 были размещены по кругу ротора автоподзавода. При этом получилось, что дырочек на окружности просверлили 84, и одна из них так и осталась зиять пустотой – производители не захотели переваливать за круглую цифру. Ход ротора, увешенного камнями, был, конечно, более плавный, но этого эффекта можно было бы добиться за счет меньшего количества камней.
Или еще пример: часы швейцарского производителя, из скромности не указавшего свое имя, зато гордо разместившего на крышке маркировку «41 камень». Как видно на фотографии, 16 из этих камней вставлены в барабанное колесо, видимо, для того, чтобы оно не терлось о заводную пружину. Трение, конечно, снижено, но довольно расточительным способом. Хотя если эти часы люди покупали как раз из-за указанного на корпусе количества камней, назвать их совсем «нефункциональными» сложно.
А коэффициент трения стали оси о пластик или пластика о пластик очень невысок. Поэтому функционально в кварцевых часах камни нужны только в одном месте – опоре ротора шагового двигателя. Это единственная ось, находящаяся под напряжением. Так что маркировка на кварцевых часах “2 камня”, “1 камень” (если он помещен только под нижней цапфой) или даже “0 камней” (No jewels) совсем не означает, что вас в чем-то обделили. Не в камнях счастье.