Najnowsze publikacje

220 lat komplikacji tourbillon

2021 rok przynosi kilka interesujących rocznic. Vacheron Constantin celebruje stulecie zegarka American 1921, Jaeger-LeCoultre świętuje 90 lat modelu Reverso mocnym uderzeniem w postaci Hybris Mechanica Calibre 185, natomiast firma Breguet, którą powołał do życia Abraham-Louis Breguet, obchodzi  220 lat istnienia komplikacji tourbillon. Precyzyjnie rzecz traktując 26 czerwca 2021 roku minie 220 lat od momentu kiedy Abraham-Louis Breguet uzyskał patent na urządzenie obiegowe wychwytu czyli tourbillon. Koncepcja jego dzieła zrodziła się latach 1793-1795, a do właściwych prac empirycznych przystąpił po roku 1795, które miały na celu poprawę dokładności pomiaru czasu między innymi poprzez wyrównanie występujących błędów pozycyjnych. 

Breguet No. 1176
Breguet No. 1176, lata produkcji 1802-1809

Wyjaśnię to zagadnienie w miarę przystępny sposób. Zegarek może pracować w różnych pozycjach. W czasach życia Bregueta były to najczęściej pozycja pionowa na przykład w odniesieniu do zegarów stołowych oraz pionowa i pozioma w kontekście noszonych zegarków kieszonkowych. Największy wpływ na błędy pozycyjne miało niewyrównoważenie balansu wynikające z ograniczeń technologicznych, a także produkcyjnych i w zależności od precyzji wyrównoważenia oscylatora, jak również wielkości jego amplitudy, dokładność działania “czasomierza” była degradowana albo w kierunku przyspieszania albo spóźniania pomiaru. Rolę nie bez znaczenia odgrywały również inne czynniki jak chociażby nierównomierny moment napędowy pochodzący z napędu sprężynowego, lecz to temat na odrębny artykuł. Warto natomiast odnotować, iż wpływ na dokładność działania zegarka kieszonkowego miała pozycja w jakiej pracował. W przypadku pozycji poziomej niewyrównoważenie balansu nie miało bowiem dużego znaczenia, natomiast sytuacja diametralnie zmieniała się, gdy “czasomierz” pracował w pozycji pionowej, gdzie oś balansu była ułożona poziomo względem siły ciężkości, co właściwie stanowiło naturę codziennego użytkowania zegarków kieszonkowych. Skala niedokładności pomiaru zmieniała się w zależności od tego czy zegarek miał koronkę skierowaną w dół, w górę, w prawo lub w lewo. W niektórych pozycjach opóźniał pomiar, a w innych przyspieszał o czym decydowała pozycja przewagi balansu. Problemom sprzyjała zmiana środka ciężkości oscylatora, ale również jakość mocowania włosa, tarcie czopów, konstrukcja wychwytu itd. Abraham-Louis Breguet zdawał sobie sprawę z ograniczeń technologicznych, więc postanowił obejść problem poprzez kompensację błędów niewyrównoważenia balansu. Uznał, iż gdyby oscylator w stałych odstępach czasu zmieniał swoje położenie, wówczas błędy pozycyjne można by wyrównać. Umieścił więc komplet balansowy oraz wychwyt w obrotowej klatce, gdzie podczas działania wychwyt obiegał wkoło oś balansu także zmieniającego swoje położenie kompensując w ten sposób niedokładności pomiaru czasu. 

Breguet No. 1176
Breguet No. 1176

W pierwszych mechanizmach, w których zastosowano tourbillon, klatka wykonywała pełny obrót w ciągu sześciu lub czterech minut. Manufaktura Breguet przez dekadę udoskonalała tę konstrukcję i użyła rzeczonego regulatora w około czterdziestu zegarkach wytworzonych w latach 1796-1829.  Do dziś przetrwało 35 egzemplarzy w tym zegar Sympathique, zegar karetowy, chronometr morski. Warto na chwilę zatrzymać się przy chronometrze, gdyż dzieła Breguet zawierające tourbillon między innymi były traktowane jak przyrządy naukowe i wykorzystywane przez marynarzy do obliczania długości geograficznej ułatwiając nawigację. Nie stanowiły więc wyłącznie kosztownego obiektu sztuki adresowanego do zamożnych grup uprzywilejowanych, jednakże niezależnie od przeznaczenia użytkowego firma dbała o to, aby tak wyjątkowej komplikacji zapewnić odpowiednią oprawę w postaci pięknie zdobionych kopert oraz tarcz uzyskując w ten sposób finalny produkt o wysokich walorach artystycznych.

