論持久戰(zhàn)

很多人對(duì)“持久”是有執(zhí)念的,機(jī)械表也一樣。
哪怕是一個(gè)沒玩過機(jī)械表的人,也希望腕表的動(dòng)力儲(chǔ)備長一點(diǎn),“周末不戴,周一不用調(diào)”,這可能是很多人選表時(shí)一個(gè)非常重要的加分項(xiàng)。腕表品牌肯定是意識(shí)到了這一點(diǎn),且不說這些年推出市場(chǎng)的各類自產(chǎn)機(jī)芯都將動(dòng)力儲(chǔ)備的延長作為了重要賣點(diǎn)(
比如勞力士的Cal.3235機(jī)芯將原來的動(dòng)力儲(chǔ)備從約48小時(shí)提高了約70小時(shí)),就連斯沃琪集團(tuán)的一代神機(jī)芯ETA2824(
動(dòng)力儲(chǔ)備38小時(shí)),現(xiàn)在也搖身一變成為了大家口中的“80機(jī)芯”(
以動(dòng)力儲(chǔ)備80小時(shí)命名),大多數(shù)搭載“80機(jī)芯”的美度、天梭、漢米爾頓表款,基本不到萬元,性價(jià)比優(yōu)越,也被大家昵稱為“80三寶”。
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Cal.3135 VS Cal.3235,動(dòng)儲(chǔ)從48小時(shí)提升至80小時(shí)
時(shí)至今日,仿佛大部分腕表已經(jīng)把3天動(dòng)力(
約72小時(shí)左右)做成了標(biāo)配。習(xí)慣成自然,大家對(duì)3天動(dòng)力見怪不怪了,長動(dòng)力的概念也就不一樣了。現(xiàn)在再說長動(dòng)力,我認(rèn)為至少要以5天動(dòng)力儲(chǔ)備作為分界點(diǎn)
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80小時(shí)動(dòng)儲(chǔ)的“80”機(jī)芯
那么動(dòng)力儲(chǔ)備的延長,到底是如何做到的呢?答案很簡(jiǎn)單,在發(fā)條盒里能夠儲(chǔ)存更多的能量。如果要理解這個(gè)問題,就需要先理解機(jī)械表原動(dòng)系統(tǒng)的基本原理。機(jī)械表的原動(dòng)系統(tǒng)由發(fā)條與條盒輪、條盒蓋以及條軸共同組成,機(jī)械表的動(dòng)力就來自于儲(chǔ)存在發(fā)條里的彈性勢(shì)能。當(dāng)我們轉(zhuǎn)動(dòng)手表的表冠(
自動(dòng)機(jī)芯則通過自動(dòng)上鏈機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)),上鏈輪系會(huì)推動(dòng)條軸旋轉(zhuǎn),進(jìn)而將發(fā)條逐漸卷緊在條軸上,能量以彈性勢(shì)能方式儲(chǔ)存起來。卷緊的發(fā)條在彈性的作用下會(huì)自然彈開,并拉動(dòng)條盒輪向相反方向旋轉(zhuǎn),并將動(dòng)力傳輸給傳動(dòng)輪系、擒縱系統(tǒng),然后才實(shí)現(xiàn)了走時(shí)。
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事實(shí)上,延長腕表的走時(shí)時(shí)長是一個(gè)系統(tǒng)性的工程,例如降低擺輪游絲的風(fēng)阻都可以是其中的一種手段。但要是大幅度的提高走時(shí)長度,那必須在原動(dòng)系統(tǒng)上做文章。想要在發(fā)條盒里能夠儲(chǔ)存更多的能量,決定于多個(gè)關(guān)鍵因素,包括發(fā)條的材質(zhì)(
不同材質(zhì)的物理彈性不同發(fā)條的長度與厚度、條盒輪的半徑以及條軸半徑等等。其中,發(fā)條的長度是最核心的,長度越長,發(fā)條的工作圈數(shù)就越多,動(dòng)力就越久。
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大多數(shù)腕表的發(fā)條都隱藏在發(fā)條盒里或者用夾板進(jìn)行遮擋,只有少數(shù)腕表的發(fā)條“裸露”在外面
比如前面提到的“80機(jī)芯”,就是在發(fā)條盒尺寸大體不變的情況下,降低了發(fā)條厚度才實(shí)現(xiàn)延長發(fā)條長度(
