Hodinky pod lupou: Tourbillon, jeho prínos a vplyv na presnosť hodiniek

Hovorí sa, že tourbillon minimalizuje negatívne vplyvy gravitačných síl pôsobiacich na strojček hodiniek. Je to ale naozaj tak?

Podaktoré frázy sú vyrieknuté toľkokrát, až sa nakoniec ich pravý význam stratí pod všeobecne prijatou pravdou. Nech zdvihne ruku ten, kto sa zaujíma o hodinky a ešte nepočul vetu, ktorá povrchne opisuje prínos komplikácie tourbillonu naučenou poučkou o rušení nepriaznivých účinkov zemskej príťažlivosti. Väčšina hodinárskych značiek sa v strachu, že by obšírnejšia charakteristika bola príliš technická a unudila by publikum k smrti, uchyľuje k stručnejším tlačovým výstupom, v ktorých sa neobťažuje vysvetliť, ako vlastne gravitácia ovplyvňuje chod hodiniek a ako tento problém rieši integrovanie tourbillonu do kalibra. Faktom je, že ani tourbillon nie je zázračným liekom na všetky neduhy.

Aby bolo možné pochopiť vzťahy medzi gravitáciou a tým, čo môže a nemôže v hodinkách spôsobiť, je potrebné zájsť hlboko do útrob strojčeka, k miestu, kde prebieha samotné meranie času – zotrvačke. Najdôležitejší komponent mechanických hodiniek je, zjednodušene povedané, zložený z dvoch častí: vlásku (jemnej špirálovej pružiny) a venca, ktorý zastáva funkciu závažia a vyvažovacieho prvku.

Vlások v rytmickom pohybe odvíjania a navíjania poháňa zotrvačku tam a spať. Rýchlosť tohto pohybu je vyjadrovaná frekvenciou v Hertzoch (3, 4, 5) alebo počtom kmitov, respektíve polkmitov za hodinu (21600, 28800, 36000). Úlohou venca je zjednocovanie kmitov vlásku. Keď je vlások navinutý alebo plne odvinutý, veniec sa svojou váhou pričiní o plynulé obrátenie priebehu pohybu. Váha zotrvačky je však veľmi malá, navyše jej hmota je rozložená v malej vzdialenosti od bodu otáčania, a je preto ľahko ovplyvniteľná rušivými silami. Akýkoľvek náraz alebo len pohyb ruky či tela nositeľa hodiniek môže nepatrne zmeniť frekvenciu oscilátora a tým pádom hoci len o milisekundu ovplyvniť výslednú presnosť hodiniek. A predstavte si, koľko narušení sa vyskytne za jediný deň – dobu, počas ktorej v súčasnosti najbežnejšia štvorhertzová zotrvačka vykoná 691200 polkmitov. Po zrátaní odchýlok za niekoľko týždňov, musí byť každému jasné, že aj tourbillon s viacerými osami otáčania bude v tejto situácii bezmocný. Gravitácia je úplne mimo obliga.

Poďme si však vysvetliť, kedy môže byť tourbillon užitočný. Vynájdenie kráľovskej komplikácie, ako sa toubillon honosne tituluje, je datované rokom 1795, kedy geniálny švajčiarsky hodinár Abraham-Louis Breguet vo viere, že tak dosiahne vyššiu presnosť vreckových hodiniek, prvýkrát uložil zotrvačku do rotujúcej klietky. V tej dobe neboli hodinky nosené naplocho na zápästí, ale viseli na retiazke – korunkou nahor. Oscilátor stál vo vertikálnej polohe, namiesto toho, aby ležal, ako v náramkových hodinkách. V takomto stave musí oscilátor pri začiatku každého druhého polkmitu vynaložiť viac energie na prekonanie gravitácie. A naopak, v opačnom smere je jeho pohyb zemskou príťažlivosťou nežiaduco uľahčovaný. Buď pomaly, alebo rýchlo. Ani jedno nie je pre presnosť hodiniek ideálne. V tomto okamihu prichádza na scénu tourbillon. Vynález, ktorý celý regulačný orgán (vlások, veniec, krokovú kotvu aj krokové koleso) zatvoril do rotujúcej klietky. Zotrvačka sa tak počas svojho pohybu dostáva do nekonečnej slučky zvislých polôh. Čas strávený bojom oscilátora proti gravitácii sa vyrovnal s časom, kedy mala zemská tiaž opačný efekt.