Breguet No. 1188
Breguet No. 1188, lata produkcji 1802-1807

Jako ciekawostkę nadmienię, że po otrzymaniu patentu, manufaktura od 1802 roku rozpoczęła prace nad wytworzeniem sześciu zegarków zawierających urządzenie obiegowe wychwytu, a ukończono je w przedziale 5-10 lat. Wynikało to z wysokiego stopnia skomplikowania mechanizmów oraz niewielkich zasobów ludzkich zdolnych do ich wykonania. Abraham-Louis Breguet promował swój wynalazek na Krajowej Wystawie Wyrobów Przemysłowych w Paryżu w 1802, 1806 i w 1819 roku często narzekając na spore koszty jakie musiał ponieść, aby dopracować konstrukcję do oczekiwanego poziomu niezawodności działania. Dał temu wyraz między innymi w liście skierowanym do francuskiego Ministra Spraw Wewnętrznych, gdzie pisał o problemach jakie jego wynalazek eliminował na płaszczyźnie zegarmistrzostwa, ale również o wydatkach oraz poświęceniu. Części tourbillona musiały być lekkie, sztywne, odznaczające niewielką grubością, co właściwie nie zmieniło się do dziś. Biorąc powyższe pod uwagę, tym bardziej zaskakujący wydaje się więc fakt, iż tak znamienite osiągnięcie opatentował tylko na 10 lat, ale to z kolei otworzyło możliwości rozwoju konstrukcji w oparciu o kreatywność innych firm / zegarmistrzów.

Breguet No. 2567
Breguet No. 2567, lata produkcji 1809-1812

To prowadzi nas do opracowania Bahne Bonniksena w postaci karuzelowego urządzenia obiegowego wychwytu, którego zasada działania jest zbliżona do tourbillona z tą różnicą, iż komplet balansowy umieszczony wraz z wychwytem w klatce wykonywał jeden pełny obrót w ciągu 52,5 minuty, co dawało dość niską wartość konstrukcji w kontekście wyrównywania błędów pozycyjnych. Kolejne lata przyniosły już efektywne ulepszenie za pomocą jednominutowych tourbillonów czyli takich, w których klatka wykonuje obrót w ciągu minuty. Koncepcja Abrahama-Louisa Bregueta sprawdzała się o czym świadczy fakt, że konkursy precyzji chodu wygrywały między innymi zegarki Patek Philippe, Vacheron Constantin których mechanizmy zawierały urządzenie obiegowe wychwytu. Za przykład można by tu podać skomplikowany “czasomierz” wykonany w 1932 roku przez Vacheron Constantin na zamówienie amerykańskiego bankiera Henry Gravesa Jr. Rzecz dotyczy referencji 10951 zawierającej tourbillon autorstwa Jamesa Pellatona, która w 1934 roku zdobyła pierwszą nagrodę oraz certyfikat przyznane przez genewskie Obserwatorium. W 1948 roku  kaliber Vacheron Constantin No. 464269 wygrał zawody organizowane przez Obserwatorium w Neuchatel gromadząc 922 punkty na 1000 możliwych do zdobycia i osiągając niedokładność działania na poziomie -0,47 sekundy, co nawet dziś można by uznać za doskonały rezultat.

