論持久戰

很多人對“持久”是有執念的,機械表也一樣。
哪怕是一個沒玩過機械表的人,也希望腕表的動力儲備長一點,“周末不戴,周一不用調”,這可能是很多人選表時一個非常重要的加分項。腕表品牌肯定是意識到了這一點,且不說這些年推出市場的各類自產機芯都將動力儲備的延長作為了重要賣點(
比如勞力士的Cal.3235機芯將原來的動力儲備從約48小時提高了約70小時),就連斯沃琪集團的一代神機芯ETA2824(
動力儲備38小時),現在也搖身一變成為了大家口中的“80機芯”(
以動力儲備80小時命名),大多數搭載“80機芯”的美度、天梭、漢米爾頓表款,基本不到萬元,性價比優越,也被大家昵稱為“80三寶”。
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Cal.3135 VS Cal.3235,動儲從48小時提升至80小時
時至今日,仿佛大部分腕表已經把3天動力(
約72小時左右)做成了標配。習慣成自然,大家對3天動力見怪不怪了,長動力的概念也就不一樣了。現在再說長動力,我認為至少要以5天動力儲備作為分界點
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80小時動儲的“80”機芯
那么動力儲備的延長,到底是如何做到的呢?答案很簡單,在發條盒里能夠儲存更多的能量。如果要理解這個問題,就需要先理解機械表原動系統的基本原理。機械表的原動系統由發條與條盒輪、條盒蓋以及條軸共同組成,機械表的動力就來自于儲存在發條里的彈性勢能。當我們轉動手表的表冠(
自動機芯則通過自動上鏈機構實現),上鏈輪系會推動條軸旋轉,進而將發條逐漸卷緊在條軸上,能量以彈性勢能方式儲存起來。卷緊的發條在彈性的作用下會自然彈開,并拉動條盒輪向相反方向旋轉,并將動力傳輸給傳動輪系、擒縱系統,然后才實現了走時。
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事實上,延長腕表的走時時長是一個系統性的工程,例如降低擺輪游絲的風阻都可以是其中的一種手段。但要是大幅度的提高走時長度,那必須在原動系統上做文章。想要在發條盒里能夠儲存更多的能量,決定于多個關鍵因素,包括發條的材質(
不同材質的物理彈性不同發條的長度與厚度、條盒輪的半徑以及條軸半徑等等。其中,發條的長度是最核心的,長度越長,發條的工作圈數就越多,動力就越久。
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大多數腕表的發條都隱藏在發條盒里或者用夾板進行遮擋,只有少數腕表的發條“裸露”在外面
比如前面提到的“80機芯”,就是在發條盒尺寸大體不變的情況下,降低了發條厚度才實現延長發條長度(
當然,最后的結果還有降低擺幅、減少能量損耗等因素的功勞)。依靠現在的加工技術和材料科學,發條可以做得很薄,但也不可能太薄。過薄仍然容易產生金屬疲勞,時間久了動力儲備越來越短,同時輸出力矩也會越來越低,最終影響手表走時的精度。
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假設不改變發條的厚度,那么延長發條長度就主要有兩種方式了。第一種是加大發條盒尺寸容納更長的發條;第二種是設置多個發條盒,使得多條發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。但發條盒的尺寸增加到一定程度,就會遇到兩個問題。首先,發條盒的尺寸一般來說最大不能超過機芯半經。這是因為正常情況下發條盒要與傳動輪系保持在差不多的水平幅度內,發條盒如果超過半徑,就要有部分輪系與發條盒垂直疊加(
會明顯增加機芯厚度),或者使用偏心設計,但這又不合符常見的中央設計路徑。其次,發條長度明顯增加后,在從滿弦到落弦的過程中,力矩輸出的穩定性會更難控制,這是發條客觀的物理特性,無法完全消除。力矩的概念有點復雜,這里我們可以簡單理解為發條拉動條盒輪的力量大小。
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發條盒占了近1/3的面積
很多人應該聽說過,走時的精準度,與發條的力矩穩定性密切相關。這是因為力矩會影響擺幅。在游絲長度不變的前提下,滿弦時力矩最大,擺幅最高,走時就快;落弦時力矩較小,擺幅也低,走時就慢。力矩變化幅度越大,走時的穩定性就越差。
有人可能會想到,一會快一會慢不就抵消了嘛,且不說能抵消多少,實際上我們佩戴腕表也不會精準的讓發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厘米長的發條,轉動14圈后就完全釋出動力
盡管存在這些問題,但隨著材料科學的進步,以及細節結構上的優化,還是有不少品牌選擇大尺寸的單一發條盒來實現長動力。其中一個典型就是萬國的Cal.59000系8天長動力機芯,搭載于柏濤菲諾系列和葡萄牙手動長動力腕表,盡管表徑分別已經達到了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,大型發條盒幾乎占據了機芯1/4的面積,直徑接近機芯半徑,于是機芯的直徑也就很大,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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當然,萬國肯定不會任由長發條力矩的變化讓手表的走時精度受到明顯的影響。它的做法是對發條“掐頭去尾”(