當(dāng)然,最后的結(jié)果還有降低擺幅、減少能量損耗等因素的功勞)。依靠現(xiàn)在的加工技術(shù)和材料科學(xué),發(fā)條可以做得很薄,但也不可能太薄。過薄仍然容易產(chǎn)生金屬疲勞,時(shí)間久了動(dòng)力儲(chǔ)備越來越短,同時(shí)輸出力矩也會(huì)越來越低,最終影響手表走時(shí)的精度。
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假設(shè)不改變發(fā)條的厚度,那么延長發(fā)條長度就主要有兩種方式了。第一種是加大發(fā)條盒尺寸容納更長的發(fā)條;第二種是設(shè)置多個(gè)發(fā)條盒,使得多條發(fā)條加在一起的總長度增加。
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第一種方式是最先被使用的,效果非常明顯。但發(fā)條盒的尺寸增加到一定程度,就會(huì)遇到兩個(gè)問題。首先,發(fā)條盒的尺寸一般來說最大不能超過機(jī)芯半經(jīng)。這是因?yàn)檎G闆r下發(fā)條盒要與傳動(dòng)輪系保持在差不多的水平幅度內(nèi),發(fā)條盒如果超過半徑,就要有部分輪系與發(fā)條盒垂直疊加(
會(huì)明顯增加機(jī)芯厚度),或者使用偏心設(shè)計(jì),但這又不合符常見的中央設(shè)計(jì)路徑。其次,發(fā)條長度明顯增加后,在從滿弦到落弦的過程中,力矩輸出的穩(wěn)定性會(huì)更難控制,這是發(fā)條客觀的物理特性,無法完全消除。力矩的概念有點(diǎn)復(fù)雜,這里我們可以簡(jiǎn)單理解為發(fā)條拉動(dòng)條盒輪的力量大小。
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發(fā)條盒占了近1/3的面積
很多人應(yīng)該聽說過,走時(shí)的精準(zhǔn)度,與發(fā)條的力矩穩(wěn)定性密切相關(guān)。這是因?yàn)榱貢?huì)影響擺幅。在游絲長度不變的前提下,滿弦時(shí)力矩最大,擺幅最高,走時(shí)就快;落弦時(shí)力矩較小,擺幅也低,走時(shí)就慢。力矩變化幅度越大,走時(shí)的穩(wěn)定性就越差。
有人可能會(huì)想到,一會(huì)快一會(huì)慢不就抵消了嘛,且不說能抵消多少,實(shí)際上我們佩戴腕表也不會(huì)精準(zhǔn)的讓發(fā)條完成一次完整的釋放過程。而且值得注意的是,滿弦力矩通常會(huì)大于理論力矩,而落弦力矩則小于理論力矩。這主要是由于發(fā)條越長,彈性誤差、條盒摩擦等因素也越難控制。
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擁有86厘米長的發(fā)條,轉(zhuǎn)動(dòng)14圈后就完全釋出動(dòng)力
盡管存在這些問題,但隨著材料科學(xué)的進(jìn)步,以及細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化,還是有不少品牌選擇大尺寸的單一發(fā)條盒來實(shí)現(xiàn)長動(dòng)力。其中一個(gè)典型就是萬國的Cal.59000系8天長動(dòng)力機(jī)芯,搭載于柏濤菲諾系列和葡萄牙手動(dòng)長動(dòng)力腕表,盡管表徑分別已經(jīng)達(dá)到了45毫米和43毫米,但腕表背面還是有種“薄皮餡大”的感覺。可以看到,大型發(fā)條盒幾乎占據(jù)了機(jī)芯1/4的面積,直徑接近機(jī)芯半徑,于是機(jī)芯的直徑也就很大,甚至擺輪都顯得比例很小,好在厚度得到了有效控制。
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當(dāng)然,萬國肯定不會(huì)任由長發(fā)條力矩的變化讓手表的走時(shí)精度受到明顯的影響。它的做法是對(duì)發(fā)條“掐頭去尾”(
這種做法在在下面講到的串聯(lián)發(fā)條盒的設(shè)計(jì)中都很常見)。據(jù)說原本發(fā)條長度足夠可以支撐9天,但是萬國控制了滿弦時(shí)的發(fā)條工作圈數(shù),并在落弦時(shí)力矩降低到一定程度就不在輸出動(dòng)力,降低了力矩差,從而提高走時(shí)的相對(duì)穩(wěn)定性。
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萬國柏濤菲諾8日鏈
單發(fā)條盒長動(dòng)力腕表近期有一款好看的新品——豪利時(shí)大表冠系列的10天動(dòng)力腕表,搭載的是品牌自主研發(fā)的Cal.113系長動(dòng)力機(jī)芯,動(dòng)儲(chǔ)10天。