Vacheron Constantin No. 464269
Vacheron Constantin No. 464269

Oczywiście było to dzieło specjalnie wyregulowane i przygotowane do zawodów, lecz już sam fakt uzyskania tak spektakularnego wyniku budzi podziw. Trzeba jednak też obiektywnie zaznaczyć, że tourbillon był i nadal jest konstrukcją obarczoną swoimi wadami. Klatka zawierająca oscylator oraz wychwyt nie porusza się w sposób płynny, lecz skokowo generując dodatkowy impuls wpływający na izochronizm balansu. Ponadto straty energii pochodzącej z napędu sprężynowego są znacznie większe w porównaniu do nieskomplikowanego regulatora balansowego. Rozwój mikromechaniki w ramach którego poprawiono działanie właściwie każdego elementu konstrukcji mechanizmu sprawił, że stosowanie urządzenia obiegowego wychwytu zaczęło tracić na znaczeniu w kontekście precyzji pomiaru czasu. Ulepszono przykładowo jakość materiałów przeznaczonych na sprężyny napędowe, a także w 1932 roku inżynier Straumann opracował mieszankę stanowiącą stop stali, niklu, berylu z dodatkiem chromu i molibdenu w kontekście sprężyny zwrotnej balansu. Tak powstał Nivarox czyli nicht variable-oxydabel, a więc materiał niezmienny i nie oksydujący się będący odpowiedzią na uchybienia dokładności działania zegarka wskutek zmian temperatury. Zmniejszenie błędu temperaturowego oraz wpływu impulsów napędowych na amplitudę balansu i wiele innych ulepszeń sprawiło, że zegarki z konwencjonalnymi regulatorami balansowymi znacznie poprawiły swoją jakość działania. Na przykład mechanizm Omegi 47.7 wyregulowany w 1936 roku przez Alfreda Jaccarda w testach Obserwatorium z Kew osiągnął 97,8 punktów na 100 możliwych do uzyskania, gdzie średnia dobowa niedokładność chodu wynosiła 0,05 sekundy z maksymalną odchyłką dobową rzędu 0,5 sekundy. Z kolei kaliber Patek Philippe 215 wprowadzony w połowie lat 70. XX wieku uzyskał dobową niedokładność działania na poziomie 0,6 sekundy. To powodowało uzasadnione pytanie – czy tourbillon jest jeszcze potrzebny? Pozostajemy w latach, gdy można było posłuchać na żywo muzyki genialnego Milesa Davisa, a swoje płyty nagrywał nietuzinkowy i równie wybitny Glenn Gould. Rok 1977, Anthony Randall w przenośnym zegarze karetowym zaprezentował dwuosiowy tourbillon, który stał się inspiracją dla niemieckiego zegarmistrza Thomasa Preschera do wykonania podobnej konstrukcji z przeznaczeniem dla zegarków kieszonkowych oraz naręcznych, co w przypadku tych pierwszych zaistniało w 2003 roku. W odstępie kilku miesięcy Prescher dodał trzecią oś wykonującą obrót w ciągu godziny i tak powstał pierwszy trójosiowy latający tourbillon o stałej sile użyty w zegarku naręcznym. Wspominam tu o latającym urządzeniu obiegowym wychwytu ponieważ to posiada podparcie w dolnej części konstrukcji bez górnego mostka klatki.

Jaeger-LeCoultre Gyrotourbillon ze stożkową sprężyną zwrotną oscylatora

W 2004 roku firma Jaeger-LeCoultre przedstawiła żyroskopowy dwuosiowy tourbillon wyposażony w dwie klatki – zewnętrzną aluminiową obracającą się w ciągu minuty oraz wewnętrzną tytanowo-aluminiową wykonującą  2,5 obrotu na minutę. Konstrukcja składa się z 90 elementów o łącznej wadze 0,336 grama i zawiera oscylator z obciążnikami regulacji odśrodkowej oraz breguetowską sprężyną zwrotną. W późniejszych konstrukcjach Gyrotourbillona producent stosował też włos walcowy, a także włos stożkowy. Włos beczkowy odnajdziemy natomiast w pracującym w trzech płaszczyznach jednominutowym tourbillonie Vacheron Constantin zastosowanym pierwszy raz w kieszonkowym arcydziele o numerze referencyjnym 57260 uświetniającym 260 lat istnienia firmy (2015 rok). Słowo arcydzieło nie pojawiło się tu przypadkowo ponieważ zegarek posiada oficjalnie 57 komplikacji, a zdaniem ekspertów ponad 60 komplikacji, 2826 części, 242 “kamienie” i aż 31 wskazówek. Jest to najbardziej skomplikowany “czasomierz” jaki kiedykolwiek wykonano, gdzie w toku prac nad dziełem powstało aż 85 prototypów, a genewska manufaktura dopracowała się 10 patentów. Co więcej, spośród 57 komplikacji dziesięć jest zupełnie nowych w zegarmistrzostwie, ale to temat na odrębny artykuł. 