這種做法在在下面講到的串聯發條盒的設計中都很常見)。據說原本發條長度足夠可以支撐9天,但是萬國控制了滿弦時的發條工作圈數,并在落弦時力矩降低到一定程度就不在輸出動力,降低了力矩差,從而提高走時的相對穩定性。
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萬國柏濤菲諾8日鏈
單發條盒長動力腕表近期有一款好看的新品——豪利時大表冠系列的10天動力腕表,搭載的是品牌自主研發的Cal.113系長動力機芯,動儲10天。
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觀察這枚機芯,可以看到發條盒的尺寸更加驚人,直徑明顯超過了機芯半徑,所以它的部分輪系與發條盒是疊放的,這勢必要增加機芯直徑和厚度。不過幸好這款表本身尺寸也不小,表徑達到了43毫米,厚度13.5毫米,總體比例還算協調。
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長動力單發條盒做的比較極致的,我認為寶珀經典系列的66240腕表不得不提。它搭載的自動上鏈機芯動力儲備達到了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速裝置,而機芯厚度只有6.1毫米,整表尺寸42毫米也不算夸張。
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想想技術難度就很大。可惜我沒有查到機芯說明做進一步的分析,猜測在發條材質、形狀(
例如為了平衡力矩,很多發條在末端采用相反螺旋方向)等很多方面做了大量技術優化。
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價格更低一些的長動力單發條盒腕表也有,比如名士克里頓系列的三針腕表,實現了5天動力儲備。腕表(
39毫米)和機芯尺寸都不算大,說明它在增加發條盒尺寸的同時,發條肯定做得比較薄。
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第二種方式是把幾個小發條盒串聯起來,實現幾個發條的動力儲備疊加。這是目前長動力機芯和腕表最主要的實現方式。串聯模式下,前一個發條盒工作的時候,后面的發條盒是不動,等前面的能量釋放完,后一個接續提供動力。這就需要設計一種特殊的離合裝置,在前一個發條輸出力矩低于一定的臨界值時,便不再提供能量給條盒輪。
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串聯發條盒可以顯著延長動力儲備,同時也有效控制了單條發條的長度,降低了單個發條盒的尺寸,幾個發條盒弧形排列,可以使機芯的直徑更加合理。但它也不是完全沒有缺點。第一,不運轉的發條盒在長時間滿弦狀態下發條將承受巨大的張力,增加了發條金屬疲勞的可能性(
尤其是自動上鏈長動力機芯,每天佩戴幾乎都處于接近滿弦狀態)。第二,每次切換發條盒時,力矩也會存在谷值與峰值之間切換,對走時精度產生影響。
為了解決這些問題,多數品牌采取了大同小異的解決方案,但也有品牌“特立獨行”。第一種解決方案是最常見的,即優化能量分配。例如具有5天動力儲備的寶珀Cal.1315系機芯,它就是串聯了3個尺寸相對小的發條盒,整體機芯直徑控制在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,寶珀通過精密計算單個發條盒的力矩,讓第二個發條盒在第一個發條盒的能量釋放完之前即完成切換并開始工作。其實也是一種類似對發條進行“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日鏈搭載的機芯還是單發條盒設計,我還清楚的記得那時候身邊有表友說它放著不戴一段時間就慢了。
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萬國肯定也發現了這一問題,所以2015年之后就換成了雙發條盒設計的機芯,第二發條盒在第一個的動力衰減期就開始接力,從而實現更加穩定的扭矩。
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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力腕表基因的沛納海。從使用安格拉斯機芯時期,沛納海就推出過長動力腕表。我手上也有一款使用積家8日動力機芯的PAM00197腕表。
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不得不說,積家的技術實力就是強,這枚機芯輕輕松松可以上滿鏈,不像很多手動長動力機芯要上鏈特別久,單一發條盒走時也很穩定,除了沛納海,卡地亞也使用過這枚機芯。