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觀察這枚機(jī)芯,可以看到發(fā)條盒的尺寸更加驚人,直徑明顯超過了機(jī)芯半徑,所以它的部分輪系與發(fā)條盒是疊放的,這勢(shì)必要增加機(jī)芯直徑和厚度。不過幸好這款表本身尺寸也不小,表徑達(dá)到了43毫米,厚度13.5毫米,總體比例還算協(xié)調(diào)。
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長動(dòng)力單發(fā)條盒做的比較極致的,我認(rèn)為寶珀經(jīng)典系列的66240腕表不得不提。它搭載的自動(dòng)上鏈機(jī)芯動(dòng)力儲(chǔ)備達(dá)到了12天,本身就挺夸張了,它還配備了陀飛輪這種能量消耗更大的調(diào)速裝置,而機(jī)芯厚度只有6.1毫米,整表尺寸42毫米也不算夸張。
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想想技術(shù)難度就很大。可惜我沒有查到機(jī)芯說明做進(jìn)一步的分析,猜測(cè)在發(fā)條材質(zhì)、形狀(
例如為了平衡力矩,很多發(fā)條在末端采用相反螺旋方向)等很多方面做了大量技術(shù)優(yōu)化。
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價(jià)格更低一些的長動(dòng)力單發(fā)條盒腕表也有,比如名士克里頓系列的三針腕表,實(shí)現(xiàn)了5天動(dòng)力儲(chǔ)備。腕表(
39毫米)和機(jī)芯尺寸都不算大,說明它在增加發(fā)條盒尺寸的同時(shí),發(fā)條肯定做得比較薄。
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第二種方式是把幾個(gè)小發(fā)條盒串聯(lián)起來,實(shí)現(xiàn)幾個(gè)發(fā)條的動(dòng)力儲(chǔ)備疊加。這是目前長動(dòng)力機(jī)芯和腕表最主要的實(shí)現(xiàn)方式。串聯(lián)模式下,前一個(gè)發(fā)條盒工作的時(shí)候,后面的發(fā)條盒是不動(dòng),等前面的能量釋放完,后一個(gè)接續(xù)提供動(dòng)力。這就需要設(shè)計(jì)一種特殊的離合裝置,在前一個(gè)發(fā)條輸出力矩低于一定的臨界值時(shí),便不再提供能量給條盒輪。
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串聯(lián)發(fā)條盒可以顯著延長動(dòng)力儲(chǔ)備,同時(shí)也有效控制了單條發(fā)條的長度,降低了單個(gè)發(fā)條盒的尺寸,幾個(gè)發(fā)條盒弧形排列,可以使機(jī)芯的直徑更加合理。但它也不是完全沒有缺點(diǎn)。第一,不運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)條盒在長時(shí)間滿弦狀態(tài)下發(fā)條將承受巨大的張力,增加了發(fā)條金屬疲勞的可能性(
尤其是自動(dòng)上鏈長動(dòng)力機(jī)芯,每天佩戴幾乎都處于接近滿弦狀態(tài))。第二,每次切換發(fā)條盒時(shí),力矩也會(huì)存在谷值與峰值之間切換,對(duì)走時(shí)精度產(chǎn)生影響。
為了解決這些問題,多數(shù)品牌采取了大同小異的解決方案,但也有品牌“特立獨(dú)行”。第一種解決方案是最常見的,即優(yōu)化能量分配。例如具有5天動(dòng)力儲(chǔ)備的寶珀Cal.1315系機(jī)芯,它就是串聯(lián)了3個(gè)尺寸相對(duì)小的發(fā)條盒,整體機(jī)芯直徑控制在30.6毫米,主要用于搭載五十噚及五十噚深潛水器系列腕表。
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為了解決上面提到的問題,寶珀通過精密計(jì)算單個(gè)發(fā)條盒的力矩,讓第二個(gè)發(fā)條盒在第一個(gè)發(fā)條盒的能量釋放完之前即完成切換并開始工作。其實(shí)也是一種類似對(duì)發(fā)條進(jìn)行“掐頭去尾”的做法。