Vacheron Constantin Ref. 57260 Tourbillon
Tourbillon Vacheron Constantin Ref. 57260, 2015 rok

Czas wrócić więc do pytania, po co w zegarku tourbillon? Z jednej strony nie brak dowodów, że pomimo zmiany sposobu użytkowania “czasomierzy” (kieszonkowe zastąpiono naręcznymi) urządzenie obiegowe wychwytu to coś więcej aniżeli tylko piękna sztuka mikromechaniki oraz pokaz możliwości zegarmistrzowskich producenta. Z drugiej jednakże, znacznie prostszymi metodami można uzyskać ponadprzeciętną precyzję pomiaru czasu z mechanicznej konstrukcji przy obecnej technologii produkcji oraz zastosowaniu materiałów opartych o krzem. Tourbillon jednak nadal się broni, a teraz przedstawię kilka faktów na poparcie tego, co napisałem. W zawodach chronometrycznych w 2009 roku na pierwszym miejscu uplasował się Jaeger-LeCoultre Master Tourbillon uzyskując dobową niedokładność pomiaru 0,08 sekundy. Wyniki konkursów precyzji chodu zegarków wskazują, że czołowe miejsca w ostatnich kilkunastu latach zajęły dzieła Jaeger-LeCoultre, Greubel Forsey, Louis Moinet i wszystkie je łączy cecha wspólna, a mianowicie ich mechanizmy wyposażono w urządzenie obiegowe wychwytu. Jest jeszcze druga strona medalu czyli “czasomierze” bez tourbillona po której znalazł się Breguet Classique Chronométrie 7727 jaki wygrał zawody w 2015 roku gromadząc 931 punktów na 1000 możliwych do zdobycia. Jednakże ten zegarek kosztuje około 40000 Euro, więc pozostaje pytanie czy da się taniej osiągnąć bardzo dobry wynik na poziomie mikromechaniki, bo o to przecież w naszej pasji chodzi. Odpowiedź jest twierdząca, choć kryje się za nią firma, której raczej byście o to nie podejrzewali. To Tissot z mechanizmem A86.501 oraz Tissot na werku ETA 2824-2 z krzemową sprężyną zwrotną balansu. Pierwszy z wymienionych uzyskał 908 punktów w konkursie z 2015 roku, a drugi 878 punktów w konkursie z 2013 roku. Powyższe dowodzi więc, że tourbillon nie jest wyłącznie sztuką dla sztuki, choć też obecnie trudno tę konstrukcję rozpatrywać w kategorii przepaści w precyzji pomiaru czasu wobec mechanizmów opartych o prostsze regulatory balansowe. Oczywiście przy założeniu, że poruszamy się na płaszczyźnie mikromechaniki, ponieważ w skali ogólnej zegarki mechaniczne nie mają większego znaczenia w czasach nam współczesnych. Stanowią obiekt pasji ocierający się czasem o dzieło sztuki lub są po prostu miernikiem czasu podkreślającym status finansowy ich właściciela. Mogą być dobrą lokatą kapitału, a swoim wyglądem nas wyróżniać. Zegarki mechaniczne są trochę jak pióra wieczne lub płyty winylowe. Niby nie przystające do naszych czasów, ale cieszące oczy i potrafiące wzbudzić zachwyt. Zakończenie artykułu musiało tak wybrzmieć, ponieważ podczas pisania niniejszego opracowania chwilami towarzyszyła mi myśl, że rozprawianie w XXI wieku nad rozwiązaniami konstrukcyjnymi ulepszającymi dokładność działania “czasomierzy” mechanicznych i odnoszenie się jeszcze do konkursów precyzji chodu trąci trochę groteską. Dowolny zegarek z kwarcowym wzorcem częstotliwości, który dodatkowo może posiadać radiową korekcję wskazań zgodną z zegarem atomowym, ma nieporównywalnie lepszą dokładność pomiaru czasu w odniesieniu do konstrukcji mechanicznych tylko jakie to ma znaczenie?