Vo vertikálnej polohe je prínos tourbillonu nesporný. Pri bežnom nosení ale hodinky dostávame do rozličných pozícií, z ktorých každá sa určitým spôsobom odrazí v konzistentnosti chodu zotrvačky. Hodinári sa s premenlivými podmienkami na zápästí vyrovnávajú pri klasických zotrvačkách reguláciou v štyroch, piatich alebo šiestich statických polohách. Pri tourbillone ale hodinár nevykonáva statickú, ale dynamickú reguláciu úpravami vlásku a venca zotrvačky, pričom musí zohľadniť neustále sa meniace pozície a čas, ktorý zotrvačka v týchto pozíciách strávi. Práve náročnosť vyladenia a vyváženia je dôvodom vysokej ceny tourbillonu. Nejde len o zloženie množstva miniatúrnych zložitých súčiastok, ich dokončovanie a leštenie. Kľúčovú rolu zohráva remeselná zdatnosť a trpezlivosť hodinára – faktory, bez ktorých by tourbillon nemohol správne a presne fungovať.

Takmer sto percent dnes predávaných hodiniek je náramkových. Pripevnením na zápästie čo i len trochu aktívne žijúceho človeka, získajú aj obyčajné mechanické modely akýsi externý, ale neveľmi kvalitne vyregulovaný tourbillon. Hodinky sa hýbu spolu s ich nositeľom, menia polohu. Problémom je, že ľudské pohyby sa neriadia žiadnou šablónou pravidelnosti. Raz stojíme, inokedy sedíme, ležíme. Stabilné podmienky sú čistou utópiou. Snahou hodinárov teda bolo nájsť priemerný uhol, v ktorom bude účinok tourbillonu najväčší. Postupom času a sledovaním polôh, do ktorých sa zápästie počas dňa dostáva, sa prišlo na to, že optimálny uhol by sa mal nachádzať niekde medzi 20 a 30 stupňami. Viaceré značky operujú s tourbillonom v horizontálnej, alebo takmer horizontálnej polohe, dúfajúc, že v dlhodobom meradle takto dosiahnu vyššiu presnosť.

Za účelom zvýšenia efektivity tourbillonu sa zdatnejší výrobcovia púšťajú do konštruovania jeho sofistikovanejších poddruhov. Najvýraznejším a na pohľad najatraktívnejším sú takzvané multidimenzionálne tourbillony, čiže tourbillony, ktoré sa neotáčajú v jednej, ale v dvoch či rovno troch osiach (napr. modely Franck Muller Revolution 3, Jaeger LeCoultre Master Grande Tradition Gyrotourbillon 3 Jubilee atď.). Čím viac polôh vystrieda zotrvačka pri pohybe, tým lepšie. V prípade troch osí sa tourbillon otáča v priestore v tvare gule. Samozrejme, hodinky s viacosovým tourbillonom sú technicky i finančne ešte náročnejšie. Ďalším prístupom v snahe o lepšie výsledky je experimentovanie s rýchlosťou otáčania klietky. Obyčajne trvá kompletné otočenie jednu minútu. Minútový tourbillon je obľúbený aj pre jeho využitie ako sekundovej ručičky. Na trhu majú miesto aj pomalšie, majestátnejšie tourbillony s pozitívnym dopadom na dĺžku výkonovej rezervy a tiež rýchlejšie varianty, ktoré rotáciu dokončia za 30 či 24 sekúnd. Svižnejšie tourbillony sa riadia premisou, že čím rýchlejšie sa budú pohybovať, tým viac polôh vystriedajú a tým presnejšie budú.

Integrovanie komplikácie tourbillonu do kalibrov hodiniek je o hľadaní zlatej strednej cesty medzi krásou zložitosti a spoľahlivosti v podmienkach, v ktorých hodinky pracujú. Tourbillonové strojčeky sú dostatočne účinné na to, aby v priebehu rokov vyhrali nejednu súťaž presnosti, ale zároveň sú natoľko zložité, že až do konca minulého storočia bola ich výroba výsadou malej hŕstky hodinárskych spoločností. Neskôr, za prispenia pokročilých robotov, softvérového 3D modelovania a peňazí zámožných klientov, sa z nich stala záležitosť, ktorú dobehla jej sláva. Tourbillony sú aj naďalej symbolom dokonalosti, ale z niekdajšieho hodinárskeho poloboha sa z nich následkom čoraz masovejšej produkcie stáva obyčajný smrteľník. Znova však zopakujeme, bez správneho vyregulovania je každý tourbillon sotva polovičný. Inak povedané, nie je dôležité tourbillon mať, podstatné je, aby reálne plnil svoj účel.