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后期沛納海自研了多款長動力機芯,動力儲備有8天、10天等不同規格,基本都采用了串聯發條盒的設計,比如它8日動力的Cal.P.5000機芯串聯了兩個發條盒。而我手上另一款型號為PAM00311的計時碼表,還配備了GMT功能,通過串聯了3個發條盒同樣實現了8天動力。
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如果說串聯有天花板,那必須是宇舶傳世之作系列的50天動力腕表,11個發條盒豎排串聯。不過這款腕表也太奇特了,整個腕表就像一個火箭推進器或是個反應堆發動機,上弦還需要用專門的電動上弦工具,總覺得不是很方便。不過售價幾百萬,普通人無需擔心這種佩戴的“煩惱”。
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第二種解決方案是并聯發條盒。大家不要誤解,此處講的并聯是指先把發條盒兩兩串聯,形成兩組發條盒后再并聯。并聯是指兩套原動系統同時驅動傳統輪系與擒縱系統,兩套原動系統的動力儲備不會疊加,所以并聯僅僅為了輸出力矩的穩定性設計的。兩套原動系統通過力矩疊加,尤其是提高了落弦區間力矩輸出的穩定性(
當然,它也要避免滿弦力矩過大對于擺輪的沖擊過大)。所以這個解決方案的特點就是分兩步走,先通過兩個發條盒串聯延長動力儲備,再與另一套相同的串聯發條盒并聯,提高走時精度。
采取這種方式的機芯屈指可數,因為它設計上更復雜,理論上機芯厚度也更厚。例如蕭邦的Cal.98.01-L機芯,共搭載四個了發條盒,兩組串聯發條盒相互并聯,搭載在蕭邦常見的長動力腕表上,比如L.U.C Quattro Spirit 25腕表。
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難能可貴的是,蕭邦的這枚機芯并沒有出現理論上的厚!機芯僅僅3.7毫米,直徑也只有28.6毫米,簡直匪夷所思,畢竟兩個串聯發條盒是上下排列的,技術水平可圈可點。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要費力得多。
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第三種解決方案是外掛恒定動力系統。這種更不常見、也更復雜。恒定動力系統幾乎成了朗格技術專利的代名詞,所以我也就只找到了朗格的LANGE 31腕表這一個案例。
LANGE 31實現了驚人的31天動力儲備。它搭載的Cal.L034.1機芯有兩個尺寸非常大(
超過機芯半徑)、且上下排列的串聯發條盒,每個發條盒能提供將近16天的動力儲備,加起來實現31天
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這種設計,其實每個發條盒的發條長度已經非常驚人了,肯定會面臨大尺寸發條盒的“通病”。但它已經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明了與之相適應的恒定動力擒縱系統。這個特殊的裝置被放置于LANGE31的雙發條盒和走時輪系之間,每隔十秒就會向擒縱裝置提供恒定動力。
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這樣說其實還是很難理解。它的原理其實和我之前講解的朗格“貓頭鷹”恒定動力系統類似,利用一個鎖定裝置將發條盒輸出的能量累積之后二次輸出并儲存在另外一套動力系統中(
可以簡單理解為有“第三條發條”)。第三條發條不長,工作圈數很少,也沒有發條盒的摩擦等問題。所以力矩輸出的穩定性很高。由這套動力系統驅動傳動輪系和擒縱機構,就可以實現超長動力的穩定輸出與精確走時。
上面針對原動系統,把各種長動力的大體解決方案基本說齊了。盡管長動力腕表還是少數分子,尤其是7天動力以上的,但還是有很多表款沒有詳細說明。比如百達翡麗“魔鬼魚”5100,采用雙發條盒串聯設計有10天動力,以及后來推出5200也有8天動力(
主要是因為增加的瞬跳日歷轉換機制對能量要求較高);寶格麗OCTO系列推出了一款鏤空超薄8天動力腕表,采用了單發條盒設計,等等。
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最后,我想說的是,盡管這篇文章寫的是長動力,但我認為在選購腕表時并不需要因為它是長動力腕表就買它。一是現在普通的機芯動力儲備已經足夠日常使用了,尤其是3天動力的腕表。二是長動力固然好,但手動長動力機芯每次上弦需要擰轉表冠的圈數非常多,除非每次只上部分;自動上鏈上鏈機芯則天天戴話始終接近滿弦的狀態,部分發條容易疲勞,況且自動機芯也用不到這么久的動力儲備。所以,買表還是先看顏值或是其他賣點吧,如果正好是長動力,那就是它的加分項。
Gardner
愛表,玩表,略懂表。
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