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萬國的葡萄牙7日鏈腕表也是采用了類似做法。在2015年以前,葡萄牙7日鏈搭載的機(jī)芯還是單發(fā)條盒設(shè)計(jì),我還清楚的記得那時(shí)候身邊有表友說它放著不戴一段時(shí)間就慢了。
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萬國肯定也發(fā)現(xiàn)了這一問題,所以2015年之后就換成了雙發(fā)條盒設(shè)計(jì)的機(jī)芯,第二發(fā)條盒在第一個(gè)的動(dòng)力衰減期就開始接力,從而實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定的扭矩。
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既然是常見方法,自然采用這種解決方案的表款就很多。再如一直有制作長動(dòng)力腕表基因的沛納海。從使用安格拉斯機(jī)芯時(shí)期,沛納海就推出過長動(dòng)力腕表。我手上也有一款使用積家8日動(dòng)力機(jī)芯的PAM00197腕表。
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不得不說,積家的技術(shù)實(shí)力就是強(qiáng),這枚機(jī)芯輕輕松松可以上滿鏈,不像很多手動(dòng)長動(dòng)力機(jī)芯要上鏈特別久,單一發(fā)條盒走時(shí)也很穩(wěn)定,除了沛納海,卡地亞也使用過這枚機(jī)芯。
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后期沛納海自研了多款長動(dòng)力機(jī)芯,動(dòng)力儲(chǔ)備有8天、10天等不同規(guī)格,基本都采用了串聯(lián)發(fā)條盒的設(shè)計(jì),比如它8日動(dòng)力的Cal.P.5000機(jī)芯串聯(lián)了兩個(gè)發(fā)條盒。而我手上另一款型號(hào)為PAM00311的計(jì)時(shí)碼表,還配備了GMT功能,通過串聯(lián)了3個(gè)發(fā)條盒同樣實(shí)現(xiàn)了8天動(dòng)力。
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如果說串聯(lián)有天花板,那必須是宇舶傳世之作系列的50天動(dòng)力腕表,11個(gè)發(fā)條盒豎排串聯(lián)。不過這款腕表也太奇特了,整個(gè)腕表就像一個(gè)火箭推進(jìn)器或是個(gè)反應(yīng)堆發(fā)動(dòng)機(jī),上弦還需要用專門的電動(dòng)上弦工具,總覺得不是很方便。不過售價(jià)幾百萬,普通人無需擔(dān)心這種佩戴的“煩惱”。
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第二種解決方案是并聯(lián)發(fā)條盒。大家不要誤解,此處講的并聯(lián)是指先把發(fā)條盒兩兩串聯(lián),形成兩組發(fā)條盒后再并聯(lián)。并聯(lián)是指兩套原動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)輪系與擒縱系統(tǒng),兩套原動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力儲(chǔ)備不會(huì)疊加,所以并聯(lián)僅僅為了輸出力矩的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的。兩套原動(dòng)系統(tǒng)通過力矩疊加,尤其是提高了落弦區(qū)間力矩輸出的穩(wěn)定性(
當(dāng)然,它也要避免滿弦力矩過大對(duì)于擺輪的沖擊過大)。所以這個(gè)解決方案的特點(diǎn)就是分兩步走,先通過兩個(gè)發(fā)條盒串聯(lián)延長動(dòng)力儲(chǔ)備,再與另一套相同的串聯(lián)發(fā)條盒并聯(lián),提高走時(shí)精度。
采取這種方式的機(jī)芯屈指可數(shù),因?yàn)樗O(shè)計(jì)上更復(fù)雜,理論上機(jī)芯厚度也更厚。例如蕭邦的Cal.98.01-L機(jī)芯,共搭載四個(gè)了發(fā)條盒,兩組串聯(lián)發(fā)條盒相互并聯(lián),搭載在蕭邦常見的長動(dòng)力腕表上,比如L.U.C Quattro Spirit 25腕表。