Zdroj: Wikipedia.org, Worldtempus.com, www.breguet.com

————————————————————-

Pre väčšiu názornosť a doplnenie informácií mimo vopred stanoveného rozsahu a detailov článku, nižšie prikladáme príspevok od nášho čitateľa, ktorý nemohol byť z dôvodu technických obmedzení vložený do komentárov. Príspevok je, až na drobné úpravy, ponechaný v pôvodnom znení. Vďaka, Dawe!

————————————————————-

Tourbillon
V tourbillone vynájdenom pánom Breguetom v roku 1795, je zotrvačka namontovaná na klietku, ktorá nesie pastorok poháňaný tretím kolesom. Štvrté koleso je fixné a je v jednej osi s klietkou na tom istom hriadeli. Pastorok zotrvačky zaberá s pevným štvrtým kolesom, ktoré spôsobuje jeho rotáciu, prevádzkovanie venca zotrvačky a rovnováhu normálnym spôsobom.

Karrusel
V karruseli podľa Bonniksena je klietka montovaná na koleso karrusela, poháňané pastorkom tretieho kolesa. Štvrté koleso prechádza stredom ložiská karrusela tak, aby dovolil pastorku štvrtého kolesa zaberať s tretím kolesom a výkon je prenášaný na zotrvačku normálnym spôsobom skôr ako cez otáčanie klietky v turbillone. Rýchlosť otáčania karruselu je asi raz za hodinu v porovnaní s tourbillonom, ktorý sa môže otáčať raz za minútu. Oba tieto návrhy vyžadujú značnú zručnosť výroby, a nachádzajú sa iba v hodinkách vysokej kvality.

Tu sa zdá, že dlhšia doba rotácie spotrebováva menej energie a uchováva viac reprezentatívnejšie korekcie pozičných posunov, s ktorými sa bežne stretávame u vreckových hodiniek. Breguet navrhol Tourbillon pre vreckové hodinky, ktoré sú držané vo zvislej polohe v kapsičke vesty.

Tourbillony a karrusely boli teda určené iba na odstránenie pozičných chýb vreckových hodín, ktoré sú z veľkej časti 2-dimenzionálne, ak nosíme hodinky vo vrecku vesty, teda vertikálne. Najväčšie trenie má zotrvačka práve v tejto polohe, pretože sa opiera o obidva čapy. Náramkové hodinky pri bežnom používaní zažívajú omnoho rozmanitejšie a častejšie polohové posuny.

Preto asi väčšinu prekvapí tvrdenie, že v horizontálnej polohe nemá tourbillon žiaden účinok a zotrvačka nie je ovplyvňovaná gravitáciou pri otáčaní klietky. Efektívnosť tourbillonu je len vo vertikálnej polohe.

Flying Tourbillon
Toto riešenie popisuje klietku Tourbillonu, ktorá je podporovaná iba na zadnej strane takže zo strany ciferníka sa zdá byť plávajúca bez viditeľnej podpory. Chýbajúci mostík na strane ciferníka tiež prispieva k zníženiu výšky tourbillonovej pod-montáže.

Carrousel-Tourbillon
Tento termín bol predstavený spoločnosťou Blancpain aby popísal inak konvenčný 1-minútový tourbillon, v ktorej bola os rovnováhy predsadená voči osi klietky tourbillonu tak, že to dávalo tourbillonu viac vzhľadu ako karrusel. Dôvodom tejto úpravy sa zdá byť zníženie celkovej výšky tourbillonu.

Flying Carrousel-Tourbillon
Bol to prvý typ tourbillonu, o ktorý sa pokúsil čínsky hodinársky priemysel, nepochybne zrejme z dôvodu estetiky takéhoto usporiadania. Boli vyrobené v Beijing Watch Factory, Sea Gull, Liaoning Watch Factory a PTS Resources (Liaocheng).

Freak
… tento názov použijete, ak Vám dôjde rozumná terminológia pre ďalšie inovácie. Ulysse Nardin popisuje zotrvačku na ich Freak-u ako typ carrousel-tourbillon, avšak tento aspekt návrhu je naozaj bližšie k Bonniksenovmu 60-minútovému karruselu. Na zotrvačke Freak-u je totiž minútová ručička. Tato je zase otáčavo upevnená na ďalšej klietke ktorá sa sama otáča raz za 12 hodín denne a slúži ako hodinové ručičky. Takže celý pohyb je v ručičkách!

Double-axis tourbillon
Anthony Randall vynašiel Double axis tourbillon v januári 1977 a následne ho patentoval. V roku 2003, inšpirovaný týmto vynálezom, mladý nemecký hodinár Thomas Prescher vyvinul flying double-axis tourbillon. Charakteristickým znakom tohto tourbillonu je, že sa otáča okolo dvoch osí, pričom obidve sa otáčajú raz za minútu.

Triple-axis tourbillon, Tri-Axial Tourbillon, Gyrotourbillon
V roku 2004, Thomas Prescher vyvinul prvý Triple-axis tourbillon s konštantnou popudivou silou. V 2007 hodinár Aaron Becsei zostrojil unikátny tri-axial tourbillon s použitím tradičných kameňových uložení.

U hodiniek Zenith, Jaeger-LeCoultre a iných sa stretnete s označením gyroturbilon, čo je v podstate triple-axis tourbillon a podstatou je rotácia klietky v troch nezávislych osiach. U týchto tourbillonov sú niektoré časti tak malé, že sú udávané v nanometroch a ich kontrolu zvládnu len elektrónové mikroskopy. Pre ilustráciu: celkový počet častí u gyro-1 bol 101 dielov a vážil 0,43g.

Double-Tourbillon, Twisted-Tourbillon
S dvojitým tourbillonom sa môžeme stretnúť v drahých hodinkách od Bregueta, ale aj lacných verziách z Ázie. Beijing Watch Factory a Sea-Gull vyvinuli strojčeky predstavujúce dvojicu tourbillonov zaberajúce spoločné tretím kolesom. Zdalo by sa, že výsledkom je lepšie držanie času, ale predovšetkým tieto hodinky boli urobené pre ich estetický dojem.

Dual-axis Tourbillon
Ak chcete ponúknuť skutočnú polohovú korekciu v náramkových hodinkách, musí sa zotrvačka otáčať vo viac ako jednej rovine. V hodinkách s tourbillonom od majstrov hodinárov Greubel Forsey, je veniec zotrvačky naklonený pod uhlom 30 stupňov vzhľadom na rovinu klietky. Vnútorná klietka ktorá je naklonená o 30° sa otočí raz za minútu, vonkajšia klietka raz za 4 minúty. Ostatní hodinári vytvorili sférické klietky, v ktorých sa pretínajú dve roviny otáčania prostredníctvom otáčania vo vnútri klietky.

Quadruple Tourbillon
V roku 2005, Greubel Forsey predstavili svoj Quadruple Tourbillon, použitím dvoch double-tourbillonov pracujúcich nezávisle na sebe. Planétovým prevodom sú spojené štyri rotujúce klietky, distribuujúce krútiaci moment medzi dvoma otáčajúcimi sa kolesami pri rôznych rýchlostiach pomocou diferenciálnej spojky.

12-hour Karrousel
Najnovšie inovácie od PTS Resources berú tradičný karrusel a presúvajú ďalšie koleso zo súkolesia klietky, ktorá sa otáča raz za 12 hodín a zdá sa byť riadená priamo hnacou pružinou. Samostatná minútová ručička tiež vyzerá, že je poháňaná priamo. Výhoda tohto korekčného usporiadania je zanedbateľná a je to jednoduchšie zostrojiť a nastaviť, ako napr. 60 sekundový tourbillon alebo 60-minútový karrusel, napriek tomu má väčšina z týchto exotických komplikácií oveľa väčšiu vizuálnu príťažlivosť.

Označení a variánt je pomerne veľa a zvádzajú výrobcov k nepresným označeniam, ktoré sú potom pre užívateľa často nezrozumiteľné. V konečnom dôsledku Vás sledovanie práce tourbillonu a jeho majestátnosť uchváti.