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難能可貴的是,蕭邦的這枚機(jī)芯并沒有出現(xiàn)理論上的厚!機(jī)芯僅僅3.7毫米,直徑也只有28.6毫米,簡(jiǎn)直匪夷所思,畢竟兩個(gè)串聯(lián)發(fā)條盒是上下排列的,技術(shù)水平可圈可點(diǎn)。只是可以想象到的是,一旦損壞,維修起來肯定比普通的串聯(lián)要費(fèi)力得多。
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第三種解決方案是外掛恒定動(dòng)力系統(tǒng)。這種更不常見、也更復(fù)雜。恒定動(dòng)力系統(tǒng)幾乎成了朗格技術(shù)專利的代名詞,所以我也就只找到了朗格的LANGE 31腕表這一個(gè)案例。
LANGE 31實(shí)現(xiàn)了驚人的31天動(dòng)力儲(chǔ)備。它搭載的Cal.L034.1機(jī)芯有兩個(gè)尺寸非常大(
超過機(jī)芯半徑)、且上下排列的串聯(lián)發(fā)條盒,每個(gè)發(fā)條盒能提供將近16天的動(dòng)力儲(chǔ)備,加起來實(shí)現(xiàn)31天
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這種設(shè)計(jì),其實(shí)每個(gè)發(fā)條盒的發(fā)條長度已經(jīng)非常驚人了,肯定會(huì)面臨大尺寸發(fā)條盒的“通病”。但它已經(jīng)塞不下其他解決方案方案了(
比如第二種解決方案),只能另辟蹊徑。于是朗格專利性的發(fā)明了與之相適應(yīng)的恒定動(dòng)力擒縱系統(tǒng)。這個(gè)特殊的裝置被放置于LANGE31的雙發(fā)條盒和走時(shí)輪系之間,每隔十秒就會(huì)向擒縱裝置提供恒定動(dòng)力。
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這樣說其實(shí)還是很難理解。它的原理其實(shí)和我之前講解的朗格“貓頭鷹”恒定動(dòng)力系統(tǒng)類似,利用一個(gè)鎖定裝置將發(fā)條盒輸出的能量累積之后二次輸出并儲(chǔ)存在另外一套動(dòng)力系統(tǒng)中(
可以簡(jiǎn)單理解為有“第三條發(fā)條”)。第三條發(fā)條不長,工作圈數(shù)很少,也沒有發(fā)條盒的摩擦等問題。所以力矩輸出的穩(wěn)定性很高。由這套動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)輪系和擒縱機(jī)構(gòu),就可以實(shí)現(xiàn)超長動(dòng)力的穩(wěn)定輸出與精確走時(shí)。
上面針對(duì)原動(dòng)系統(tǒng),把各種長動(dòng)力的大體解決方案基本說齊了。盡管長動(dòng)力腕表還是少數(shù)分子,尤其是7天動(dòng)力以上的,但還是有很多表款沒有詳細(xì)說明。比如百達(dá)翡麗“魔鬼魚”5100,采用雙發(fā)條盒串聯(lián)設(shè)計(jì)有10天動(dòng)力,以及后來推出5200也有8天動(dòng)力(
主要是因?yàn)樵黾拥乃蔡諝v轉(zhuǎn)換機(jī)制對(duì)能量要求較高);寶格麗OCTO系列推出了一款鏤空超薄8天動(dòng)力腕表,采用了單發(fā)條盒設(shè)計(jì),等等。
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最后,我想說的是,盡管這篇文章寫的是長動(dòng)力,但我認(rèn)為在選購?fù)蟊頃r(shí)并不需要因?yàn)樗情L動(dòng)力腕表就買它。一是現(xiàn)在普通的機(jī)芯動(dòng)力儲(chǔ)備已經(jīng)足夠日常使用了,尤其是3天動(dòng)力的腕表。二是長動(dòng)力固然好,但手動(dòng)長動(dòng)力機(jī)芯每次上弦需要擰轉(zhuǎn)表冠的圈數(shù)非常多,除非每次只上部分;自動(dòng)上鏈上鏈機(jī)芯則天天戴話始終接近滿弦的狀態(tài),部分發(fā)條容易疲勞,況且自動(dòng)機(jī)芯也用不到這么久的動(dòng)力儲(chǔ)備。所以,買表還是先看顏值或是其他賣點(diǎn)吧,如果正好是長動(dòng)力,那就是它的加分項(xiàng)。
Gardner
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